專利名稱：燃氣熱水器的控制系統(tǒng)以及包括該系統(tǒng)的燃氣熱水器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及熱水器控制技術領域，特別是一種燃氣熱水器的控制系統(tǒng)以及包括該系統(tǒng)的燃氣熱水器。
背景技術：
現(xiàn)行的燃氣熱水器大多采用的都是比例閥式的控溫原理。這種熱水器的進水管路中設置有溫度傳感器和流量傳感器。冷水流進時，其主控裝置依據(jù)用戶所設定的出水溫度以及溫度傳感器和流量傳感器所檢測的進水溫度和流量，輸出控制信號調(diào)整燃氣比例閥的開度，使燃氣流量與水流量成正比變化，以控制加熱。在熱水器工作的時候，主控裝置據(jù)設定溫度信號、進水溫度信號和水流量信號得出所需負荷的大小，并決定比例閥的開度使熱水器以恒溫狀態(tài)工作。上述水溫控制方式適用于燃氣量充足的情況，然而在夏季傍晚等燃氣使用高峰時段，由于燃氣管路設計的成本問題，造成家庭燃氣供氣不足的情況，而此情況導致燃燒率下降。

實用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實用新型提供了一種燃氣熱水器的控制系統(tǒng)以及包括該系統(tǒng)的燃氣熱水器，在燃氣供氣不足的情況下，依據(jù)出水溫度控制比例閥開度，實現(xiàn)燃氣的最佳燃燒。本實用新型所提供的燃氣熱水器的控制系統(tǒng)包括:包括:溫度檢測單元，用于檢測燃氣熱水器的出水溫度；比例閥控制單元，用于調(diào)整燃氣熱水器的燃氣比例閥開度；主控單元，與上述各單元連接，用于在燃氣供給量不足時，控制比例閥控制單元以開度差值A a至少一次正向調(diào)整所述燃氣比例閥開度，并在所檢測的出水溫度低于前次溫度時，控制以開度差值Ab至少一次反向調(diào)整所述燃氣比例閥開度，至所檢測的出水溫度與前次溫度值差值小于一設定值；其中，開度差值A a>開度差值A b。由上，在燃氣供氣不足的情況下，主控單元可依據(jù)出水溫度控制比例閥開度，實現(xiàn)燃氣的最佳燃燒，避免熄火?？蛇x的，還包括:風機驅(qū)動單元，用于驅(qū)動燃氣熱水器的風機；所述主控單元還與風機驅(qū)動單元連接，還用于控制調(diào)整所述燃氣比例閥開度時，控制風機驅(qū)動單元驅(qū)動所述風機達到對應所述燃氣比例閥開度的風速。由上，通過比例閥的開度與風機轉(zhuǎn)速結(jié)合，實現(xiàn)精確控制燃氣的最佳燃燒。另外，本申請還提供一種燃氣熱水器，包括權利要求所述的控制系統(tǒng)。由上，在燃氣供氣不足的情況下，依據(jù)出水溫度控制比例閥開度，實現(xiàn)燃氣的最佳燃燒。
圖1為燃氣熱水器控制系統(tǒng)的結(jié)構示意圖；圖2為燃氣熱水器控制系統(tǒng)的電路圖；圖3為燃氣熱水器的工作流程圖；圖4為燃氣熱水器控制系統(tǒng)中主控單元的工作流程圖。
具體實施方式
本實用新型實施例提供了一種燃氣熱水器的控制系統(tǒng)以及包括該系統(tǒng)的燃氣熱水器，在燃氣供氣不足的情況下通過調(diào)節(jié)燃氣閥開度，以達到最佳燃燒狀態(tài)。下面將結(jié)合附圖，對本實用新型實施例進行詳細描述。如圖1所示的燃氣熱水器控制系統(tǒng)的結(jié)構示意圖和圖2示出的電路圖，本實用新型所提供的燃氣熱水器的控制系統(tǒng)至少包括主控單元10，以及與主控單元10連接的風機驅(qū)動單元11、風機轉(zhuǎn)速檢測單元12、溫度檢測單元13和比例閥控制單元14。所述主控單元10用于判斷燃氣供氣量是否充足，當燃氣供氣量不足時，主控單元10輸出控制信息，通過風機驅(qū)動單元11降低風機23的轉(zhuǎn)速以及通過比例閥控制單元14降低比例閥20的開度，直至出水溫度穩(wěn)定，表示燃氣達到最佳燃燒。其中，主控單元10所輸出的控制信息包括:脈寬調(diào)制(PWM，Pulse Width Modulation)信息，以通過風機驅(qū)動單元11調(diào)整風機23的轉(zhuǎn)速；電流信息，通過比例閥控制單元14控制比例閥20的開度。如圖2所示，所述主控單元10的功能通過包括型號為ICl的集成芯片的電路實現(xiàn)。另外,還包括與主控單元10連接的存儲單元(未圖示)和時鐘單元(未圖示),存儲單元存儲有在不同溫度下空氣進氣量與燃氣進氣量的一一對應函數(shù)關系式，即風機23的轉(zhuǎn)速與比例閥20的開度的一一對應函數(shù)關系式；時鐘單元用于記錄所接收溫度檢測單元13所檢測的出水溫度的時間。風機驅(qū)動單元11用于將主控單元10輸出的輸出脈寬調(diào)制信息對應調(diào)整輸出至風機23的電壓。風機驅(qū)動單元11通過由三極管N7、場效應管Ml和電感L3串聯(lián)組成的電路實現(xiàn)。三極管N7的基極與主控單元10中ICl芯片的數(shù)據(jù)傳輸端口連接，場效應管Ml的柵極串聯(lián)第一、第二電阻(R2、R3)后與三極管N7的集電極連接，漏極與電感L3連接。風機轉(zhuǎn)速檢測單元12通過包括型號為LM358A的比較器的電路實現(xiàn)。其中，比較器引腳3所輸入的為經(jīng)過RC濾波后的風機23的PWM波形，引腳2所輸出的為風機23的功率反饋信息，引腳I輸出與風機23的PWM波形成比例的反饋電流。上述功率反饋信息以及反饋電流均傳輸至主控單元10中的ICl芯片。溫度檢測單元13通過溫度傳感器實現(xiàn)，用于檢測熱水器的出水溫度。所述溫度檢測單元13與主控單元10中ICl芯片的數(shù)據(jù)傳輸端口連接。比例閥控制單元14依據(jù)主控單元10輸出的電流信息，控制主閥的開閉以及比例閥20的開度。如圖2所示，電路中包括第一分段閥接口和第二分段閥接口，上述兩接口通過接收主控單元10所輸出的不同電流將比例閥20的開度分為小、中、大三個等級，通過將所輸出電流的疊加，調(diào)整比例閥20的開度。另外，還包括電壓檢測單元、水流量檢測單元和供電單元，其中，電壓檢測單元用于檢測各單元5V、12V供電電壓的穩(wěn)定性；水流量檢測單元與主控單元10連接，用于檢測水流量信息，便于主控單元10將水流量信息與用戶所設定的溫度相結(jié)合，以輸出控制信息控制比例閥20的開度。相應的，存儲單元中還存儲有不同溫度以及水流量下，空氣進氣量與燃氣進氣量的一一對應函數(shù)關系式。 下面介紹本實施例中燃氣熱水器的工作流程，如圖3所示，主控單元10中接收到用戶所設定的目標溫度后，依據(jù)存儲單元所存儲的函數(shù)關系式輸出控制風機23轉(zhuǎn)速的PWM信息，以及比例閥20開度的不同電流信息。比例閥20接收電流信息調(diào)節(jié)開度，以控制燃氣進氣量，風機23通過風機驅(qū)動單元11驅(qū)動后，相應調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速提供與燃氣進氣量匹配的空氣進氣量。主控單元10依據(jù)風機轉(zhuǎn)速檢測單元12檢測風機23的電流調(diào)整輸出PWM信息，實現(xiàn)風機23的無極調(diào)速。燃氣與空氣混合，在燃燒器21中充分燃燒后將熱量傳遞至換熱器22。冷水在換熱器22中加熱，由出水管流出。溫度檢測單元13檢測出水溫度，并將溫度反饋至主控單元10，由主控單元10依據(jù)用戶設定溫度以及當前出水溫度判斷燃氣供氣量是否充足，當燃氣供氣量不足時，主控單元10輸出控制信息以調(diào)整比例閥20的開度，實現(xiàn)燃氣的最佳燃燒。如圖4所示，主控單元10的閉環(huán)調(diào)節(jié)過程包括步驟:步驟SlO:調(diào)整控制比例閥20開度的電流In+1值大于In值，以對應調(diào)整比例閥20開度大小，使其開度增大；步驟S20:判斷檢測的出水溫度Tn+1值彡Tn值時，返回步驟SlO繼續(xù)調(diào)整，否則進入步驟S30 ；步驟SlO和步驟S20為判斷燃氣供氣量是否充足的步驟，其原理為:依據(jù)用戶所設定的出水溫度輸出控制比例閥20開度的電流和控制風機23轉(zhuǎn)速的PWM信息。風機23的轉(zhuǎn)速由比例閥20的開度決定，即，所述電流信息與PWM信息具有一定比例關系。隨著輸出電流的增加，例如，每次輸出電流值相應增加M毫安，比例閥20的開度相應增大Aa，出水溫度隨之上升。主控單元10計算溫度檢測單元13所檢測的前后兩次出水溫度差值，若溫度上升并在預定時間內(nèi)達到用戶設定值，則表示燃氣供氣量充足；若所檢測的出水溫度在預定時間內(nèi)未達到用戶設定值，或前后兩次出水溫度呈下降趨勢，則表示燃氣供氣量不足。步驟S30:調(diào)整控制比例閥20開度的電流In+1值小于In值，以對應調(diào)整比例閥20的開度大小，使其開度減??；在燃氣供給量不充足的情況下，主控單元10減小輸出電流值，輸出控制信息控制減小比例閥20的開度，同時控制降低風機23的轉(zhuǎn)速。需要說明的是，每次輸出電流值減少M/3毫安，比例閥20的開度相應減少A b，不難理解，A b約為A a的1/3，由此以提高控制燃氣進氣量的精度。步驟S40:判斷檢測的出水溫度Tn+1值> Tn值時，返回步驟S30繼續(xù)調(diào)整，直到Tn+1值 Tn值。當前后兩次出水的溫差在預設誤差范圍內(nèi)時，認為出水溫度穩(wěn)定，即表示在當前燃氣供氣量的狀態(tài)下，燃氣與空氣達到最佳配比，處于最佳燃燒點。此時控制單元存儲電流In值，并替換原默認開度最大時的電流值(即最大燃燒點)。為提高檢測的準確性，還可取多次溫度差值以進行判斷。熱水器再次啟動時，恢復存儲單元中開度最大時的電流值。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，例如，可以將不同功能的模塊通過一個集成芯片來實現(xiàn)等，均在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種燃氣熱水器的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 溫度檢測單元(13)，用于檢測燃氣熱水器的出水溫度； 比例閥控制單元(14)，用于調(diào)整燃氣熱水器的燃氣比例閥開度； 主控單元(10)，與上述各單元連接，用于控制比例閥控制單元(14)以開度差值Λ a正向調(diào)整所述燃氣比例閥開度至出水溫度低于前次溫度，并控制以開度差值Ab反向調(diào)整所述燃氣比例閥開度，至出水溫度與前次溫度值差值小于一設定值；其中，開度差值Λ a>開度差值Ab。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 風機驅(qū)動單元(11)，用于驅(qū)動燃氣熱水器的風機； 所述主控單元(10)還與風機驅(qū)動單元(11)連接，還用于控制調(diào)整所述燃氣比例閥開度時，控制風機驅(qū)動單元(11)驅(qū)動所述風機達到對應所述燃氣比例閥開度的風速。
3.一種燃氣熱水器，其特征在于，包括權利要求1-2所述的控制系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型提供了一種燃氣熱水器的控制系統(tǒng)以及包含該控制系統(tǒng)的燃氣熱水器。其中，控制系統(tǒng)包括溫度檢測單元，用于檢測燃氣熱水器的出水溫度；比例閥控制單元，用于調(diào)整燃氣熱水器的燃氣比例閥開度；主控單元，與上述各單元連接，用于在燃氣供給量不足時，控制比例閥控制單元以開度差值Δa至少一次正向調(diào)整所述燃氣比例閥開度，并在所檢測的出水溫度低于前次溫度時，控制以開度差值Δb至少一次反向調(diào)整所述燃氣比例閥開度，至所檢測的出水溫度與前次溫度值差值小于一設定值；其中，開度差值Δa>開度差值Δb。由上，在燃氣供氣不足的情況下，主控單元可依據(jù)出水溫度控制比例閥開度，實現(xiàn)燃氣的最佳燃燒，避免熄火。
文檔編號F24H9/20GK202993569SQ201220365909
公開日2013年6月12日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權日2012年7月26日
發(fā)明者韓天雷, 鐘國庭, 張偉, 全永兵, 王玉剛 申請人:青島經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)海爾熱水器有限公司, 海爾集團公司