CN101531407A - 双桶软水器多路阀控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硬水处理装置技术领域，更具体地说涉及一种双桶软水器多路阀控制装置。多路阀控制装置包括多路阀、控制电路、电磁阀和流量计，多路阀它主要由阀腔体、活塞体、驱动电机和盐阀活塞构成，控制电路包括控制器MCU、整流调压电路、计时器电路、流量检测电路、显示电路和输入输出电路，所述的驱动电机包括驱动电机A和B，活塞体包括控制再生水流的上活塞体和选择供水桶的下活塞体构成，上、下活塞体分别通过双桶软水器多路阀控制电路驱动电机A和B控制。采用双驱动电机A和B，上活塞体采用负荷较小的驱动，下活塞体提供较大功率的电机驱动，既保证驱动电机不会超负荷运作，其多路阀控制电路节约一定电能。

Description

双桶软水器多路阀控制装置

技术领域：

本发明涉及硬水处理装置技术领域，更具体地说涉及一种双桶软水器多路阀控制装置。

背景技术：

软水器通过离子树脂罐中的离子交换树脂吸附水中的Ca²⁺、Mg²⁺和其他杂质达到净化水目的。软水器运作包括净水运行供水过程和再生反洗过程，净水运作过程，让自来水通过软水器多路阀腔，进入装有离子交换树脂的容器，实现了硬水的软化和净化，提供适合人们使用的净水。当经过一定时间的净化过程，交换树脂失效，需要再生反洗处理，其反洗处理包括反洗、再生吸盐、置换、正洗、盐水桶注水等过程。

当软水器在反洗一般需要较长的时间，在这个过程中，不能向人们提供净水，要实现不间断向人们提供净水，一般需要提供双离子交换树脂的容器，用控制器MCU控制双离子交换树脂的容器交叉净水和反洗过程，以达到不间断向人们提供净水。

实现双离子交换树脂的容器供水，软水器多路阀设计需要再生水流的水路通道控制和两个离子交换树脂桶选择供水通路控制，一般通过控制再生水流的活塞体和选择供水桶的活塞体与多路阀腔相互配合来实现，现在市场上这种多路阀设计，仅提供一个电机来带动两个活塞的运动，且选择供水桶的活塞体负荷较大，因此需要提供较大功率的电机，但选择供水桶的活塞体使用频率较小，其多路阀控制电路电能造成较大浪费。

另外现在市场上的盐阀，见图8所示，软水器盐阀包括顶杆体01、橡胶塞02、下塞体03、上塞体04、弹簧体05和上顶置板06，顶杆体01上端和下端设有卡槽011、012，橡胶塞02卡在顶杆体01的卡槽011上，橡胶塞02上顶置下塞体03和上塞体04，弹簧体05顶压上顶置板06，上顶置板06通过卡簧片07卡设在上卡槽012上。这种结构的盐阀，其顶杆体01采用金属制成，这样才能方便加工卡槽，但现在金属材料成本较高，一般还需要进行表面防锈处理，加工成本比较麻烦，加工成本也较高。

发明内容：

本发明针对现有技术不足，提供一种可克服上述缺点的一种多双桶软水器多路阀控制装置。

本发明的采用双桶软水器多路阀控制装置，多路阀控制装置包括多路阀、控制电路、电磁阀和流量计，多路阀它主要由阀腔体、活塞体、驱动电机和盐阀活塞构成，控制电路包括控制器MCU、整流调压电路、计时器电路、流量检测电路、显示电路和输入输出电路，所述的驱动电机包括驱动电机A和B，活塞体包括控制再生水流的上活塞体和选择供水桶的下活塞体构成，上、下活塞体分别通过双桶软水器多路阀控制电路驱动电机A和B控制。

下活塞体由左活塞体、单独活塞体和右活塞体组装在一起，单独活塞体两端设有卡扣头，左活塞体、右活塞体上与单独活塞体连接的部分设有螺纹卡扣，螺纹卡扣螺接在左活塞体、右活塞体端部，单独活塞体的卡扣头卡接在螺纹卡扣的卡孔内，将左活塞体、右活塞体安装在一起。

所述的盐阀包括顶杆体、上顶置板、橡胶塞、下塞体、上塞体和弹簧体，顶杆体下端设有卡槽，上顶置板设置在顶杆体的中上部，橡胶塞卡接在顶杆体，橡胶塞上顶置下塞体和上塞体，弹簧顶压上顶置板，下顶压上塞体，顶杆体与上顶置板为塑料材料制成的一体化结构。

所述的双桶软水器多路阀控制装置的控制电路特点如下：

所述的控制器MCU采用8051系列单片机；

整流调压电路将外部电源调压整流为控制器MCU工作需要的直流电压并输入控制器MCU；

计时器电路采用低能耗的实时时钟芯片，对日、时、分、秒进行准确计时，

流量检测电路采用双霍尔开关，其中霍尔开关一将霍尔效应开关测得水流推动设置在流量计的叶轮内镶嵌的永久磁铁产生的脉波，将信号送入连接到控制器MCU；霍尔开关二检测盐水桶箱补水量，并驱动继电器A或B，控制电机A或B；

显示电路由字符式液晶板及绘图式液晶板，字符式液晶板显示时间和流量，绘图式液晶板显示系统参数。

所述的霍尔开关一包括接地线G，+5V电源线V及讯号线S，并将电容于接地线G及讯号线S之间；

所述的霍尔开关二与控制器MCU连接，根据设定值时，产生电机驱动脉波，传入控制器MCU通过控制器MCU控制驱动电机A或B。

本发明的突出效果是：采用双驱动电机A和B，上活塞体采用负荷较小的驱动，下活塞体提供较大功率的电机驱动，既保证驱动电机不会超负荷运作，其多路阀控制电路节约一定电能。

下活塞体采用这种由左活塞体、右活塞体和单独活塞体通过螺纹卡扣连接，能快速与左、右活塞体和单独活塞体拆装、且下活塞体具有万向铰链自动对心功能，使下活塞体能有较高同心度，它们做运动时，不易偏心，有更好的同心度，产生更高水密封效果。

另外本发明的盐阀，其顶杆体与上顶置板122采用塑料材料注塑，其结构改为一体化结构，省去卡簧片，其制造材料成本大大降低，省去顶杆体的上卡槽的加工，且不需要表面防锈工艺处理，生产的工艺大大简化，另外，安装过程也得到简化。

附图说明：

图1为本发明的双桶软水器的立体结构图

图2为本发明的多路阀控制箱的结构分解图1

图3为本发明的竖直方向剖视图

图4为本发明的多路阀结构剖视图

图5为本发明的沿下活塞体方向水平的立体剖视图

图6为本发明的沿下活塞体方向水平的平面剖视图

图7为本发明的下活塞体的结构分解图

图8为本发明的盐阀的结构分解图

图9为本发明的电路原理的示意图

图10为现有技术的盐阀的结构图

具体实施方式：

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

本发明涉及的如MCU为控制器的英文简称，其他英文简称对照中文介绍如下：

ATMEL为美国爱特梅尔微控制器公司简称

AT89S52为ATMEL公司MC51单片机型号

I/O为输入/输出

EEPROM为内存

RTC(REAL TIME CLOCK)为计时实时时钟

PCF8563为PHILIPS公司时钟芯片型号

IIC(Inter-Integrated Circuit)为两线式总线接口

SDA(Serial Data)为串行传递数据

SCL(Serial Clock)为串行传递时钟

UGN3040为霍尔效应开芯片型号美国Sprague Electric Co公司

其他相关通用元器件本发明不再一一列举。

见图1所示，本发明提供的双桶软水器的设计，双桶软水器多路阀将一号树脂桶7、二号树脂桶8和盐水桶9相连通，本发明的多路阀控制装置包括多路阀1、控制电路5、电磁阀2和流量计3，并在多路阀1上安装有电磁阀2和流量计3，在流量计3的叶轮上设置有永久性磁铁，多路阀1侧部安装软水器多路阀控制箱4。

见图2所示，软水器多路阀控制箱4包括控制箱显示外壳罩41，控制电路5，驱动电机A和B，传动机构集成45，控制电路5连接并控制驱动电机A和B，并通过传动机构集成45将带动多路阀活塞体运动。

本发明采用双桶软水器多路阀，图2-6所示，其多路阀1它主要由多路阀腔体11、活塞体、驱动电机A、B和盐阀12活塞构成，活塞体包括控制再生水流的上活塞体13和选择供水树脂桶的下活塞体14构成，上、下活塞体13、14分别由驱动电机A和B驱动。

见图7所示，双桶软水器多路阀，下活塞体14由左活塞体141、单独活塞体142和右活塞体143组装在一起，单独活塞体142两端设有卡扣头、左活塞体141、右活塞体143与单独活塞体142连接的部分设有螺纹卡扣1411、1431，螺纹卡扣1411、1431分别螺接左活塞体141、右活塞体142端部，单独活塞体142的卡扣头卡接在螺纹卡扣1411、1431的卡孔内，将左活塞体141、右活塞体143安装在一起。螺纹卡扣1411、1431能快速与左、右活塞体141、143拆装，螺纹卡扣1411、1431能快速与单独活塞体142拆装、并且具有万向铰链自动对心功能，使下活塞体14能有较高同心度。这种三个部分结构的下活塞体14，它们做直线运动时，不易偏心，有更好的同心度。产生更高水密封效果；同时它们比一体结构的有更大的内部通水孔径，能有较大的水量流通，产生较小的水压降，更有效率。

下活塞体14及腔体11控制供水通道，连通一号树脂桶7或二号树脂桶8。下活塞腔体设有通路1E、2E、3E、4E、5E、6E、7E、8E、9E。单独活塞体142阻隔两组活塞间的水流通路。左活塞体141作用如下：当所选择的树脂捅处于供水状态时，其出水水流是从选择树脂捅的中心管流出到多路阀1出水口，并使处于树脂再生状态时，另一树脂捅的中心管通路和上活塞腔体连通。右活塞体143作用：使所选择的树脂捅处于供水状态时，其入水水流是从选择树脂桶的外环管经上布水器流入树脂床，并使处于树脂再生状态时的另一树脂捅，其外环管通路和上部的上活塞腔体连通。

下活塞体13向内运动并顶住多路阀腔11内侧，此时第一号树脂捅7处于供水状态，水流由入水口通路3E，流到通路2E，经外环管流到一号桶树桶7的脂床，再经由中心管到通路6E，流至出水口7E供水。

此时二号树脂桶8处于再生状态，由出水口通路7E，经顶层上活塞体13的腔体通路，流到通路1E，再流至通路4E，经二号树脂桶8的外环管，流到二号树脂桶8的树脂床，由中心管流到通路8E，通路9E，再流至上活塞体控制的树脂再生所需水流通路。

多路阀1的上活塞体13及腔体11控制再生动作水流控制方向，其腔体设有1P、2P、3P、4P、5P通路，上活塞体与其腔体及通道配合控制入水水流从中心管流入或外环管流入，从而处理树脂再生过程中。执行的道次如：(I)反洗、(II)抽盐水、III)正冲、(IV)盐桶补水。

(I)在反洗时，水流方向由中心管流入，经下布水器流入树脂床，产生反向水流使树脂向上抛起，清洗树脂内的杂质，同时排污通路开启，使废水排出。

(II)在抽盐水时，水流方向由外环管流入，由射流器引入的饱和浓度盐水，经上布水器流入树脂床。

(III)活化树脂在正冲时水流方向和抽盐水时水流方向相同，但排污通路开启，使废水排出，将多余盐份清除。

(IV)在盐水桶9补水时，水流方向和抽盐水时水流方向相同，但是此时盐阀12开启，使水流流向盐水桶9。

当下活塞体14向外运动，此时一号树脂桶7处于再生状态，二号树脂桶8供水时，由入水口通路3E，流到通路4E，经二号树脂桶8外环管流到二号树脂桶8的树脂床，再经由二号树脂桶8的中心管到通路8E，流至出水口7E供水。

此时一号树脂桶7处于再生状态，由出水口通路7E，经上层的上活塞体控制的通路，流到通路1E，再流至通路2E，经一号树脂桶7的外环管，流到一号树脂桶树7的脂床，由中心管流到通路6E，再流至通路9E，流至上层的上活塞体控制的树脂再生所需水流通路。

见图8所示，本发明提供的盐阀包括顶杆体121、上顶置板122、橡胶塞126、下塞体125、上塞体124和弹簧体123，顶杆体121下端设有卡槽1211，上顶置板122设置在顶杆体121的中上部，橡胶塞126卡接在顶杆体121的卡槽1211里，橡胶塞126上顶置下塞体125和上塞体124，弹簧体123顶压上顶置板122，下顶压上塞体124，顶杆体121与上顶置板122为塑料材料制成的一体化结构。为了达到较好的密封效果，在下塞体125上下端加设密封圈127。安装依次将弹簧体123、上塞体124、密封圈127、下塞体125、密封圈127套装在顶置杆121的下端，压制弹簧体123，将橡胶塞126卡设在顶置杆121的卡槽1211里，即完成盐阀安装过程。

为了使橡胶塞126更加牢固的卡在顶置杆121的卡槽1211里，所述的顶杆体121的卡槽1211上设有小凸起。这些小凸起能够在盐阀安装完成后像铆钉一样紧紧地挂扣住橡胶塞126。

采用上述结构的盐阀结构，顶杆体121与上顶置板122采用塑料材料注塑，其结构改为一体化结构，省去卡簧片，其制造材料成本大大降低，省去顶杆体121的上卡槽的加工，且不需要表面防锈工艺处理，生产的工艺大大简化，另外，安装过程也得到简化。

双桶软水器多路阀控制装置的控制电路5，它包括控制器MCU51、整理调压电路52、计时器电路53、流量检测电路54、显示电路55和输入输出电路56：

所述的控制器MCU51采用8051系列单片机；如ATMEL公司出品的AT89S52，此系列单片机共有四个I/O控制接口，分别为P0、P1、P2、P3。此四个控制接口皆可作为单独的输出或输入使用，而P0是开集极的I/O控制接口。

此系列单片机中内含4K以上动态存取存储器，其操作流程如下：当然单片机中内含时间计时功能，但为能有足够的计数及中断处理能力，本发明设计外加计时芯片，负责控制所须精确计时。避免占用硬件资源，而使单芯片能提供更多的系统中断设置、查询、计算等能力。整套系统所须相关数据存入或读出，均由2K以上内存(EEPROM)，如ATMEL公司出品的AT24C02A，并负责将处理树脂再生过程中正在执行的流程如：(1)反洗流程、(2)抽盐水流程、(3)正冲流程和(4)盐桶补水流程，系统及已执行时间存入此内存中。如遇到运行树脂再生过程中掉电时，设在多路阀入水口处的电磁阀2关闭，中断树脂再生过程所须水流，防止因掉电而造成水资源浪废，可在重新上电后将入水口开启，并回复到掉电前的树脂再生过程状态中，执行未完成的流程。

整理调压电路52将外部电源调压整流为控制器MCU51工作需要的5V直流电压输入控制器MCU。一般来说，人体能承受的安全交流电压一般不可大于24V伏特，且软水净水装置操作环境较为潮湿，因此基于安全考虑，外部供应电源选用为50～60Hz，24V交流电源，经桥式整流器2V10整流，并由电压调压器LM2575，100uF50V及330uF25V电容和二极管IN5818，供应稳定的5V伏特电压直流电源。电路中设置有1uH～2mH电感L1，其功能为避免电压调压器LM2575过热。整理调压电路将5V电压送至单芯片脚位31及脚位40。

计时器电路53采用低能耗的实时时钟芯片，本发明的计时器电路采用计时实时时钟芯片RTC(REAL TIME CLOCK)PCF8563，它是一种低功耗时钟芯片。芯片采用32768Hz晶振。可以对日、时、分、秒进行计时。它提供一个可编程时钟输出，所有的地址和数据通过IIC(Inter-Integrated Circuit)两线式总线接口串行传递。SDA(Serial Data)及SCL(Serial Clock)连接至单芯片脚位23及24，最大速度为400KHz，当一个RTC寄存器被读时，所有定时器的内容被锁存，因此再传送条件下可以禁止对时钟芯片的错读。并提供对后备电源进行涓细电流充电的能力，如果断电时间短于两三天，可通过0.1F5.5V超级电容作为备用电源，完成时钟保持，这对长时间的连续测控系统具有重要意义。

流量检测电路54采用双霍尔开关，其中霍尔开关一将霍尔效应开关测得水流推动流量计内叶轮的叶轮内镶嵌的永久磁铁产生的脉波，将信号送入连接到控制器MCU；本发明的霍尔开关一采用霍尔效应开关芯片(UGN3040)，其电路还包括接地线G，+5V电源线V及讯号线S。并接电容0.01uF于接地线G及讯号线S之间，减少噪声。当处于激发状态时为罗辑高位。水流推动流量计内叶轮后，因叶轮内镶嵌的永久磁铁通过霍尔效应开关时，产生脉波。经读取计算脉波后既可得到流量。并通过号线S将信号送入到单片机脚位21。

霍尔开关二检测盐箱补水量，并驱动继电器A或B，控制电机A或B；本发明的霍尔开关一采用霍尔效应开芯片(UGN3040)，其连接单片机的脚位22。当盐箱补水量超过设定值时，镶有永久磁铁的浮球通过霍尔效应开关时产生脉波，脉波讯号送至单片机脚位22，讯号处理后由脚位27，驱动继电器A，启动电机A，移动多路阀活塞位置，关闭补水通路。

显示电路55由字符式液晶板及绘图式液晶板，字符式液晶板显示时间和流量，绘图式液晶板显示系统参数。字符式液晶板采用16x2字列液晶板，它用来显示时间和已用流量；绘图式液晶板采用128x64点矩阵液晶板，它用来显示系统参数、再生参数及其他需要显示内容。

所述的显示电路55还包括一个可控制背光电源551，背光电源可由控制器MCU51控制开闭。可控制背光电源还可以联接有一个放大器。背光电源551可由单片机的脚位26控制。控制输出时，因驱动力不足，因此须要外加晶体管放大器S8050做为放大，为了达到更稳定可以在晶体管的基极接一个1K电阻，仅于需要显示数据时，如调整时间，系统参数，或希望显示的时间段，如上午4点到8点，或下午6点到10点，开启背光电源，延长液晶板使用寿命。

本发明提供这种能够不间断供水的双捅软水器，当一号树脂桶7供水时，二号树脂桶8处于树脂再生过程；当再生完成后二号树脂桶8处于待机状态；直到一号树脂桶的树脂丧失软化功能时，即其处理了已知硬度入水的总水量，这可由流量计3内叶轮镶嵌磁铁通过霍尔效应开关时，所产生脉波，计算得到总流水量。透过控制器MCU51的脚位28控制，驱动电机B，带动多路阀1内的上活塞移动，改变水流方向，使而一号树脂桶7处于树脂再生过程，二号树脂桶8处于供水状态。由于本发明采用双驱动电机，既保证驱动电机不会超负荷运作，其多路阀控制电路节约一定电能。

Claims (9)

1.双桶软水器多路阀控制装置，多路阀控制装置包括多路阀(1)、控制电路、电磁阀(2)和流量计(3)，多路阀(1)它主要由阀腔体、活塞体、驱动电机和盐阀活塞(12)构成，控制电路(5)包括控制器MCU(51)、整流调压电路(52)、计时器电路(53)、流量检测电路(54)、显示电路(55)和输出电路(56)，其特征在于：所述的驱动电机包括驱动电机A和B，活塞体包括控制再生水流的上活塞体(13)和选择供水桶的下活塞体(14)构成，上、下活塞体(13、14)分别通过双桶软水器多路阀控制电路驱动电机A和B控制。

2.根据权利要求1所述的双桶软水器多路阀控制装置，其特征在于：下活塞体(14)由左活塞体(141)、单独活塞体(142)和右活塞体(143)组装在一起，单独活塞体(142)两端设有卡扣头，左活塞体(141)、右活塞体(143)上与单独活塞体(142)连接的部分设有螺纹卡扣(1411、1431)，螺纹卡扣(1411、1431)螺接在左活塞体(141)、右活塞体(143)端部，单独活塞体(142)的卡扣头卡接在螺纹卡扣(1411、1431)的卡孔内，将左活塞体(141)、右活塞体(143)安装在一起。

3.根据权利要求1所述的双桶软水器多路阀控制装置，其特征在于：所述的盐阀(12)包括顶杆体(121)、上顶置板(122)、橡胶塞(126)、下塞体(125)、上塞体(124)和弹簧体(123)，顶杆体(121)下端设有卡槽(1211)，上顶置板(122)设置在顶杆体(121)的中上部，橡胶塞(126)卡接在顶杆体(121)，橡胶塞(126)上顶置下塞体(125)和上塞体(124)，弹簧(123)顶压上顶置板(122)，下顶压上塞体(124)，顶杆体(121)与上顶置板(122)为塑料材料制成的一体化结构。

4.根据权利要求3所述的双桶软水器多路阀控制装置，其特征在于：所述的顶杆体(121)的卡槽(1211)上设有小凸起，所述的下塞体(125)上下端设有密封塞(127)。

5.根据权利要求1所述的双桶软水器多路阀控制装置，其特征在于：

所述的控制器MCU(51)采用8051系列单片机；

整流调压电路(52)将外部电源调压整流为控制器MCU(51)工作需要的直流电压并输入控制器MCU(51)；

计时器电路(53)采用低能耗的实时时钟芯片，对日、时、分、秒进行准确计时，

流量检测电路(54)采用双霍尔开关，其中霍尔开关一将霍尔效应开关测得水流推动设置在流量计的叶轮内镶嵌的永久磁铁产生的脉波，将信号送入连接到控制器MCU(51)；霍尔开关二检测盐水桶补水量，并驱动继电器A或B，控制电机A或B；

显示电路(55)由字符式液晶板及绘图式液晶板，字符式液晶板显示时间和流量，绘图式液晶板显示系统参数。

6.根据权利要求5所述的双桶软水器多路阀控制装置，其特征在于：所述的计时器电路(53)采用RTC PCF8563，它提供一个可编程时钟输出，所有的地址和数据通过两线式总线接口串行传递，并连接超级电容，电容提供备用电源。

7.根据权利要求5所述的双桶软水器多路阀控制装置，其特征在于：霍尔开关一包括接地线G，+5V电源线V及讯号线S，并将电容于接地线G及讯号线S之间；

霍尔开关二与控制器MCU连接，根据设定值时，产生电机驱动脉波，传入控制器MCU(51)通过控制器MCU(51)控制驱动电机A或B。

8.根据权利要求5所述的双桶软水器多路阀控制装置，其特征在于：所述的显示电路(55)还包括一个可控制背光电源(551)，背光电源可由控制器MCU(51)控制开闭。

9.根据权利要求8所述的双桶软水器多路阀控制装置，其特征在于：所述的可控制背光电源(551)，联接有一个放大器。

Images