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組員 :黃程羿、許家源、何承翰. 自動控溫型飲水機. 前言 飲水機早已在人類世界裡存在了許多年,儼然成為了人類生活中不可或缺的一部份,人類體內約有百分之七十的水份,而排汗、便溺等身體機能運作所造成的水分流失,人類因此更需要時常補水,一般人若過久未吸收水份便會脫水而導致生命的危險,由此可見飲水機對人類之重要性,然而,一般的飲水機所擁有的功能僅排出熱水與冷水兩種,對於人類而言恐怕有不足、不便之慮,因此我們發明了自動控溫型飲水機,讓大家在使用上更為便利。 .
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組員:黃程羿、許家源、何承翰 自動控溫型飲水機
動機: 近幾年來的冬季經常有流感的發生,因此每年的冬天顯然是飲水機最大的「工作期」,但是一般的飲水機所排出的熱水不太「親近人」,經常傳出因水溫過熱而造成飲用者燙傷的意外,所以為減少諸如此類的非必要性傷害,我們創造了此種使用者可以自行設定溫度的飲水機。
構想: 我們的構想一開始是來自洗澡的熱水器,現今的熱水器都有調溫系統,可以直接從熱水器上設定所需的水溫,這促使我們聯想到,若飲水機能精準調出我們需要的水溫,那我們在使用上便會方便許多。 然而,洗澡水由熱水器上的功能以產出熱水,而我們飲水機僅能用半導體來解決問題,如洗澡時,想要的水溫大約於40至50度間,我們只要在熱水器上調整溫度即能達到要求。,面板便會傳遞資料予兩邊容器的機器,由兩邊的機器各自放水至中間的水溫調和區,調出所需的溫度後再由下方出水即可。
優點: 可設定出適合自己所需的水溫,一般飲水機的熱水皆非常高溫,其出來的熱水都要等一段時間冷卻或另外加冷水,然而每次加冷水時往往會無法精確地拿捏水量,導致水溫仍太熱而燙傷舌頭或過於太冷,若使用自動控溫飲水機即可直接調出想要的水溫,便不會有如上述腦人的困擾了。
優勢: 在近代台灣、甚至全球的少子化現象日趨嚴重之際,家長對於孩童的安全也愈來愈注重,自動控溫的飲水機不僅帶來便利更減少了不必要的傷害,因此當父母們在選擇飲水機時,顯然會偏向安全性較高的控溫型飲水機而非一般飲水機。
創意特色: 我們的自動控溫型飲水機之設計概念即是使用者可直接自行設定溫度。一般的家用式飲水機,其流出的水溫型態僅有二到三種選擇(例如熱水、溫水或冷水),而我們所設計的飲水機,使用者可以直接輸入其所需的溫度,飲水機即經由程式計算出多少熱水配上多少冷水的量可以達到使用者所要求的質。
降低空寶特瓶、鋁箔包的產生, 使得土讓和大氣層壽命增加。 控溫型飲水機 地球 • 在未來,注重安全性的狀況下,我們的飲水會變成一種趨勢。 精準水溫、小體積大蓄水量、高壽命。 未來 優點 團體 個人 高安全性、高需求量、便利性。 健康又實用,免錢又環保。 自動控溫型飲水機影響圖 影響圖:
運用非電子類領域: 自然科學的熱量計算公式: 需要Z量的水C度=X量的熱水*熱水的溫度A+ Y量的水*冷水的溫度BX+Y=Z AX+BY=CZ (Z跟C由我們設定)A與B為飲水機內的冷水跟熱水的溫度。
圖為一般常見飲水機,此種飲水機有二個方面的問題,一是水沸騰溫度不足,絕大多數的飲水機最高溫度是95度,再沸騰溫度是90度。二是飲水機內部難以清洗。圖為一般常見飲水機,此種飲水機有二個方面的問題,一是水沸騰溫度不足,絕大多數的飲水機最高溫度是95度,再沸騰溫度是90度。二是飲水機內部難以清洗。
圖為該產品概念圖,相較於一般常見飲水機所擁有問題此飲水機皆沒有。一為自動控溫,所以可直接設定其溫度不需要反覆加熱。二為此飲水機是利用加熱水或冷水來到達指定溫度,因此不會造成過多水留在冷熱水調和區。三為清洗時關閉電源後便可直接拖曳出冷、熱水桶來做清洗。圖為該產品概念圖,相較於一般常見飲水機所擁有問題此飲水機皆沒有。一為自動控溫,所以可直接設定其溫度不需要反覆加熱。二為此飲水機是利用加熱水或冷水來到達指定溫度,因此不會造成過多水留在冷熱水調和區。三為清洗時關閉電源後便可直接拖曳出冷、熱水桶來做清洗。
所需要的科技: • 自動調溫器 • 自動調溫器(英語:Thermostat),也可以稱為溫控器,這個裝置可以用來控制系統提供的溫度,使得系統溫度一直保持在使用者所想要溫度點附近(因為控制的溫度不可能精確地一直保持在固定的溫度點,但是可以在溫控器上設定恆溫範圍的大小數值)。使用者利用調整設定來控制溫控器,再經由溫控器來管控外部系統的熱能輸出輸入流量。也就是說,溫控器利用開(ON)或關(OFF)控制暖氣或冷氣系統,來達到維持溫度的目的。
感測器 感測器是一種物理裝置或生物器官,能夠探測、感受外界的信號、物理條件(如光、熱、濕度)或化學組成(如煙霧),並將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。 「感測器」在新韋式大詞典中定義為:「從一個系統接受功率,通常以另一種形式將功率送到第二個系統中的器件」。根據這個定義,感測器的作用是將一種能量轉換成另一種能量形式,所以不少學者也用「換能器-Transducer」來稱謂「感測器-Sensor」。
PID控制器 PID控制器(比例-積分-微分控制器),PID控制器主要適用於基本上線性,且動態特性不隨時間變化的系統。 PID控制器是一個在工業控制應用中常見的反饋迴路部件。這個控制器把收集到的數據和一個參考值進行比較,然後把這個差別用於計算新的輸入值,這個新的輸入值的目的是可以讓系統的數據達到或者保持在參考值。PID控制器可以根據歷史數據和差別的出現率來調整輸入值,使系統更加準確而穩定。
電子溫控器 新式的數位溫控器並沒有使用移動式的機械零件來測量溫度,而是以熱敏電阻來取而代之。每台數位溫控器都有LCD螢幕來顯示目前的溫度數值,以及目前的設定值。有些較多功能的溫控機種,除了有溫度的設定功能之外,也包含了時間,以及日期時間設定,來控制目前和以後每天的溫度控制,這也是為了舒適和節約能源。 這是一台在零售商店內展示的漢威聯合(Honeywell)電子溫控器
溫度感測器 功能與特色 : 1.高靈敏度, 轉換溫度到數位字元速度最慢只要一秒2.體積小 僅 10 x 5mm3.具有 AD功能, 可直接輸出溫度數位資料4.可感測範圍 +125 ~ -55℃ 已1℃ 唯一個增量5.恆溫器的設定由使用者定義6.傳送資料僅 18bit 節省 I/O 7.可使用任何單晶片接收資料, 操作容易8.程式簡易, 可做串列信號接收的練習, 具實驗價值 DS1821溫度感測器
冷凝器 冷凝器是一個可以將氣態物質凝結成液態的設備,一般會利用冷卻的方式使物質凝結。凝結過程中物質放出潛熱及部份顯熱,使冷凝器的冷媒溫度昇高。冷凝器是常見的熱交換器,依需求不同,其尺寸也隨之不同,有不同的設計及尺寸,其中許多是以冷卻水或空氣做為其冷媒。
穩壓器 穩壓器(英語:voltage stabilizer or voltage regulator)是指電子工程中的一種被設計來自動維持恆定電壓的裝置。一個穩壓器可能是簡單的「前饋」設計或者可能包含負反饋控制迴路。穩壓器還可能使用了機電機制或電子模塊。根據不同的設計,穩壓器可以分為直流穩壓和交流穩壓。
繼電器 繼電器(Relay),也稱電驛,是一種電子控制器件,它具有控制系統(又稱輸入迴路)和被控制系統(又稱輸出迴路),通常應用於自動控制電路中,它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種「自動開關」。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。
自動復歸溫度保險絲 自動復歸溫度開關是一個雙金屬片所組成,它在高溫下打開(經常有一個微弱的「達」的聲音)限制通過電路的電流,當溫度下降重新閉合時通過電路的電流,它是可重複使用的。以保護其熱交換機在過載的情況下使用的電源供應器,溫控器的加熱和冷卻系統。
商機: • 我們的控溫型飲水機極適合於公眾場合、學校裡使用,由於目前國小所使用的飲水機大部分僅有冷水跟熱水兩種輸出,而國小飲水機的熱水溫度大約在95度至105之間,一般而言在沸點上下的熱水,經常使用於泡咖啡、茶葉這類的行為,而國小生並不是此類使用飲水機的族群,所以對其而言,這種溫度過高的飲水機對他們來說使用性極差,因此我們這種可自行設定溫度的飲水機儼然是非常適合國中小學生使用的設備。也可用於捷運站、公園等公眾場合,提供乘客或民眾使用,達到企業形象的提升。 可於飲水機旁設置販賣泡麵、茶包等需加熱水食用的產品。
未來展望: 喝水是每個人每天都會做的,因此不論經過多久此類產品並不會消失,只會不斷提升功能與創新,就像手機一樣從黑金剛到現在的智慧型手機,飲水機抑是如此。而在眾多飲水機中為求不同可藉著與下列技術、慶典等事物做結合,開創出新的商機於容貌。 控溫技術與咖啡機做結合至做出品質皆相同的咖啡,跟聲納控制相互結合創造出不需動手就可自行調配泡製咖啡。 紅外線感測做結合,自動加水。 圖12
結論 我們所設計的這台控溫型飲水機能夠解決許多不方便的問題,由大到小,從小孩到成人,想喝多少溫度就選多少溫度,我們能從它的功能中看出它許多商機,有了這項產品能夠解決許多問題。
參考資料 中國行業研究網 “中國飲水機調查報告http://big5.chinairn.com/news/20130306/084531679.html” 飲水機供應趨勢圖 ”慧聰交易市場http://info.homea.hc360.com/2009/05/080819433761.shtml” 自動調溫器 圖片來源http://daman.cool3c.com/node/52400 感測器 “維基百科” PID控制器 “維基百科” 壓縮機來源 http://zh.wikipedia.org/ 毛細玻璃管 ”維基百科” 自動復歸溫度保險絲 ”維基百科”