CN106979621A - 一种智能数字控温节水淋浴装置 - Google Patents

一种智能数字控温节水淋浴装置 Download PDF

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金伟超
陆雅婷
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/12—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes
    • F24H9/13—Arrangements for connecting heaters to circulation pipes for water heaters
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Abstract

本发明公开了一种智能数字控温节水淋浴装置，用于对热水器进行温控，包括混水阀、温度检测模块、单片机、花洒、电磁阀、异步电机；所述热水器的冷水入口和热水出口均与混水阀的入水口相连通，混水阀的出水口和电磁阀的入水口相连，混水阀的入水口和电磁阀的入水口之间相连的管道上设置温度检测模块，电磁阀的出水口分别与花洒和热水器的冷水入口相连，异步电机与混水阀同轴相连，异步电机、电磁阀和温度检测模块均与单片机相连。本发明利用单片机及PD算法精确调节冷热水管水阀大小实现快速稳定水温调控达到用户预定温度，并使用该装置将初始水管内冷水回收循环，避免该冷水对用户造成不良的淋浴体验并且提高水资源利用率。

Description

一种智能数字控温节水淋浴装置
技术领域
本发明涉及一种新型智能数字控温节水淋浴装置，具体涉及一种智能数字控温节水淋浴装置。
背景技术
淋浴是现代生活中必不可少的一部分，生活中淋浴热水的来源主要来自于太阳能热水器与电热水器，但无论是电热水器还是太阳能热水器，出水温度不适宜用户直接使用。在传统的温度调节中，常常以人们自身的体感与经验去不断调节冷水与热水的配比来达到相对舒适的温度，不仅速度慢，而且用户体验很差，调节的过程中也会造成许多水资源的浪费，设计一种高效的水温调节系统可以为用户很好的解决上述问题。
在前人的设计发明中，温度控制系统主要用于工农业中需要严格控制温度的场合，尽管控制效率与精度很高，但是成本较大，系统复杂，难以普及。在家用的电热水器中一般内置的温度控制模块主要用于使热水保持一定的温度，但并不能保证终端热水的温度，且无法快速调节。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种智能数字控温节水淋浴装置，该装置通过热传感器采集出水温度，利用单片机及PD算法精确调节冷热水管水阀大小实现快速稳定水温调控达到用户预定温度，并使用该装置将初始水管内冷水回收循环，避免该冷水对用户造成不良的淋浴体验并且提高水资源利用率。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种智能数字控温节水淋浴装置，用于对热水器进行温控，包括混水阀、温度检测模块、单片机、花洒、电磁阀、异步电机；所述热水器的冷水入口和热水出口均与混水阀的入水口相连通，混水阀的出水口和电磁阀的入水口相连，混水阀的入水口和电磁阀的入水口之间相连的管道上设置温度检测模块，电磁阀的出水口分别与花洒和热水器的冷水入口相连，异步电机与混水阀同轴相连，异步电机、电磁阀和温度检测模块均与单片机相连。
进一步的，所述温度传感器采用DS18B20，在接收到单片机发出的温度检测信号后，完成温度的AD转换并将检测值发送给单片机。
进一步的，所述单片机为一块STC89C52单片机，由用户设定温度与开关，周期性接收温度检测模块传过来的温度数字信号，经过数字计算与处理后，给异步电机和电磁阀发送控制信号，控制异步电机旋转带动混水阀调节冷热水比例和电磁阀选择出水口。
进一步的，所述电磁阀仅受单片机单个数字信号控制，当数字信号为0时，电磁阀将水通向热水器的冷水入口，当数字信号为1时，电磁阀将水通向花洒。
本发明的有益效果有：数字检测与控制温度，精度高速度快，通过闭环控制冷热水比例，原理结构简单，适用场合多，使用51单片机，异步电机，电磁阀门，热传感器等简单原件，成本低，维护简单。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的工作流程图；
图中，热水器1、冷水入口2、热水出口3、混水阀4、温度检测模块5、单片机6、花洒7、电磁阀8、异步电机9。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种智能数字控温节水淋浴装置，用于对热水器1进行温控，包括混水阀4、温度检测模块5、单片机6、花洒7、电磁阀8、异步电机9；所述热水器的冷水入口2和热水出口3均与混水阀4的入水口相连通，混水阀4的出水口和电磁阀8的入水口相连，混水阀4的入水口和电磁阀8的入水口之间相连的管道上设置温度检测模块5，电磁阀8的出水口分别与花洒7和热水器的冷水入口2相连，异步电机9与混水阀4同轴相连，混水阀4可以通过转动机械轴调节冷热水的比例，异步电机9、电磁阀8和温度检测模块5均与单片机6相连。
所述温度传感器采用DS18B20，但不限于此；在接收到单片机6发出的温度检测信号后，完成温度的AD转换并将检测值发送给单片机6。
所述单片机6为一块STC89C52单片机，但不限于此；由用户设定温度与开关，周期性接收温度检测模块5传过来的温度数字信号，经过数字计算与处理后，给异步电机9和电磁阀8发送控制信号，控制异步电机9旋转带动混水阀4调节冷热水比例和电磁阀8选择出水口。
所述电磁阀8仅受单片机6单个数字信号控制，当数字信号为0时，电磁阀8将水通向热水器的冷水入口2，当数字信号为1时，电磁阀8将水通向花洒7。
所述异步电机9可以采用28BYJ-48型步进电机，但不限于此。
本发明的工作过程如下：
如图2所示，在单片机设定相应的温度T0并确定运行后，系统开始工作。具体实现过程为，先由温度检测模块5以周期性中断的方式采集实时温度T并经过AD转换后传给单片机6。单片机6通过对比T和设定值T0的偏差值来判断是否将混合后的水输出至花洒7供用户使用。当偏差值比较大时，单片机6通过离散的PD计算公式：
A＝KP(Tn-T0)+KD((Tn-T0)-(Tn-1-T0))
其中，T0为设定温度，Tn为第n次的温度检测值，Tn-1为第n-1次的温度检测值，KP和KD分别为偏差调节系数和微分调节系数，A为计算所得混水阀4旋钮调整角度。
计算出需要调节水阀的角度并发送信号控制异步电机9转过设定角度。由于异步电机9响应需要一定时间且温度调节是一个滞后系统，故中断周期可以设置为0.5～1s，单片机6的计算公式系数采用分段PD算法，当温度偏差大时，快速调节，温度偏差小时，逐步调节，实现整个调节过程即快速又平稳。在水温未达到设定温度前，电磁阀8选择流入热水器的冷水入口2，将原本水管中的残留水与开始时的低温水均回收至热水器1，当水温符合设定温度后，电磁阀8选择接通花洒7使用户正常淋浴。在淋浴过程中单片机6依然利用中断对水温不断进行检测，避免热水器水温变化或者其他原因导致的水温变化造成用户的体验不佳。

Claims (4)

1.一种智能数字控温节水淋浴装置，用于对热水器(1)进行温控，其特征在于，包括混水阀(4)、温度检测模块(5)、单片机(6)、花洒(7)、电磁阀(8)、异步电机(9)等；所述热水器的冷水入口(2)和热水出口(3)均与混水阀(4)的入水口相连通，混水阀(4)的出水口和电磁阀(8)的入水口相连，混水阀(4)的入水口和电磁阀(8)的入水口之间相连的管道上设置温度检测模块(5)，电磁阀(8)的出水口分别与花洒(7)和热水器的冷水入口(2)相连，异步电机(9)与混水阀(4)同轴相连，异步电机(9)、电磁阀(8)和温度检测模块(5)均与单片机(6)相连。
2.根据权利要求1所述的智能数字控温节水淋浴装置，其特征在于，所述温度传感器采用DS18B20，在接收到单片机(6)发出的温度检测信号后，完成温度的AD转换并将检测值发送给单片机(6)。
3.根据权利要求2所述的智能数字控温节水淋浴装置，其特征在于，所述单片机(6)为一块STC89C52单片机，由用户设定温度与开关，周期性接收温度检测模块(5)传过来的温度数字信号，经过数字计算与处理后，给异步电机(9)和电磁阀(8)发送控制信号，控制异步电机(9)旋转带动混水阀(4)调节冷热水比例和电磁阀(8)选择出水口。
4.根据权利要求3所述的智能数字控温节水淋浴装置，其特征在于，所述电磁阀(8)仅受单片机(6)单个数字信号控制，当数字信号为0时，电磁阀(8)将水通向热水器的冷水入口(2)，当数字信号为1时，电磁阀(8)将水通向花洒(7)。
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