CN107728660A - 加水控制装置和智能电热水壶 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种加水控制装置和智能电热水壶，属于智能家居技术领域。所述加水控制装置包括：称重传感器、模拟数字AD转换芯片和控制模块，称重传感器将感应到的质量转换为电压信号，将该电压信号输出至AD转换芯片；AD转换芯片将输入的电压信号转换为数字信号，将转换后得到的数字信号输出给控制模块；控制模块根据该数字信号控制水泵加水或停止加水。本申请通过称重传感器对电热水壶的水容器的重量进行测量，以控制水泵向水容器加水或停止加水，可以使水泵的加水时机或停止加水时机由水容器内水量决定，进而避免水容器内的水过多或过少，保证了电热水壶的使用安全。

Description

加水控制装置和智能电热水壶

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，特别涉及一种加水控制装置以及智能电热水壶。

背景技术

电热水壶是人们日常生活中常用的烧水容器，在使用过程中，需要对电热水壶加水。目前市场上的电热水壶的加水方式通常包括利用定时加水泵加水或者手动加水。

在实际应用中，手动加水方式需要用户根据需水量、使用量等使用情况以及用水经验进行加水，操作繁琐且容易误操作，费时费力，且不能精确控制加水量。而利用定时加水泵向电热水壶定时加水的方式，则存在水量控制不均匀的情况，比如，在电热水壶使用较少的水时，通过定时加水泵定时加水导致电热水壶内存入了较多的水，导致电热水壶水量溢出或导致烧水不透彻；还比如，在电热水壶使用了较多的水时，定时加水泵还未到加水时机，导致电热水壶内水量过少，造成干烧，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是对电热水壶水容器内水的重量（可以反映水容器内水的多少或水位）进行实时监控，以根据监控结果确定是否继续向水容器内加水，实现了加水的自动精确控制，保证水容器内液位保持在适量位置，防止电热水壶干烧和烧水不彻底，并减少人工操作，杜绝了安全隐患。本发明提供的技术方案具体如下：

第一方面，提供了一种加水控制装置，该加水控制装置包括称重传感器、模拟数字AD转换芯片和控制模块，其中：称重传感器与AD转换芯片电性连接，称重传感器将感应到的质量转换为电压信号，将该电压信号输出至AD转换芯片；AD转换芯片与控制模块连接，AD转换芯片将输入的电压信号转换为数字信号，将转换后得到的数字信号输出给控制模块；控制模块与水泵连接，控制模块根据该数字信号控制水泵加水或停止加水。

通过称重传感器对电热水壶的水容器的重量进行测量，输出与所测量重量对应的电压信号，并根据电压信号最终确定出对应的控制指令，以控制水泵向水容器加水或停止加水，可以使水泵的加水时机或停止加水时机由水容器内水量决定，进而保证水容器内水量的恒稳，避免水容器内的水过多或过少，进而可以避免对水容器的干烧或烧水不彻底，保证了电热水壶的使用安全。

可选的，加水控制装置还包括底座机构，称重传感器安装于底座机构的底端，底座机构上用于放置用于盛水的水容器。

通过将称重传感器安装于底座机构的底端，使得水容器完全压住称重传感器，从而保证了对水容器的重量的测量的准确度。

可选的，称重传感器安装后周围的温度低于40度。

可选的，称重传感器的安装表面为平面。

通过将称重传感器安装于低于40度的环境中，以减少高温对传感器组成元件的影响，保证测量的准确性；另外，将称重传感器放置于平面的安装表面上，使得水容器的重力垂直于传感器的测量面，以保证测量的准确性。

可选的，AD转换芯片安装在绝缘封闭空间内。

通过将AD转换芯片安装于绝缘封闭空间内，避免对AD转换芯片的影响，延长AD转换芯片的使用寿命。

可选的，控制模块包括分析单元和控制单元，分析单元与控制单元电性连接，控制单元与水泵的加水开关电性连接，分析单元确定AD转换芯片输出的数字信号所对应的控制指令，将控制指令发送给控制单元，控制单元根据控制指令控制加水开关闭合或断开。

分析单元可以预先存储数字信号与控制指令之间的对应关系，根据AD转换芯片输出的数字信号，确定与之对应的控制指令。一般来讲，数字信号和控制指令之间的对应关系可以根据水容器的容量、需要加水的水位或水量等预先实验确定。

可选的，称重传感器的电阻应变片为由四个电阻组成的惠斯通桥式分压电路，结构简单，且输出的电压信号能够灵敏的反映所测量的重量。

可选的，分析单元确定的控制指令包括加水指令和/或停止加水指令，控制单元在接收到加水指令后，控制水泵执行加水操作；控制单元在接收到停止加水指令后，控制水泵执行停止加水操作。

可选的，称重传感器输出的电压用于反映称重传感器所称量的重量，称重传感器输出的电压位于第一电压范围时，AD转换芯片输出与该电压对应的第一数字信号，分析单元根据预存的数字信号与指令之间的对应关系，确定出与第一数字信号对应的指令为加水指令；称重传感器输出的电压位于第二电压范围时，AD转换芯片输出与该电压对应的第二数字信号，分析单元根据预存的数字信号与指令之间的对应关系，确定出与第二数字信号对应的指令为停止加水指令。

一般的，第一电压范围内的电压反映水容器内水较少，需要加水，第二电压范围内的电压用于反映水容器内水较多，需要停止加水。

第二方面，提供了一种智能电热水壶，该智能电热水壶包括用于盛水的水容器、水泵以及如第一方面以及第一方面各种可选实现方式中提供的加水控制装置，该加水控制装置中的称重传感器用于称量水容器的重量，水泵在加水控制装置的控制模块的控制下向水容器加水或停止向水容器加水。

通过称重传感器对电热水壶的水容器的重量进行测量，输出与所测量重量对应的电压信号，并根据电压信号最终确定出对应的控制指令，以控制水泵向水容器加水或停止加水，可以使水泵的加水时机或停止加水时机由水容器内水量决定，进而保证水容器内水量的恒稳，避免水容器内的水过多或过少，进而可以避免对水容器的干烧或烧水不彻底，保证了电热水壶的使用安全。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明一个实施例中提供的智能电热水壶的结构示意图；

图2是本发明一个实施例中提供的加水控制装置的电路图；

图3是本发明一个实施例中提供的在底座机构安装称重传感器的示意图；

图4是本发明一个实施例中提供的称重传感器的电路图。

其中，附图标记如下：

110、水容器；120、加水控制装置；121、称重传感器；122、AD转换芯片；123、控制模块；123a、分析单元；123b、控制单元；130、水泵；31、外引线；32、变形孔；33、弹性体；34、装配孔；35、胶；36、PCB板；37、内引线；38、电阻应变片。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

电热水壶一般包括用于盛水的水容器和加热装置，加热装置可以向水容器内的水加热。

为了能够实现对水容器内水的自动供水，本申请的智能电热水壶还提供了水泵，该水泵连接于水容器的加水端和水源之间，水泵将水源的水泵入至电热水壶的水容器内。而为了控制水容器的存水量，以保证加热装置对水容器内的水加热时既均匀又不至于干烧，本申请中提供了一种加水控制装置以及带有这种加水控制装置的智能电热水壶，下面结合图1至图4对本申请提供的加水控制装置以及智能电热水壶进行解释说明。

图1是本发明一个实施例中提供的智能电热水壶的结构示意，该智能电热水壶包括用于盛水的水容器110、水泵130以及加水控制装置120。

加水控制装置120可以包括称重传感器121、AD转换芯片122和控制模块123，其中：称重传感器121与AD转换芯片122电性连接，AD转换芯片与控制模块连接，控制模块与水泵连接。加水控制装置120中的称重传感器121用于称量水容器110的重量，水泵130在加水控制装置120的控制模块123的控制下向水容器110加水或停止向水容器110加水。

举例来讲，请参见图2所示，其是本发明一个实施例中提供的加水控制装置的电路图，该加水控制装置包括电阻应变片由四个电阻组成的称重传感器121、AD转换芯片122、分析单元123a和控制单元123b（分析单元123a和控制单元123b组成控制模块123），称重传感器121的输出端与AD转换芯片122的信号输入端（即AD转换芯片122的引脚7和引脚8）连接，AD转换芯片122的信号输出端（即引脚11和引脚12）与分析单元123a的信号输入端（即分析单元123a的引脚7和引脚8）连接，分析单元123a的信号输出端与控制单元123b的输入端连接。

称重传感器121将感应到的质量转换为电压信号，将该电压信号输出至AD转换芯片122；AD转换芯片122将输入的电压信号转换为数字信号，将转换后得到的数字信号输出给控制模块123；控制模块123根据该数字信号控制水泵130加水或停止加水。

可选的，控制模块123与水泵130的加水开关电性连接，控制模块123根据数字信号控制加水开关闭合时，水泵130向水容器110加水；控制模块123根据数字信号控制加水开关断开时，水泵130停止向水容器110加水。

在实际应用中，为了使得称重传感器121可以称量水容器110的重量（包括水容器110和存入水的重量），通常将称重传感器121安装于底座机构，该底座机构上用于放置水容器110，也即在实际应用中，水容器110放置于底座机构上，底座机构内安装有称重传感器121。一般的，为了保证称重传感器121称量的是水容器110的重量，称重传感器121的称重上表面与放置在底座机构上的水容器110直接接触。

称重传感器121安装在底座机构上的一种实现方式可以参见图3所示，左侧图（a）为安装有称重传感器121的外观示意图，右侧图（b）为安装有称重传感器121的内部示意图，图3中，底座机构上的外引线31和内引线37一般包括与水泵130连接的电线、与加热装置连接的电线，和/或，加水控制装置内部的电线等。称重传感器121通过装配孔34以及胶35安装于底座机构中，PCB板36可以位AD转换芯片122，控制模块123，或者为AD转换芯片122和控制模块123组成的集成电路板。

可选的，称重传感器121可以为应变片式称重传感器121，水容器安装于称重传感器121的弹性体的变形孔32上，应变式称重传感器121的弹性体33（弹性元件或敏感梁）在水容器110的重力作用下产生弹性变形，使粘贴在其表面的电阻应变片38（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片38变形后，其阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。可选的，称重传感器121的电阻应变片的电阻结构为由四个电阻组成的惠斯通桥式分压电路，如图4所示，包括电阻R1、R2、R3和R4，R1连接于R2和R3之间，R4连接于R2和R3之间，R1和R2之间的一节点作为输出电压的正极，R3和R4之间的一节点作为输出电压的负极；R1和R3之间的一节点作为供电电压的正极，R2和R4之间的一节点作为供电电压的负极。这种称重传感器121的结构简单，且输出的电压信号能够灵敏的反映所测量的重量。需要补充说明的是，上述电阻R1、R2、R3和R4仅是表明四个电阻，并不用于限定电阻的排序或对电阻的特指，比如还可以命名为Ra、Rb、Rc和Rd等，可参考图2所示。

称重传感器121内部的元件（比如电阻应变片、弹性体等）可能在高温影响下发生变形，因此，在将称重传感器121安装于底座机构上时，通常控制称重传感器121安装后周围的温度低于40度。

另外，称重传感器121是对所测量物体的重量进行的测量，因此为了保证测量的准确性，会将称重传感器121安装在一个平面上，也即称重传感器121的安装表面为平面。

在一种可能的实现方式中，可以将AD转换芯片122安装在绝缘封闭空间内，这样可以避免对AD转换芯片122的影响，延长AD转换芯片122的使用寿命。

易于思及的是，AD转换芯片122可以与控制模块123合并为一个模块，也即合并后的模块既包含AD转换芯片122的功能，又包含控制模块123的功能，不能通过AD转换芯片122和控制模块123的合并或分开方式来限定本申请的保护范围。

在一种可能的实现方式中，控制模块123可以为一个独立的模块，其可以实现对AD转换芯片122输出的电压信号进行数字转换，又可以实现根据转换后的数字信号确定对应的控制指令，还可以实现将控制指令发送给水泵130以控制水泵130执行相应操作。

当然，控制模块123还可以拆分为多个功能单元的组合，一种可选的方式中，控制模块123可以包括分析单元123a和控制单元123b，分析单元123a的输入端与AD转换芯片122的输出端电性连接，分析单元123a的输出端与控制单元123b的输入端电性连接，控制单元123b的输出端与水泵130的加水开关电性连接。分析单元123a可以确定AD转换芯片122输出的数字信号所对应的控制指令，将控制指令发送给控制单元123b，控制单元123b根据控制指令控制加水开关闭合或断开。

一般的，分析单元123a中可以预先存储数字信号与控制指令之间的对应关系，根据AD转换芯片122输出的数字信号，确定与之对应的控制指令。通常，数字信号和控制指令之间的对应关系可以根据水容器的容量、需要加水的水位或水量等预先实验确定。一般来讲，不同容量的水容器，或者不同型号的电热水壶，水容器的重量可能不同，虽然存有相同重量的水，但测量出来的重要可能是不同的，其对应的数字信号和控制指令之间的对应关系也是不同的，因此在实际实现时，可以预先根据水容器的规格以及设定的合适加水水位来实验确定出该水容器对应的数字信号和控制指令之间的对应关系。

显然，分析单元123a还可以从服务器获取存储数字信号和控制指令之间的对应关系，或者，分析单元123a可以从服务器获取与数字信号对应的控制指令，服务器中可以预先存储各种型号的电热水壶的数字信号和控制指令之间的对应关系。

可选的，分析单元123a在从服务器获取存储数字信号和控制指令之间的对应关系时，可以向服务器发送带有电热水器或水容器标识的对应关系获取请求，服务器则向分析单元123a反馈与该电热水器或水容器标识相关的数字信号和控制指令之间的对应关系。

可选的，分析单元123a在从服务器获取与数字信号对应的控制指令时，可以向服务器发送带有电热水器或水容器标识以及数字信号的控制指令获取请求，服务器则向分析单元123a反馈与该电热水器或水容器标识相关的与该数字信号对应的控制指令。

在本申请中，分析单元123a确定的控制指令至少可以包括加水指令和/或停止加水指令，控制单元123b在接收到加水指令后，控制水泵130执行加水操作，比如控制水泵130的加水开关闭合，从而控制水泵130向水容器加水；控制单元123b在接收到停止加水指令后，控制水泵130执行停止加水操作，比如控制水泵130的加水开关断开，从而导致水泵130停止向水容器加水。

由于称重传感器121在所称量的重量不同时，会输出不同的电压，或者在称量不同重量范围内的物体时，会输出与重量范围对应的电压，因此称重传感器121输出的电压可以用于反映称重传感器121所称量的重量。

举例来讲，称重传感器121输出的电压位于第一电压范围时，AD转换芯片122输出与该电压对应的第一数字信号，分析单元123a根据预存的数字信号与指令之间的对应关系，确定出与第一数字信号对应的指令为加水指令；称重传感器121输出的电压位于第二电压范围时，AD转换芯片122输出与该电压对应的第二数字信号，分析单元123a根据预存的数字信号与指令之间的对应关系，确定出与第二数字信号对应的指令为停止加水指令。

一般来讲，第一电压范围内的电压反映水容器内水较少，需要加水，第二电压范围内的电压用于反映水容器内水较多，比如水泵130已经向水容器加了一段时间的水，此时则需要停止加水。

由于称重传感器121可以实时感应到所称量物体的重量，并实时反映到输出的电压上，因此，称重传感器121可以实时的输出与水容器110重量对应的电压。对应的，控制模块123也可以实时的确定出与水容器110重量对应的控制指令。

综上所述，本发明实施例提供的智能电热水壶，通过称重传感器对电热水壶的水容器的重量进行测量，输出与所测量重量对应的电压信号，并根据电压信号最终确定出对应的控制指令，以控制水泵向水容器加水或停止加水，可以使水泵的加水时机或停止加水时机由水容器内水量决定，进而保证水容器内水量的恒稳，避免水容器内的水过多或过少，进而可以避免对水容器的干烧或烧水不彻底，保证了电热水壶的使用安全。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种加水控制装置，其特征在于，所述加水控制装置包括称重传感器、模拟数字AD转换芯片和控制模块，其中：

所述称重传感器与所述AD转换芯片电性连接，所述称重传感器将感应到的质量转换为电压信号，将所述电压信号输出至所述AD转换芯片；

所述AD转换芯片与所述控制模块连接，所述AD转换芯片将输入的电压信号转换为数字信号，将转换后得到的数字信号输出给所述控制模块；

所述控制模块与水泵连接，所述控制模块根据所述数字信号控制所述水泵加水或停止加水。

2.根据权利要求1所述的加水控制装置，其特征在于，所述加水控制装置还包括底座机构，所述称重传感器安装于所述底座机构的底端，所述底座机构上用于放置用于盛水的水容器。

3.根据权利要求1所述的加水控制装置，其特征在于，所述称重传感器安装后周围的温度低于40度。

4.根据权利要求1所述的加水控制装置，其特征在于，所述称重传感器的安装表面为平面。

5.根据权利要求1所述的加水控制装置，其特征在于，所述AD转换芯片安装在绝缘封闭空间内。

6.根据权利要求1所述的加水控制装置，其特征在于，所述控制模块包括分析单元和控制单元，所述分析单元与所述控制单元电性连接，所述控制单元与所述水泵的加水开关电性连接，所述分析单元确定所述AD转换芯片输出的数字信号所对应的控制指令，将所述控制指令发送给所述控制单元，所述控制单元根据所述控制指令控制所述加水开关闭合或断开。

7.根据权利要求1所述的加水控制装置，其特征在于，所述称重传感器的电阻应变片为由四个电阻组成的惠斯通桥式分压电路。

8.根据权利要求6所述的加水控制装置，其特征在于，所述分析单元确定的控制指令包括加水指令和/或停止加水指令，

所述控制单元在接收到所述加水指令后，控制所述水泵执行加水操作；

所述控制单元在接收到所述停止加水指令后，控制所述水泵执行停止加水操作。

9.根据权利要求6所述的加水控制装置，其特征在于，所述称重传感器输出的电压用于反映所述称重传感器所称量的重量，

所述称重传感器输出的电压位于第一电压范围时，所述AD转换芯片输出与所述电压对应的第一数字信号，所述分析单元根据预存的数字信号与指令之间的对应关系，确定出与所述第一数字信号对应的指令为加水指令；

所述称重传感器输出的电压位于第二电压范围时，所述AD转换芯片输出与所述电压对应的第二数字信号，所述分析单元根据预存的数字信号与指令之间的对应关系，确定出与所述第二数字信号对应的指令为停止加水指令。

10.一种智能电热水壶，其特征在于，所述智能电热水壶包括用于盛水的水容器、水泵以及如权利要求1至9中任一所述的加水控制装置，所述加水控制装置中的称重传感器用于称量所述水容器的重量，所述水泵在所述加水控制装置的控制模块的控制下向所述水容器加水或停止向所述水容器加水。