專利名稱：單片機控制的飲用水紫外線消毒器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種由單片機控制的飲用水紫外線消毒器，屬于一種消毒器械。
飲用水消毒器是現代建筑集中供水系統中不可缺少的部分，而紫外線消毒器是其中最常用的一種，現有的飲用水紫外線消毒器主要由筒體、石英管、紫外線燈及控制器等部分組成。當水流經筒體時，位于石英管內的紫外線燈照射水流，達到消毒的作用，目前飲用水紫外線消毒器通常都是由多支紫外線燈管組成，根據水管中水的流速選擇燈管數量，流速越高，燈管數量越多，以滿足消毒效果的需求。在設計選型安裝時，只能根據最高流速或額定流速設計選擇飲用水紫外線消毒器的燈管數量。按最高流速選擇雖可滿足消毒要求，但對于實際使用情況來說，水流在一天中總是變化的，多數時間往往達不到最高流速，并不需要所有紫外線燈管都打開。所有燈都打開不僅浪費能源，而且減少紫外線燈管的使用壽命，現在有一種帶電腦自動定時的消毒器，在非定時器設定時間內紫外線燈全部關閉，無法滿足消毒要求，另一種帶靶式流量控制器的飲用水消毒器(中國專利CN2295742Y)，雖能夠實現只要有水流動就打開所有紫外線燈，水流停止即關閉所有紫外線燈的功能，但水流完全停止的狀態非常少，且在水流較慢的情況下，也必需打開所有紫外線燈管仍然浪費能源和減少紫外線燈的壽命。
本實用新型的目的是要提供一種改進的由單片機控制的飲用水紫外線消毒器，其紫外線燈管開啟的數量可隨流進水流的速度而改變。達到節約能源，延長紫外線燈管使用壽命的作用，并保證所有流過筒體的水都能達到要求的消毒效果。
本實用新型是這樣實現的單片機控制的飲用水紫外線消毒器，由筒體和控制器所構成，筒體內設有紫外線燈管和石英玻璃套管，筒體兩端設有以橡膠圈密封的法蘭盤，筒體外壁上設有進水口和出水口，控制器由流量傳感裝置、數據采集系統、單片機、繼電器等組成，流量傳感裝置安裝于筒體的進水口處，繼電器輸出接點與紫外線燈相連接。單片機通過流量傳感裝置檢查水流速度的變化，通過與內部軟件設定的流速與所需打開燈管數量的關系表相比較，決定開啟幾支紫外線燈，并通過繼電器打開相應的紫外線燈，以達到節約能源，延長紫外線燈的使用壽命及保證消毒效果的目的。流速與所需打開燈管數量的對應關系表可根據實驗測試所得的滿足國家飲用水消毒衛生標準的數值確定，并預先存入單片機系統中。
本實用新型的優點是1、因在水流的進口處安裝了流量傳感裝置，當水流變化時，傳感裝置輸入單片機的信號隨之發生變化，通過單片機進行比較，運算，決定紫外線燈管的開啟數量，從而即保證消毒效果，又節約能源，延長燈管壽命。
2、由于使用單片機分別控制每支燈管的開關，所以可以對每支燈管的打開時間進行累加，并保存在內部存貯器中。這樣在要開啟燈管時，可由單片機選擇累計使用時間最短的燈管打開，以平均使用各支燈管，避免頻繁使用同一支燈管而使其提前損壞。
3、使用單片機可以很方便地監視及顯示各支紫外線燈電路的狀態，可以方便地單獨整定各支燈管的開閉時間。
本實用新型具體結構由以下實施例及其附圖給出
圖1、為實施例一單片機控制的多管紫外線消毒器的示意圖圖2、為實施例一的控制原理圖圖3、為實施例一的控制輸出回路圖圖4、為實施例二安裝反射式光電傳感器的進水口A-A剖面圖圖5、為實施例三安裝霍爾傳感器的進水口A-A剖面示意圖圖6、為實施例三的霍爾傳感器電路原理圖
以下結合附圖詳細說明。
該飲用水紫外線消毒器，由筒體和控制器所構成，筒體內設有紫外線燈和石英玻璃套管，筒體兩端設有以橡膠圈密封的法蘭盤。筒體外壁上設有進水口和出水口，其特征在于所述的控制器由一流量傳感裝置通過數據采集系統與單片機相連，單片機的控制輸出經繼電器與紫外線燈的電源回路相連接。通過單片機判斷水流的速度，并根據試驗測定的滿足國家飲用水消毒要求的水流速度與開啟燈管數量的對應關系值，控制紫外線燈管打開的數量。
本實用新型實施例一如
圖1、2、3所示，為一種由單片機控制的多燈管飲用水消毒器，筒體(1)內設有多支紫外線燈(2)和石英玻璃套管(3)，筒體兩端設有以橡膠圈密封的法蘭盤(4)。筒體(1)外壁上設有進水口(5)和出水口(6)，傳感裝置(7)為一標準液體流量傳感器，傳感器安裝于消毒器進水口(5)的側面，[固定支架(17)和旋轉葉輪(18)為實施例二、三中的組成部分]。傳感裝置(7)輸出的標準信號進入圖2所示的單片機系統。傳感器標準信號(8)進入數據采集系統(9)，數據采集系統為一模數轉換(A/D)電路，將傳感器輸出的模擬信號轉化為數字信號，供單片機(10)使用，單片機(10)將采集來的水流速度信號與程序中預先整定的數值比較，根據預先輸入的流速與應該打開燈管數量的對應表，判斷應該打開紫外線燈的數量。如圖3所示的輸出回路(12)中，單片機通過向輸出回路(12)發出低電平信號(13)，使光電耦合器(14)的輸入端(13)為低電平，光耦不導通，光耦(14)的輸出端(15)為低電平，繼電器(16)不動作，其常閉接點閉合，紫外線燈管回路導通，紫外線燈管開啟運行。各支燈管輸出回路的結構均相同，為保證消毒的可靠性，一律使用繼電器常閉接點，單片機輸入光耦的信號(13)為高時，繼電器動作，接點斷開，對應燈管關閉。由于各支燈管的輸出回路完全相同，卻又各自獨立，所有回路的開閉狀態全由單片機控制，因此單片機可累計各支燈管的運行時間，并存入與單片機(10)相連的電可擦除存貯器(11)中。并可根據各支燈管的累計運行時間，優先開啟運行時間較少的燈管，平均了各支燈管的使用時間，延長了整個紫外線消毒器的使用壽命。
本實用新型的實施例一中給出的傳感裝置(7)為標準液體流量傳感器，這種方式雖可以提供精確的流量測量，但由于成本較高，普及推廣性不好。因為對燈管開啟數量的控制與流量變化范圍的對應關系，其精度要求非常低，所以只要粗略測量流量即可做出判斷。因此本實用新型提供了實施例二和實施例三采用簡單的傳感裝置替代實施例一中的流量傳感器。
實施例二與實施例一基本一樣，僅對實施例一中的流量傳感裝置進行了替換，不采用液體流量傳感器，而是由光電傳感器通過對葉輪的轉速測量，判斷水流速度，本實用新型實施例二的傳感裝置部分如圖4所示，圖4為
圖1的A-A剖面圖，在筒體外側的進水口(5)的前段內側，通過焊接于進水管內壁的支架(17)固定可轉動葉輪(18)，葉輪外側焊接一圓環(19)，圓環某處固定一反光鏡(20)，進水口管壁開一小窗(21)，由承壓玻璃構成并密封，玻璃外側安裝反射式光電傳感器(22)。當水流經過進水口時，帶動葉輪及其外圓環轉動，通過反光鏡(20)反光，每轉一圈，反射式光電傳感器(22)接收到一個光信號，并產生一個電脈沖信號(23)，電脈沖信號(23)經數據采集系統(9)(此時的數據采集系統不是A/D轉換器，而是由脈沖計數器構成)進入單片機，單片機根據脈沖頻率判斷水流速度，從而決定紫外線消毒器燈管開啟的數量，這樣的流速測量雖有一定誤差，但足以保證消毒的效果，同時起到節能和延長燈管壽命的作用。
在實施例二中使用了反射式光電傳感器(22)，進行流量測量，此時存在一個問題是進水口管壁要開一個玻璃窗，雖能實現，但對玻璃壓力及密封的要求較高，本實用新型的實施例三是用霍爾傳感器替代了反射式光電傳感器實現流速檢測。
如圖5所示，轉動外環(19)的一點固定一永磁鐵(24)。進水口管壁外面固定一霍爾傳感器(25)，管壁上不用開孔，由于筒體由不銹鋼材料構成，對磁鐵沒有屏蔽作用，所以當水流帶動葉輪旋轉時，每次永磁鐵經過霍爾傳感器(25)時，磁場發生一次變化，如圖6所示，開關型霍爾傳感器(25)輸出的霍爾電壓就變化一次，相當于輸出一個脈沖信號。該信號經運算放大器(26)放大后，送入三極管(27)的基極，三極管便導通一次，其輸出信號(28)為一脈沖信號，進入數據采集系統(9)，供單片機采集，單片機根據脈沖頻率計算出水流速度，進而決定紫外線燈管開啟的數量。
綜上所述，本實用新型具有了結構簡單，節約能源，燈管使用時間長，控制功能強大，運行方式靈活等優點。
權利要求1.一種由單片機控制的飲用水紫外線消毒器，由筒體(1)和控制器(29)所構成，筒體(1)內設有紫外線燈(2)和石英玻璃套管(3)，筒體兩端設有以橡膠圈密封的法蘭盤(4)，筒體外壁上設有進水口(5)和出水口(6)，其特征在于所述的控制器(29)由一帶有傳感裝置(7)的單片機(10)構成，傳感裝置(7)安裝于筒體外側的進水口(5)處，單片機(10)經輸出回路(12)與紫外線燈的電源開關回路相連接，單片機(10)根據水流速度控制調節紫外線燈管開啟的數量。
2.根據權利要求1的由單片機控制的飲用水紫外線消毒器，其特征在于所述的傳感裝置(7)由裝在進水管(5)外側的反射式光電傳感器(22)，和裝在進水管(5)內的葉輪(18)、葉輪外環(19)、反光鏡(20)及管壁上的玻璃窗口(21)構成。
3.根據權利要求1的由單片機控制的飲用水紫外線消毒器，其特征在于所述的傳感裝置(7)由裝在進水管(5)外的霍爾傳感器(25)和裝在進水管(5)內的葉輪(18)、葉輪外環(19)、永磁鐵(24)構成。
4.根據權利要求1的由單片機控制的飲用水紫外線消毒器，其特征在于，單片機根據存貯器(11)中記錄的各支燈管累計運行的時間長短，均衡開啟各燈管。
專利摘要一種由單片機控制的飲用水紫外線消毒器,由筒體和控制器所構成,筒體內設有紫外線燈管和石英玻璃套管,筒體外有進水口和出水口,控制器由流量傳感裝置、數據采集系統、單片機、繼電器等組成,流量傳感裝置安裝于進水口處,繼電器輸出接點與紫外線燈相連接。單片機通過流量傳感裝置檢查水流速度的變化,通過與內部軟件設定的流速與打開燈管數量的關系比較,決定開啟幾支燈管,通過繼電器打開相應的紫外線燈。
文檔編號C02F1/32GK2426472SQ0023433
公開日2001年4月11日 申請日期2000年5月12日 優先權日2000年5月12日
發明者施元正 申請人:北京環球韋伯科技發展有限公司