CN112879984A - 一种新型混水器及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型混水器及其控制系统，涉及地暖设备，旨在解决目前的混水器通常是对地暖中的水持续添加热水和冷水进行加热，而热水需要通过热水器持续提供，从而导致为了目前的混水器内水温较热，人们需要持续对水进行烧热，容易造成能源的浪费的问题,其技术方案要点是：热水管与进水管之间设置有电热执行器，进水管的进口处设置有电动执行器，出水管内设置有温度传感器，温度传感器通过温控电路与电动执行器、电热执行器耦接，温度传感器用于检测出水管内的水温并产生触发信号，温控电路用于接收触发信号并且控制电动执行器、电热执行器的开闭。本发明能够在地暖内水温稳定以后开始内循环，减少能源的浪费。

Description

一种新型混水器及其控制系统

技术领域

本发明涉及地暖设备技术，更具体地说，它涉及一种新型混水器及其控制系统。

背景技术

混水器是提供恒温热水，降低水温的装置，它是用恒温混水阀为主要元件装配而成，它有着冷热水自动恒温混水阀的全部优点，主要有地暖混水器，自动恒温混水器等。

目前的混水器通常是对地暖中的水持续添加热水和冷水进行加热，而热水需要通过热水器持续提供，从而导致为了目前的混水器内水温较热，人们需要持续对水进行烧热，容易造成能源的浪费。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种新型混水器及其控制系统，能够在地暖内水温稳定以后开始内循环，减少能源的浪费。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种新型混水器,包括相互连通的热水管和进水管、与热水管与进水管共同出水口连通的泵体以及与泵体连通的出水管，所述热水管与进水管之间设置有电热执行器，所述进水管的进口处设置有电动执行器，所述出水管内设置有温度传感器，所述温度传感器通过温控电路与电动执行器、电热执行器耦接，所述温度传感器用于检测出水管内的水温并产生触发信号，所述温控电路用于接收触发信号并且控制电动执行器、电热执行器的开闭。

通过采用上述技术方案，当人们需要使用本混水器为地暖进行供热的时候，人们能够通过温度传感器进行出水管内的温度检测，当水温过低的时候，能够产生触发信号给温控电路来控制电动执行器关闭，控制电热执行器开启，从而使得热水能直接通过热水管被泵体抽到出水管内进入到地暖内，而当需要降温的时候，可以通过温控电路控制电动执行器开启进入冷水，从而调节水温，而当地暖需要维持水温恒定的时候，只需要关闭电热执行器，令地暖内的热水能够不断循环，在水温变低的时候，能够打开电热执行器加入热水重新升高水温，从而减少能源的浪费。

本发明进一步设置为：所述出水管的出口水平高度位置大于热水管和进水管的水平高度位置。

通过采用上述技术方案，由于出水管的出口水平高度位置大于热水管和进水管的水平高度位置，从而使得热水与冷水的混合水抬升需要一定的动力，也导致其抬升需要一定的时间，能够令冷水与热水混合得更加充分。

本发明进一步设置为：所述出水管上连通有位于温度传感器与泵体之间的出气管。

通过采用上述技术方案，通过设置出气管，从而使得当混水器内气压过大的时候能够进行放气。

本发明进一步设置为：所述泵体、出水管以及出气管的连通处设置有压力温度表。

通过采用上述技术方案，通过设置压力温度表，从而使得其能够对混水器内的水温和气压进行有效监控。

本发明进一步设置为：所述泵体、出水管以及出气管通过三通接头一连通。

本发明进一步设置为：所述热水管、连接管通过三通接头二连通。

本发明进一步设置为：所述进水管、泵体以及三通接头二通过三通接头三连通。

本发明进一步设置为：所述热水管和出水管共同固定连接有安装架，所述安装架呈凹字型，所述安装架上开设有若干通孔，且所述安装架上可拆卸连接有U形限位套，所述热水管和出水管均位于U形限位套与安装架之间。

通过采用上述技术方案，通过设置安装架和U形限位套，从而使得混水器能够得到稳定的安装，并且当其需要检修的时候可以进行较为方便的拆卸。

一种新型混水器的控制系统，用于控制权利要求1-8任意一项新型混水器，包括中央控制器、出水温度检测模块、高温报警模块、地暖温度检测模块以及高温调节模块；

出水温度检测模块，采集出水管内循环水的温度以输出水温信号；

地暖温度检测模块，采集地表的体感温度以输出体感温度信号；

中央控制器，与出水温度检测模块和地暖温度检测模块连接，用于接收水温信号和体感温度信号；

高温报警模块，与出水温度检测模块连接，响应于水温信号大于设定温度以输出高温信号；

高温调节模块与电动执行阀连接，响应于高温信号以增大电动执行阀的开度。

通过采用上述技术方案，通过设置高温报警模块，在中央控制器接收出水管处由出水温度检测模块检测的水温信号高于设定的温度，或者地暖温度检测模块检测地暖的体感温度信号高于设定的温度时，进行警报，并且通过高温调节模块对电动执行阀进行连接，在高温信号产生时，对电动执行阀的开度进行调节增大，进而能对循环中的流水进行降温，提高地暖设备供暖的稳定性。

本发明进一步设置为：所述高温调节模块包括高温显示电路和基于PID控制器的阀门开度电路，所述阀门开度电路与出水温度检测模块和中央控制器连接，接收水温信号和设定温度经比例调节、积分调节和微分调节后输出用于调节阀门开度的PO值，所述PO值经模拟信号输出模块输送至电动执行阀。

通过采用上述技术方案，通过高温显示电路对水温信号高出设定温度的程度进行显示，并通过阀门开度电路将水温信号和设定温度进行比较、且通过微分、积分的运算输出PO值，并且通过模拟信号输出模块，以模拟信号的方式输送给电动执行阀，对电动执行阀的开度进行调节。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

当人们需要使用本混水器为地暖进行供热的时候，人们能够通过温度传感器进行出水管内的温度检测，当水温过低的时候，能够产生触发信号给温控电路来控制电动执行器关闭，控制电热执行器开启，从而使得热水能直接通过热水管被泵体抽到出水管内进入到地暖内，而当需要降温的时候，可以通过温控电路控制电动执行器开启进入冷水，从而调节水温，而当地暖需要维持水温恒定的时候，只需要关闭电热执行器，令地暖内的热水能够不断循环，在水温变低的时候，能够打开电热执行器加入热水重新升高水温，从而减少能源的浪费。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中新型混水器的控制系统的系统框图；

图3为本发明中中央控制器的电路原理图；

图4为本发明中高温显示电路的电路原理图；

图5为本发明中阀门开度电路的电路原理图；。

图中：1、出水管；2、热水管；3、出气管；4、进水管；5、三通接头三；6、三通接头二；7、连接管；8、三通接头一；9、温度计；10、压力温度表；11、电动执行器；12、泵体；13、温控器；14、安装架；15、中央控制器；16、出水温度检测模块；17、高温报警模块；18、地暖温度检测模块；19、高温调节模块；20、高温显示电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例一：

一种新型混水器,如图1所示，包括横向水平设置的热水管2、竖直设置的进水管4、横向水平设置的出水管1以及竖直设置的出气管3。

热水管2的一端连通一个三通接头二6，进水管4的一端连通一个三通接头三5，三通接头二6和三通接头三5通过连接水管一连通，三通接头二6的剩余一端连通有连接管7，连接管7远离三通接头二6的一端可拆卸连接有电热执行器，三通接头二6上可拆卸连接有温度计9，三通接头三5上可拆卸连接有电动执行器11。

三通接头三5剩余的一端通过连接水管二与泵体12连通，泵体12为循环泵，泵体12的另一端通过连接水管三连通有三通接头一8，三通接头一8的剩余两端分别与出气管3和出水管1连通，并且三通接头一8上可拆卸连接有压力温度表10，出气管3内可拆卸连接有电磁阀。

并且出水管1内固定连接有温度传感器，温度传感器通过为温控器13的温控电路分别与电热执行器和电动执行器11耦接，温控器13的输入端还与压力温度表10耦接，其输出端与电磁阀耦接。

热水管2和出水管1共同固定连接有安装架14，安装架14呈凹字型，安装架14上开设有若干通孔，且安装架14上可拆卸连接有U形限位套，U形限位套的两端外侧均一体成型有卡块，安装架14上开设有容纳U形限位套两端的卡槽，两侧卡块之间的最大间距大于两侧卡槽之间的最大间距，热水管2和出水管1均位于U形限位套与安装架14之间，并且U形限位套的内圈固定连接有橡胶垫。

当人们先将热水管2、进水管4、出水管1以及出气管3放置在安装架14上，而后将U形限位套对准安装加上的卡槽，并且通过手动的方式挤压U形限位套的两侧，令其发生弹性形变，从而使得两侧卡块之间的间距缩小，使得人们得以将U形限位套套在热水管2和出水管1上，并且将卡块插入到卡槽内去，而后人们再松开U形限位套，使得U形限位套通过自身材质具备的弹性恢复原状，令卡块抵住安装架14的底面，防止U形限位套从安装架14上脱离出来，从而完成对于本混水器于安装架14上的安装，此后人们只需要将安装架14通过通孔内插入螺钉，令螺钉与墙体去进行连接即可。

而在使用时，人们能够通过热水管2放入热水，此时电动执行器11关闭进水管4，热水通过泵体12抽入到出水管1内，从而使得地暖中的温度能够快速上升，而当人们需要调整地暖的温度的时候，能够通过进水管4进入地暖中的冷水，通过冷水和热水量的调节来实现水温的调节，而后泵体12对水进行抬升抽吸，使得混合的水能够被抽入到出水管1内，通过出水管1内的温度传感器进行检测后离开给地暖进行供热。

当温度传感器检测内出水管1内水温到达规定的阈值时，温度传感器能够输出触发信号给温控器13，从而使得温控器13能够控制电热执行器控制热水管2关闭，从而使得地暖内无需进行供暖，通过地暖中热水的余热进行加热，当地暖中水温降低时，温控器13则控制电热执行器开启热水管2和泵体12进行热水的加入，从而使得从出水管1离开的水温再次升高，能够充分节省能源，避免多余能源的浪费。

实施例二：一种新型混水器的控制系统，用于控制实施例一用于地暖的混水器，如图2所示，包括中央控制器15、出水温度检测模块16、高温报警模块17、地暖温度检测模块18以及高温调节模块19，其中，出水温度检测模块16用于采集出水管1内循环水的温度以输出水温信号，地暖温度检测模块18用于采集地表的体感温度以输出体感温度信号，而中央控制器15与出水温度检测模块16和地暖温度检测模块18连接，用于接收水温信号和体感温度信号，高温报警模块17与出水温度检测模块16连接，响应于水温信号大于设定温度以输出高温信号，高温调节模块19与电动执行阀连接，响应于高温信号以增大电动执行阀的开度。

如图3所示，中央控制器15为基于芯片MSP430f149的芯片最小系统，且芯片MSP430f149的XIN端和XOUT端连接有第二晶振电路，且第二晶振电路的时钟信号频率为32.768Hz，芯片MSP430f149的XT2IN端和XT2OUT端连接有第一晶振电路，第一晶振电路的时钟信号频率为8MHz,实现第一晶振电路和第二晶振电路提高芯片最小系统的处理速度，当需要进行高速处理的时候选择高频时钟，当需要低速运行的时候则可以选择低频时钟，由此可以进行分类处理和选择，有利于提高中央控制器15的运行速度，且芯片MSP430f149的P1端、P2端以及P6端分别与电热执行器、地暖温度检测模块18以及出水温度检测模块16中的温度传感器连接。

如图4所示，出水温度检测模块16和地暖温度检测模块18均采用基于正温度系数的热敏电阻构成的温度检测电路，热敏电阻的一端串联可调电位器后接地，且热敏电阻的另一端串联上拉电阻后连接电源VCC，且热敏电阻与可调电位器的连接的一端与电压比较器OA1的同向输入端连接，且电压比较器的输入端与中央控制器15连接，且电压比较器与中央控制器15之间通过D/A转换器连接，在水温信号高于中央控制器15设定的温度基准时，电压比较器输出高电平的高温信号。

如图4所示，高温报警模块17包括开关三极管、分压电阻以及蜂鸣器，具体的，开关三极管的基极与电压比较器的输出端耦接，开关三极管的集电极串联分压电阻后连接电源VCC，开关三极管的发射极连接蜂鸣器后接地，实现高温报警模块17接收高温信号时，驱动蜂鸣器发出鸣声，对人们进行提醒。

如图4所示，高温调节模块19包括高温显示电路20，具体的，高温显示电路20包括三级电压比较器，三个电压比较器IC1～IC3的同向输入端之间串联有等电阻的电阻R1、电阻R2和电阻R3并与温度检测电路的输出端连接，且三个电压比较器的反向输入端共同串联至中央控制器15，用于接收温度基准信号或由地暖温度检测模块18检测的体感温度信号，且在各个电压比较器同向输入端接收的电压信号大于反向输入端接收的温度基准信号或体感温度信号时，输出高电平使得对应三极管Q1～Q3点亮，从而在三极管导通时，点亮发光二极管，对出水管1中的水温进行评级，且通过灯光的数量显示高温的状况，便于人们及时调节地暖设备，避免高温导致管件老化损坏的情况，延展地暖设备的使用寿命。

如图5所示，高温调节模块19包括基于PID控制器的阀门开度电路，其中，阀门开度电路与出水温度检测模块16和中央控制器15连接，接收水温信号和设定温度经比例调节、积分调节和微分调节后输出用于调节阀门开度的PO值，PO值经模拟信号输出模块输送至电动执行阀。

工作原理：当地暖设备开启时，热水进入混水器以及管件内进行循环供水，使得地暖设备能进行供暖，通过出水温度模块对出水管1处的水温进行检测，并输送为电压信号的水温信号给温控器13中的中央控制器15，通过中央控制器15接收水温信号，并与设定的温度基准进行对比，在水温信号高于设定的温度时，输出为高电平的报警信号，或者在地暖温度检测模块18采集地暖设备的体感温度输送至中央控制器15，经中央控制器15进行运算,使得体感温度高于设定的基准温度时，输出报警信号，从而导通开关三极管，使蜂鸣器发出鸣声，对人们进行提醒，避免体感温度过高发生烫伤的情况，并且通过三级电压比较器，对温度检测电路采集为电压信号的体感温度或水温信号进行分压，在通过三个电压比较器以及对应连接的发光二极管，通过发光二极管点亮的数量显示高温的程度，并且通过PLC控制器或PID控制器，且通过比例调节、积分调节以及微分调节的运算，对电动执行阀中的阀门进行开度的调节，能根据出水温度对进冷水的量进行调节，提高地暖供暖的稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型混水器，其特征在于：包括相互连通的热水管(2)和进水管(4)、与热水管(2)与进水管(4)共同出水口连通的泵体(12)以及与泵体(12)连通的出水管(1)，所述热水管(2)与进水管(4)之间设置有电热执行器，所述进水管(4)的进口处设置有电动执行器(11)，所述出水管(1)内设置有温度传感器，所述温度传感器通过温控电路与电动执行器(11)、电热执行器耦接，所述温度传感器用于检测出水管(1)内的水温并产生触发信号，所述温控电路用于接收触发信号并且控制电动执行器(11)、电热执行器的开闭。

2.根据权利要求1所述的一种新型混水器，其特征在于：所述出水管(1)的出口水平高度位置大于热水管(2)和进水管(4)的水平高度位置。

3.根据权利要求1所述的一种新型混水器，其特征在于：所述出水管(1)上连通有位于温度传感器与泵体(12)之间的出气管(3)。

4.根据权利要求1所述的一种新型混水器，其特征在于：所述泵体(12)、出水管(1)以及出气管(3)的连通处设置有压力温度表(10)。

5.根据权利要求4所述的一种新型混水器，其特征在于：所述泵体(12)、出水管(1)以及出气管(3)通过三通接头一(8)连通。

6.根据权利要求5所述的一种新型混水器，其特征在于：所述热水管(2)、连接管(7)通过三通接头二(6)连通。

7.根据权利要求6所述的一种新型混水器，其特征在于：所述进水管(4)、泵体(12)以及三通接头二(6)通过三通接头三(5)连通。

8.根据权利要求1所述的一种新型混水器，其特征在于：所述热水管(2)和出水管(1)共同固定连接有安装架(14)，所述安装架(14)呈凹字型，所述安装架(14)上开设有若干通孔，且所述安装架(14)上可拆卸连接有U形限位套，所述热水管(2)和出水管(1)均位于U形限位套与安装架(14)之间。

9.一种新型混水器的控制系统，用于控制权利要求1-8任意一项新型混水器，其特征在于：包括中央控制器(15)、出水温度检测模块(16)、高温报警模块(17)、地暖温度检测模块(18)以及高温调节模块(19)；

出水温度检测模块(16)，采集出水管(1)内循环水的温度以输出水温信号；

地暖温度检测模块(18)，采集地表的体感温度以输出体感温度信号；

中央控制器(15)，与出水温度检测模块(16)和地暖温度检测模块(18)连接，用于接收水温信号和体感温度信号；

高温报警模块(17)，与出水温度检测模块(16)连接，响应于水温信号大于设定温度以输出高温信号；

高温调节模块(19)与电动执行阀连接，响应于高温信号以增大电动执行阀的开度。

10.根据权利要求9所述的一种新型混水器的控制系统，其特征在于：所述高温调节模块(19)包括高温显示电路(20)和基于PID控制器的阀门开度电路，所述阀门开度电路与出水温度检测模块(16)和中央控制器(15)连接，接收水温信号和设定温度经比例调节、积分调节和微分调节后输出用于调节阀门开度的PO值，所述PO值经模拟信号输出模块输送至电动执行阀。

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