一种家用智能热水器系统技术方案

本发明专利技术智能电器技术领域，公开一种家用智能热水器系统，设置有用于感知水温的温度传感器单元、用于检测淋浴水流量的流量检测器单元；均通过有线连接嵌入热水器外壳的智能控制中心；还设置有显示器；热水器外壳下方安装有热水管和冷水管以及太阳能水管；热水管和冷水管以及太阳能水管都连接到智能混合阀上，智能混合阀上还安装有沐浴液和洗发液存储器。本发明专利技术实现了余水利用，并且设置有热水管以及太阳能水管双重通道，避免了用户等待水加热的过程，解决了热水器功能单一等问题；本发明专利技术通过FPGA能有效减少数据处理时间；减小数据暴露在外界的机会，增加数据的抗干扰能力；减小了数据处理延时，提高了实时性。

A household intelligent water heater system

In the field of intelligent electrical technology, a household intelligent water heater system is provided with a temperature sensor unit for sensing water temperature and a flow detector unit for detecting the flow of water in the shower; an intelligent control center is embedded in a water heater shell through a wired connection; a display is also provided; under the shell of a water heater, the housing is also provided. A hot water pipe, a cold water pipe and a solar water pipe are installed, and the hot water pipe and the cold water pipe and the solar water pipe are connected to the intelligent mixing valve. The intelligent mixing valve is also equipped with bath fluid and shampoo memory. The invention realizes the utilization of residual water, and has dual channels of hot water pipe and solar water pipe, which avoids the process of user waiting for water heating and solves the problem of single function of the water heater. The invention can effectively reduce the time of data processing through FPGA, reduce the opportunity for the data to be exposed to the outside world, and increase the anti-interference energy of the data. The data processing delay is reduced and the real-time performance is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种家用智能热水器系统
本专利技术属于智能电器领域，尤其涉及一种家用智能热水器系统。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：一、热水器已经走进了家家户户，成为了大多数人使用热水方式的选择，但是很多人在使用热水器时，都要等待水加热这一过程，非常浪费时间，并且热水器的热水来源过于单一，若唯一的一个管道无法正常工作，则无法洗澡，另外热水器功能单一，洗完澡后剩余热水很大程度得不到利用非常不利于节约资源。现有的热水器，因为使用电加热的形式越来越多，而且电热水器的储水量有限，一般只有几十升。若同一时间段，多个用户同时使用热水器进行洗澡，则可能出现供水不足的情况。如前面使用热水的用户由于没有限制，使用较多热水，导致后面的用户出现没有热水或热水不足的情形。现有技术一：一种智能热水器控制系统，包括智能热水器以及移动终端，所述智能热水器和所述移动终端通信连接，所述移动终端用于响应用户的人数设置操作设置计划洗澡的人数，并将所述计划洗澡的人数发送至所述智能热水器；所述智能热水器用于根据接收的所述计划洗澡的人数以及自身容量计算人均使用时间，并将所述人均使用时间发送至所述移动终端供用户查看；当用户开始使用所述智能热水器且实际使用时间间隔所述人均使用时间小于预设阈值时，所述智能热水器发出警报以告知用户用水时间将至。二、电热水器在生活中已经普遍使用，并且给用户的生活带来了极大的便利。通常电热水器在检测到温度低于预设低温度时会自动加热，在检测到温度高于预设高温度时会自动停止加热，并进行保温，在保温状态下，热水的温度也会逐渐降低，降低的幅度视保温层的保温效果以及热水器中水垢的多少而有所差异。现有技术二：一种智能热水器的控制方法，包括：确定当前所处的位置信息；获取所述位置信息对应的电费计价信息；基于所述电费计价信息确定所述智能热水器的开始加热时间。三、智能电器越来越被大众所采纳，比如，智能扫地机，智能洗衣机，智能微波炉等等，越来越智能的电器为人们的生活带来了许多便利。例如，现有的语音控制的智能电器，能够更加方便用户的操作，在大多数具有语音识别的智能电器中，都具有语音接收装置，语音识别装置，还有根据识别装置识别到的语音，发送控制指令至各个职能单元。现有的语音控制的智能电器都只接收带有命令的口吻的语音信息，比如，请开启智能门，请关闭照明灯，请将水温调高等等，这样，用户需要确定统一的祈使句，才能实现对智能电器的控制，如果用户所说的语音信息与该智能电器中设定的祈使句有差异，但是，意思一致时，并不能识别用户的语音信息，而且，在洗浴过程中由于烟雾缭绕，用户所体验到的洗浴环境也比较单一。现有技术三：一种智能热水器自适应调节控制的方法，应用于具有彩色灯的智能热水器中，所述彩色灯设置于花洒外边缘，与智能热水器连接的路由器可数据通信，其特征在于，包括如下内容：在所述智能热水器开启之后，搜索用户对水温的体感语音；分析所述用户的体感语音，根据所述体感语音在与智能热水器连接的路由器中搜索与所述体感语音对应的第一控制指令；基于所述第一控制指令，对水温进行调节；在将水温调节至适宜温度之后，根据调节的水温趋势，在路由器中搜索与所述调节的水温趋势对应的彩色灯的色彩；基于搜索到的色彩，生成第二控制指令，控制调节彩色灯的色彩。可调滤波器的结构主要有微带、悬置线、介质谐振器、基片集成波导(SIW)等形式。可调的实现方式主要有变容二极管、PIN二极管、RFMEMS技术等。根据调谐的方式可分为：1、机械调谐；2、电调谐；3、声光调谐。根据调谐内容可以分为：1、中心频率可调滤波器；2、带宽可调滤波器；3、中心频率和带宽同时可调滤波器。目前，国内外对可调滤波器进行了一系列研究工作，并取得了一些成果。但是，报道出来的滤波器普遍面临着以下一些缺陷：(1)可调滤波器由于一般通过控制多阶谐振器间的耦合，对带宽进行调谐，使得带宽调谐范围很小，不能满足实际应用中对带宽调谐范围的要求。(2)可调滤波器由于一般采用多阶谐振器结构，并且使用耦合输入输出方式等，使得滤波器的插入损耗较大。(3)在中心频率调谐过程中通带的绝对带宽发生变化，不能满足实际应用中频率电调时绝对带宽保持恒定的要求。(4)对中心频率或者带宽进行调谐过程中，不能保持稳定的滤波性能，主要表现在回波损耗和插入损耗时大时小，通带纹波不均匀等方面，影响了系统整体响应的稳定性。传统上采用FPGA与DSP相结合的方式采集与处理数据，能够很好地解决数据处理的精度问题。但是数据在FPGA与DSP之间的流动会耗费大量的时间，且增加数据暴露在外界的机会，数据可靠性下降。所以测量精度与测量时间、数据可靠性之间存在矛盾，这是激光测速仪信号处理电路存在的又一问题。速度测量范围是激光测速仪的又一个重要指标。大的速度测量范围，意味着信号处理器大的频率测量范围。大的频率测量范围意味着采样频率的提高，然而测量精度在一定意义下与采样频率是反比关系，于是测量范围与测量精度又存在着一定的矛盾，这是激光测速仪信号处理电路需要解决的第三个问题。综上所述，现有技术存在的问题是：现有技术一的缺陷是：误差较大，不能真正满足用户的需求；现有技术二的缺陷是：只是考虑用电消耗，没有对水的用量和温度进行有效匹配；现有技术三的缺陷是：智能热水器无法自适应调节控制效果差。现有技术中，使用传统热水器过程中要等待水加热这一过程，并且其供给热水方式单一、热水器功能单一，剩余热水不能有效利用。目前大多数公司生产的红外线感应器，都采用“光电三极管或光电池+信号放大电路+A/D转换电路”设计结构，这些仪器虽然能测量温度，但这设计复杂，精度不高，产品价格比较昂贵。现有的可调带通滤波器存在可调过程中插损大、绝对带宽改变、滤波特性不稳定。传统采用FPGA与DSP相结合的方式采集与处理数据，数据流动会耗费大量时间，数据可靠性下降，测量范围较小。解决上述技术问题的难度和意义：难点在于使用热水器过程中供给热水方式不能多方面利用，智能化操作性差；本专利技术避免了用户等待水加热的过程，解决了热水器功能单一，余水浪费等问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种家用智能热水器系统。本专利技术是这样实现的，一种家用智能热水器系统，所述家用智能热水器系统设置有：用于感知水温的温度传感器单元；温度传感器单元包括：降压偏置模块，包括两片运算放大器，用于对输入的多普勒模拟信号进行降压与偏置，使信号电压满足AD转换芯片的输入范围1-3v；AD采样模块，与降压偏置模块连接，由一片数模转换芯片构成，对经过降压后的模拟信号进行模数转换，得到相应的数字信号给FPGA处理；由电容电阻简单配置后，形成单端输入模式，输出12位的数字信号，最高采样频率为65M，电压输入范围为1V-3V；USB通信模块，包括USB控制芯片，屏蔽复杂的USB通信协议，用户只需要对芯片进行简单的配置即可完成USB通信任务；PC机接收模块，与USB通信模块连接，接收所述USB通信模块传输的数据，进行校验、储存；LCD显示模块，与PC机接收模块连接，显示PC机接收模块接收的数据并进行输出；FPGA控制模块，与AD采样模块和USB通信模块连接，用于组合逻辑功能和进行时序逻辑；电源管理模块，与PC机接收模块、LCD显示模块和FPGA控制模块连接，负责对降压偏置模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种家用智能热水器系统，其特征在于，所述家用智能热水器系统设置有：用于感知水温的温度传感器单元；温度传感器单元包括：降压偏置模块，包括两片运算放大器，用于对输入的多普勒模拟信号进行降压与偏置；AD采样模块，与降压偏置模块连接，由一片数模转换芯片构成，对经过降压后的模拟信号进行模数转换，得到相应的数字信号给FPGA处理；由电容电阻简单配置后，形成单端输入模式；USB通信模块，包括USB控制芯片，屏蔽复杂的USB通信协议；PC机接收模块，与USB通信模块连接，接收所述USB通信模块传输的数据，进行校验、储存；LCD显示模块，与PC机接收模块连接，显示PC机接收模块接收的数据并进行输出；FPGA控制模块，与AD采样模块和USB通信模块连接，用于组合逻辑功能和进行时序逻辑；电源管理模块，与PC机接收模块、LCD显示模块和FPGA控制模块连接，负责对降压偏置模块、AD采样模块、USB通信模块、PC机接收模块、LCD显示模块、FPGA控制模块进行持续的电源供应；FPGA控制模块发出采样时钟给AD采样模块，FPGA控制模块接收到AD采样的数据后，对数据进行实时处理，处理结果通过USB通信模块传输至PC机接收模块存储，同时由LCD显示模块显示；所述家用智能热水器系统还设置有用于检测淋浴水流量的流量检测器单元；流量检测器单元包括：输入微带线、输入匹配调谐网络、谐振器、输出匹配调谐网络、输出微带线依次连接组成的上层微带结构；通过输入微带线和输出微带线馈电给谐振器，输入匹配调谐网络和输出输入匹配调谐网络实现与谐振器的匹配，满足所需的外部Q值，在可调过程中保证绝对带宽不变、滤波特性稳定；输入匹配调谐网络和输出输入匹配调谐网络由变容二极管组成，分别连接输入输出微带线与谐振器；所述微带谐振器、输入微带线、输出微带线印制在带通滤波器中间层的介质基板上；所述温度传感器单元、流量检测器单元均通过有线连接嵌入热水器外壳的智能控制中心；所述智能控制中心包括CPU及PWM模块，CPU用于接收温度传感器单元、流量检测器单元传输的信号及根据信号做出对应的控制指令，并将控制指令信号向PWM模块发送，生成PWM波，用于控制调节与温度传感器单元连接的加热器、控制淋浴水流量的电磁阀。...

【技术特征摘要】
1.一种家用智能热水器系统，其特征在于，所述家用智能热水器系统设置有：用于感知水温的温度传感器单元；温度传感器单元包括：降压偏置模块，包括两片运算放大器，用于对输入的多普勒模拟信号进行降压与偏置；AD采样模块，与降压偏置模块连接，由一片数模转换芯片构成，对经过降压后的模拟信号进行模数转换，得到相应的数字信号给FPGA处理；由电容电阻简单配置后，形成单端输入模式；USB通信模块，包括USB控制芯片，屏蔽复杂的USB通信协议；PC机接收模块，与USB通信模块连接，接收所述USB通信模块传输的数据，进行校验、储存；LCD显示模块，与PC机接收模块连接，显示PC机接收模块接收的数据并进行输出；FPGA控制模块，与AD采样模块和USB通信模块连接，用于组合逻辑功能和进行时序逻辑；电源管理模块，与PC机接收模块、LCD显示模块和FPGA控制模块连接，负责对降压偏置模块、AD采样模块、USB通信模块、PC机接收模块、LCD显示模块、FPGA控制模块进行持续的电源供应；FPGA控制模块发出采样时钟给AD采样模块，FPGA控制模块接收到AD采样的数据后，对数据进行实时处理，处理结果通过USB通信模块传输至PC机接收模块存储，同时由LCD显示模块显示；所述家用智能热水器系统还设置有用于检测淋浴水流量的流量检测器单元；流量检测器单元包括：输入微带线、输入匹配调谐网络、谐振器、输出匹配调谐网络、输出微带线依次连接组成的上层微带结构；通过输入微带线和输出微带线馈电给谐振器，输入匹配调谐网络和输出输入匹配调谐网络实现与谐振器的匹配，满足所需的外部Q值，在可调过程中保证绝对带宽不变、滤波特性稳定；输入匹配调谐网络和输出输入匹配调谐网络由变容二极管组成，分别连接输入输出微带线与谐振器；所述微带谐振器、输入微带线、输出微带线印制在带通滤波器中间层的介质基板上；所述温度传感器单元、流量检测器单元均通过有线连接嵌入热水器外壳的智能控制中心；所述智能控制中心包括CPU及PWM模块，CPU用于接收温度传感器单元、流量检测器单元传输的信号及根据信号做出对应的控制指令，并将控制指令信号向PWM模块发送，生成PWM波，用于控制调节与温度传感器单元连接的加热器、控制淋浴水流量的电磁阀。2.如权利要求1所述的家用智能热水器系统，其特征在于，所述输入微带线和输出微带线均为50Ω微带线；所述谐振器由二分之一波长微带线加载T型开路枝节，其中二分之一波长微带线两端分别加载第一变容二极管和第二变容二极管；T型开路枝节的水平微带线的两端分别加载第三变容二极管和第四变容二极管；所述输入微带线和谐振器之间设置输入匹配调谐网络，输入匹配调谐网络是由第一变容二极管和第五变容二极管组成；所述谐振器和输出微带线之间设置输出匹配调谐网络，输出匹配调谐网络由第二变容二极管和第六变容二极管组成；所述第一变容二极管、第二变容二极管、第三变容二极管、第四变容二极管、第五变容二极管和第六变容二极管均设置偏置电路；所述输入微带线与谐振器之间分别加载第一隔直电容和第五变容二极管；所述谐振器与输出微带线之间分别加载第六变容二极管和第二隔直电容；五变容二极管和第一隔直电容，第六变容二极管和第二隔直电容通过边长为0.5mm的方形微带贴片级联而成；所述谐振器的二分之一波长微带线和T型开路枝节进行一定的弯折，以减小尺寸，整体呈轴对称结构。3.如权利要求1所述的家用智能热水器系统，其特征在于，所述降压偏置模块包括：电阻R1连接运算放大器U1的正极，电阻R2与电阻R1并联，与运算放大器U1的输出端连接，电阻R3连接放大器U1的负极，运算放大器U1的正极和负极之间并联有两个二极管，电阻R4与其中一个二极管串联；电阻R3连接运算放大器U2的输出端，电阻R5与电阻R3并联，并连接运算放大器U2的负极，运算放大器U2的的正极连接GND端；电阻R6与电阻R5并联；电阻R6与运算放大器U3的输出端和负极连接，运算放大器U3的正极加+2V电压；运算放大器U1、运算放大器U2和运算放大器U3都加载+5V的双电源电阻R1＝2K，电阻R2＝2K，电阻R3＝18K，电阻R4＝2K，电阻R5＝10K，电阻R6＝10K。4.如权利要求1所述的家用智能热水器系统，其特征在于，所述LCD显示模块为可触摸液晶显示屏，包括显示面板、单元层、粘接层，所述单元层设置在所述显示面板的外侧，所述粘接层设置在所述显示面板和所述单元层之间，其中，所述粘接层的粘接于所述显示面板的粘接面的第一边缘和所述粘接层的粘接于所述单元层的粘接面的第二边缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：付志昊，
申请(专利权)人：付志昊，
类型：发明
国别省市：山东,37