CN105731697A - 一种智能净水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能净水器，过滤杀菌模块包括滤芯及杀菌装置，滤芯封装射频卡，射频卡存储滤芯出厂日期及失效日期；流量控制监测模块包括电磁阀及流量阀，电磁阀及流量阀安装在滤芯外壳对应水路上；主控模块包括单片机、电磁阀驱动电路、流量阀脉冲采集电路、杀菌驱动与检测电路、读卡器及实时时钟电路；单片机通过电磁阀驱动电路与电磁阀连接，通过流量阀脉冲采集电路与流量阀连接，通过杀菌驱动与检测电路与杀菌装置连接；单片机与读卡器及实时时钟电路连接，读卡器与射频卡电气连接，读取滤芯出厂日期及失效日期，与实时时钟电路作比较，超出有效时间则提醒更换滤芯。本发明可以及时提醒更换滤芯，且自动开启及关闭杀菌装置。

Description

一种智能净水器

技术领域

本发明涉及净水器技术领域，尤其是指一种智能净水器。

背景技术

净水器可以有效清除水中的氯、重金属、细菌、病毒、藻类、固体悬浮物以及各种有机物，使处理后的水清澈洁净、无菌，口感较好，净水器已广泛应用于日常生活中。

净水器的核心部件为滤芯，滤芯使用时间长了需要更换。现有技术中，净水器的滤芯管理大多采用人工时间控制管理，未能科学地根据水实际使用情况判断滤芯使用期限及过水量。

而且，现有净水器遇漏水情况后无法自动切断水源，容易造成家庭设施浸水损失。

同时，现有净水器杀菌装置一直处于工作状态，无法根据水流情况自动开启与及时关闭，造成能源消耗，且使得杀菌装置使用寿命缩短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能净水器，以便及时更换滤芯，且自动开启及关闭杀菌装置。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种智能净水器，包括过滤杀菌模块、流量控制监测模块及主控模块；

过滤杀菌模块包括滤芯及杀菌装置，滤芯封装射频卡，射频卡存储滤芯出厂日期及失效日期；

流量控制监测模块包括电磁阀及流量阀，电磁阀及流量阀安装在滤芯外壳对应水路上；

主控模块包括单片机、电磁阀驱动电路、流量阀脉冲采集电路、杀菌驱动与检测电路、读卡器及实时时钟电路；单片机通过电磁阀驱动电路与电磁阀连接，并通过流量阀脉冲采集电路与流量阀连接，还通过杀菌驱动与检测电路与杀菌装置连接，单片机根据是否有水流控制杀菌装置与关闭；单片机与读卡器及实时时钟电路连接，读卡器与射频卡电气连接，读取滤芯出厂日期及失效日期，与实时时钟电路作比较，超出有效时间则提醒更换滤芯。

进一步，单片机由主单片机与辅单片机组成，主单片机与辅单片机连接，辅单片机与读卡器连接，而主单片机与电磁阀驱动电路、流量阀脉冲采集电路、杀菌驱动与检测电路及实时时钟电路连接。

进一步，主控模块还包括漏水检测电路，漏水检测电路安装于滤芯外壳的底部，与单片机连接，漏水时，漏水检测电路导通，单片机控制电磁阀关闭。

进一步，主控模块还包括流量显示装置，流量显示装置为与滤芯数量对应的LED指示灯组，LED指示灯组由多个LED指示灯组成；LED指示灯组通过LED扫描驱动电路与单片机连接，且在LED扫描驱动电路与单片机之间连接锁存电路，由LED指示灯亮灯数量显示流量。

进一步，主控模块还包括用于显示日期及批次代码的显示模块，显示模块通过显示扫描驱动电路与单片机连接，且在显示扫描驱动电路与单片机之间连接锁存电路。

进一步，杀菌装置为紫外线灯。

进一步，杀菌驱动与检测电路包括P-MOS驱动电路、镇流器、电流互感器及信号调理电路；P-MOS驱动电路输入端接单片机，输出端接镇流器，镇流器输出端接紫外线灯，在镇流器与紫外线灯之间安装电流互感器，电流互感器输出端接信号调理电路，信号调理电路接单片机。

采用上述方案后，本发明滤芯封装射频卡，射频卡存储滤芯出厂日期及失效日期，单片机与读卡器及实时时钟电路连接，读卡器与射频卡电气连接，读取滤芯出厂日期及失效日期，与实时时钟电路作比较，超出有效时间则提醒更换滤芯，以便及时更换滤芯，确保饮用水安全，确保饮用水质量。

同时，单片机还通过杀菌驱动与检测电路与杀菌装置连接，单片机根据是否有水流控制杀菌装置与关闭，流量阀检测水路是否有水量通过，在有水流通过的情况下，将信号传输给单片机，由单片机控制杀菌驱动与检测电路，驱动杀菌装置开启，没有检测到水流时，由单片机控制杀菌驱动与检测电路，驱动杀菌装置关闭，延长杀菌装置的使用寿命，且节约能源消耗。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的电路框图；

图3是本发明LED灯扫描驱动电路图；

图4是本发明显示扫描驱动电路图；

图5是本发明电磁阀驱动电路图；

图6是本发明紫外线灯驱动与检测电路图；

图7是本发明实时时钟分电路图；

图8是本发明漏水检测电路图；

图9是本发明读卡器连接电路图。

标号说明

过滤杀菌模块1滤芯11

杀菌装置12流量控制监测模块2

电磁阀21流量阀22

主控模块3单片机31

主单片机311辅单片机312

电磁阀驱动电路32流量阀脉冲采集电路33

杀菌驱动与检测电路34读卡器35

实时时钟电路36漏水检测电路37

流量显示装置38LED扫描驱动电路381

锁存电路382示模块39

显示扫描驱动电路391锁存电路392

射频卡4。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。

参阅图1至图9所示，本发明揭示的一种智能净水器，包括过滤杀菌模块1、流量控制监测模块2及主控模块3。

如图1所示，过滤杀菌模块1包括滤芯11及杀菌装置12，滤芯11封装射频卡4，射频卡4存储滤芯出厂日期及失效日期。本实施例中，杀菌装置12为紫外线灯。

流量控制监测模块2包括电磁阀21及流量阀22，电磁阀21及流量阀22安装在滤芯11外壳对应水路上。

如图2所示，主控模块3包括单片机31、电磁阀驱动电路32、流量阀脉冲采集电路33、杀菌驱动与检测电路34、读卡器35及实时时钟电路36；其中，单片机31由主单片机311与辅单片机312组成，主单片机311与辅单片机312连接，辅单片机312与读卡器35连接，而主单片机311与电磁阀驱动电路32、流量阀脉冲采集电路33、杀菌驱动与检测电路34及实时时钟电路35连接。

主单片机311通过电磁阀驱动电路32与电磁阀21连接，并通过流量阀脉冲采集电路33与流量阀22连接，还通过杀菌驱动与检测电路34与杀菌装置12连接，主单片机311根据是否有水流控制杀菌装置12与关闭，延长杀菌装置12的使用寿命，且节约能源消耗。

主单片机311与实时时钟电路35连接，而辅单片机312与读卡器35连接，读卡器35与射频卡4电气连接，读取滤芯11出厂日期及失效日期，与实时时钟电路36作比较，超出有效时间则提醒更换滤芯11，可以及时更换滤芯11，确保饮用水安全，确保饮用水质量。

如图2所示，主控模块3还包括漏水检测电路37，漏水检测电路37安装于滤芯11外壳的底部，与主单片机311连接，漏水时，漏水检测电路37导通，主单片机311控制电磁阀21关闭。

如图1所示，主控模块3还包括流量显示装置38，流量显示装置38为与滤芯11数量对应的LED指示灯组，LED指示灯组由多个LED指示灯组成；如图2所示，LED指示灯组通过LED扫描驱动电路381与主单片机311连接，且在LED扫描驱动电路381与主单片机311之间连接锁存电路382，由LED指示灯亮灯数量显示流量。

如图1所示，主控模块3还包括用于显示日期及批次代码的显示模块39，显示模块39通过显示扫描驱动电路391与主单片机311连接，且在显示扫描驱动电路391与主单片机311之间连接锁存电路392。

采用上述方案后，本发明可以在主控模块3上设置6组LED指示灯组，用于指示每根滤芯11的工作状态和使用情况。每组LED指示灯组包含5颗LED指示灯，6组LED指示灯组围成一个圆形。每组LED指示灯组对应一个滤芯11，显示滤芯11是否安装，批次代码是否匹配以及滤芯11的流量。5颗LED灯全亮时代表对应的滤芯11流量值为80%-100%，4颗LED灯亮时代表对应的滤芯11流量值为60-79%，3颗LED灯亮时代表对应的滤芯11流量值为40-59%，2颗LED灯亮时代表对应的滤芯11流量值为20-39%，1颗LED灯亮时代表对应的滤芯11流量值为0-19%。通过LED灯的显示直观的了解到滤芯11的使用情况，同时，在滤芯11流量不足的情况下，主控模块3内置的蜂鸣器鸣叫提醒用户更换滤芯。

本发明采用13.56MHZ的射频卡4，射频卡4封装在滤芯11中，并设置好流量与日期等相关参数，主控模块3可以连接6个读卡器35，读卡器35和滤芯11不需要直接接触即可实现通信，简化了滤芯11的更换维修操作。

主控模块3实时检测流过滤芯11的水流量，同时将该流量与滤芯中11射频卡4的流量进行运算，将结果写入滤芯11中的射频卡4。射频卡4中还存放了滤芯11的批次代码，主控模块3的主单片机311也存储了批次代码，主控模块3从每个射频卡4读取批次代码，若批次代码不一致则进行报警（蜂鸣器鸣叫）。主控模块3上具有实时时钟电路36，主控模块3从每个射频卡4读取出厂日期和失效日期，并与当前时间比对，如果当前时间超出滤芯11中射频卡4记录的有效日期范围，则进行报警。

主控模块3在检测到有水流动的情况下，打开杀菌装置12紫外线灯，对流经滤芯11的水进行杀菌，当水流停止超过20秒左右的时间关闭杀菌装置12紫外线灯。主控模块3对杀菌装置12紫外线灯的工作情况进行检测，当紫外线灯损坏或者断线时，主控模块3及时的关断紫外线灯并且使用LED闪动和蜂鸣器鸣叫报警。

本发明的具体电路结构如下：如图2所示，主单片机311的作用在于：LED灯的扫描显示，8段数码管的扫描显示，流量阀的脉冲采集，电磁阀的驱动，漏水检测，紫外线灯的驱动与检测和实时时钟控制；主单片机311还需与辅单片机312进行通信，取得各个读卡器35上的时间和流量数据，以便进行判断；主单片机311作用还在于控制一些辅助电路，如时间调整按键扫描电路、蜂鸣器驱动电路等。主单片机311可以使用STC12C5A16S2单片机，增强型51单片机。

辅单片机312的作用在于：与读卡器35进行通信，实时读取各个滤芯11中保存的数据，同时，辅单片机312也接收从主单片机311传来的数据，并将该数据写入滤芯11中。辅单片机312可以使用STC15F60XE，增强型51单片机。

主单片机311及辅单片机312通过8位数据总线进行数据双向传输，通过两个IO口（clk与cs）进行传输过程的控制。通信由主单片机311发起，cs线被主单片机拉低时表示发起一个通信，每个CLK的下降沿传输8位数据。

如图3所示LED灯扫描驱动电路，图中仅示出其中3组LED灯扫描驱动电路示意图，其余电路一致：主单片机311通过一个8位IO口输出LED灯的显示状态，通过74HC573锁存器进行数据锁存，同时主单片机311通过CD4051数字控制模拟电子开关进行信号锁存控制。

如图4所示8段数码管扫描驱动电路，图中仅示出其中3路，其余电路一致：本发明使用10个8段数码管作为日期与批次代码的显示。为节约IO口，8段数码管的驱动使用了扫描显示的方式，每2ms对数码管进行一次刷新显示操作。主单片机311控制CD4051数字控制模拟电子开关对8段数码管进行片选，片选信号通过NPN型三极管控制共阴极8段数码管的阴极。主单片机311在片选信号发出后，通过8位数据总线将数码管显示的数据输出给74HC573锁存器对数码管的显示数据进行锁存显示。

本发明流量阀22可以为霍尔传感器，当有水流通过时，其信号线输出一个低电平脉冲，将流量阀22的信号线连接到主单片机311的外部中断0引脚（P3.2），将外部中断0设置为下降沿触发中断，在中断服务程序中取得脉冲数量，脉冲数量再根据流量阀22的参数进行换算得到真实的流量数据。

如图5所示电磁阀驱动电路：电磁阀21的供电电压一般为24V，主单片机311IO口电压为5V，电磁阀21的驱动电流高达200mA，因此无法使用主单片机311的IO口直接驱动电磁阀21。因此，电磁阀驱动电路32采用三极管进行驱动，且采用两级放大。主单片机311IO口信号出来后通过Q6进行第一级放大，再通过Q7进行第二级放大，使驱动电路足以驱动电磁阀21进行工作。同时采用D15二极管和C7电容吸收电磁阀21线圈起停时的反向电动势，保护三极管Q7不受损害。

如图6所示杀菌驱动与检测电路34，包括P-MOS驱动电路、镇流器、电流互感器及信号调理电路；P-MOS驱动电路输入端接单片机，输出端接镇流器，镇流器输出端接紫外线灯，在镇流器与紫外线灯之间安装电流互感器，电流互感器输出端接信号调理电路，信号调理电路接单片机。紫外线灯的驱动较为特殊，需要使用镇流器才能使其亮起。主单片机311通过IO口控制P-MOS驱动电路给镇流器供电，从而控制紫外线灯的亮灭。同时，在紫外线灯的输入连线上接有一个电流互感器，将紫外线灯的工作电流反馈给信号调理电路，从而得到紫外线灯的工作情况，也可以判断紫外线灯的异常，如灯具开路损坏以及灯具未接。通过检测判断，可以在主控模块3上进行紫外线灯工作状态的指示，并且在紫外线灯异常的时候进行报警。

如图7所示实时时钟电路：实时时钟可以采用DS1302，使用32.768KHZ晶振作为时钟源。晶振稳定度高，温飘小，适合作为时钟应用。主单片机311与DS1302采用IIC接口进行数据通信，实时时钟可以自载纽扣电池，即使系统断电实时时钟也不会丢失。

如图8所示漏水检测电路：利用水弱导体的特性，使用一个漏水检测探针放置在滤芯11外壳的底板，当底部有积水时，探针两极被连通，漏水检测电路便能检测到漏水。

如图9所示读卡器连接电路，图中仅示出3个读卡器模块：读卡器35使用的是13.56Mhz的射频读卡芯片MFRC522，将MFRC522及其外围电路和天线做成一整个读卡器模块，在通过排线连接辅单片机312上，辅单片机312可以连接6个读卡器模块。辅单片机312通过SPI接口与6个读卡器模块连接到一起。每个读卡模块都有一个复位引脚，辅单片机312通过IO口将每个模块的复位引脚连接到辅单片机312IO口，利用复位引脚的复位功能实现6个读卡器模块的片选操作，组成一个读卡器阵列，可以实时对最多6个滤芯11进行轮询操作。滤芯11内部安装有圆形非接触式射频卡4。

以上所述仅为本发明的一个实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能净水器，其特征在于：包括过滤杀菌模块、流量控制监测模块及主控模块；

过滤杀菌模块包括滤芯及杀菌装置，滤芯封装射频卡，射频卡存储滤芯出厂日期及失效日期；

流量控制监测模块包括电磁阀及流量阀，电磁阀及流量阀安装在滤芯外壳对应水路上；

主控模块包括单片机、电磁阀驱动电路、流量阀脉冲采集电路、杀菌驱动与检测电路、读卡器及实时时钟电路；单片机通过电磁阀驱动电路与电磁阀连接，并通过流量阀脉冲采集电路与流量阀连接，还通过杀菌驱动与检测电路与杀菌装置连接，单片机根据是否有水流控制杀菌装置与关闭；单片机与读卡器及实时时钟电路连接，读卡器与射频卡电气连接，读取滤芯出厂日期及失效日期，与实时时钟电路作比较，超出有效时间则提醒更换滤芯。

2.如权利要求1所述的一种智能净水器，其特征在于：单片机由主单片机与辅单片机组成，主单片机与辅单片机连接，辅单片机与读卡器连接，而主单片机与电磁阀驱动电路、流量阀脉冲采集电路、杀菌驱动与检测电路及实时时钟电路连接。

3.如权利要求1所述的一种智能净水器，其特征在于：主控模块还包括漏水检测电路，漏水检测电路安装于滤芯外壳的底部，与单片机连接，漏水时，漏水检测电路导通，单片机控制电磁阀关闭。

4.如权利要求1所述的一种智能净水器，其特征在于：主控模块还包括流量显示装置，流量显示装置为与滤芯数量对应的LED指示灯组，LED指示灯组由多个LED指示灯组成；LED指示灯组通过LED扫描驱动电路与单片机连接，且在LED扫描驱动电路与单片机之间连接锁存电路，由LED指示灯亮灯数量显示流量。

5.如权利要求1所述的一种智能净水器，其特征在于：主控模块还包括用于显示日期及批次代码的显示模块，显示模块通过显示扫描驱动电路与单片机连接，且在显示扫描驱动电路与单片机之间连接锁存电路。

6.如权利要求1所述的一种智能净水器，其特征在于：杀菌装置为紫外线灯。

7.如权利要求6所述的一种智能净水器，其特征在于：杀菌驱动与检测电路包括P-MOS驱动电路、镇流器、电流互感器及信号调理电路；P-MOS驱动电路输入端接单片机，输出端接镇流器，镇流器输出端接紫外线灯，在镇流器与紫外线灯之间安装电流互感器，电流互感器输出端接信号调理电路，信号调理电路接单片机。