CN104035351A - 一种智能节水装置的控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种智能节水装置的控制电路，涉及一种电子电路，其特征是控制电路由电源电路、信号输入电路、比较电路、处理电路和执行电路组成，其中，电源电路由整流变压器、整流二极管a、整流二极管b、滤波电容器a、稳压集成块和滤波电容器b构成；信号输入电路由直流输出端a、直流输出端b、水流信号输入端、水质信号输入端和红外线电路的回路端构成；比较电路由偏置电阻、分压电阻和与门a构成；处理电路由与门b和与门c构成；执行电路由驱动电阻、双向可控硅和输出端口构成，输出端口包括控制输出端a和控制输出端b。本发明在用水设备有排水且排放的废水为清水时自动操作，在人们习惯用水的情况下，实现自动回收可循环利用的废水。

Description

一种智能节水装置的控制电路
技术领域
本发明涉及一种电子电路，特别涉及到一种节水装置的控制电路。
背景技术
水是人们生活和生产活动中所必需的，随着我国城镇化的发展，城市自来水的用量不断增多。水并非是取之不尽、用之不竭的，我国北方大部分地区都存在严重缺水情况，节约用水要从点滴做起。把水进行循环使用是节水的方法之一，通过节水装置把洗手、洗脸、洗澡和洗衣后的水进行回收用于冲洗厕所和拖地。现有的节水装置需通过人工选择回收操作，或需进行过滤后回收利用，存在体积庞大、结构复杂、操作烦琐或成本高不易推广的缺点。
中国专利申请号201410251827X公开了“一种智能节水装置”，安装在用水设备的下水接口上使用，在人们按照常规习惯排放生活废水时，采用光电技术来检测生活废水的混浊度，然后自动选择排放浊水或回收清水。该装置需要配套的控制电路。
发明内容
本发明的目的是要为智能节水装置提供配套的控制电路，配合智能节水装置工作，实现自动回收可循环利用的废水。
本发明的一种智能节水装置的控制电路，其特征是控制电路由电源电路、信号输入电路、比较电路、处理电路和执行电路组成，其中，电源电路由整流变压器（TC）、整流二极管a（VD1）、整流二极管b（VD2）、滤波电容器a（C1）、稳压集成块（IC1）和滤波电容器b（C2）构成；信号输入电路由直流输出端a（V1）、直流输出端b（V2）、水流信号输入端（K1）、水质信号输入端（K2）和红外线电路的回路端（S）构成；比较电路由偏置电阻（R2）、分压电阻（R3）和与门a（IC2）构成；处理电路由与门b（IC3）和与门c（IC4）构成；执行电路由驱动电阻（R5）、双向可控硅（VS）和输出端口构成，输出端口包括控制输出端a（L2）和控制输出端b（L3）；整流变压器（TC）初级线圈的线端（1）连接到电源的零线输入端（N）、整流变压器（TC）初级线圈的线端（2）连接到电源的相线输入端（L1）；整流变压器（TC）的次级线圈有三组，三组线圈互相串联，三组线圈自上而下依次有线端（3）、线端（4）、线端（5）和线端（6）接出，线端（5）为线端（4）和线端（6）的中心抽头，线端（3）和线端（5）构成低压交流电源的出线端，线端（3）连接到控制输出端a（L2），线端（5）连接到地线，线端（4）连接到整流二极管a（VD1）的阳极，线端（6）连接到整流二极管b（VD2）的阳极，整流二极管a（VD1）的阴极和整流二极管b（VD2）的阴极连接到滤波电容器a（C1）的正极和稳压集成块（IC1）的输入端，滤波电容器a（C1）的负极、稳压集成块（IC1）的负极和滤波电容器b（C2）的负极连接到地线，稳压集成块（IC1）的输出端与滤波电容器b（C2）的正极连接后构成直流工作电源（V+）；直流输出端a（V1）和直流输出端b（V2）连接到直流工作电源（V+），红外线电路的回路端（S）通过限流电阻a（R1）连接到地线，水质信号输入端（K2）连接到分压电阻（R3）的第一脚和与门a（IC2）的第二输入端，分压电阻（R3）的第二脚连接到地线，与门a（IC2）的第一输入端通过偏置电阻（R2）连接到直流工作电源（V+），与门a（IC2）的输出端连接到与门b（IC3）的第二输入端，水流信号输入端（K1）连接到与门b（IC3）的第一输入端；与门b（IC3）的输出端连接到与门c（IC4）的二个输入端，与门c（IC4）的输出端通过驱动电阻（R5）连接到双向可控硅（VS）的触发极，双向可控硅（VS）的阴极连接到地线，双向可控硅（VS）的阳极连接到控制输出端b（L3）。
本发明中，在与门b（IC3）的第一输入端与地线之间有傍路电阻（R4）；控制电路中有与门d（IC5），与门d（IC5）的二个输入端并接后再并联到与门c（IC4）的输入端上，与门d（IC5）的输出端并联到与门c（IC4）的输出端上；与门a（IC2）、与门b（IC3）、与门c（IC4）和与门d（IC5）组合为一只与门集成电路，与门集成电路的电源端连接到直流工作电源（V+），与门集成电路的接地端连接到地线；执行电路中有限流电阻b（R6）和发光二极管（VD5），发光二极管（VD5）起到指示灯的作用，限流电阻b（R6）的第一脚连接到与门c（IC4）的输出端，限流电阻b（R6）的第二脚连接到发光二极管（VD5）的阳极，发光二极管（VD5）的阴极连接到地线；控制电路的外围部件包括测水电极（D）、红外线发射管（VD3）和红外线接收管（VD4），测水电极（D）的二个引脚通过导线分别连接到直流输出端a（V1）和水流信号输入端（K1）上；红外线发射管（VD3）的阳极引线和红外线接收管（VD4）的阴极引线连接到直流输出端b（V2）上，红外线发射管（VD3）的阴极引线连接到红外线电路的回路端（S）上，红外线接收管（VD4）的阳极引线连接到水质信号输入端（K2）上；控制电路的负载为电磁阀的线圈（YA），线圈（YA）的二个线端分别连接到控制输出端a（L2）和控制输出端b（L3）上。
上述的发明中，整流变压器（TC）次级线圈的线端（3）与线端（5）之间输出的交流电压为9V，线端（4）与线端（5）之间输出的交流电压为4.5V，线端（6）与线端（5）之间输出的交流电压为4.5V，线端（4）与线端（6）的电压极性相反。
本发明作为智能节水装置的配套设备，配合智能节水装置工作。智能节水装置中有过渡接头和三通电磁阀，过渡接头中有水质检测腔，三通电磁阀上有废水输入接口、清水输出接口和浊水输出接口，过渡接头连接在用水设备的下水接口与三通电磁阀的废水输入接口之间，清水输出接口通过清水回收管连接到贮水箱或拖把池中，浊水输出接口通过浊水排放管连接到下水管道上；在三通电磁阀的阀腔中有阀芯和弹簧，平时或当用水设备排出的废水为混浊水时，三通电磁阀不动作，弹簧的弹力把阀芯顶入到阀腔的顶部，使清水输出接口关闭和打开浊水输出接口，混浊水自由排入下水道；当用水设备排出的废水为清水时，本发明的控制电路对三通电磁阀的线圈进行通电，使三通电磁阀动作，阀芯下移到阀腔的下部，使浊水输出接口关闭和打开清水输出接口，把清水回收到贮水箱或拖把池中。本发明在使用时，电源的相线输入端（L1）和电源的零线输入端（N）通过电源线和插头连接在供电电源上，把红外线发射管（VD3）、红外线接收管（VD4）和测水电极（D）安装在过渡接头的水质检测腔壁体上，红外线发射管（VD3）和红外线接收管（VD4）相对安装。当用水设备有排水时，水首先进入水质检测腔，测水电极（D）被水短路，有信号送入水流信号输入端（K1），使与门b（IC3）的第一输入端为高电平，同时，红外线接收管（VD4）把接收到的红外光强度以电信号的方式输入到水质信号输入端（K2），在分压电阻（R3）上产生分压电平，当排放的废水为混浊水时，红外线接收管（VD4）接收到红外线发射管（VD3）发出的红外光就弱，在分压电阻（R3）上产生分压电平就低，当分压电阻（R3）上的分压电平低于与门集成电路电源端的2/3电压时，与门a（IC2）的输出端呈低电平，比较电路不向后级电路输出信号；当排放的废水为清水时，红外线接收管（VD4）接收到红外线发射管（VD3）发出的红外光就强，在分压电阻（R3）上的分压电平就高，当分压电阻（R3）上的分压电平高于与门集成电路电源端的2/3电压时，与门a（IC2）的输出端呈高电平，比较电路便向后级电路输出信号，使与门b（IC3）的第二输入端为高电平，与门b（IC3）的输出端反转为高电平，与门b（IC3）输出端的高电平输入到与门c（IC4）和与门d（IC5）的输入端，使与门c（IC4）和与门d（IC5）的输出端呈高电平，高电平通过驱动电阻（R5）输入到双向可控硅（VS）的控制极，使双向可控硅（VS）导通，整流变压器（TC）次级线圈上的线端（3）与线端（5）之间的9V交流电通过控制输出端a（L2）和控制输出端b（L3）施加到三通电磁阀的线圈（YA）上，使三通电磁阀动作，关闭浊水输出接口和打开清水输出接口。
节水的方式有多种，其中一种节水方式是把用过的生活废水进行分别处理，当排放的生活废水较混浊而不能直接进行循环利用时，则选择排入下水管道或经过过滤净化后再进行利用，但混浊水经过过滤净化的成本较高，人们很难接受；当排放的生活废水混浊度不高或为清水时，则选择回收利用。现有的节水装置依靠手动操作来选择排放浊水或回收清水，这将影响到人们的用水习惯，本发明不需改变用水习惯，在人们按照常规习惯排放生活废水时，采用光电技术来检测生活废水的混浊度，然后自动选择排放浊水或回收清水。本发明在过渡接头中设置红外线发射管（VD3）、红外线接收管（VD4）和测水电极（D）进行水质取样和水流取样，当用水设备没有排水或排放的废水为混浊水时，控制电路不动作，本发明的控制电路必须在用水设备有排水且排放的废水为清水时，才会动作启动三通电磁阀运行，实现自动选择排放浊水或回收清水操作。
本发明的有益效果是：提供的一种智能节水装置的控制电路，配合智能节水装置工作，在用水设备有排水且排放的废水为清水时自动操作，在人们习惯用水的情况下，实现自动回收可循环利用的废水。
附图说明
附图是本发明一种智能节水装置的控制电路示意图。
图中：R1.限流电阻a，R2.偏置电阻，R3.分压电阻，R4.傍路电阻，R5.驱动电阻，R6.限流电阻b，C1.滤波电容器a，C2.滤波电容器b，VD1.整流二极管a，VD2.整流二极管b，VD3.红外线发射管，VD4.红外线接收管，VD5.发光二极管，IC1.稳压集成块，IC2.与门a，IC3.与门b，IC4.与门c，IC5.与门d，VS.双向可控硅，D.测水电极，FU.熔丝，TC.整流变压器，YA.电磁阀的线圈，N.电源的零线输入端，L1.电源的相线输入端， L2.控制输出端a，L3.控制输出端b，V+.直流工作电源，V1.直流输出端a，V2.直流输出端b，K1.水流信号输入端，K2.水质信号输入端，S.红外线电路的回路端。
具体实施方式
实施例 附图所示的实施方式中，智能节水装置的控制电路，由电源电路、信号输入电路、比较电路、处理电路和执行电路组成，其中，电源电路由整流变压器（TC）、整流二极管a（VD1）、整流二极管b（VD2）、滤波电容器a（C1）、稳压集成块（IC1）和滤波电容器b（C2）构成；信号输入电路由直流输出端a（V1）、直流输出端b（V2）、水流信号输入端（K1）、水质信号输入端（K2）和红外线电路的回路端（S）构成；比较电路由偏置电阻（R2）、分压电阻（R3）和与门a（IC2）构成；处理电路由与门b（IC3）和与门c（IC4）构成；执行电路由驱动电阻（R5）、双向可控硅（VS）和输出端口构成，输出端口包括控制输出端a（L2）和控制输出端b（L3）；整流变压器（TC）初级线圈的线端（1）连接到电源的零线输入端（N）、整流变压器（TC）初级线圈的线端（2）连接到电源的相线输入端（L1）；整流变压器（TC）的次级线圈有三组，三组线圈互相串联，三组线圈自上而下依次有线端（3）、线端（4）、线端（5）和线端（6）接出，线端（5）为线端（4）和线端（6）的中心抽头，线端（3）和线端（5）构成低压交流电源的出线端，线端（3）连接到控制输出端a（L2），线端（5）连接到地线，线端（4）连接到整流二极管a（VD1）的阳极，线端（6）连接到整流二极管b（VD2）的阳极，整流二极管a（VD1）的阴极和整流二极管b（VD2）的阴极连接到滤波电容器a（C1）的正极和稳压集成块（IC1）的输入端，滤波电容器a（C1）的负极、稳压集成块（IC1）的负极和滤波电容器b（C2）的负极连接到地线，稳压集成块（IC1）的输出端与滤波电容器b（C2）的正极连接后构成直流工作电源（V+）；直流输出端a（V1）和直流输出端b（V2）连接到直流工作电源（V+），红外线电路的回路端（S）通过限流电阻a（R1）连接到地线，水质信号输入端（K2）连接到分压电阻（R3）的第一脚和与门a（IC2）的第二输入端，分压电阻（R3）的第二脚连接到地线，与门a（IC2）的第一输入端通过偏置电阻（R2）连接到直流工作电源（V+），与门a（IC2）的输出端连接到与门b（IC3）的第二输入端，水流信号输入端（K1）连接到与门b（IC3）的第一输入端，在与门b（IC3）的第一输入端与地线之间有傍路电阻（R4）；与门b（IC3）的输出端连接到与门c（IC4）的二个输入端和与门d（IC5）的二个输入端，与门c（IC4）的输出端和与门d（IC5）的输出端通过驱动电阻（R5）连接到双向可控硅（VS）的触发极，双向可控硅（VS）的阴极连接到地线，双向可控硅（VS）的阳极连接到控制输出端b（L3），与门c（IC4）的输出端和与门d（IC5）的输出端同时连接到限流电阻b（R6）的第一脚，限流电阻b（R6）的第二脚连接到发光二极管（VD5）的阳极，发光二极管（VD5）的阴极连接到地线。
本实施例中，整流变压器（TC）次级线圈的线端（3）与线端（5）之间输出的交流电压为9V，线端（4）与线端（5）之间输出的交流电压为4.5V，线端（6）与线端（5）之间输出的交流电压为4.5V，线端（4）与线端（6）的电压极性相反；与门a（IC2）、与门b（IC3）、与门c（IC4）和与门d（IC5）选用一只型号为CC4081的CMOS数字集成电路，该集成电路的结构为四2输入与门电路，与门集成电路的电源端连接到直流工作电源（V+），与门集成电路的接地端连接到地线；控制电路的外围部件包括测水电极（D）、红外线发射管（VD3）和红外线接收管（VD4），测水电极（D）的二个引脚通过导线分别连接到直流输出端a（V1）和水流信号输入端（K1）上；红外线发射管（VD3）的阳极引线和红外线接收管（VD4）的阴极引线连接到直流输出端b（V2）上，红外线发射管（VD3）的阴极引线连接到红外线电路的回路端（S）上，红外线接收管（VD4）的阳极引线连接到水质信号输入端（K2）上；控制电路的负载为电磁阀的线圈（YA），线圈（YA）的二个线端分别连接到控制输出端a（L2）和控制输出端b（L3）上。
本实施例作为智能节水装置的配套设备，配合智能节水装置工作。智能节水装置中有过渡接头和三通电磁阀，过渡接头中有水质检测腔，三通电磁阀上有废水输入接口、清水输出接口和浊水输出接口，过渡接头连接在用水设备的下水接口与三通电磁阀的废水输入接口之间，清水输出接口通过清水回收管连接到贮水箱或拖把池中，浊水输出接口通过浊水排放管连接到下水管道上；在三通电磁阀的阀腔中有阀芯和弹簧，平时或当用水设备排出的废水为混浊水时，三通电磁阀不动作，弹簧的弹力把阀芯顶入到阀腔的顶部，使清水输出接口关闭和打开浊水输出接口，混浊水自由排入下水道；当用水设备排出的废水为清水时，本实施例的控制电路对三通电磁阀的线圈进行通电，使三通电磁阀动作，阀芯下移到阀腔的下部，使浊水输出接口关闭和打开清水输出接口，把清水回收到贮水箱或拖把池中。本实施例在使用时，电源的相线输入端（L1）和电源的零线输入端（N）通过电源线和插头连接在供电电源上，把红外线发射管（VD3）、红外线接收管（VD4）和测水电极（D）安装在过渡接头的水质检测腔壁体上，红外线发射管（VD3）和红外线接收管（VD4）相对安装。当用水设备有排水时，水首先进入水质检测腔，测水电极（D）被水短路，有信号送入水流信号输入端（K1），使与门b（IC3）的第一输入端为高电平，同时，红外线接收管（VD4）把接收到的红外光强度以电信号的方式输入到水质信号输入端（K2），在分压电阻（R3）上产生分压电平，当排放的废水为混浊水时，红外线接收管（VD4）接收到红外线发射管（VD3）发出的红外光就弱，在分压电阻（R3）上产生分压电平就低，当分压电阻（R3）上的分压电平低于与门集成电路电源端的2/3电压时，与门a（IC2）的输出端呈低电平，比较电路不向后级电路输出信号；当排放的废水为清水时，红外线接收管（VD4）接收到红外线发射管（VD3）发出的红外光就强，在分压电阻（R3）上的分压电平就高，当分压电阻（R3）上的分压电平高于与门集成电路电源端的2/3电压时，与门a（IC2）的输出端呈高电平，比较电路便向后级电路输出信号，使与门b（IC3）的第二输入端为高电平，与门b（IC3）的输出端反转为高电平，与门b（IC3）输出端的高电平输入到与门c（IC4）和与门d（IC5）的输入端，使与门c（IC4）和与门d（IC5）的输出端呈高电平，高电平通过驱动电阻（R5）输入到双向可控硅（VS）的控制极，使双向可控硅（VS）导通，整流变压器（TC）次级线圈上的线端（3）与线端（5）之间的9V交流电通过控制输出端a（L2）和控制输出端b（L3）施加到三通电磁阀的线圈（YA）上，使三通电磁阀动作，关闭浊水输出接口和打开清水输出接口。当智能节水装置选用的三通电磁阀为自保持型电磁阀，在需把清水回收到贮水箱内或拖把池中时，本实施例的控制电路有信号输送到自保持型电磁阀的驱动电路中，自保持型电磁阀的驱动电路只需瞬间对电磁线圈通电，三通电磁阀动作后，即可断开对电磁线圈供电，实现节约用电和延长电磁线圈的寿命，当用水设备的清水排完或排放混浊水时，本实施例的控制电路便无信号输送到自保持型电磁阀的驱动电路中，自保持型电磁阀的驱动电路对电磁线圈进行瞬间施加反向电流，使三通电磁阀复位。

Claims (6)

1.一种智能节水装置的控制电路，其特征是控制电路由电源电路、信号输入电路、比较电路、处理电路和执行电路组成，其中，电源电路由整流变压器（TC）、整流二极管a（VD1）、整流二极管b（VD2）、滤波电容器a（C1）、稳压集成块（IC1）和滤波电容器b（C2）构成；信号输入电路由直流输出端a（V1）、直流输出端b（V2）、水流信号输入端（K1）、水质信号输入端（K2）和红外线电路的回路端（S）构成；比较电路由偏置电阻（R2）、分压电阻（R3）和与门a（IC2）构成；处理电路由与门b（IC3）和与门c（IC4）构成；执行电路由驱动电阻（R5）、双向可控硅（VS）和输出端口构成，输出端口包括控制输出端a（L2）和控制输出端b（L3）；
整流变压器（TC）初级线圈的线端（1）连接到电源的零线输入端（N）、整流变压器（TC）初级线圈的线端（2）连接到电源的相线输入端（L1）；整流变压器（TC）的次级线圈有三组，三组线圈互相串联，三组线圈自上而下依次有线端（3）、线端（4）、线端（5）和线端（6）接出，线端（5）为线端（4）和线端（6）的中心抽头，线端（3）和线端（5）构成低压交流电源的出线端，线端（3）连接到控制输出端a（L2），线端（5）连接到地线，线端（4）连接到整流二极管a（VD1）的阳极，线端（6）连接到整流二极管b（VD2）的阳极，整流二极管a（VD1）的阴极和整流二极管b（VD2）的阴极连接到滤波电容器a（C1）的正极和稳压集成块（IC1）的输入端，滤波电容器a（C1）的负极、稳压集成块（IC1）的负极和滤波电容器b（C2）的负极连接到地线，稳压集成块（IC1）的输出端与滤波电容器b（C2）的正极连接后构成直流工作电源（V+）；直流输出端a（V1）和直流输出端b（V2）连接到直流工作电源（V+），红外线电路的回路端（S）通过限流电阻a（R1）连接到地线，水质信号输入端（K2）连接到分压电阻（R3）的第一脚和与门a（IC2）的第二输入端，分压电阻（R3）的第二脚连接到地线，与门a（IC2）的第一输入端通过偏置电阻（R2）连接到直流工作电源（V+），与门a（IC2）的输出端连接到与门b（IC3）的第二输入端，水流信号输入端（K1）连接到与门b（IC3）的第一输入端；与门b（IC3）的输出端连接到与门c（IC4）的二个输入端，与门c（IC4）的输出端通过驱动电阻（R5）连接到双向可控硅（VS）的触发极，双向可控硅（VS）的阴极连接到地线，双向可控硅（VS）的阳极连接到控制输出端b（L3）。
2.根据权利要求1所述的一种智能节水装置的控制电路，其特征是在与门b（IC3）的第一输入端与地线之间有傍路电阻（R4）。
3.根据权利要求1所述的一种智能节水装置的控制电路，其特征是控制电路中有与门d（IC5），与门d（IC5）的二个输入端并接后再并联到与门c（IC4）的输入端上，与门d（IC5）的输出端并联到与门c（IC4）的输出端上；与门a（IC2）、与门b（IC3）、与门c（IC4）和与门d（IC5）组合为一只与门集成电路，与门集成电路的电源端连接到直流工作电源（V+），与门集成电路的接地端连接到地线。
4.根据权利要求1所述的一种智能节水装置的控制电路，其特征是执行电路中有限流电阻b（R6）和发光二极管（VD5），限流电阻b（R6）的第一脚连接到与门c（IC4）的输出端，限流电阻b（R6）的第二脚连接到发光二极管（VD5）的阳极，发光二极管（VD5）的阴极连接到地线。
5.根据权利要求1所述的一种智能节水装置的控制电路，其特征是控制电路的外围部件包括测水电极（D）、红外线发射管（VD3）和红外线接收管（VD4），测水电极（D）的二个引脚通过导线分别连接到直流输出端a（V1）和水流信号输入端（K1）上；红外线发射管（VD3）的阳极引线和红外线接收管（VD4）的阴极引线连接到直流输出端b（V2）上，红外线发射管（VD3）的阴极引线连接到红外线电路的回路端（S）上，红外线接收管（VD4）的阳极引线连接到水质信号输入端（K2）上。
6.根据权利要求1所述的一种智能节水装置的控制电路，其特征是控制电路的负载为电磁阀的线圈（YA），线圈（YA）的二个线端分别连接到控制输出端a（L2）和控制输出端b（L3）上。
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