專利名稱：自動灌注飲水機(jī)及自動灌注控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飲水機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自動灌注智能飲水機(jī)及自動灌注控制方法。
背景技術(shù)：
飲水機(jī)由于其可以及時取到飲用的冷/熱水而被廣泛的應(yīng)用。目前，飲水機(jī)大多采用手動控制，取水時，需要人為打開接水開關(guān)，等水灌注到一定高度后再人為關(guān)閉接水開關(guān)。這種使用方式由于需要使用者彎腰躬身在飲水機(jī)前等待水裝滿，很不方便，而且，當(dāng)取熱水時，容易因開水濺出對人身造成傷害，存在安全隱患。為此，飲水機(jī)水灌注的智能控制成為飲水機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域的研究方向。目前，有些飲水機(jī)也有定容積的飲水沖注裝置，即規(guī)定配合某種容積固定的水杯使用，飲水機(jī)靠內(nèi)部定容積的容器定量自動將其灌滿。這種飲水機(jī)只能針對固定大小的水杯完成灌注沖注，無法自動完成將各種大小不一、容積不定的水杯滿灌注的任務(wù)，使其應(yīng)用受到限制。專利號為2011202191217的發(fā)明創(chuàng)造名稱為《智能控制自動灌注飲水機(jī)》的專利文獻(xiàn)中公開了一種自動灌注飲水機(jī)，但是由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實施難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種使用方便，能夠適用于各種容積不定水杯的自動灌注智能飲水機(jī)。本發(fā)明的另 一個目的是提供一種自動灌注的控制方法。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:一種自動灌注智能飲水機(jī)，包括機(jī)座、熱水制備裝置，所述機(jī)座前端設(shè)置有水杯放置凹槽，其特征在于，還包括自動灌注控制組件，所述自動灌注控制組件包括與所述熱水制備裝置的熱水出口連接的熱水端電磁閥、安裝于所述機(jī)座內(nèi)冷水管上的冷水端電磁閥、步進(jìn)電機(jī)、絲杠、滑塊、用于檢測水杯高度的超聲波傳感器、用于檢測水位的光纖傳感器、自動灌注控制器，所述熱水端電磁閥和冷水端電磁閥的出水端并聯(lián)后與出水接管連接，所述步進(jìn)電機(jī)安裝于所述機(jī)座前端的水杯放置凹槽內(nèi)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上安裝有所述絲杠，所述絲杠與所述滑塊螺紋連接，所述滑塊上安裝有所述光纖傳感器，所述機(jī)座前端的水杯放置凹槽內(nèi)安裝有所述超聲波傳感器；所述滑塊與直線限位軌道滑動連接，所述自動灌注控制器分別與所述超聲波傳感器、光纖傳感器、步進(jìn)電機(jī)、冷水端電磁閥、熱水端電磁閥連接；所述機(jī)座前端設(shè)置有控制按鈕。所述控制按鈕包括冷水按鈕、熱水按鈕、溫水按鈕和停止按鈕。所述機(jī)座前端設(shè)置有保溫指示燈和加熱指示燈。所述光纖傳感器為固定量程傳感器。一種飲水機(jī)自動灌注的控制方法，包括下述步驟:(I)設(shè)定水杯中水面與杯沿的距離為X時的狀態(tài)為水杯注滿；
(2)設(shè)定所述滑塊上光纖傳感器的初始位置距離杯底的高度為H，所述光纖傳感器的量程記為P，滿足p>x;所述光纖傳感器的初始位置距杯沿的高度大于P-X ；(3)將水杯放在出水接管下部，并選按相應(yīng)的控制按鈕；(4)超聲波傳感器感知水杯的存在，并獲得水杯高度數(shù)據(jù)信息送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器根據(jù)用戶的選擇接通相應(yīng)的電磁閥，出水接管中的水流入水杯中；所述水杯高度記為Y ；(5)所述光纖傳感器下降的終位置為所述光纖傳感器與水杯注滿水處的水面之間的距離為量程P，所述自動灌注控制器根據(jù)光纖傳感器的初始位置和終位置計算所述光纖傳感器下降的距離，并得出所述步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，從而控制所述滑塊和光纖傳感器下降到終位置；(6)在灌注過程中，所述自動灌注控制器判斷是否有停止按鈕按下和是否水杯被撤出，如果有停止按鈕按下 ，則自動灌注控制器控制相應(yīng)電磁閥斷電，停止出水；如果沒有停止按鈕按下，且沒有水杯被撤出，則保持相應(yīng)電磁閥接通，保持出水狀態(tài)；如果水杯被撤出，則自動灌注控制器控制相應(yīng)電磁閥斷電，停止出水，同時，自動灌注控制器控制所述步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，所述光纖傳感器回到初始位置；(7)當(dāng)水面上升到距離杯沿為X處時，此刻水面距離所述光纖傳感器的距離正好達(dá)到光纖傳感器的量程P，所述光纖傳感器有回波信號返回并被接收，同時送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器控制相應(yīng)電磁閥斷電，出水接管停止出水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明的自動灌注飲水機(jī)采用兩種不同類型的傳感器組合，并配以輔助機(jī)械裝置形成自動灌注控制組件，通過自動灌注控制組件的協(xié)同動作，能夠完成對各種尺寸和容積都不同的水杯進(jìn)行滿灌注操作，使用更安全、方便。2、本發(fā)明的自動灌注飲水機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。3、本發(fā)明的控制方法通過兩個傳感器測量的數(shù)據(jù)，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)從而控制光纖傳感器下降的高度，能夠適應(yīng)不同容積的水杯，控制方法簡單，使用方便。4、本發(fā)明的方法能夠在按下停止按鈕或水杯緊急撤出的情況下，自動中斷灌注操作任務(wù)，使用安全，可靠性高。


圖1所示為本發(fā)明自動灌注智能飲水機(jī)的示意圖；圖2為本發(fā)明自動灌注智能飲水機(jī)的局部放大圖；圖3為傳動部分的示意圖；圖4為內(nèi)部水路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為控制原理圖。圖中:1.水桶；2.機(jī)座；3.指示燈面板；4.控制按鈕；5.出水接管；6.步進(jìn)電機(jī)；
7.超聲波傳感器；8.光纖傳感器；9.水杯放置凹槽；10.絲杠；11.光纖傳感器支架；12.滑塊；13.支架螺絲；14.熱水管；15.熱水制備裝置；16.熱水端電磁閥；17.三通接頭；18.冷水端電磁閥；19.冷水管；20直線限位軌道。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明自動灌注飲水機(jī)的示意圖如圖1-圖5所示，包括機(jī)座2、熱水制備裝置15，所述機(jī)座2前端設(shè)置有水杯放置凹槽9。還包括自動灌注控制組件，所述自動灌注控制組件包括與所述熱水制備裝置15的熱水出口連接的熱水端電磁閥16、安裝于所述機(jī)座2內(nèi)冷水管19上的冷水端電磁閥18、步進(jìn)電機(jī)6、絲杠10、滑塊12、直線限位軌道20、用于檢測水杯高度的超聲波傳感器7、用于檢測水位的光纖傳感器8、自動灌注控制器，所述熱水端電磁閥16和冷水端電磁閥18的出水端通過三通接頭17并聯(lián)后與出水接管5連接，所述步進(jìn)電機(jī)6安裝于所述機(jī)座前端的水杯放置凹槽9內(nèi)，所述步進(jìn)電機(jī)6的輸出軸上安裝有所述絲杠10，所述絲杠10與所述滑塊12螺紋連接，所述滑塊10后部與所述直線限位軌道20滑動連接，所述滑塊10上安裝有所述光纖傳感器8，安裝方式為:光纖傳感器8安裝于支架11上，支架11通過支架螺絲13將支架與滑塊12固定連接。所述機(jī)座前端的水杯放置凹槽9內(nèi)安裝有所述超聲波傳感器7。所述自動灌注控制器分別與所述超聲波傳感器7、光纖傳感器8、步進(jìn)電機(jī)6、冷水端電磁閥18、熱水端電磁閥16連接。所述自動灌注控制器可以采用單片機(jī)。所述機(jī)座2前端設(shè)置有控制按鈕4。其中，所述控制按鈕4包括冷水按鈕、熱水按鈕、溫水按鈕和停止按鈕。所述機(jī)座前端設(shè)置有保溫指示燈和加熱指示燈3。本發(fā)明自動灌注控制方法包括下述步驟:( I)設(shè)定水杯中水面與杯沿的距離為X時的狀態(tài)為水杯注滿；(2)設(shè)定所述滑 塊上光纖傳感器的初始位置距離杯底的高度為H，所述光纖傳感器的量程記為P，滿足P>X ;所述光纖傳感器的初始位置距杯沿的高度大于P-X ;(3)將水杯放在出水接管下部，并選按相應(yīng)的控制按鈕；(4)超聲波傳感器感知水杯的存在，并獲得水杯高度數(shù)據(jù)信息送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器根據(jù)用戶的選擇接通相應(yīng)的電磁閥，出水接管中的水流入水杯中；所述水杯高度記為Y ；(5)所述光纖傳感器下降的終位置為所述光纖傳感器與水杯注滿水處的水面之間的距離為量程P，所述自動灌注控制器根據(jù)光纖傳感器的初始位置和終位置計算所述光纖傳感器下降的距離，并得出所述步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，從而控制所述滑塊和光纖傳感器下降到終位置。所述光纖傳感器下降的距離為H- (Y+P-X)。(6)在灌注過程中，所述自動灌注控制器判斷是否有停止按鈕按下和是否水杯被撤出，如果有停止按鈕按下，則自動灌注控制器控制相應(yīng)電磁閥斷電，停止出水；如果沒有停止按鈕按下，且沒有水杯被撤出，則保持相應(yīng)電磁閥接通，保持出水狀態(tài)；如果水杯被撤出，則自動灌注控制器控制相應(yīng)電磁閥斷電，停止出水，同時，自動灌注控制器控制所述步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，所述光纖傳感器回到初始位置。(7)當(dāng)水面上升到距離杯沿為X處時，此刻水面距離所述光纖傳感器的距離正好達(dá)到光纖傳感器的量程P，所述光纖傳感器有回波信號返回并被接收，同時送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器控制相應(yīng)電磁閥斷電，出水接管停止出水。使用時，將水桶I放到飲水機(jī)的機(jī)座2上。水進(jìn)入熱水制備裝置15中進(jìn)行加熱。預(yù)先在自動灌注控制器中人為設(shè)定水面與杯沿的特定距離為X，即認(rèn)為水面與杯沿的距離為X時的狀態(tài)為滿裝狀態(tài)。使用者取用飲用水時，無需判斷水杯的尺寸和容積，僅僅將水杯放置于出水接管5的下方，并根據(jù)自己的要求選按冷/熱/溫水按鈕，所選按鈕的信息傳送給自動灌注控制器。所述超聲波傳感器7 —方面作為占位傳感器感應(yīng)到水杯的存在并將信息送到自動灌注控制器，自動灌注控制器只有收到控制按鈕和超聲波傳感器兩個信號后，再根據(jù)用戶所選擇的按鈕進(jìn)行判斷。如果按下的是熱水按鈕，則控制熱水端電磁閥打開，熱水制備裝置15中的熱水通過熱水管14、熱水端電磁閥16進(jìn)入出水接管5，為水杯沖注熱水。如果按下的是冷水按鈕，則控制冷水端電磁閥打開，冷水通過冷水管19、冷水端電磁閥18進(jìn)入出水接管5，為水杯沖注冷水。如果按下的是溫水按鈕，則控制熱水端電磁閥16和冷水端電磁閥18同時打開，冷水與熱水通過三通接頭17混合后進(jìn)入出水接管5，為水杯沖注溫水。若用戶只按下控制按鈕，并沒有將水杯放在出水接管處，超聲波傳感器沒有占位信號發(fā)送到自動灌注控制器，自動灌注控制器只收到一個信號，則不會控制任何一個電磁閥打開，出水接管5將不會出水。超聲波傳感器7另一方面利用自身的測距模塊檢測水杯的高度，取得杯高數(shù)據(jù)后將杯高的數(shù)據(jù)信息傳送到自動灌注控制器。由于所述絲杠10具有確定的螺距和步距角，自動灌注控制器可以控制所述步進(jìn)電機(jī)6運(yùn)行的圈數(shù)，因此通過自動灌注控制器就可以使與絲杠上的滑塊12連接的光纖傳感器8能沿所述絲杠10下降到需要的位置處。本實施例中設(shè)定所測得的杯高為Y，所述光纖傳感器的量程為P，所述光纖傳·感器8為可調(diào)的定量程傳感器，即當(dāng)水面距離光纖傳感器的探頭大于P時，傳感器僅發(fā)送信號，無回波信號接收，當(dāng)水面距離光纖傳感器的探頭小于等于P時，就會有回波信號返回，并將接收信號傳送給自動灌注控制器，故當(dāng)自動灌注控制器接收到水杯高度數(shù)據(jù)后，則會經(jīng)過運(yùn)算后使所述步進(jìn)電機(jī)6轉(zhuǎn)動并控制其所轉(zhuǎn)圈數(shù)，使所述光纖傳感器8下降到與水杯中水面的距離為量程P的位置。隨著出水接管不斷出水，杯中的水面不斷上升，當(dāng)水面上升到與杯沿的距離為X處，即所謂的裝滿狀態(tài)，此時，水面與光纖傳感器8的探頭的距離正好為光纖傳感器的量程P，光纖傳感器8將有回波信號返回并被接收，自動灌注控制器收到此信號后，立即使已經(jīng)通電的電磁閥斷電，電磁閥即處于關(guān)閉狀態(tài)，出水接管5停止出水，用戶將滿裝的水杯取走后由于所述超聲波傳感器7無法檢測到水杯占位信息，故無法將占位信號與杯高信號傳送給自動灌注控制器，自動灌注控制器控制所述步進(jìn)電機(jī)6反轉(zhuǎn)，所述光纖傳感器8回到初始位置，整個系統(tǒng)處于初始狀態(tài)。飲水機(jī)在使用過程中若出現(xiàn)使用者強(qiáng)制撤出水杯的情形，超聲波傳感器7無法將占位信號與杯高信號傳送給自動灌注控制器，故自動灌注控制器立刻使正在通電的電磁閥斷電，出水接管停止出水；若使用者僅需接取半杯水，可以在灌注過程中人為按下停止按鍵，將接水過程人為強(qiáng)制中斷，系統(tǒng)馬上恢復(fù)初始狀態(tài)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種自動灌注智能飲水機(jī)，包括機(jī)座、熱水制備裝置，所述機(jī)座前端設(shè)置有水杯放置凹槽，其特征在于，還包括自動灌注控制組件，所述自動灌注控制組件包括與所述熱水制備裝置的熱水出口連接的熱水端電磁閥、安裝于所述機(jī)座內(nèi)冷水管上的冷水端電磁閥、步進(jìn)電機(jī)、絲杠、滑塊、用于檢測水杯高度的超聲波傳感器、用于檢測水位的光纖傳感器、自動灌注控制器，所述熱水端電磁閥和冷水端電磁閥的出水端并聯(lián)后與出水接管連接，所述步進(jìn)電機(jī)安裝于所述機(jī)座前端的水杯放置凹槽內(nèi)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上安裝有所述絲杠，所述絲杠與所述滑塊螺紋連接，所述滑塊上安裝有所述光纖傳感器，所述機(jī)座前端的水杯放置凹槽內(nèi)安裝有所述超聲波傳感器；所述滑塊與直線限位軌道滑動連接，所述自動灌注控制器分別與所述超聲波傳感器、光纖傳感器、步進(jìn)電機(jī)、冷水端電磁閥、熱水端電磁閥連接；所述機(jī)座前端設(shè)置有控制按鈕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動灌注智能飲水機(jī)，其特征在于，所述控制按鈕包括冷水按鈕、熱水按鈕、溫水按鈕和停止按鈕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動灌注智能飲水機(jī)，其特征在于，所述機(jī)座前端設(shè)置有保溫指示燈和加熱指示燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動灌注智能飲水機(jī)，其特征在于，所述光纖傳感器為固定量程傳感器。
5.一種權(quán)利要求1所述的飲水機(jī)自動灌注的控制方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)設(shè)定水杯中水面與杯沿的距離為X時的狀態(tài)為水杯注滿； (2)設(shè)定所述滑塊上光纖傳感器的初始位置距離杯底的高度為H，所述光纖傳感器的量程記為P，滿足P>X ;所述光纖傳感器的初始位置距杯沿的高度大于P-X ； (3)將水杯放在出水接管下部，并選按相應(yīng)的控制按鈕； (4)超聲波傳感器感知水杯的存在，并獲得水杯高度數(shù)據(jù)信息送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器根據(jù)用戶的選擇接通相應(yīng)的電磁閥，出水接管中的水流入水杯中；所述水杯高度記為Y ； (5)所述光纖傳感器下降的終位置為所述光纖傳感器與水杯注滿水處的水面之間的距離為量程P，所述自動灌注控制器根據(jù)光纖傳感器的初始位置和終位置計算所述光纖傳感器下降的距離，并得出所述步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，從而控制所述滑塊和光纖傳感器下降到終位置； (6)在灌注過程中，所述自動灌注控制器判斷是否有停止按鈕按下和是否水杯被撤出，如果有停止按鈕按下，則自動灌注控制器控制相應(yīng)電磁閥斷電，停止出水；如果沒有停止按鈕按下，且沒有水杯被撤出，則保持相應(yīng)電磁閥接通，保持出水狀態(tài)；如果水杯被撤出，則自動灌注控制器控制相應(yīng)電磁閥斷電，停止出水，同時，自動灌注控制器控制所述步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，所述光纖傳感器回到初始位置； (7)當(dāng)水面上升到距離杯沿為X處時，此刻水面距離所述光纖傳感器的距離正好達(dá)到光纖傳感器的量程P，所述光纖傳感器有回波信號返回并被接收，同時送到所述自動灌注控制器，所述自動灌注控制器控制相應(yīng)電磁閥斷電，出水接管停止出水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動灌注飲水機(jī)及自動灌注控制方法，而提供一種使用方便，能夠適用于各種容積不定水杯的飲水機(jī)及自動灌注的控制方法。飲水機(jī)中的自動灌注控制組件包括與熱水制備裝置的熱水出口連接的熱水端電磁閥、安裝于機(jī)座內(nèi)冷水管上的冷水端電磁閥、步進(jìn)電機(jī)、絲杠、滑塊、用于檢測水杯高度的超聲波傳感器、用于檢測水位的光纖傳感器、自動灌注控制器，熱水端電磁閥和冷水端電磁閥的出水端并聯(lián)后與出水接管連接，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上安裝有絲杠，絲杠與滑塊螺紋連接，滑塊上安裝有光纖傳感器，機(jī)座前端的水杯放置凹槽內(nèi)安裝有超聲波傳感器；自動灌注控制器分別與超聲波傳感器、光纖傳感器、步進(jìn)電機(jī)、冷水端電磁閥、熱水端電磁閥連接。
文檔編號A47J31/46GK103211499SQ20131013045
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月16日
發(fā)明者王東愛, 王嶺松, 王霽翔, 郭利鋒, 侯曉晨, 戚瀚中 申請人:天津商業(yè)大學(xué)