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生活電器

飲水機方案開發設計

2020-03-22

飲水機是將桶裝水(蒸餾水、純水、礦泉水等)或經過凈化裝置處理過的生活用水進行加熱、制冷或在原水溫狀態下提供人體飲用的一種裝置。隨著飲水機技術的不斷發展和創新,高端飲水機在傳統飲水機的基礎上增加了抗菌、臭氧消毒、無氟制冷等功能。

一、飲水機方案的工作原理

加熱原理:制熱系統分為內熱是和外熱式。內熱式是通過不銹鋼電加熱管直接作用于熱罐中的水對水加熱;外熱式是通過加熱線圈在熱罐外部通電加熱,外部敷以保溫層以減少熱量損失。對比之下,內部加熱熱效率高、耗電少,但加熱層表面容易結垢,不易清洗;外部加熱熱損失量大,噪音大,但結垢少,對電熱元件損傷小。

制冷原理:制冷分為壓縮機制冷和電子制冷。

(1)、壓縮機制冷:壓縮機制冷時利用制冷劑吸熱和冷凝放熱的工作原理進行制冷,分為外制冷和內制冷兩種方式。壓縮機制冷系統主要由壓縮機、冷凝器、過濾器、毛細管、蒸發器等5個主要部件用管道連接而成,是一個封閉的系統。系統中充注了制冷劑,制冷劑一般為R12(含氟)或R134a(無氟)。

(2)、電子制冷:電子制冷主要通過電子制冷芯片達到制冷目的。電子制冷片由兩片陶瓷基片組成,中間有127對半導體晶粒。工作中一側的陶瓷基片發生放熱現象,另一側發生吸熱現象。吸熱一端與冷膽內的制冷棒相連接,達到制冷的目的;放熱端與散熱片相連接,并由風機將熱量帶走。

抗菌原理:抗菌劑主要是用防止微生物降解的配方實現的,這種配方是具有免除致病微生物生物功能的一種添加劑。抗菌劑由帶電正電荷的基團組成,與帶負電荷的細菌中和,使細菌細胞壁破裂,細胞質溢出,致使細菌死亡,達到殺菌的目的。

臭氧消毒原理:臭氧是一種不穩定的氣體,可溶于水但溶解度不高,是一種強氧化劑和消毒劑。如果打開飲水機的消毒開關,消毒部件就會通過臭氧發生器產生臭氧氣體,向消毒柜中擴散。臭氧達到一定濃度時,可在短時間內將微生物殺死,并抑制細菌再生長。紫光殺毒原理:紫光殺毒技術應用于水消毒已經有100多年的歷史,消毒效率非常高,也是一種環保技術。國內第一臺紫光飲水機于2004年元月在奇迪集團誕生,帶來了飲水機“防二次污染”的技術突破。

紫光消毒原理:是利用特殊設計的高效率、高強度和長壽命的C波段紫外線發生器產生的強紫外線照射水或空氣的方式實現消毒的,它可以使水或空氣中的各種病原體細胞組織的DNA結構受到破壞而失去活性,從而達到殺菌消毒的目的。與傳統的二氧化氯法、臭氧法、膜過濾法比較,紫外線消毒技術的優勢在于:不添加任何化學物質,不會在水中產生或留下任何有毒物質,運行安全。

佛山飲水機方案設計公司

二、新型飲水機方案設計思路

傳統的飲水機存在著諸多問題,包括安全隱患、健康、節能等問題。當飲水機無水干燒時,輕則燒壞飲水機,嚴重時還會引起火災;小孩子好奇按出水按鍵玩耍引起燙傷;熱水罐里的水反復加熱,形成千滾水,對人的身體產生危害;飲水機加熱完成后,如果人們忘記切斷電源,它就會一直處于耗電狀態,造成能源浪費。另外,還有加熱等待時間長,需要人工操作電源開關及出水開關等問題。從安全、健康、節能、便捷、人性并且易于使用出發,設計功能完善的即熱式智能飲水機。

飲水機上安裝有熱釋電紅外線傳感器,自動檢測是否有人接近飲水機,光敏傳感器檢測是白天還是晚上,從而判別是否開啟歡迎語音;即熱式電熱管對冷水進行加熱,可即時出水,既能防止千滾水,用戶也無需等待,用兩個電磁閥對冷、熱水出水口進行控制;溫度傳感器對水溫進行監測,如果溫度異常自動切斷電源;液位傳感器檢測水位是否足夠,如果水位不足則自動報警;障礙物檢測模塊檢測是否有水杯放到出水口,如果檢測到水杯,同時水位滿足要求,則照明燈開啟,加熱管加熱,放出熱水。

本飲水機功能要求為即熱、健康、安全、節能、語音提示。根據設計功能,運用模塊化設計方法,采用51單片機來控制,實現了飲水機智能化。

三、飲水機硬件設計

飲水機控制系統主要以單片機為核心設計,包括CPU、紅外線熱釋電傳感器、液位傳感器、電磁閥、光敏傳感器、語音模塊、溫度傳感器等部分。

1)人體檢測,啟動電源。在飲水機上安裝紅外線熱釋電傳感器作人體檢測模塊,當人靠近飲水機時,人體檢測模塊向單片機發出信號,單片機接通工作電源。光敏傳感器模塊檢測是否是白天,如果是白天,飲水機語音模塊發出歡迎語音,工作電源指示燈亮。如果是晚上,語音模塊則不啟動,只工作電源指示燈亮。語音模塊白天啟動,夜晚關閉,并可調節為家庭模式和商業模式,商業模式可用于學校、超市、酒店等公共場所。

2)水位檢測,啟動照明。工作電源啟動后,液位傳感器檢測水位是否足夠,如果水位不足,語音模塊報警,且水位報警燈亮,提示用戶加水,不進行下一步操作。如果水位滿足要求,出水口照明燈亮,即進入加熱環節。

3)水杯檢測,啟動加熱。當用戶按下熱水按鍵后,由光敏傳感器構成的障礙物檢測模塊檢測水杯是否放到熱水口。如果檢測到水杯,則熱水電磁閥打開,即時加熱器加熱,放出熱水。如果沒檢測到水杯,則熱水電磁閥關閉,熱水口不出水,同時語音提示用戶將水杯放到出水口。溫度傳感器對即熱式電加熱器進行實時檢測,確保溫度正常,如果溫度異常將自動切斷電源,防止引發安全事故。用戶接完熱水后,水杯移開,單片機控制即熱式加熱器和照明燈關閉,人離開后,人體檢測模塊給單片機一個信號,關閉工作電源,達到節能的目的。

4)童鎖。飲水機采用熱水按鍵和障礙物檢測模塊雙重控制熱水流出,此設計避免了小孩子玩耍時即使把手放到出水口,但因沒有同時按下熱水按鍵,出水口不會放出熱水,防止小孩被開水燙傷,有效地實現了童鎖功能。同時也避免用戶無意中按下熱水鍵,但因沒有水杯接水,出水口也不會放出熱水。

深圳飲水機控制板開發

四、飲水機軟件設計

系統的軟件設計采用模塊化結構,根據系統的控制功能,自頂向下進行設計,整個系統軟件結構精簡,便于設計和調試。

本飲水機針對傳統飲水機存在的問題進行改進,采用51單片機來實現對飲水機的控制,彌補了傳統飲水機的不足之處。與傳統飲水機相比,更加健康、安全、節能、便捷,飲水機的智能化體現在單片機與各傳感器模塊的結合上,這種綜合應用理念也是家電智能化的的發展趨勢。

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