CN107992011A - 一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，该多功能供水系统包括：直饮水优化子系统、洗浴供水子系统、功能性供水子系统以及厨房供水优化子系统；所述直饮水优化子系统、洗浴供水子系统、功能性供水子系统和厨房供水优化子系统分别通过水管与分水阀门出水口相连，所述分水阀门进水口通过水管与进户水源相连；所述厨房供水优化子系统结构与直饮水优化子系统相同；所述洗浴供水子系统结构与功能性供水子系统相同。本发明提供一种基于大功率厚膜加热的家用智能多功能水优化系统，解决了家庭不同功能用水的智能优化问题，使得家用供水系统自动化智能化。

Description

一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于大功率厚膜加热的家用智能多功能供水系统，属于电力电子与智能控制技术领域。

背景技术

厚膜加热技术已经有较多应用，功率也逐渐增大。然而，厚膜加热技术在进行大功率化应用过程中会存在控制难度大、加热噪声大的问题；而且，现阶段应用于智能家居方面，形成整套供水系统时，在多加热子系统协调控制、温度闭环控制难度、噪声抑制、温度闭环控制、系统通讯等方面存在较大难度。

现阶段厚膜加热器存在具有功率较小，通常应用在小型水管或饮水机加热领域；加热速度慢，通常很长时间；加热噪声大，在一些追求静音效果的领域无法应用。现阶段人们对生活品质的追求越来越高，希望家用供水系统越来越自动化智能化，因此，本发明提出了一种基于大功率厚膜加热的家用智能多功能水优化系统，旨在解决家庭不同功能用水的智能优化问题。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明提供一种基于大功率厚膜加热的家用智能多功能水优化系统。

本发明按以下技术方案实现：

一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，该多功能供水系统包括：

直饮水优化子系统、洗浴供水子系统、功能性供水子系统以及厨房供水优化子系统；所述直饮水优化子系统、洗浴供水子系统、功能性供水子系统和厨房供水优化子系统分别通过水管与分水阀门出水口相连，所述分水阀门进水口通过水管与进户水源相连；所述厨房供水优化子系统结构与直饮水优化子系统相同；所述洗浴供水子系统结构与功能性供水子系统相同。

优选的是，所述直饮水优化子系统包括主储水柱槽、副储水柱槽；所述主储水柱槽的内壁上铺设有厚膜加热电阻，用以加热水；所述主储水柱槽内还设有降噪蜂窝环网，用以降低水沸腾过程中的噪声；

在主储水柱槽底面和副储水柱槽顶面之间联通一根水管，在水管上设有一个沸水阀门；所述副储水柱槽内底面安装有加热电阻，且该加热电阻与位于副储水柱槽内的温度传感器Ⅱ相串接，通过控温系统实现副储水柱槽内水的温度恒定控制；所述副储水柱槽上安装有恒温水阀门。

优选的是，所述控温系统包括微处理器、复位电路模块、晶振电路模块和继电器模块；所述复位电路模块和晶振电路模块与微处理器相连构成单片机最小系统；所述微处理器的输入端与温度传感器Ⅱ电连接，微处理器的输出端与继电器模块电连接，所述继电器模块中的常开触点串接在加热电阻电路中，用以导通或关断电源。

优选的是，所述微处理器采用STC89C51型单片机；所述继电器模块包括线圈、常开触点、三极管Q1和电阻R6；所述三极管Q1的发射极与电源相连，三极管Q1的基极与电阻R6一端相连，电阻R6另一端与STC89C51型单片机的引脚P3.4相连，三极管Q1的集电极依次与电阻R7、发光二极管D3相连，所述线圈与电阻R7、发光二极管D3相并接，常开触点与加热电阻相串接。

优选的是，所述主储水柱槽内顶面靠近进水口处安装有其上有多个通孔的过滤盒，该过滤盒中有纳米过滤膜，用以虑除水中杂质。

优选的是，所述水管上还设有一个用于控制主储水柱槽、副储水柱槽连通与否的连接阀，且该连接阀位于沸水阀门下方。

优选的是，所述水管内靠近沸水阀门处安装有温度传感器Ⅰ，所述温度传感器Ⅰ与微处理器输入端相连，所述微处理器输出端与显示屏电连接，从而将水管中的水温通过显示屏进行显示。

优选的是，所述洗浴供水子系统包括主储水柱槽，所述主储水柱槽的内壁上铺设有厚膜加热电阻，用以加热水；所述主储水柱槽内还设有降噪蜂窝环网，用以降低水沸腾过程中的噪声；所述主储水柱槽底面安装有与之相连通的导管，该导管上安装有出水阀门，该出水阀门出水口与洗浴装置相连。

优选的是，所述导管内靠近出水阀门处安装有温度传感器Ⅰ，所述温度传感器Ⅰ与微处理器输入端相连，所述微处理器输出端与显示屏电连接，从而将水管中的水温通过显示屏进行显示。

一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统的控制方法，该控制方法为：

步骤一：直饮水优化子系统、洗浴供水子系统、功能性供水子系统和厨房供水优化子系统采用集中控制方式，即一个主站中央控制单元，四个从站控制单元的模式，从站跟主站保持实时通信，将用水需求、储水信息、出水信息在控制系统的显示屏上进行实时显示，同时方便用户按需进行设置操作；

步骤二：直饮水优化子系统和厨房用水子系统在进入系统之后，需要经过纳米过滤膜，虑除水中杂质，优化水质；

洗浴供水子系统和功能性供水子系统直接对入户分流后的水进行控温操作；

步骤三：进入直饮水优化子系统和厨房用水优化子系统的主储水柱槽的水经过厚膜加热电阻加热，水温控制达到90℃以上，可优化加热至100℃，响应时间不超过3秒；

洗浴供水子系统和功能性供水子系统的水温控制为85℃。

步骤四：直饮水优化子系统和厨房用水优化子系统具有恒温控制功能，将主储水柱槽中的水加热至沸腾，然后注入副储水柱槽，根据设定温度进行温度闭环控制，输出符合不同用户需求的低温开水；

步骤五：主站中央控制单元与四个从站控制单元采用无线通信，且整个系统均可埋设在墙体内。

本发明有益效果：

本发明提供一种基于大功率厚膜加热的家用智能多功能水优化系统，解决了家庭不同功能用水的智能优化问题，使得家用供水系统自动化智能化。

直饮水优化子系统和厨房供水优化子系统采用双储水双温区结构设计，根据的设定温度进行温度闭环控制，输出符合不同用户需求的低温开水，而且此过程不存在重复的沸腾过程，不产生千滚水；设有蜂窝降噪环网，降低水沸腾过程中的噪声。

附图说明

图1为整个系统连接示意图；

图2是直饮水优化子系统结构原理图；

图3为直饮水优化子系统中的控温系统原理框图；

图4为直饮水优化子系统中的控温系统电路图；

图5是洗浴供水子系统结构原理图；

图6是直饮水优化子系统控制逻辑框图。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，该多功能供水系统包括：直饮水优化子系统100、洗浴供水子系统200、功能性供水子系统300以及厨房供水优化子系统400；直饮水优化子系统100、洗浴供水子系统200、功能性供水子系统300和厨房供水优化子系统400分别通过水管与分水阀门出水口相连，分水阀门进水口通过水管与进户水源相连；厨房供水优化子系统400结构与直饮水优化子系统100相同；洗浴供水子系统200结构与功能性供水子系统300相同。

一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统的控制方法，该控制方法为：

步骤一：直饮水优化子系统100、洗浴供水子系统200、功能性供水子系统300和厨房供水优化子系统400采用集中控制方式，即一个主站中央控制单元，四个从站控制单元的模式，从站跟主站保持实时通信，将用水需求、储水信息、出水信息在控制系统的显示屏上进行实时显示，同时方便用户按需进行设置操作。

步骤二：直饮水优化子系统100和厨房用水子系统400在进入系统之后，需要经过纳米过滤膜，虑除水中杂质，优化水质；

洗浴供水子系统200和功能性供水子系统300直接对入户分流后的水进行控温操作。

步骤三：进入直饮水优化子系统100和厨房用水优化子系统400的主储水柱槽1的水经过厚膜加热电阻加热，瞬时小于2秒水温控制达到90℃以上，可优化加热至100℃，响应时间约等于3秒。

洗浴供水子系统200和功能性供水子系统300的水温控制为85℃，以节省电能，还可设置更低的温度，以减少该步骤的能耗。

步骤四：直饮水优化子系统100和厨房用水优化子系统400具有恒温控制功能，将主储水柱槽1中的水加热至沸腾，然后注入副储水柱槽2，根据设定温度进行温度闭环控制，输出符合不同用户需求的低温开水，，而且此过程不存在重复的沸腾过程，不产生千滚水。

步骤五：主站中央控制单元与四个从站控制单元采用无线通信，且整个系统均可埋设在墙体内，节省室内空间。

如图2所示，一种直饮水优化子系统，该直饮水优化子系统采用双储水双温区结构设计，具体为包括主储水柱槽1、副储水柱槽2；

主储水柱槽1内顶面靠近进水口11处安装有其上有多个通孔的过滤盒，该过滤盒中有纳米过滤膜12，用以虑除水中杂质；

主储水柱槽1的内壁上铺设有厚膜加热电阻，能够即时加热与其接触的水流；

主储水柱槽1内还设有降噪蜂窝环网3，其材质为304不锈钢材质，网孔细密，用以降低水沸腾过程中的噪声；

在主储水柱槽1底面和副储水柱槽2顶面之间联通一根水管7，在水管7上设有一个沸水阀门4，能够将即时加热的沸水直接输出；

水管7上还设有一个用于控制主储水柱槽1、副储水柱槽2连通与否的连接阀5，且该连接阀5位于沸水阀门4下方；

水管7内靠近沸水阀门4处安装有温度传感器Ⅰ9，温度传感器Ⅰ9与微处理器20输入端相连，微处理器20输出端与显示屏电连接，从而将水管7中的水温通过显示屏进行显示；

副储水柱槽2内底面安装有加热电阻8，功率较小，实现副储水柱槽内水的温度恒定控制，且该加热电阻8与位于副储水柱槽2内的温度传感器Ⅱ10相串接，实现副储水柱槽2内水的温度恒定控制；

副储水柱槽2上安装有恒温水阀门6，能够将恒温水直接输出。

如图3、图4所示，控温系统包括微处理器20、复位电路模块30、晶振电路模块40和继电器模块50；复位电路模块30和晶振电路模块40与微处理器20相连构成单片机最小系统；微处理器20的输入端与温度传感器Ⅱ10电连接，微处理器20的输出端与继电器模块50电连接，继电器模块50中的常开触点串接在加热电阻8电路中，用以导通或关断电源。

微处理器20采用STC89C51型单片机，STC89C51单片机有两种方式，能产生时钟信号：第一种内部震荡，第二种外部震荡。它的振荡电路中的单芯片，只是在的模块三法销连接石晶体称为晶体外，构成的自振荡器和产生时钟冲信号。

继电器模块50包括线圈、常开触点、三极管Q1和电阻R6；三极管Q1的发射极与电源相连，三极管Q1的基极与电阻R6一端相连，电阻R6另一端与STC89C51型单片机的引脚P3.4相连，三极管Q1的集电极依次与电阻R7、发光二极管D3相连，线圈与电阻R7、发光二极管D3相并接，常开触点与加热电阻8相串接。

单片机控制电路在线圈加上一定的电压时，线圈电流流过时，衔铁以克服弹簧的拉力返回到核心，从而常开触点闭合将导通负载电路。当线圈失电时，电磁感应消失，衔铁在弹簧的反作用力被拉返回原来的位置将断开负载电路。

如图5所示，一种洗浴供水子系统，该洗浴供水子系统包括主储水柱槽1，主储水柱槽1的内壁上铺设有厚膜加热电阻，用以加热水；

主储水柱槽1内还设有降噪蜂窝环网3，用以降低水沸腾过程中的噪声；主储水柱槽1底面安装有与之相连通的导管13，该导管13上安装有出水阀门14，该出水阀门14出水口与洗浴装置相连。导管13内靠近出水阀门14处安装有温度传感器Ⅰ9，温度传感器Ⅰ9与微处理器20输入端相连，微处理器20输出端与显示屏电连接，从而将水管7中的水温通过显示屏进行显示。

功能性供水子系统，可为诸如鱼缸、恒温水床供水，其结构与洗浴供水子系统，只是出水阀门14连接响应的功能性用水设备不同。

如图6所示，A.系统主站控制单元将实时采集各从站控制单元上传的用水需求及供水状态，并在主站显示屏上进行集中显示。

B.以直饮水优化子系统为例，当用户在直饮水优化子系统的显示屏上输入用水需求之后，从站控制单元将首先判断输入信息，需要即热沸水还是某一温度直饮水。

C. 如果逻辑判断结果为需要沸水，就通过沸水开关直接输出；如果逻辑判断结果为需要某一温度的恒温水，则通过副储水柱槽输出。

D.当副储水柱槽内的水温低于设定的温度的时候，通过其底部的加热电阻进行加热，直到达到设定温度；副储水柱槽内的水温采用温度闭环控制实现恒温的效果，温度传感器实时将水温传递到从站控制单元进行显示和监控，当温度再次低于设定温度的时候再次进行加热，以此循环。

E.厨房用水优化子系统与直饮水优化子系统工作原理相同；洗浴用水子系统和功能性供水子系统工作原理相同均为即热式控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，其特征在于，该多功能供水系统包括：

直饮水优化子系统（100）、洗浴供水子系统（200）、功能性供水子系统（300）以及厨房供水优化子系统（400）；

所述直饮水优化子系统（100）、洗浴供水子系统（200）、功能性供水子系统（300）和厨房供水优化子系统（400）分别通过水管与分水阀门出水口相连，所述分水阀门进水口通过水管与进户水源相连；

所述厨房供水优化子系统（400）结构与直饮水优化子系统（100）相同；

所述洗浴供水子系统（200））结构与功能性供水子系统（300）相同。

2.根据权利要求1所述的一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，其特征在于：所述直饮水优化子系统（100）包括主储水柱槽（1）、副储水柱槽（2）；

所述主储水柱槽（1）的内壁上铺设有厚膜加热电阻，用以加热水；

所述主储水柱槽（1）内还设有降噪蜂窝环网（3），用以降低水沸腾过程中的噪声；

在主储水柱槽（1）底面和副储水柱槽（2）顶面之间联通一根水管（7），在水管（7）上设有一个沸水阀门（4）；

所述副储水柱槽（2）内底面安装有加热电阻（8），且该加热电阻（8）与位于副储水柱槽（2）内的温度传感器Ⅱ（10）相串接，通过控温系统实现副储水柱槽（2）内水的温度恒定控制；

所述副储水柱槽（2）上安装有恒温水阀门（6）。

3.根据权利要求2所述的一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，其特征在于：所述控温系统包括微处理器（20）、复位电路模块（30）、晶振电路模块（40）和继电器模块（50）；

所述复位电路模块（30）和晶振电路模块（40）与微处理器（20）相连构成单片机最小系统；

所述微处理器（20）的输入端与温度传感器Ⅱ（10）电连接，微处理器（20）的输出端与继电器模块（50）电连接，所述继电器模块（50）中的常开触点串接在加热电阻（8）电路中，用以导通或关断电源。

4.根据权利要求3所述的一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，其特征在于：所述微处理器（20）采用STC89C51型单片机；

所述继电器模块（50）包括线圈、常开触点、三极管Q1和电阻R6；

所述三极管Q1的发射极与电源相连，三极管Q1的基极与电阻R6一端相连，电阻R6另一端与STC89C51型单片机的引脚P3.4相连，三极管Q1的集电极依次与电阻R7、发光二极管D3相连，所述线圈与电阻R7、发光二极管D3相并接，常开触点与加热电阻（8）相串接。

5.根据权利要求2所述的一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，其特征在于：所述主储水柱槽（1）内顶面靠近进水口（11）处安装有其上有多个通孔的过滤盒，该过滤盒中有纳米过滤膜（12），用以虑除水中杂质。

6.根据权利要求2所述的一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，其特征在于：所述水管（7）上还设有一个用于控制主储水柱槽（1）、副储水柱槽（2）连通与否的连接阀（5），且该连接阀（5）位于沸水阀门（4）下方。

7.根据权利要求3所述的一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，其特征在于：所述水管（7）内靠近沸水阀门（4）处安装有温度传感器Ⅰ（9），所述温度传感器Ⅰ（9）与微处理器（20）输入端相连，所述微处理器（20）输出端与显示屏电连接，从而将水管（7）中的水温通过显示屏进行显示。

8.根据权利要求2所述的一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，其特征在于：所述洗浴供水子系统（200）包括主储水柱槽（1），所述主储水柱槽（1）的内壁上铺设有厚膜加热电阻，用以加热水；

所述主储水柱槽（1）内还设有降噪蜂窝环网（3），用以降低水沸腾过程中的噪声；

所述主储水柱槽（1）底面安装有与之相连通的导管（13），该导管（13）上安装有出水阀门（14），该出水阀门（14）出水口与洗浴装置相连。

9.根据权利要求8所述的一种基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统，其特征在于：所述导管（13）内靠近出水阀门（14）处安装有温度传感器Ⅰ（9），所述温度传感器Ⅰ（9）与微处理器（20）输入端相连，所述微处理器（20）输出端与显示屏电连接，从而将水管（7）中的水温通过显示屏进行显示。

10.一种基于权利要求1所述的基于厚膜加热的家用智能多功能供水系统的控制方法，其特征在于，该控制方法为：

步骤一：直饮水优化子系统（100）、洗浴供水子系统（200）、功能性供水子系统（300）和厨房供水优化子系统（400）采用集中控制方式，即一个主站中央控制单元，四个从站控制单元的模式，从站跟主站保持实时通信，将用水需求、储水信息、出水信息在控制系统的显示屏上进行实时显示，同时方便用户按需进行设置操作；

步骤二：直饮水优化子系统（100）和厨房用水子系统（400）在进入系统之后，需要经过纳米过滤膜，虑除水中杂质，优化水质；

洗浴供水子系统（200）和功能性供水子系统（300）直接对入户分流后的水进行控温操作；

步骤三：进入直饮水优化子系统（100）和厨房用水优化子系统（400）的主储水柱槽（1）的水经过厚膜加热电阻加热，水温控制达到90℃以上，可优化加热至100℃，响应时间不超过3秒；

洗浴供水子系统（200）和功能性供水子系统（300）的水温控制为85℃。

步骤四：直饮水优化子系统（100）和厨房用水优化子系统（400）具有恒温控制功能，将主储水柱槽（1）中的水加热至沸腾，然后注入副储水柱槽（2），根据设定温度进行温度闭环控制，输出符合不同用户需求的低温开水；

步骤五：主站中央控制单元与四个从站控制单元采用无线通信，且整个系统均可埋设在墙体内。