[发明专利]一种智能温控水壶及其控制方法

权利要求书

1.一种智能温控水壶，包括：加热器和温度控制系统，其特征在于，温度控制系统包括依次相连的温度传感器、核心控制模块和功率控制模块，其中：

温度传感器：用于测量水温并生成温度电信号输出至核心控制模块；

核心控制模块：用于接收温度传感器的温度电信号，并根据接收到的温度电信号的变化规律，使用温度控制算法计算出不同的温度控制信号并输出至功率控制模块；

功率控制模块：用于接收核心控制模块传输过来的温度控制信号，根据接收到的温度控制信号实现对电路的通断控制，从而调节加热器的功率；

加热器：受控于功率控制模块；

所述温度控制算法包括：

第一重温度控制：在温度到达第一个门限温度X_a时第一次调节通电信号占空比，减小加热功率；

第二重温度控制：对各个时间节点的温度数据x计算温度离散一阶导数：

式中：w_k为求离散一阶导数的系数，其中w₁＝-1，w_n＝1，其余取值0；x_k是每个取样点的温度，n是取样次数；

△x动态变化，且在水将要沸腾时急剧减小，设定一个温度离散一阶导数门限△T，当检测到△x△T时进入第三重温度控制，进一步改变控制信号，减小加热功率，加热输出功率为P₂，此时的水温以极小的速率上升；

第三重温度控制：记录第二重温度控制结束时的温度，记为T₁，设定第二个门限T₂＝T₁+t，t为常数，使T₂逼近当地水的沸点，当温度到达T₂时断电，此时通电信号占空比为0，功率为零；余热散尽后温度下降，当温度小于T₂时，重新以P₂功率加热，最后水温稳定在T₂摄氏度。

2.根据权利求1所述的智能温控水壶，其特征在于，核心控制模块包括：

温度接收模块，用于接收温度传感器传输过来的温度电信号；

温度计算模块，用于根据温度接收模块接收到的温度电信号，通过温度控制算法，计算得到温度控制信号；

温度控制信号输出模块，用于将温度计算模块计算得到的温度控制信号传输至功率控制模块。

3.根据权利要求1所述的智能温控水壶，其特征在于，温度离散一阶导数门限△T＝0.4。

4.根据权利要求1所述的智能温控水壶，其特征在于，取样次数n＝2，w₁＝-1，w₂＝1，温度离散一阶导数为：

5.根据权利求1、2、4中任一项所述的智能温控水壶，其特征在于，温度控制系统采用单片机实现。

6.根据权利求1、2、4中任一项所述的智能温控水壶，其特征在于，加热器为电热水壶的加热铜圈。