一种饮水机自动取水控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及饮水机，尤其涉及一种饮水机自动取水控制系统及控制方法。

背景技术

饮水机作为一种供水设备，适用于多种生活场所，现有的饮水机需要手动按键操作才能出水，使用过程不够方便，尤其是在接取热水时，为了避免热水喷溅，需要一手握持水杯并尽量靠近水龙头，另一手操纵按键，这种方式的使用体验不足，而且操作过程比较繁琐，缺乏自动化性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种能够实现自动人体感应和自动取水，同时能自动控制注水量以及防止热水喷溅的饮水机自动取水控制系统及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种饮水机自动取水控制系统，所述饮水机包括有用于放置水杯的托盘和位于托盘上方的电动升降龙头，所述饮水机内设有主控单元，所述饮水机的前侧设有人体感应单元，所述电动升降龙头的下端设有水杯高度检测单元和水杯水位检测单元，所述电动升降龙头、所述人体感应单元、所述水杯高度检测单元和所述水杯水位检测单元分别电性连接于所述主控单元，所述主控单元用于：根据所述人体感应单元采集的信号判断饮水机前是否有人；根据所述水杯高度检测单元采集的信号计算得出所述电动升降龙头下端与所述水杯杯口之间的间距，进而控制所述电动升降龙头下降并与所述水杯的杯口保持预设安全间距；以及，根据所述水杯水位检测单元采集的信号计算得出所述水杯内的注水高度，进而控制所述电动升降龙头的注水量。

优选地，所述人体感应单元为红外反射式感应单元、热释电红外感应单元或者微波雷达。

优选地，所述人体感应单元设于所述电动升降龙头的前侧。

优选地，所述水杯高度检测单元为广角超声波传感器或者红外反射式传感器。

优选地，所述水杯水位检测单元为小角度超声波传感器。

优选地，所述水杯水位检测单元还用于检测所述托盘上是否有水杯，并将检测结果以电信号的方式传输至所述主控单元。

优选地，所述水杯水位检测单元和所述水杯高度检测单元左右并列设置。

一种饮水机自动取水控制方法，所述饮水机包括有用于放置水杯的托盘和位于托盘上方的电动升降龙头，所述饮水机内设有主控单元，所述饮水机的前侧设有人体感应单元，所述电动升降龙头的下端设有水杯高度检测单元和水杯水位检测单元，所述电动升降龙头、所述人体感应单元、所述水杯高度检测单元和所述水杯水位检测单元分别电性连接于所述主控单元，所述控制方法包括：步骤S1，所述主控单元根据所述人体感应单元采集的信号判断饮水机前是否有人，若饮水机前有人，则执行步骤S2；步骤S2，所述主控单元根据所述水杯水位检测单元采集的信号判断所述托盘上是否有所述水杯，若有所述水杯，则执行步骤S3；步骤S3，所述主控单元根据所述水杯高度检测单元采集的信号计算得出所述电动升降龙头下端与所述水杯杯口之间的间距；步骤S4，所述主控单元控制所述电动升降龙头下降并与所述水杯的杯口保持预设安全间距；步骤S5，所述主控单元根据所述水杯水位检测单元采集的信号计算得出所述水杯内的注水高度；步骤S6，所述主控单元控制所述电动升降龙头注水，直至所述水杯内的液面达到所述步骤S5计算得出的注水高度。

优选地，所述步骤S6之后还包括有步骤S7：所述主控单元控制控制所述电动升降龙头上升复位，并将所述人体感应单元、所述水杯高度检测单元和所述水杯水位检测单元采集的数据清零。

优选地，所述步骤S3中，所述电动升降龙头下端与所述水杯杯口之间的间距记为A；所述步骤S4中，将预设安全间距记为N；则有：所述电动升降龙头的下降运动距离B＝A-N。

优选地，所述步骤S5中，将所述电动升降龙头下端与所述水杯杯底或者杯内液面之间的距离记为E；所述水杯杯口与注水后的液面之间预设有水位安全值，所述水位安全值记为M；则有：所述水杯内的注水高度D＝E-N-M。

本发明公开的饮水机自动取水控制系统，在工作过程中，首先检测饮水机前是否有人，所述主控单元通过所述人体感应单元采集的信号可以判断出饮水机前有用户停留，然后再根据所述水杯水位检测单元采集的信号进行判断，在得出所述托盘上有水杯的条件下，根据所述水杯高度检测单元采集的信号计算得出所述电动升降龙头下端与所述水杯杯口之间的间距，结合预设的杯口安全间距，可以确定所述电动升降龙头的下降运动距离，该杯口安全间距以热水不会向外飞溅为佳，在注水之前，所述主控单元根据所述水杯水位检测单元采集的信号计算得出所述水杯内的注水高度，在控制所述电动升降龙头注水的过程中实时对所述水杯内的液面高度进行采集、计算，直至所述水杯内的实际液面达到计算得出的注水高度，最后完成注水，所述电动升降龙头上升复位，将所述人体感应单元、所述水杯高度检测单元和所述水杯水位检测单元采集的数据清零。基于上述原理可见，本发明相比现有技术而言，不仅能实现自动人体感应和自动取水，而且能自动控制注水量，可有效防止热水喷溅，较好地满足了应用需求。

附图说明

图1为饮水机的立体图；

图2为饮水机的内侧结构图；

图3为饮水机的正面结构示意图；

图4为饮水机正面的各间距参数示意图一；

图5为饮水机正面的各间距参数示意图二；

图6为电动升降龙头的立体图；

图7为电动升降龙头的分解图一；

图8为电动升降龙头的分解图二；

图9为饮水机自动取水控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种饮水机自动取水控制系统，结合图1至图3所示，所述饮水机包括有用于放置水杯100的托盘1和位于托盘上方的电动升降龙头2，所述饮水机内设有主控单元，所述饮水机的前侧设有人体感应单元3，所述电动升降龙头2的下端设有水杯高度检测单元4和水杯水位检测单元5，所述电动升降龙头2、所述人体感应单元3、所述水杯高度检测单元4和所述水杯水位检测单元5分别电性连接于所述主控单元，所述主控单元用于：

根据所述人体感应单元3采集的信号判断饮水机前是否有人；

根据所述水杯高度检测单元4采集的信号计算得出所述电动升降龙头2下端与所述水杯100杯口之间的间距，进而控制所述电动升降龙头2下降并与所述水杯1的杯口保持预设安全间距；

以及，根据所述水杯水位检测单元5采集的信号计算得出所述水杯100内的注水高度，进而控制所述电动升降龙头2的注水量。

上述控制系统在工作过程中，首先检测饮水机前是否有人，所述主控单元通过所述人体感应单元3采集的信号可以判断出饮水机前有用户停留，然后再根据所述水杯水位检测单元5采集的信号进行判断，在得出所述托盘1上有水杯100的条件下，根据所述水杯高度检测单元4采集的信号计算得出所述电动升降龙头2下端与所述水杯100杯口之间的间距，结合预设的杯口安全间距，可以确定所述电动升降龙头2的下降运动距离，该杯口安全间距以热水不会向外飞溅为佳，在注水之前，所述主控单元根据所述水杯水位检测单元5采集的信号计算得出所述水杯100内的注水高度，在控制所述电动升降龙头2注水的过程中实时对所述水杯100内的液面高度进行采集、计算，直至所述水杯100内的实际液面达到计算得出的注水高度，最后完成注水，所述电动升降龙头2上升复位，将所述人体感应单元3、所述水杯高度检测单元4和所述水杯水位检测单元5采集的数据清零。基于上述原理可见，本发明相比现有技术而言，不仅能实现自动人体感应和自动取水，而且能自动控制注水量，可有效防止热水喷溅，较好地满足了应用需求。

本实施例中，在检测人体步骤之后优先执行检测有无水杯100的动作，具体而言，所述水杯水位检测单元5还用于检测所述托盘1上是否有水杯100，并将检测结果以电信号的方式传输至所述主控单元。实际应用中，所述水杯水位检测单元5具有两个功能，分别是检测是否有水杯以及检测水位深度，两个任务先后执行，以保证检测顺序合理化。

关于人体感应方式，现有技术中包含多种感应器件，在本实施例中可采用：所述人体感应单元3为红外反射式感应单元、热释电红外感应单元或者微波雷达。此外，还可以选择为其他类型的传感器。为了准确感应人体，在本实施例中，所述人体感应单元3设于所述电动升降龙头2的前侧。

作为一种优选的器件选择，在本实施例中，所述水杯高度检测单元4为广角超声波传感器或者红外反射式传感器。

相应地，所述水杯水位检测单元5为小角度超声波传感器。在本实施例中，利用所述水杯水位检测单元5检测是否有水杯的原因在于：假设采用广角超声波传感器检测是否有水杯，一旦水杯放置在不与出水嘴对齐的位置，但又刚好在广角传感器能感应到的区域，若此时出水，水杯内却无水位上升，就有可能出现水一直流出的情况，对此，本实施例优选采用小角度超声波传感器，只有当水杯位于该小角度超声波传感器的感应区域时才可确认有水杯，得益于小角度检测，能使水杯口对准出水口的概率大大提高。

本实施例中所述水杯水位检测单元5和所述水杯高度检测单元4左右并列设置。

在本实施例中，所述水杯高度检测单元4优选为广角超声波传感器，所述水杯水位检测单元5优选为小角度超声波传感器，但是这仅是本发明一个较佳的实施例，并不用于限制本发明的保护范围。在实际应用中，根据设计需要，所述水杯高度检测单元4和所述水杯水位检测单元5还可以选用其他类型的传感器，例如激光扫描传感器，当然也可以利用摄像头搭配相应的视觉检测算法来实现，而无论采用哪种类型的采集方式，皆是本发明的等同方案，皆属于本发明的保护范围。

除此之外，所述托盘1的上方还可以设置氛围灯的辅助构件。

在此基础上，本发明还涉及一种饮水机自动取水控制方法，结合图1至图3以及图9所示，所述饮水机包括有用于放置水杯100的托盘1和位于托盘上方的电动升降龙头2，所述饮水机内设有主控单元，所述饮水机的前侧设有人体感应单元3，所述电动升降龙头2的下端设有水杯高度检测单元4和水杯水位检测单元5，所述电动升降龙头2、所述人体感应单元3、所述水杯高度检测单元4和所述水杯水位检测单元5分别电性连接于所述主控单元，所述控制方法包括：

步骤S1，所述主控单元根据所述人体感应单元3采集的信号判断饮水机前是否有人，若饮水机前有人，则执行步骤S2；

步骤S2，所述主控单元根据所述水杯水位检测单元5采集的信号判断所述托盘(1)上是否有所述水杯(100)，若有所述水杯(100)，则执行步骤S3；

步骤S3，所述主控单元根据所述水杯高度检测单元4采集的信号计算得出所述电动升降龙头2下端与所述水杯100杯口之间的间距；

步骤S4，所述主控单元控制所述电动升降龙头2下降并与所述水杯1的杯口保持预设安全间距；

步骤S5，所述主控单元根据所述水杯水位检测单元5采集的信号计算得出所述水杯100内的注水高度；

步骤S6，所述主控单元控制所述电动升降龙头2注水，直至所述水杯100内的液面达到所述步骤S5计算得出的注水高度；

步骤S7，所述主控单元控制控制所述电动升降龙头2上升复位，并将所述人体感应单元3、所述水杯高度检测单元4和所述水杯水位检测单元5采集的数据清零。

关于上述各参数的具体图示请参见图3、图4和图5，在所述步骤S3中，所述电动升降龙头2下端与所述水杯100杯口之间的间距记为A；

所述步骤S4中，将预设安全间距记为N；

则有：所述电动升降龙头2的下降运动距离B＝A-N。

请参见图5，所述步骤S5中，将所述电动升降龙头2下端与所述水杯100杯底或者杯内液面之间的距离记为E；

所述水杯100杯口与注水后的液面之间预设有水位安全值，所述水位安全值记为M；

则有：所述水杯100内的注水高度D＝E-N-M。例如：

当E为120mm、N为20mm、M为20mm时，注水高度D＝120-20-20＝80mm。

基于上述各参数可见，间距A由所述水杯高度检测单元4采集的信号计算得出，距离E由所述水杯水位检测单元5采集的信号计算得出，安全间距N和水位安全值M皆为系统预设的距离参数，当取水完毕时，需将间距A和距离E清零，待下次取水时重新采集和计算，而安全间距N和水位安全值M则为系统固定参数，由开发人员设定。

所述步骤S2中，利用水杯水位检测单元5进行有无水杯的检测，具体为：所述电动升降龙头2下端至托盘表面的距离默认为C，水杯水位检测单元5检测的距离数据记为X，若X≥C，即判断为没有水杯，若X＜C，即判断为有水杯或器皿。

结合图1、图6、图7和图8所示，作为一种应用举例，所述电动升降龙头2包括有固定外壳20和升降内壳21，所述升降内壳21插设于所述固定外壳20的下端开口内，所述升降内壳21的下端设有出水嘴22，所述升降内壳21的外侧壁形成有直齿条23，所述固定外壳20上固定有驱动马达24，所述驱动马达24的输出轴上设有与所述直齿条23相互啮合的齿轮，借由所述驱动马达24驱使所述升降内壳21相对所述固定外壳20上下运动。

上述结构中，当水杯100放置于所述托盘1上时，可利用饮水机预设的控制单元对所述驱动马达24进行指令控制，以使所述驱动马达24运转，基于所述齿轮与所述直齿条23的啮合关系，驱使所述升降内壳21相对所述固定外壳20下降运动，直至所述出水嘴22达到合适的竖直高度，当取水完毕时，由控制单元控制所述驱动马达24反向运动，直至驱使所述升降内壳21上升至初始位置。相比现有技术而言，本实施例基于所述驱动马达24、所述齿轮和所述直齿条23的驱动关系，有助于精准控制所述出水嘴22的升降运动行程，同时本实施例将所述电动升降龙头2设于水杯100上方，避免与水接触，所以更具安全性和可靠性。

为了实现冷热出水，在本实施例中，所述升降内壳21的下端设有两个出水嘴22。

作为一种优选方式，所述升降内壳21内设有两个并排设置的竖直外管25，两个竖直外管25分别与两个出水嘴22相连通。进一步地，所述固定外壳20的顶部固定有顶盖26，所述顶盖26上设有两个向下延伸的竖直内管27，所述竖直内管27与所述竖直外管25一一对应，所述竖直内管27插设于所述竖直外管25内且二者滑动配合。

上述结构中，两个竖直内管27的上端可分别通过管路连通于饮水机内的冷热水源，基于所述竖直内管27与所述竖直外管25的插接滑动配合关系，不仅实现了水路连通，而且还对所述升降内壳21的竖直运动起到一定的导向作用，有助于提高所述电动升降龙头2的升降运动可靠性。

请参见图8，为使得所述竖直内管27和所述竖直外管25之间在滑动关系的基础上保持可靠密封，在本实施例中，所述竖直内管27靠近下端的位置开设有密封圈槽270，所述密封圈槽270内设有密封圈，所述密封圈夹设于所述竖直内管27与所述竖直外管25之间。

本实施例中，两个竖直外管25之间通过连接部250一体成型。基于上述一体成型结构，能使两个竖直外管25保持竖直和平行，有助于提高其竖直导向能力。

作为一种优选方式，所述升降内壳21的底部固定有底盖28，两个出水嘴22均穿过所述底盖28。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。