專利名稱：自稱重恒溫配水方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于日常電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及是一種為嬰幼兒配方奶粉配奶的自動(dòng)配水方法及其裝置。
背景技術(shù)：
目前，嬰幼兒人工喂養(yǎng)是一件繁瑣而細(xì)致的工作。嬰幼兒以啼哭的方式告訴父母自己的饑餓。父母在啼哭聲中要完成瑣碎而細(xì)心的配奶工作。此間最痛苦的事情莫過于調(diào)整水的溫度和容積，以及奶粉的比例。特別是在寒冷的冬夜，更是一件艱巨的任務(wù)。傳統(tǒng)人工配奶需要反復(fù)地倒入熱水、冷水，手工調(diào)節(jié)水的溫度和體積，該方法不僅繁瑣而且溫度不宜掌控。如何能及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行配奶配水以成為年輕父母急需解決的問題。因此，開發(fā)一款低成本實(shí)用型的配水裝置，具有很好的市場前景。目前市場上出現(xiàn)的恒溫?zé)崴?，需要對水不斷進(jìn)行加熱，以達(dá)到恒溫的效果，其所需能耗高，導(dǎo)致使用成本較高。另外倒水時(shí)仍需時(shí)刻觀察水量，仍存諸多不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述手工操作存在的不足，而憑借傳感器技術(shù)和微處理器技術(shù)提供一種自動(dòng)配水方法及裝置，用于嬰幼兒配方奶粉的配奶。該方法可以隨意設(shè)定配奶溫度和體積，自動(dòng)跟蹤冷熱水的溫度，根據(jù)需要配制的水溫和水量(或奶粉重量)快速及時(shí)的進(jìn)行配奶，極大地提高了手工配奶的速度。其實(shí)質(zhì)是根據(jù)奶粉重量，計(jì)算出水的容積，然后利用能量守恒的原理，調(diào)節(jié)冷、熱水的混合比例，從而達(dá)到配奶后的溫度為設(shè)定的水溫。本水溫水量自動(dòng)調(diào)配方法是專門應(yīng)用于調(diào)配奶粉的，可以得到調(diào)配奶粉所需的溫水和水量，具有節(jié)能、易用、精確等特點(diǎn)。首先使用輸入模塊中的按鍵設(shè)定所需的水溫和水量，然后通過熱水傳感器模塊和冷水傳感器模塊分別檢測熱水和冷水，得到熱水溫度值和冷水溫度值，送入微控制器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)水的比熱和熱量傳遞公式
(π-τ)χπχσχρ= (Γ-Γ2)χΓ2χσχρ(ι)
F=F\ + F2(2)
其中熱水溫度為Tl (V )，體積為Vl (ml)，冷水溫度為T2 (°C )，體積為V2 (ml)，混合后配出的水溫為T(°C ),水量為V(ml)。水的密度為C,水的比熱為(Q)。由式(I)、( 2)消去C和Q得到冷水和熱水體積
F2 = F X(Tl-T) (ΤΙ-Τ2)(3)
Fl = V-F2(4)
通過式(3)、式(4)計(jì)算得到配水所需的冷水和熱水的水量，同時(shí)微控制器模塊稱重模塊中實(shí)時(shí)監(jiān)測壓力傳感器得到的數(shù)值，根據(jù)這一數(shù)值微控制器模塊給出控制信號，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開和關(guān)，就能將合適比例的冷水和熱水放入杯中，混合后得到的即為指定水溫水量的溫水。自稱重恒溫配水方法的裝置，包括熱水保溫容器，用于存放燒開的熱水；熱水傳感器模塊，設(shè)置在熱水保溫容器內(nèi)，用于檢測熱水保溫容器中的熱水水溫，并將溫度傳感信號發(fā)送給微控制器模塊；冷水容器，用于存放涼開水或礦泉水等直接飲用水；冷水傳感器模塊，設(shè)置在冷水容器，用于檢測冷水容器中的涼水水溫，并將溫度傳感信號發(fā)送給微控制器模塊；稱重模塊，用于稱重奶瓶重量，奶 瓶中未配水時(shí)的奶粉重量，配水過程中的冷熱水重量等，稱重模塊的輸出端與微控制器模塊連接；輸入模塊，用于設(shè)定配水模式，輸入配水的溫度，配水的體積等，輸入模塊的輸出端與微控制器模塊連接；輸出顯示模塊，用于顯示所稱物體重量和設(shè)定值等，輸出顯示模塊的輸入端與微控制器模塊連接；微控制器模塊，用于完成配水過程控制以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于執(zhí)行配水過程，在熱水保溫容器和冷水容器的出水口上均裝有該機(jī)構(gòu)，由微控制器模塊控制。本發(fā)明完全模擬人工配奶步驟，降低能耗，降低了使用成本，提高了產(chǎn)品性價(jià)比和市場競爭力。本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)研究，本裝置配水溫度誤差土 1°C ;配水體積誤差±5ml。若提高電磁閥的響應(yīng)時(shí)間和控制精度，可以降低誤差。


圖I是自稱重恒溫配水方法及其裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖2是自稱重恒溫配水方法及其裝置一種具體電路實(shí)例；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施方案自動(dòng)配水的控制過程。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。按照本發(fā)明的最佳方案實(shí)施的嬰幼兒配方奶粉自動(dòng)稱重恒溫配水系統(tǒng)如圖I所示。由熱水容器、熱水溫度檢測電路、冷水容器、冷水溫度檢測電路、電磁閥、稱重電路、微控制器、鍵盤輸入電路和液晶顯示電路構(gòu)成。未收到配水指令時(shí)，系統(tǒng)作為一個(gè)電子天平工作。任意一個(gè)物體(質(zhì)量必須在稱重傳感器量程內(nèi))放在稱重臺(tái)上(稱重電路)，其質(zhì)量都會(huì)顯示在液晶屏上(型號為IXD1602)。若微控制器(型號為ATmegal6)收到了由鍵盤輸入電路輸入的命令，則進(jìn)入配水模式。熱水容器和冷水容器分別安裝在配水裝置的頂端，熱水溫度傳感器和冷水溫度傳感器分別位于兩容器內(nèi)。溫度傳感器采用LM235芯片。信號調(diào)理電路采用AD620芯片。稱重傳感器采用懸臂梁傳感器，量程0-600g，參見圖2。如圖3所示，配水模式分兩種，第一種是按直接給出的配水溫度和配水體積進(jìn)行配水。微控制器收到配制信息后，通過熱水溫度傳感器模塊和冷水溫度傳感器模塊分別檢測容器中的水溫，按照配水方法計(jì)算所需的熱水和冷水體積。然后分別換算成所需熱水和冷水質(zhì)量。微控制器輸出控制信號開啟冷水配水控制閥放出冷水，此時(shí)稱重電路實(shí)時(shí)稱重涼水質(zhì)量，當(dāng)達(dá)到需要冷水質(zhì)量時(shí)，微控制器輸出控制信號關(guān)閉冷水配水控制閥。同時(shí)輸出控制信號開啟熱水配水控制閥放出熱水，此時(shí)稱重傳感器模塊實(shí)時(shí)稱重配水質(zhì)量，當(dāng)達(dá)到需要配水質(zhì)量時(shí)，微控制器輸出控制信號關(guān)閉熱水配水控制閥。直接給出的配水溫度和配水體積的配水模式即完成。
第二種是根據(jù)奶瓶中的奶粉質(zhì)量、設(shè)定溫度以及奶粉和水的比例關(guān)系進(jìn)行配水。該模式下，當(dāng)微控制器收到配制指令后，通過稱重電路測量奶粉質(zhì)量，然后按照配方奶粉提 供的奶粉和水的比例關(guān)系計(jì)算出需要配水的質(zhì)量。有了配水質(zhì)量和配水溫度后，接下來的步驟與模式I相同。該方法可以隨意設(shè)定配奶溫度，自動(dòng)跟蹤冷熱水的溫度，根據(jù)奶粉重量快速及時(shí)的進(jìn)行配奶，極大地提高了手工配奶的速度。
權(quán)利要求
1.自稱重恒溫配水裝置，其特征在于 包括熱水保溫容器，用于存放燒開的熱水； 熱水傳感器模塊，設(shè)置在熱水保溫容器內(nèi)，用于檢測熱水保溫容器中的熱水水溫，并將溫度傳感信號發(fā)送給微控制器模塊； 冷水容器，用于存放涼開水或礦泉水直接飲用水； 冷水傳感器模塊，設(shè)置在冷水容器，用于檢測冷水容器中的涼水水溫，并將溫度傳感信號發(fā)送給微控制器模塊； 稱重模塊，用于稱重奶瓶重量，奶瓶中未配水時(shí)的奶粉重量，配水過程中的冷熱水重量，稱重模塊的輸出端與微控制器模塊連接； 輸入模塊，用于設(shè)定配水模式，輸入配水的溫度，配水的體積，輸入模塊的輸出端與微控制器t吳塊連接； 輸出顯示模塊，用于顯示所稱物體重量和設(shè)定值，輸出顯示模塊的輸入端與微控制器模塊連接； 微控制器模塊，用于完成配水過程控制； 執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用于執(zhí)行配水過程，在熱水保溫容器和冷水容器的出水口上均裝有該機(jī)構(gòu)，由微控制器模塊控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置進(jìn)行配水的方法，其特征在于 首先使用輸入模塊中的按鍵設(shè)定所需的水溫和水量，然后通過熱水傳感器模塊和冷水傳感器模塊分別檢測熱水和冷水，得到熱水溫度值和冷水溫度值，送入微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)水的比熱和熱量傳遞公式 (Tl - r) .X η X C X Q = (T - 了2) Χ ,2 >: C X Q(I) V^V\ + V2(2) 其中熱水溫度為Tl,熱水體積為VI,冷水溫度為T2,冷水體積為V2,混合后配出的水溫為T，水量為V，水的密度為C，水的比熱為Q ； 由式(I)、(2)消去C和Q得到冷水和熱水體積 F2 = FX(Tl-T)/(Tl- TI)(3) Fl = F-VI(4) 通過式(3)、式(4)計(jì)算得到配水所需的冷水和熱水的水量，同時(shí)微控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測稱重模塊中壓力傳感器得到的數(shù)值，根據(jù)這一數(shù)值，微控制器模塊給出控制信號，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開和關(guān)，就能將合適比例的冷水和熱水放入奶瓶中，混合后得到的即為指定水溫水量的溫水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自稱重恒溫配水方法及其裝置。目前市場上出現(xiàn)的恒溫?zé)崴鳎枰獙λ粩噙M(jìn)行加熱，以達(dá)到恒溫的效果，其所需能耗高，導(dǎo)致使用成本較高。另外倒水時(shí)仍需時(shí)刻觀察水量，仍存諸多不便。本發(fā)明中的裝置包括熱水保溫容器、熱水傳感器模塊、冷水容器、冷水傳感器模塊、稱重模塊、輸入模塊、輸出顯示模塊、微控制器模塊和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本發(fā)明根據(jù)奶粉重量，計(jì)算出水的容積，然后利用能量守恒的原理,調(diào)節(jié)冷、熱水的混合比例,從而達(dá)到配奶后的溫度為設(shè)定的水溫。本發(fā)明完全模擬人工配奶步驟，降低能耗，降低了使用成本。
文檔編號A47J31/00GK102613899SQ20121007898
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者武軍, 胡冀, 邵李煥, 鄭曉隆 申請人:杭州電子科技大學(xué)