CN101625045A - 一种基于混水阀门的水温水量调控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于混水阀门的水温水量调控系统，包括监控单元、步进电机、直流电机、水平传动机构、竖直传动机构、固定块、第一连接杆和第二连接杆；水平传动机构的一端连接步进电机的转动轴，另一端连接混水阀的控制连杆；水平传动机构的表面设置有直流电机，直流电机连接竖直传动机构，竖直传动机构的一侧通过第一连接杆连接固定块，另一侧连接第二连接杆，第二连接杆穿过混水阀的控制连杆；第一与第二连接杆相平行；监控单元用于输入预设水温和水量调节指令，测量并输出实际水温，根据实际水温与预设水温的差异驱动步进电机工作，根据水量调节指令驱动直流电机工作。本发明自动实现水温和水量的精确调节，结构简单，可靠性高，节约用水。
Description
技术领域
本发明涉及水温调控系统，特别是涉及一种基于混水阀门的水温调控系统，适用于电热水器、太阳能热水器和工业混水装置。
背景技术
市场上现有的热水器混合冷热水均使用的是手动调节混水阀连杆，通过人体感觉出水温度，再转动开关调节的方式。但是由于人的迟滞性，调节周期过长，浪费了过程中不满足温度要求的温水；而且在调节过程中由于不能直观精确显示出水温度值，会出现出水温过低和过高的情况，因此有时使用极不方便。
专利号02244454.8的中国专利文件公布了一种冷、热水器混合调温控制系统，该系统中单片机控制两个电机，通过一个电机控制冷水管进水，另一个电机控制热水管进水的混合方式来实现调节温度，其所用电机为两个，除了需要温度传感器外还需要其他辅助传感器，电路结构复杂；专利号02257949.4的中国专利文件公开了一种数码控制电热水器恒温调节装置，其利用一个步进电机控制混水阀门，混水阀门再控制冷热水比，把步进电机与阀门做成一体，但不能同时实现水量调节的功能；还有其他恒温技术是直接调节加热程度来调节热水本身温度，进而控制出水温度的控制方式，与混水调节方式无关。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于混水阀门的水温调控系统，自动实现水温和水量的精确调节，结构简单，可靠性高，节约用水。
一种基于混水阀门的水温水量调控系统，包括监控单元、步进电机(5)、直流电机(8)、水平传动机构、竖直传动机构、固定块(11)、第一连接杆(12)和第二连接杆(13)；
水平传动机构的一端连接步进电机5的转动轴，另一端连接混水阀4的控制连杆14；水平传动机构的表面设置有直流电机8、竖直传动机构、固定块11、第一连接杆12和第二连接杆13，直流电机8连接竖直传动机构，竖直传动机构的一侧通过第一连接杆12连接固定块11，另一侧连接第二连接杆13，第二连接杆13穿过混水阀4的控制连杆14；第一连接杆12与第二连接杆13相平行；
监控单元用于输入预设水温和水量调节指令，测量并输出实际水温，根据实际水温与预设水温的差异驱动步进电机5工作，根据水量调节指令驱动直流电机8工作。
本发明的技术效果体现在：本发明通过第一传动机构平面式的控制方式，控制混水阀门热水混合比得到合适出水温度，同时通过第二传动机构竖直式的控制方式，实现水量调节。整个装置结构简单，可靠性高，节约用水。
附图说明
图1为本发明机械部分结构的侧视图；
图2为本发明机械部分结构的仰视图；
图3为本发明电路部分结构示意图；
图4为本发明工作流程示意图。
具体实施方式
本发明分为机械部分和电路部分，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参考图1和2，机械部分主要包括水平传动机构、竖直传动机构、步进电机5和直流电机8。水平传动机构由水平放置的小齿轮6和大齿轮7咬合而成，小齿轮6装在步进电机5的转动轴上，大齿轮7安装在混水阀4的控制连杆14上。大齿轮7可采用一个，也可采用多个齿轮逐个咬合构成。大齿轮7的表面装有直流电机8和竖直传动机构。竖直传动机构与水平传动机构结构相似，但摆放方式不一样，由两个竖直放置的齿轮咬合构成，其中第一齿轮9装在直流电机8的转动轴上，第二齿轮10的一表面通过第一连接杆12连接安放于大齿轮7上的固定块11，另一表面连接第二连接杆13，第二连接杆13穿过混水阀4的控制连杆14。第一连接杆12在第二齿轮10上的投影点为该齿轮的圆心点，第二连接杆13在第二齿轮10的投影点不为圆心点，当第二齿轮10转动时，第二连接杆绕13其圆心点转动，带动控制连杆14在在竖直面转动。当实际水温大于预设水温时，步进电机5工作，水平传动机构的小齿轮6带动大齿轮7转动，大齿轮7带动混水阀4的控制连杆14在水平面旋转，使得冷水管2进水量大于热水管3进水量。当实际水温小于预设水温时，则反之。若需要调节出水量，则驱动直流电机8工作，竖直传动机构带动第二连接杆13转动，混水阀4的控制连杆14跟随下连接杆13在竖直面转动，从而改变出水管1的出水量。
如图3所示，电路部分包括中心控制器和分别与其相接的电机驱动电路、水温测量电路、输入单元和输出单元。输入单元用于设置水温和水量调节指令，输出单元显示预设和实际水温。参考图4，水温测量电路用于测量实际水温，将其传送给中心控制器，中心控制器将实际水温与预设水温比较，根据差异产生步进电机工作指令，并传送给电机驱动电路，电机驱动电路根据步进电机工作指令驱动步进电机工作，从而调整冷水管和热水管的进水量，不断循环该反馈过程直到实际水温达到预设水温。通过判断水温差异，把步进电机速度调节分为若干档位，反馈的温度差值越大，则中心控制器输出的步进电机转动速度越快，使得调节更快捷。若中心控制器接收到来自输入单元的水量调节指令，则产生直流电机工作指令并传送给电机驱动电路，电机驱动电路驱动直流电机工作，实现出水管的水量增大或减小调节。中心控制器采用SST89E58RD2芯片，通过合理的软件控制实现各种功能。电机驱动电路使用L298N和L297芯片组合实现对步进电机的驱动，单独使用另一L298N芯片实现对直流电机的驱动。输入单元采用独立按键式接口的键盘输入，按键通过限流电阻后直接与单片机I/O口相连。通过定时器扫描的方式检测按键状态，完成温度设定输入的功能。输出单元采用数码管显示，显示采用四位一体的共阴极数码管，通过锁存器74HC574锁存数据，译码器74HC138产生片选信号控制数据写入，以动态扫描的方式完成对输出温度的实时显示。
Claims (4)
1.一种基于混水阀门的水温水量调控系统，包括监控单元、步进电机(5)、直流电机(8)、水平传动机构、竖直传动机构、固定块(11)、第一连接杆(12)和第二连接杆(13)；
水平传动机构的一端连接步进电机(5)的转动轴，另一端连接混水阀(4)的控制连杆(14)；水平传动机构的表面设置有直流电机(8)、竖直传动机构、固定块(11)、第一连接杆(12)和第二连接杆(13)，直流电机(8)连接竖直传动机构，竖直传动机构的一侧通过第一连接杆(12)连接固定块(11)，另一侧连接第二连接杆(13)，第二连接杆(13)穿过混水阀(4)的控制连杆(14)；第一连接杆(12)与第二连接杆(13)相平行；
监控单元用于输入预设水温和水量调节指令，测量并输出实际水温，根据实际水温与预设水温的差异驱动步进电机(5)工作，根据水量调节指令驱动直流电机(8)工作。
2.根据权利要求1所述的水温水量调控系统，其特征在于，所述水平传动机构由两个水平放置的小齿轮(6)和大齿轮(7)咬合而成，小齿轮(6)装在步进电机(5)的转动轴上，大齿轮(7)装在混水阀(4)的控制连杆(14)上。
3.根据权利要求1所述的水温水量调控系统，其特征在于，所述竖直传动机构由两个竖直放置的第一，第二齿轮(9，10)咬合而成，第一齿轮(9)套在直流电机(8)的转动轴上，第二齿轮(10)的一表面通过第一连接杆(12)连接固定块11，另一表面连接第二连接杆(13)。
4.根据权利要求1或2或3的所述的水温水量调控系统，其特征在于，所述监控单元包括中心控制器、电机驱动电路、水温测量电路、输入单元和输出单元；输入单元用于向中心控制器传送预设水温和水量调节指令信息，输出单元用于显示预设和实际水温；中心控制器根据预设水温和实际水温的差异产生步进电机工作指令，根据水量调节指令产生直流电机工作指令，将步进电机和直流电机工作指令传送给电机驱动电路，电机驱动电路分别根据步进电机和直流电机工作指令驱动步进电机和直流电机工作。
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