一种基于模糊控制的多工作模式智能保温杯及控制方法技术

本发明专利技术涉及保温控制技术领域，具体涉及一种基于模糊控制的多工作模式智能保温杯及控制方法，该保温杯以单片机为核心，利用温差发电片实现保温杯恒温控制。保温杯存在两种供能模式，一种是利用温差发电片接收储水层与功能层之间的温差生成电流，与电热丝相连构成加热回路；另一种是通过外接充电对杯底自带的蓄电池进行充电；保温杯分三种工作模式，保温、加热和制冷，温差发电片的温差生成电流，与加热电阻丝构成加热回路用于对杯中的水进行持续辅热，满足使用者对长时间保温的需求；当需要给杯中水降温时，蓄电池对固定在功能层内壁的制冷器供能，对保温杯内的水进行制冷处理；当需要给杯中水加热时，蓄电池为加热电阻丝供能，给杯中水加热。

A multi work mode intelligent thermal insulation Cup based on fuzzy control and its control method

The invention relates to the field of thermal insulation control technology, in particular to a multi working mode intelligent thermal insulation Cup based on fuzzy control and a control method. The thermal insulation cup is based on a single-chip microcomputer, and the thermostatic cup is controlled by thermoelectric power generation chip. There are two kinds of insulation Cup supply mode, one is using the temperature difference between the current temperature difference generation power film layer and the function of the receiving reservoir, and the electric heating wire is connected to form a heating circuit; the other is through the external battery with the cup bottom charge; three Mug work mode, insulation, heating and cooling, thermoelectric generation current thermoelectric power generation sheet, and the heating resistance wire heating circuit for a cup of water for auxiliary heating, to meet the user needs long time preservation; when the need to cool the water in the cup, the battery is fixed on the inner wall of the refrigerator for the function layer, cooling treatment on insulation Cup in the water; when you need to heat the water in the cup, the battery for heating resistance wire for heating the water in the cup can give.

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊控制的多工作模式智能保温杯及控制方法
本专利技术属于保温控制
，尤其涉及一种基于模糊控制的多工作模式智能保温杯及控制方法。
技术介绍
保温杯一般是由陶瓷或不锈钢加上真空层构成的环体密闭结构，而热力的传播有三种途径：辐射、对流和传递。保温杯内银色的杯胆能反射热水的辐射，因此内胆多镀铜或镀银，来达到隔绝热量传递的目的。随着放置时间的延长，保温杯内部的热量会逐渐散发掉，保温杯内部冷却后也无法对内部进行重新加热。传统意义上的保温杯大多适用在冬季，功能单一，适用性不强，并且在夏季基本上没有应用空间。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了实现冬季更长时间的保温、加热以及在夏季能更快喝到合适温度的饮品，提供一种能够实现长时间保温、随时加热和快速制冷三种工作方式的保温杯。为实现上述目的，采用的技术方案是，一种基于模糊控制的多工作模式智能保温杯，包括杯体和杯盖保护层(1)，杯体内设置有储水层(10)、真空层(8)和功能层(9)，储水层(10)嵌套在功能层(9)中，真空层(8)设置于储水层(10)与功能层(9)之间，杯盖控制旋钮(2)置于储水层(10)的上方，杯盖保护层(1)置于杯盖控制旋钮(2)的上方；还包括：储水层(10)外壁覆盖的加热电阻丝(11)；杯体上设置的LED显示屏(4)；LED显示屏(4)下方的功能层(9)中设置的控制模块；储水层(10)底部附着的温差发电片(7)，温差发电片(7)底面冷端镶嵌于功能层(9)的底面，冷端分别附着于真空层(8)外层的两边，其热端镶嵌于功能层(9)内壁的两边构成第一制冷器(5)和第二制冷器(5＇)；功能层(9)底部设置的蓄电池槽(6)；储水层(10)的上端口镶嵌的两两对称的第一金属结点(12)、第二金属结点(13)、第三金属结点(14)和第四金属结点(15)；杯盖控制旋钮(2)包括绝热层(19)和绝缘层(20)，绝热层(19)表面沿直径方向固定有一根导线(16)，导线两端点第五金属结点(17)、第六金属结点(18)，绝缘层(20)采用螺旋方式扣在绝热层(19)上方；储水层(10)上端口口径与绝热层(19)口径相同；第一制冷器(5)和第二制冷器(5＇)与LED显示屏(4)串连；温差发电片(7)一端连接第一金属结点(12)，另一端连接加热电阻丝(11)，加热电阻丝(11)的另一端连接第二金属结点(13)，蓄电池槽(6)一端连接第三金属结点(14)，另一端连接第二开关，第二开关的另一端连接加热电阻丝(11)，第二金属结点(13)与第三金属结点(14)通过第一开关连接，第一制冷器(5)和第二制冷器(5＇)一端连接第四金属结点(15)，另一端连接第二开关的另一端；控制模块分别与LED显示屏(4)、杯盖控制旋钮(2)、第一开关和第二开关连接。在上述的基于模糊控制的多工作模式智能保温杯中，储水层(10)与功能层(9)的顶部采用螺纹配合，且储水层(10)的导热系数大于功能层(9)的导热系数。在上述的基于模糊控制的多工作模式智能保温杯中，发热电阻丝(11)以双螺旋状覆盖于储水层(10)外壁。在上述的基于模糊控制的多工作模式智能保温杯中，控制模块包括单片机，与单片机连接的D/A转化电路和A/D采集电路，与D/A转化电路连接输出控制模块，与A/D采集电路依次连接信号处理电路和传感器；输出控制模块与杯盖控制旋钮(2)、第一开关和第二开关连接，单片机与LED显示屏(4)连接，传感器与储水层连接。在上述的基于模糊控制的多工作模式智能保温杯中，功能层(9)的底部采用温差发电片(7)的底座。在上述的基于模糊控制的多工作模式智能保温杯中，温差发电片(7)选用工业级温差发电片SP1848-27145。本专利技术还提供了基于模糊控制的多工作模式智能保温杯的控制方法，一种基于模糊控制的多工作模式智能保温杯的控制方法，采用模糊自适应控制器进行控制，模糊自适应控制器为一个两输入、两输出的模糊控制器，以温度实际测量值与给定值之差e和温差变化率ec作为模糊控制器的输入，通过模糊控制规则对保温杯功能进行在线调节，通过以下步骤实现：步骤1、向保温杯中倒入一定温度的水，根据需求设定温度值；步骤2、传感器检测水温，经过信号处理电路将信号传给单片机；步骤3、在单片机内，将检测信号与设定信号进行比较，得出水温温差e，计算温差变化率ec并模糊化处理；步骤4、依据模糊化处理结果，通过水温比对，分别采用加热A、保温B、制冷C三种模式进入工作状态。在所述的基于模糊控制的多工作模式智能保温杯的控制方法中，步骤4所述三种模式工作状态的实现包括以下步骤：步骤4.1、加热模式A的实现包括以下子步骤：步骤A1、若设定温度值明显高于保温杯内水温时，通过单片机对传感器信号与设定温度值进行比较，水温温差e负大(NB)，且温差变化率ec负大(NB)，则单片机发送信号至行程开关1，使第一开关和第二开关同时闭合，通过蓄电池槽(6)中的蓄电池为发热电阻丝(11)提供电能，加热回路开始工作；步骤A2、传感器检测温度并经过信号处理电路将信号反馈给单片机，在单片机内与设定温度值进行比较并计算温差变化率，直到水温温差e为零(ZO)，温差变化率ec也为零(ZO)时，保温杯内水温达到设定值，单片机发送信号至行程开关1，断开加热回路；步骤4.2、保温模式B的实现包括以下子步骤：步骤B1、当保温杯内水温在设定温度值附近时，单片机输入信号至行程开关2，使杯盖旋转至第一金属结点(12)、第二金属结点(13)与第五金属结点(17)、第六金属结点(18)重合，保温回路开始工作，温差发电片(7)产生电能提供给发热电阻丝(11)，发热电阻丝(11)对储水层(10)进行热补偿；步骤4.3、制冷模式C的实现包括以下子步骤：步骤C1、当设定温度值明显低于保温杯内水温时，通过单片机对传感器信号与设定温度值进行比较，水温温差e偏正大(PB)，温差变化率ec也偏正大(PB)时，根据模糊控制规则，单片机发送信号至行程开关3；步骤C2、行程开关3接收到信号后，使杯盖旋转至第三金属结点(14)、第四金属结点(15)与第五金属结点(17)、第六金属结点(18)重合，同时闭合第二开关，通过蓄电池对第一制冷器(5)和第二制冷器(5＇)传输电能，制冷回路开始工作；步骤C3、当设定温度值等于保温杯内水温时，通过单片机对传感器检测温度与设定温度值进行比较，达到水温温差e为零(ZO)，温差变化率ec也为零(ZO)时，单片机发送信号至行程开关3，断开制冷回路。本专利技术的有益效果是：本专利技术保温杯结构简单，制造方便，功耗极低，使用灵活，通过模糊控制实现保温杯的加热保温或加速降低保温杯内水温，能够根据使用者的设定值调整水温，非常人性化，具有很高的适用性。附图说明图1为本专利技术一个实施例保温杯主体结构示意图；图2为本专利技术一个实施例储水层结构示意图；图3为本专利技术一个实施例电路原理图；图4为本专利技术一个实施例杯盖控制旋钮俯视图；图5为本专利技术一个实施例控制模块整体电路框图；图6为本专利技术一个实施例温度传感器电路图；图7为本专利技术一个实施例控制器的结构图；图8为本专利技术一个实施例模糊控制逻辑条件语句形式；图9为本专利技术一个实施例温差发电片SP1848-27145温度与电压关系图；图10为本专利技术一个实施例传统保温杯与本专利技术保温杯保温曲线对比图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模糊控制的多工作模式智能保温杯，包括杯体和杯盖保护层(1)，杯体内设置有储水层(10)、真空层(8)和功能层(9)，储水层(10)嵌套在功能层(9)中，真空层(8)设置于储水层(10)与功能层(9)之间，杯盖控制旋钮(2)置于储水层(10)的上方，杯盖保护层(1)置于杯盖控制旋钮(2)的上方；其特征是，还包括：储水层(10)外壁覆盖的加热电阻丝(11)；杯体上设置的LED显示屏(4)；LED显示屏(4)下方的功能层(9)中设置的控制模块；储水层(10)底部附着的温差发电片(7)，温差发电片(7)底面冷端镶嵌于功能层(9)的底面，冷端分别附着于真空层(8)外层的两边，其热端镶嵌于功能层(9)内壁的两边构成第一制冷器(5)和第二制冷器(5＇)；功能层(9)底部设置的蓄电池槽(6)；储水层(10)的上端口镶嵌的两两对称的第一金属结点(12)、第二金属结点(13)、第三金属结点(14)和第四金属结点(15)；杯盖控制旋钮(2)包括绝热层(19)和绝缘层(20)，绝热层(19)表面沿直径方向固定有一根导线(16)，导线两端点第五金属结点(17)、第六金属结点(18)，绝缘层(20)采用螺旋方式扣在绝热层(19)上方；储水层(10)上端口口径与绝热层(19)口径相同；第一制冷器(5)和第二制冷器(5＇)与LED显示屏(4)串连；温差发电片(7)一端连接第一金属结点(12)，另一端连接加热电阻丝(11)，加热电阻丝(11)的另一端连接第二金属结点(13)，蓄电池槽(6)一端连接第三金属结点(14)，另一端连接第二开关，第二开关的另一端连接加热电阻丝(11)，第二金属结点(13)与第三金属结点(14)通过第一开关连接，第一制冷器(5)和第二制冷器(5＇)一端连接第四金属结点(15)，另一端连接第二开关的另一端；控制模块分别与LED显示屏(4)、杯盖控制旋钮(2)、第一开关和第二开关连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制的多工作模式智能保温杯，包括杯体和杯盖保护层(1)，杯体内设置有储水层(10)、真空层(8)和功能层(9)，储水层(10)嵌套在功能层(9)中，真空层(8)设置于储水层(10)与功能层(9)之间，杯盖控制旋钮(2)置于储水层(10)的上方，杯盖保护层(1)置于杯盖控制旋钮(2)的上方；其特征是，还包括：储水层(10)外壁覆盖的加热电阻丝(11)；杯体上设置的LED显示屏(4)；LED显示屏(4)下方的功能层(9)中设置的控制模块；储水层(10)底部附着的温差发电片(7)，温差发电片(7)底面冷端镶嵌于功能层(9)的底面，冷端分别附着于真空层(8)外层的两边，其热端镶嵌于功能层(9)内壁的两边构成第一制冷器(5)和第二制冷器(5＇)；功能层(9)底部设置的蓄电池槽(6)；储水层(10)的上端口镶嵌的两两对称的第一金属结点(12)、第二金属结点(13)、第三金属结点(14)和第四金属结点(15)；杯盖控制旋钮(2)包括绝热层(19)和绝缘层(20)，绝热层(19)表面沿直径方向固定有一根导线(16)，导线两端点第五金属结点(17)、第六金属结点(18)，绝缘层(20)采用螺旋方式扣在绝热层(19)上方；储水层(10)上端口口径与绝热层(19)口径相同；第一制冷器(5)和第二制冷器(5＇)与LED显示屏(4)串连；温差发电片(7)一端连接第一金属结点(12)，另一端连接加热电阻丝(11)，加热电阻丝(11)的另一端连接第二金属结点(13)，蓄电池槽(6)一端连接第三金属结点(14)，另一端连接第二开关，第二开关的另一端连接加热电阻丝(11)，第二金属结点(13)与第三金属结点(14)通过第一开关连接，第一制冷器(5)和第二制冷器(5＇)一端连接第四金属结点(15)，另一端连接第二开关的另一端；控制模块分别与LED显示屏(4)、杯盖控制旋钮(2)、第一开关和第二开关连接。2.如权利要求1所述的基于模糊控制的多工作模式智能保温杯，其特征是，储水层(10)与功能层(9)的顶部采用螺纹配合，且储水层(10)的导热系数大于功能层(9)的导热系数。3.如权利要求1所述的基于模糊控制的多工作模式智能保温杯，其特征是，发热电阻丝(11)以双螺旋状覆盖于储水层(10)外壁。4.如权利要求1所述的基于模糊控制的多工作模式智能保温杯，其特征是，控制模块包括单片机，与单片机连接的D/A转化电路和A/D采集电路，与D/A转化电路连接输出控制模块，与A/D采集电路依次连接信号处理电路和传感器；输出控制模块与杯盖控制旋钮(2)、第一开关和第二开关连接，单片机与LED显示屏(4)连接，传感器与储水层连接。5.如权利要求1所述的基于模糊控制的多工作模式智能保温杯，其特征是，功能层(9)的底部采用温差发电片(7)的底座。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子蓬，毛月祥，冯雨丝，刘宗，要若天，邹煜，周博文，王珅，蔡颖婧，马烨，王淑青，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42