一種智能數(shù)字控溫節(jié)水淋浴裝置的制作方法

本發(fā)明涉及一種新型智能數(shù)字控溫節(jié)水淋浴裝置，具體涉及一種智能數(shù)字控溫節(jié)水淋浴裝置。

背景技術(shù)：

淋浴是現(xiàn)代生活中必不可少的一部分，生活中淋浴熱水的來源主要來自于太陽能熱水器與電熱水器，但無論是電熱水器還是太陽能熱水器，出水溫度不適宜用戶直接使用。在傳統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)中，常常以人們自身的體感與經(jīng)驗去不斷調(diào)節(jié)冷水與熱水的配比來達到相對舒適的溫度，不僅速度慢，而且用戶體驗很差，調(diào)節(jié)的過程中也會造成許多水資源的浪費，設(shè)計一種高效的水溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以為用戶很好的解決上述問題。

在前人的設(shè)計發(fā)明中，溫度控制系統(tǒng)主要用于工農(nóng)業(yè)中需要嚴格控制溫度的場合，盡管控制效率與精度很高，但是成本較大，系統(tǒng)復(fù)雜，難以普及。在家用的電熱水器中一般內(nèi)置的溫度控制模塊主要用于使熱水保持一定的溫度，但并不能保證終端熱水的溫度，且無法快速調(diào)節(jié)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種智能數(shù)字控溫節(jié)水淋浴裝置，該裝置通過熱傳感器采集出水溫度，利用單片機及pd算法精確調(diào)節(jié)冷熱水管水閥大小實現(xiàn)快速穩(wěn)定水溫調(diào)控達到用戶預(yù)定溫度，并使用該裝置將初始水管內(nèi)冷水回收循環(huán)，避免該冷水對用戶造成不良的淋浴體驗并且提高水資源利用率。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種智能數(shù)字控溫節(jié)水淋浴裝置，用于對熱水器進行溫控，包括混水閥、溫度檢測模塊、單片機、花灑、電磁閥、異步電機；所述熱水器的冷水入口和熱水出口均與混水閥的入水口相連通，混水閥的出水口和電磁閥的入水口相連，混水閥的入水口和電磁閥的入水口之間相連的管道上設(shè)置溫度檢測模塊，電磁閥的出水口分別與花灑和熱水器的冷水入口相連，異步電機與混水閥同軸相連，異步電機、電磁閥和溫度檢測模塊均與單片機相連。

進一步的，所述溫度傳感器采用ds18b20，在接收到單片機發(fā)出的溫度檢測信號后，完成溫度的ad轉(zhuǎn)換并將檢測值發(fā)送給單片機。

進一步的，所述單片機為一塊stc89c52單片機，由用戶設(shè)定溫度與開關(guān)，周期性接收溫度檢測模塊傳過來的溫度數(shù)字信號，經(jīng)過數(shù)字計算與處理后，給異步電機和電磁閥發(fā)送控制信號，控制異步電機旋轉(zhuǎn)帶動混水閥調(diào)節(jié)冷熱水比例和電磁閥選擇出水口。

進一步的，所述電磁閥僅受單片機單個數(shù)字信號控制，當(dāng)數(shù)字信號為0時，電磁閥將水通向熱水器的冷水入口，當(dāng)數(shù)字信號為1時，電磁閥將水通向花灑。

本發(fā)明的有益效果有：數(shù)字檢測與控制溫度，精度高速度快，通過閉環(huán)控制冷熱水比例，原理結(jié)構(gòu)簡單，適用場合多，使用51單片機，異步電機，電磁閥門，熱傳感器等簡單原件，成本低，維護簡單。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的工作流程圖；

圖中，熱水器1、冷水入口2、熱水出口3、混水閥4、溫度檢測模塊5、單片機6、花灑7、電磁閥8、異步電機9。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1所示，一種智能數(shù)字控溫節(jié)水淋浴裝置，用于對熱水器1進行溫控，包括混水閥4、溫度檢測模塊5、單片機6、花灑7、電磁閥8、異步電機9；所述熱水器的冷水入口2和熱水出口3均與混水閥4的入水口相連通，混水閥4的出水口和電磁閥8的入水口相連，混水閥4的入水口和電磁閥8的入水口之間相連的管道上設(shè)置溫度檢測模塊5，電磁閥8的出水口分別與花灑7和熱水器的冷水入口2相連，異步電機9與混水閥4同軸相連，混水閥4可以通過轉(zhuǎn)動機械軸調(diào)節(jié)冷熱水的比例，異步電機9、電磁閥8和溫度檢測模塊5均與單片機6相連。

所述溫度傳感器采用ds18b20，但不限于此；在接收到單片機6發(fā)出的溫度檢測信號后，完成溫度的ad轉(zhuǎn)換并將檢測值發(fā)送給單片機6。

所述單片機6為一塊stc89c52單片機，但不限于此；由用戶設(shè)定溫度與開關(guān)，周期性接收溫度檢測模塊5傳過來的溫度數(shù)字信號，經(jīng)過數(shù)字計算與處理后，給異步電機9和電磁閥8發(fā)送控制信號，控制異步電機9旋轉(zhuǎn)帶動混水閥4調(diào)節(jié)冷熱水比例和電磁閥8選擇出水口。

所述電磁閥8僅受單片機6單個數(shù)字信號控制，當(dāng)數(shù)字信號為0時，電磁閥8將水通向熱水器的冷水入口2，當(dāng)數(shù)字信號為1時，電磁閥8將水通向花灑7。

所述異步電機9可以采用28byj-48型步進電機，但不限于此。

本發(fā)明的工作過程如下：

如圖2所示，在單片機設(shè)定相應(yīng)的溫度t0并確定運行后，系統(tǒng)開始工作。具體實現(xiàn)過程為，先由溫度檢測模塊5以周期性中斷的方式采集實時溫度t并經(jīng)過ad轉(zhuǎn)換后傳給單片機6。單片機6通過對比t和設(shè)定值t0的偏差值來判斷是否將混合后的水輸出至花灑7供用戶使用。當(dāng)偏差值比較大時，單片機6通過離散的pd計算公式：

a＝kp(tn-t0)+kd((tn-t0)-(tn-1-t0))

其中，t0為設(shè)定溫度，tn為第n次的溫度檢測值，tn-1為第n-1次的溫度檢測值，kp和kd分別為偏差調(diào)節(jié)系數(shù)和微分調(diào)節(jié)系數(shù)，a為計算所得混水閥4旋鈕調(diào)整角度。

計算出需要調(diào)節(jié)水閥的角度并發(fā)送信號控制異步電機9轉(zhuǎn)過設(shè)定角度。由于異步電機9響應(yīng)需要一定時間且溫度調(diào)節(jié)是一個滯后系統(tǒng)，故中斷周期可以設(shè)置為0.5～1s，單片機6的計算公式系數(shù)采用分段pd算法，當(dāng)溫度偏差大時，快速調(diào)節(jié)，溫度偏差小時，逐步調(diào)節(jié)，實現(xiàn)整個調(diào)節(jié)過程即快速又平穩(wěn)。在水溫未達到設(shè)定溫度前，電磁閥8選擇流入熱水器的冷水入口2，將原本水管中的殘留水與開始時的低溫水均回收至熱水器1，當(dāng)水溫符合設(shè)定溫度后，電磁閥8選擇接通花灑7使用戶正常淋浴。在淋浴過程中單片機6依然利用中斷對水溫不斷進行檢測，避免熱水器水溫變化或者其他原因?qū)е碌乃疁刈兓斐捎脩舻捏w驗不佳。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種智能數(shù)字控溫節(jié)水淋浴裝置，用于對熱水器進行溫控，包括混水閥、溫度檢測模塊、單片機、花灑、電磁閥、異步電機；所述熱水器的冷水入口和熱水出口均與混水閥的入水口相連通，混水閥的出水口和電磁閥的入水口相連，混水閥的入水口和電磁閥的入水口之間相連的管道上設(shè)置溫度檢測模塊，電磁閥的出水口分別與花灑和熱水器的冷水入口相連，異步電機與混水閥同軸相連，異步電機、電磁閥和溫度檢測模塊均與單片機相連。本發(fā)明利用單片機及PD算法精確調(diào)節(jié)冷熱水管水閥大小實現(xiàn)快速穩(wěn)定水溫調(diào)控達到用戶預(yù)定溫度，并使用該裝置將初始水管內(nèi)冷水回收循環(huán)，避免該冷水對用戶造成不良的淋浴體驗并且提高水資源利用率。

技術(shù)研發(fā)人員：金偉超;陸雅婷
受保護的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.07
技術(shù)公布日：2017.07.25