CN100451899C

CN100451899C - 数字式多档位同步流量控制系统

Info

Publication number: CN100451899C
Application number: CNB2007101444762A
Authority: CN
Inventors: 张一凡; 王振中; 孙建鑫
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2027-10-22
Also published as: CN101135916A

Abstract

数字式多档位同步流量控制系统，涉及一种能够同步控制出水并具有调节出水量的装置，以解决传统水流阀门存在的易传播病菌、同步性较差、无法控制流量、难以在家庭中推广的问题。本发明的第一触感开关、第二触感开关和第三触感开关的第一端与整流稳压电路的正极电源端连接，第一或非门的输入端与第一触感开关的第二端连接，第一或非门和第二或非门的输入端与第二触感开关的第二端连接，第一或非门、第二或非门和第三或非门的输入端与第三触感开关的第二端连接，第一或非门的控制输出端与第一水流控制电路的控制输入端连接，第二或非门的控制输出端与第二水流控制电路的控制输入端连接，第三或非门的控制输出端与第三水流控制电路的控制输入端连接。

Description

数字式多档位同步流量控制系统

技术领域

本发明涉及一种能够同步控制出水并且具有调节出水量档位的装置。

背景技术

目前在水流终端控制领域，主要采用两种控制方法：一类是传统的手动接触式水流阀门；另一类就是由电子感应器进行控制的非接触式水流电子控制系统。但它们都存在各自的缺点：首先，传统水龙头一类的水流控制器，虽然方便但是在使用过程中必须由使用者自行旋转或按压开关部件，造成人体和控制部件不可避免的接触，容易传播病菌，在一定程度上影响了安全卫生状况；第二类感应式电子控制系统虽然利用感应装置避免了人体和水流输出设备的直接接触，在一定程度上解决了卫生问题，但是由于感应系统设计的方法和感应器位置的不同，使用者很难找到合适的方法精确控制水的流出和停止；其次，由于感应的滞后效应，必然导致控制的非同步性，更增加了使用的不便；另外，感应式电子控制系统无法控制水流的大小档位调节，大多数被应用在宾馆、餐厅、学校等公共场所，而无法进入家庭进一步取代传统的手触式水流阀门。

发明内容

本发明为解决传统手动接触式水流阀门存在的容易传播病菌，以及感应式电子控制系统存在的控制同步性较差、无法控制出水量大小、难以在家庭中推广的问题，提供一种数字式多档位同步流量控制系统。本发明由变压器1、整流稳压电路2、逻辑控制电路3、第一水流控制电路4、第二水流控制电路5、第三水流控制电路6组成，变压器1的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，变压器1的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，变压器1的第一电源输出端与整流稳压电路2的第一电源输入端连接，变压器1的第二电源输出端与整流稳压电路2的第二电源输入端连接，逻辑控制电路3的第一正极电源端、第二正极电源端、第三正极电源端和第四正极电源端都与整流稳压电路2的正极电源端连接，整流稳压电路2和逻辑控制电路3的负极电源端都接地，逻辑控制电路3的第一控制输出端与第一水流控制电路4的第一控制输入端连接，逻辑控制电路3的第二控制输出端与第二水流控制电路5的第一控制输入端连接，逻辑控制电路3的第三控制输出端与第三水流控制电路6的第一控制输入端连接，第一水流控制电路4的第二控制输入端、第二水流控制电路5的第二控制输入端和第三水流控制电路6的第二控制输入端都与整流稳压电路2的正极电源端连接，第一水流控制电路4的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第一水流控制电路4的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，第二水流控制电路5的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第二水流控制电路5的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，第三水流控制电路6的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第三水流控制电路6的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，所述逻辑控制电路3由第一触感开关S1、第二触感开关S2、第三触感开关S3和或非门组U组成，或非门组U的正极电源端与整流稳压电路2的正极电源端连接，或非门组U的负极电源端接地，所述或非门组U由第一或非门U1、第二或非门U2和第三或非门U3组成，第一触感开关S1的第一端、第二触感开关S2的第一端和第三触感开关S3的第一端都与整流稳压电路2的正极电源端连接，第一或非门U1的第一电源输入端A0与第一触感开关S1的第二端连接，第一或非门U1的第二电源输入端A1、第二或非门U2的第一电源输入端B0和第二或非门U2的第二电源输入端B1都与第二触感开关S2的第二端连接，第一或非门U1的第三电源输入端A2、第二或非门U2的第三电源输入端B2、第三或非门U3的第一电源输入端C0，第三或非门U3的第二电源输入端C1和第三或非门U3的第三电源输入端C2都与第三触感开关S3的第二端连接，第一或非门U1的控制输出端YA与第一水流控制电路4的第一控制输入端连接，第二或非门U2的控制输出端YB与第二水流控制电路5的第一控制输入端连接，第三或非门U3的控制输出端YC与第三水流控制电路6的第一控制输入端连接。

本发明的有益效果是：利用三输入或非门的工作原理Y＝A+B+C，通过三个三输入或非门实现对出水水流的同步控制以及不同档位的控制，解决了感应式电子控制系统控制同步性较差、无法控制出水量大小的问题；本发明的开关采用触感开关，避免了使用者被病菌二次污染的问题；另外本发明结构简单、易于实现，可广泛应用于公共场所并推广到家庭中使用，控制方便且满足卫生标准，达到高效用水、节约用水的目的。

附图说明

图1是本发明的整体电路结构示意图，图2是具体实施方式三～具体实施方式五的电路结构示意图，图3是具体实施方式六的电路结构示意图，图4是具体实施方式七的电路结构示意图，图5是图1中变压器1、整流稳压电路2、逻辑控制电路3、第一水流控制电路4、第二水流控制电路5、第三水流控制电路6的电路结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1、图5，本实施方式由变压器1、整流稳压电路2、逻辑控制电路3、第一水流控制电路4、第二水流控制电路5、第三水流控制电路6组成，变压器1的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，变压器1的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，变压器1的第一电源输出端与整流稳压电路2的第一电源输入端连接，变压器1的第二电源输出端与整流稳压电路2的第二电源输入端连接，逻辑控制电路3的第一正极电源端、第二正极电源端、第三正极电源端和第四正极电源端都与整流稳压电路2的正极电源端连接，整流稳压电路2和逻辑控制电路3的负极电源端都接地，逻辑控制电路3的第一控制输出端与第一水流控制电路4的第一控制输入端连接，逻辑控制电路3的第二控制输出端与第二水流控制电路5的第一控制输入端连接，逻辑控制电路3的第三控制输出端与第三水流控制电路6的第一控制输入端连接，第一水流控制电路4的第二控制输入端、第二水流控制电路5的第二控制输入端和第三水流控制电路6的第二控制输入端都与整流稳压电路2的正极电源端连接，第一水流控制电路4的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第一水流控制电路4的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，第二水流控制电路5的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第二水流控制电路5的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，第三水流控制电路6的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第三水流控制电路6的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，所述逻辑控制电路3由第一触感开关S1、第二触感开关S2、第三触感开关S3和或非门组U组成，或非门组U的正极电源端与整流稳压电路2的正极电源端连接，或非门组U的负极电源端接地，所述或非门组U由第一或非门U1、第二或非门U2和第三或非门U3组成，第一触感开关S1的第一端、第二触感开关S2的第一端和第三触感开关S3的第一端都与整流稳压电路2的正极电源端连接，第一或非门U1的第一电源输入端A0与第一触感开关S1的第二端连接，第一或非门U1的第二电源输入端A1、第二或非门U2的第一电源输入端B0和第二或非门U2的第二电源输入端B1都与第二触感开关S2的第二端连接，第一或非门U1的第三电源输入端A2、第二或非门U2的第三电源输入端B2、第三或非门U3的第一电源输入端C0，第三或非门U3的第二电源输入端C1和第三或非门U3的第三电源输入端C2都与第三触感开关S3的第二端连接，第一或非门U1的控制输出端YA与第一水流控制电路4的第一控制输入端连接，第二或非门U2的控制输出端YB与第二水流控制电路5的第一控制输入端连接，第三或非门U3的控制输出端YC与第三水流控制电路6的第一控制输入端连接。

工作原理：220V市电首先经过变压器1变压，所述变压器1可采用输入线圈T1与输出线圈T2的匝数比为7∶1的变压线圈，输出31.4V交流电到整流稳压电路2，经整流稳压后输出5V直流电到逻辑控制电路3，所述逻辑控制电路3的第一触感开关S1、第二触感开关S2和第三触感开关S3都可采用FMS系列软性触感薄膜按键开关，第一或非门U1、第二或非门U2和第三或非门U3都可采用DM74LS27型三输入或非门，当第一触感开关S1接通时，从第一或非门U1的第一电源输入端A0输入高电平，第一或非门U1的控制输出端YA输出低电平，第一水流控制电路4控制出水，完成第一档水流控制模式；当第二触感开关S2接通时，从第一或非门U1的第二电源输入端A1、第二或非门U2的第一电源输入端B0和第二或非门U2的第二电源输入端B1都输入高电平，此时无论第一触感开关S1是否接通都会使第一或非门U1的控制输出端YA和第二或非门U2的控制输出端YB都输出低电平，第一水流控制电路4和第二水流控制电路5同时控制出水，完成第二档水流控制模式；当第三触感开关S3接通时，从第一或非门U1的第三电源输入端A2，第二或非门U2的第三电源输入端B2、第三或非门U3的第一电源输入端B0、第三或非门U3的第二电源输入端B1和第三或非门U3的第三电源输入端B2都输入高电平，此时无论第一触感开关S1和第二触感开关S2是否接通都会使第一或非门U1的控制输出端YA、第二或非门U2的控制输出端YB和第三或非门U3的控制输出端YC都输出低电平，第一水流控制电路4、第二水流控制电路5和第三水流控制电路6同时控制出水，完成第三档水流控制模式。

具体实施方式二：参见图5，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述整流稳压电路2由二极管整流桥B1、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和三端稳压器VR1组成，二极管整流桥B1的第一电源输入端与变压器1的第一电源输出端连接，二极管整流桥B1的第二电源输入端与变压器1的第二电源输出端连接，二极管整流桥B1的正极电源端与三端稳压器VR1的输入端Vin连接，二极管整流桥B1的负极电源端和三端稳压器VR1的接地端GND都接地，三端稳压器VR1的输入端Vin和接地端GND之间并联有第一滤波电容C1，三端稳压器VR1的输出端Vout和接地端GND之间并联有第二滤波电容C2，逻辑控制电路3的第一正极电源端、第二正极电源端、第三正极电源端和第四正极电源端以及第一水流控制电路4的第二控制输入端、第二水流控制电路5的第二控制输入端和第三水流控制电路6的第二控制输入端都与三端稳压器VR1的输出端Vout连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

所述第一滤波电容C1可采用容值为470μF的电解电容，其作用是消除输入连线较长时其电感效应引起的自激振荡；所述第二滤波电容C2可采用容值为0.1μF的电解电容，其作用是消除电路高频噪声；所述三端稳压器VR1可采用W78M05ACT型稳压器，由变压器1输入的交流电经整流稳压电路2整流稳压后向逻辑控制电路3输入直流电信号。

具体实施方式三：参见图2，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述第一水流控制电路4包含第一固态继电器K1和第一电磁阀D1，第一固态继电器K1的第一控制输入端与逻辑控制电路3的第一控制输出端连接，第一固态继电器K1的第二控制输入端与整流稳压电路2的正极电源端连接，第一固态继电器K1的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第一固态继电器K1的第二电源输入端与第一电磁阀D1的第一电源输入端连接，第一电磁阀D1的第二电源输入端与220V市电的第二端连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：参见图2，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述第二水流控制电路5包含第二固态继电器K2和第二电磁阀D2，第二固态继电器K2的第一控制输入端与逻辑控制电路3的第二控制输出端连接，第二固态继电器K2的第二控制输入端与整流稳压电路2的正极电源端连接，第二固态继电器K2的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第二固态继电器K2的第二电源输入端与第二电磁阀D2的第一电源输入端连接，第二电磁阀D2的第二电源输入端与220V市电的第二端连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：参见图2，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于所述第三水流控制电路6包含第三固态继电器K3和第三电磁阀D3，第三固态继电器K3的第一控制输入端与逻辑控制电路3的第三控制输出端连接，第三固态继电器K3的第二控制输入端与整流稳压电路2的正极电源端连接，第三固态继电器K3的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第三固态继电器K3的第二电源输入端与第三电磁阀D3的第一电源输入端连接，第三电磁阀D3的第二电源输入端与220V市电的第二端连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

在具体实施方式三、四和五中所述的第一固态继电器K1、第二固态继电器K2和第三固态继电器K3都可采用JGJ21型单向交流继电器，所述的第一电磁阀D1、第二电磁阀D2和第三电磁阀D3都可采用2W型常闭式电磁阀。

具体实施方式六：参见图3、图5，本实施方式在具体实施方式三、四或五的基础上增加了第一限流电阻R4、第二限流电阻R5和第三限流电阻R6，第一限流电阻R4串联在整流稳压电路2的正极电源端和第一固态继电器K1的第二控制输入端之间，第二限流电阻R5串联在整流稳压电路2的正极电源端和第二固态继电器K2的第二控制输入端之间，第三限流电阻R6串联在整流稳压电路2的正极电源端和第三固态继电器K3的第二控制输入端之间。其它组成和连接关系与具体实施方式三、四或五相同。所述第一限流电阻R4、第二限流电阻R5和第三限流电阻R6都可采用阻值为300Ω的电阻，以防止电路中的电流过大损坏元器件。

具体实施方式七：参见图4、图5，本实施方式在具体实施方式六的基础上增加了第一上拉电阻R1、第二上拉电阻R2和第三上拉电阻R3，第一上拉电阻R1并联在第一固态继电器K1的第一控制输入端和第二控制输入端之间，第二上拉电阻R2并联在第二固态继电器K2的第一控制输入端和第二控制输入端之间，第三上拉电阻R3并联在第三固态继电器K3的第一控制输入端和第二控制输入端之间。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。所述第一上拉电阻R1、第二上拉电阻R2和第三上拉电阻R3都可采用阻值为4.7kΩ的电阻，以防止电路振荡造成水流控制电路的误操作。

Claims

1、数字式多档位同步流量控制系统，它由变压器(1)、整流稳压电路(2)、逻辑控制电路(3)、第一水流控制电路(4)、第二水流控制电路(5)、第三水流控制电路(6)组成，变压器(1)的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，变压器(1)的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，变压器(1)的第一电源输出端与整流稳压电路(2)的第一电源输入端连接，变压器(1)的第二电源输出端与整流稳压电路(2)的第二电源输入端连接，逻辑控制电路(3)的第一正极电源端、第二正极电源端、第三正极电源端和第四正极电源端都与整流稳压电路(2)的正极电源端连接，整流稳压电路(2)和逻辑控制电路(3)的负极电源端都接地，逻辑控制电路(3)的第一控制输出端与第一水流控制电路(4)的第一控制输入端连接，逻辑控制电路(3)的第二控制输出端与第二水流控制电路(5)的第一控制输入端连接，逻辑控制电路(3)的第三控制输出端与第三水流控制电路(6)的第一控制输入端连接，第一水流控制电路(4)的第二控制输入端、第二水流控制电路(5)的第二控制输入端和第三水流控制电路(6)的第二控制输入端都与整流稳压电路(2)的正极电源端连接，第一水流控制电路(4)的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第一水流控制电路(4)的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，第二水流控制电路(5)的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第二水流控制电路(5)的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，第三水流控制电路(6)的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第三水流控制电路(6)的第二电源输入端与220V市电的第二端连接，其特征在于所述逻辑控制电路(3)由第一触感开关(S1)、第二触感开关(S2)、第三触感开关(S3)和或非门组(U)组成，或非门组(U)的正极电源端与整流稳压电路(2)的正极电源端连接，或非门组(U)的负极电源端接地，所述或非门组(U)由第一或非门(U1)、第二或非门(U2)和第三或非门(U3)组成，第一触感开关(S1)的第一端、第二触感开关(S2)的第一端和第三触感开关(S3)的第一端都与整流稳压电路(2)的正极电源端连接，第一或非门(U1)的第一电源输入端(A0)与第一触感开关(S1)的第二端连接，第一或非门(U1)的第二电源输入端(A1)、第二或非门(U2)的第一电源输入端(B0)和第二或非门(U2)的第二电源输入端(B1)都与第二触感开关(S2)的第二端连接，第一或非门(U1)的第三电源输入端(A2)、第二或非门(U2)的第三电源输入端(B2)、第三或非门(U3)的第一电源输入端(C0)、第三或非门(U3)的第二电源输入端(C1)和第三或非门(U3)的第三电源输入端(C2)都与第三触感开关(S3)的第二端连接，第一或非门(U1)的控制输出端(YA)与第一水流控制电路(4)的第一控制输入端连接，第二或非门(U2)的控制输出端(YB)与第二水流控制电路(5)的第一控制输入端连接，第三或非门(U3)的控制输出端(YC)与第三水流控制电路(6)的第一控制输入端连接。

2、根据权利要求1所述的数字式多档位同步流量控制系统，其特征在于所述整流稳压电路(2)由二极管整流桥(B1)、第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C2)和三端稳压器(VR1)组成，二极管整流桥(B1)的第一电源输入端与变压器(1)的第一电源输出端连接，二极管整流桥(B1)的第二电源输入端与变压器(1)的第二电源输出端连接，二极管整流桥(B1)的正极电源端与三端稳压器(VR1)的输入端(Vin)连接，二极管整流桥(B1)的负极电源端和三端稳压器(VR1)的接地端(GND)都接地，三端稳压器(VR1)的输入端(Vin)和接地端(GND)之间并联有第一滤波电容(C1)，三端稳压器(VR1)的输出端(Vout)和接地端(GND)之间并联有第二滤波电容(C2)，逻辑控制电路(3)的第一正极电源端、第二正极电源端、第三正极电源端和第四正极电源端以及第一水流控制电路(4)的第二控制输入端、第二水流控制电路(5)的第二控制输入端和第三水流控制电路(6)的第二控制输入端都与三端稳压器(VR1)的输出端(Vout)连接。

3、根据权利要求1所述的数字式多档位同步流量控制系统，其特征在于所述第一水流控制电路(4)包含第一固态继电器(K1)和第一电磁阀(D1)，第一固态继电器(K1)的第一控制输入端与逻辑控制电路(3)的第一控制输出端连接，第一固态继电器(K1)的第二控制输入端与整流稳压电路(2)的正极电源端连接，第一固态继电器(K1)的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第一固态继电器(K1)的第二电源输入端与第一电磁阀(D1)的第一电源输入端连接，第一电磁阀(D1)的第二电源输入端与220V市电的第二端连接。

4、根据权利要求1所述的数字式多档位同步流量控制系统，其特征在于所述第二水流控制电路(5)包含第二固态继电器(K2)和第二电磁阀(D2)，第二固态继电器(K2)的第一控制输入端与逻辑控制电路(3)的第二控制输出端连接，第二固态继电器(K2)的第二控制输入端与整流稳压电路(2)的正极电源端连接，第二固态继电器(K2)的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第二固态继电器(K2)的第二电源输入端与第二电磁阀(D2)的第一电源输入端连接，第二电磁阀(D2)的第二电源输入端与220V市电的第二端连接。

5、根据权利要求1所述的数字式多档位同步流量控制系统，其特征在于所述第三水流控制电路(6)包含第三固态继电器(K3)和第三电磁阀(D3)，第三固态继电器(K3)的第一控制输入端与逻辑控制电路(3)的第三控制输出端连接，第三固态继电器(K3)的第二控制输入端与整流稳压电路(2)的正极电源端连接，第三固态继电器(K3)的第一电源输入端与220V市电的第一端连接，第三固态继电器(K3)的第二电源输入端与第三电磁阀(D3)的第一电源输入端连接，第三电磁阀(D3)的第二电源输入端与220V市电的第二端连接。

6、根据权利要求3、4或5所述的数字式多档位同步流量控制系统，其特征在于它增加了第一限流电阻(R4)、第二限流电阻(R5)和第三限流电阻(R6)，第一限流电阻(R4)串联在整流稳压电路(2)的正极电源端和第一固态继电器(K1)的第二控制输入端之间，第二限流电阻(R5)串联在整流稳压电路(2)的正极电源端和第二固态继电器(K2)的第二控制输入端之间，第三限流电阻(R6)串联在整流稳压电路(2)的正极电源端和第三固态继电器(K3)的第二控制输入端之间。

7、根据权利要求6所述的数字式多档位同步流量控制系统，其特征在于它增加了第一上拉电阻(R1)、第二上拉电阻(R2)和第三上拉电阻(R3)，第一上拉电阻(R1)并联在第一固态继电器(K1)的第一控制输入端和第二控制输入端之间，第二上拉电阻(R2)并联在第二固态继电器(K2)的第一控制输入端和第二控制输入端之间，第三上拉电阻(R3)并联在第三固态继电器(K3)的第一控制输入端和第二控制输入端之间。