CN113864483A - 一种电子式恒热混水阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子式恒热混水阀，包括内部结构，内部结构包括集成电路板、水流流量传感器或者水压传感器、混合水温度传感器、冷水或热水伺服机和冷水或热水三角阀，水流流量传感器、混合水温度传感器分别与集成电路板连接，集成电路板与冷水或热水伺服机连接，冷水或热水伺服机与冷水或热水三角阀连接。本发明运用一种新型的反馈控制系统简化以往的电子式混水阀，用户调节目标温度值更加便捷，同时对水流流量和水流温度波动情况做出快速反应，稳定混合水流的温度，并具有混合温度过底或过高自动保护，避免用户受到冷激或烫伤。

Description

一种电子式恒热混水阀
技术领域
本发明涉及电子式恒热混水阀领域，具体是一种电子式恒热混水阀。
背景技术
混水阀就是一个阀门，混合冷热水的。其实阀门本身是不能混合的，只是接了冷、热水管，起到了混合的作用。
当前混水阀在技术领域可分为两种，即电子式混水阀和节温器混水阀。
节温器混水阀对水质要求高，长期使用可能导致制恒温控制阀堵塞，灵敏度降低，严重的很快导致恒温效果失效。
目前国内节温器混水阀较多采用石蜡的阀芯，感知温度的反应相对较慢。
电子式混水阀：技术起步阶段，市场占有率低，造价高，温度调节速度快，温度控制效果好；利用传感器识别和单片机控制冷热水给水量。
现有的电子式混水阀有以下缺点：
1、反馈系统过于复杂。
2、冷热水进水口有特定要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电子式恒热混水阀。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电子式恒热混水阀，所述混水阀包括内部结构，所述内部结构包括集成电路板、水流流量传感器、混合水温度传感器、冷水或热水伺服机和冷水或热水三角阀，所述水流流量传感器、混合水温度传感器分别与集成电路板连接，所述集成电路板与冷水或热水伺服机连接，所述冷水或热水伺服机与冷水或热水三角阀连接，集成电路板采用温度、流量信息的数字信号反馈实现控制水流量大小，超低延迟。
进一步的，所述集成电路板采用sbit PWM_S1=P2^0来定位并发射PWM波控制冷水或热水伺服机转动控制冷水或热水伺服机。
进一步的，所述集成电路板的控制步骤包括：
S1：集成电路板发射PWM波控制冷水或热水三角阀呈现一个全开另一个全闭状态，即获得一路分支水流量大小，然后控制开闭状态交换，即获得另一路分支水流量大小，判断较大值为实际冷水端进水口，小值为实际热水端进水口，并计算出冷热水流量大小比例为K:1；
S2：通过计算出的冷热水流量大小比例来控制冷水或热水三角阀的开合度，以达到调节水温的目的。
作为优选的，所述S2包括调节模式、保持模式和避险模式；
调节模式：当实际测量温度小于用户设置温度T时，集成电路板控制通入冷水端的冷水或热水伺服机转动使对应的冷水或热水三角阀开合度变小；同时，集成电路板控制通入热水端的冷水或热水伺服机转动使对应的冷水或热水三角阀开合度变大，从而改变冷和热水流量比例，使热水流量增多，冷水流量减少，使实际混合水温逐步接近目标温度；相反，当实际测量温度大于用户设置温度T时，冷水或热水伺服机同时转动，并且向上述情况相反方向进行转动，直至实际温度保持在T±0.5℃范围内，实现恒温；
保持模式：实际混合温度在T±0.5℃范围内波动，集成电路板不发出控制信号，直至温度波动超出限制，自动切换至调温模式，实现实时动态恒温；
避险模式：在保持模式内以2秒为周期检测水温波动超出±3℃，进入此模式，此模式下关闭所有进水口，一分钟后恢复并重新进入新的工作周期。
进一步的，还包括外部结构，所述外部结构包括显示屏和调节按钮，所述显示屏分别与水流流量传感器、混合水温度传感器连接，所述调节按钮与冷水或热水伺服机连接，将实时检测的温度信息和流量信息显示到显示屏上，初始化时通过水流流量信息自动分辨出冷水和热水进水口，降低安装要求，多重阀门提高了安全性。
进一步的，所述内部结构还包括用于远程信息传输的蓝牙模块，所述蓝牙模块与冷水或热水伺服机连接，蓝牙模块连接至手机观察流量温度信息，以及在手机上快速调节目标温度，方便用户操作使用。
作为优选的，所述水流流量传感器替换为水压传感器，其余不变，亦可达到相同效果，该结构可以采集冷水、热水和混合水流流量信息，为判断冷热水水流进口提供保障。
作为优选的，所述冷水或热水伺服机与冷水或热水三角阀的阀芯齿轮链接，并使用精度较低的冷水或热水伺服机控制阀芯开合度，降低成本，控制它们的齿轮比，依然比直杆刚性连接的阀芯开合度控制精度高。
冷热水从冷水或热水进水管流入，通过冷水或热水三角阀进入混合缓冲室混合，再经过混合水温度传感器、水流流量传感器，中央处理器AT89C52接收混合水温度传感器产生的混合温度电信号和水流流量传感器产生的水流量电信号并做算法处理，实现根据反馈信息判断冷热进水口，以及控制冷水或热水伺服机带动调节冷水或热水三角阀的开合度，从而调节冷热水流量比，平衡水温，实现混合水温的自动以及快速控制。
本发明的有益效果是：
1、本发明伺服机与阀芯齿轮连接，可以使用精度较低的伺服机控制阀芯开合度，降低成本，控制它们的齿轮比，依然比直杆刚性连接的阀芯开合度控制精度高。
2、目前电子式恒温混水阀采集各个分支的水流温度和流量大小，反馈系统过于复杂，本发明简化了反馈系统，将采集总流量与混合温度反馈到主控芯片，提高了效率，节省了原料，降低了成本。
3、冷热水进水口自动检测，降低安装要求，原理是在用水高峰期或平峰期，水流经过加热器，将产生水压降，冷热水流产生流量差，可以作为判断冷热进水口的理论依据。
附图说明
图1为本发明的内部结构的示意图；
图2为本发明的外部结构的示意图；
图3为本发明的系统控制部分的示意图；
图4为本发明的自动控制系统原理图；
图5为本发明的工作周期控制阶段示意图；
图中：1-集成电路板、2-水流流量传感器、3-混合水温度传感器、4-混合缓冲室、5-电源接口、6-混合出口阀门、7-冷水或热水伺服机、8-冷水或热水三角阀、9-伺服机与阀芯齿轮链接结构、10-冷水或热水进水管、11-蓝牙模块、12-混合出水管、13-调节按钮、14-显示屏、15-系统外壳。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
如图1-图5所示，一种电子式恒热混水阀，该混水阀包括内部结构，内部结构包括集成电路板1、水流流量传感器2、混合水温度传感器3、冷水或热水伺服机7和冷水或热水三角阀8，水流流量传感器2、混合水温度传感器3分别与集成电路板1连接，集成电路板1与冷水或热水伺服机7连接，冷水或热水伺服机7与冷水或热水三角阀8连接。从开机并打开混合出口阀门6且流量达到1.5L/min至未关机但混合出口阀门6暂时关闭后5分钟内称为一个工作周期。在工作周期内用户可以通过按键或蓝牙设定目标温度，关机并重启，进入新的工作周期，此工作周期分为4个阶段：①初始阶段、②过渡阶段、③控制阶段、④休眠阶段：
①初始阶段：
判断冷、热进水口并计算冷水和热水流量比值。具体为开机并打开混合出口阀门6并且总流量达到1.5L/min后，0~1秒内中央处理器AT89C52产生PWM波控制冷水或热水伺服机7转动，使对应的冷水或热水三角阀8呈现一个全开另一个全闭状态，即获得一路分支水流量大小，1~2秒内中央处理器AT89C52再次产生PWM波控制冷水或热水伺服机7转动，使对应的冷水或热水三角阀8开闭状态交换，即获得另一路分支水流量大小。中央处理器AT89C52通过水流流量传感器2在2秒内获得两分支进水口水流量值，判断较大值为实际冷水端进水口，小值为实际热水端进水口。中央处理器AT89C52采用sbit PWM_S1=P2^0来定位并发射PWM波控制冷水或热水伺服机7转动，sbit是对应可位寻址空间的一个位，sbit大部分是用在寄存器中的，方便对寄存器的某位进行操作。
②过渡阶段：
30秒内等待热水流经混合水温度传感器3，混合水温度传感器3采集温度并传至中央处理器AT89C52进行运算处理。具体为冷水或热水三角阀8的阀芯开合度比例设置为1:1，实际上冷热水流量大小比例为K:1。混合水温度传感器3采集实际温度在±1℃以外变化，说明热水到达，立即进入控制阶段。若30秒内在±1℃以内变化，则提示检查是否有热水通入，并进入控制阶段的避险模式。
③控制阶段：此阶段包含3个模式：调节模式、保持模式、避险模式。
调节模式：调节实际混合温度至目标温度。具体为中央处理器AT89C52控制冷水或热水伺服机7转动，使对应的冷水或热水三角阀8开合度变动，控制冷热水流量的比例，从而调节混合后的温度达到目标温度。过程如图5所示。实现冷热水流量比例控制详细步骤：一个温度采集周期内实际测量温度小于用户设置温度T时，在下一个温度采集周期内，中央处理器AT89C52控制通入冷水端的冷水或热水伺服机7转动使对应的冷水或热水三角阀8开合度变小。同时，中央处理器AT89C52控制通入热水端的冷水或热水伺服机7转动使对应的冷水或热水三角阀8开合度变大，从而改变冷和热水流量比例，使热水流量增多，冷水流量减少，从而使实际混合水温逐步接近目标温度。相反，当实际测量温度大于用户设置温度T时，冷水或热水伺服机7同时转动，并且向上述情况相反方向进行转动，直至实际温度保持在T±0.5℃范围内，实现恒温。
保持模式：具体为实际混合温度在T±0.5℃范围内波动，中央处理器AT89C52不发出控制信号，直至温度波动超出限制，自动切换至调温模式，实现实时动态恒温。
避险模式：具体为在保持模式内以2秒为周期检测水温波动超出±3℃，进入此模式。
此模式下关闭所有进水口，一分钟后恢复并重新进入新的工作周期。
④休眠阶段：
具体为不关机但关闭混合出口阀门6后5分钟内，水流流量传感器2、混合水温度传感器3停止工作，保持冷水或热水三角阀8开合度不变。若是5分钟内重新打开混合出口阀门6，3秒内，实际测量温度不在T±0.5℃范围内，则进入控制阶段的调温模式。若是5分钟后重启则进入新的工作周期。
还包括外部结构，外部结构包括显示屏14和调节按钮13，显示屏14分别与水流流量传感器2、混合水温度传感器3连接，调节按钮13与冷水或热水伺服机7连接。水流流量传感器2、混合水温度传感器3位于水管内部，将实时检测的温度信息和流量信息显示到显示屏14上，初始化时通过水流流量信息自动分辨出冷水和热水进水口，降低安装要求，多重阀门提高了安全性。调节按钮13可以直接调节目标温度。
内部结构还包括用于远程信息传输的蓝牙模块11，蓝牙模块11与冷水或热水伺服机7连接。蓝牙模块11连接至手机观察流量温度信息，以及在手机上快速调节目标温度，方便用户操作使用。
水流流量传感器2替换为水压传感器，其余不变，亦可达到相同效果。水流流量传感器2可以采集冷水、热水和混合水流流量信息，为判断冷热水水流进口提供保障。
冷水或热水伺服机7与冷水或热水三角阀8的阀芯齿轮链接，并使用精度较低的冷水或热水伺服机7控制阀芯开合度，降低成本，控制它们的齿轮比，依然比直杆刚性连接的阀芯开合度控制精度高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电子式恒热混水阀，其特征在于：包括内部结构，所述内部结构包括集成电路板（1）、水流流量传感器（2）或者水压传感器、混合水温度传感器（3）、冷水或热水伺服机（7）和冷水或热水三角阀（8），所述水流流量传感器（2）、混合水温度传感器（3）分别与集成电路板（1）连接，所述集成电路板（1）与冷水或热水伺服机（7）连接，所述冷水或热水伺服机（7）与冷水或热水三角阀（8）连接。
2.根据权利要求1所述的一种电子式恒热混水阀，其特征在于：所述集成电路板（1）采用sbit PWM_S1=P2^0来定位并发射PWM波控制冷水或热水伺服机（7）转动控制冷水或热水伺服机（7）。
3.根据权利要求2所述的一种电子式恒热混水阀，其特征在于：所述集成电路板（1）的控制步骤包括：
S1：集成电路板（1）发射PWM波控制冷水或热水三角阀（8）呈现一个全开另一个全闭状态，即获得一路分支水流量大小，然后控制开闭状态交换，即获得另一路分支水流量大小，判断较大值为实际冷水端进水口，小值为实际热水端进水口，并计算出冷热水流量大小比例为K:1；
S2：通过计算出的冷热水流量大小比例来控制冷水或热水三角阀（8）的开合度，以达到调节水温的目的。
4.根据权利要求3所述的一种电子式恒热混水阀，其特征在于：所述S2包括调节模式、保持模式和避险模式；
调节模式：当实际测量温度小于用户设置温度T时，集成电路板（1）控制通入冷水端的冷水或热水伺服机（7）转动使对应的冷水或热水三角阀（8）开合度变小；同时，集成电路板（1）控制通入热水端的冷水或热水伺服机（7）转动使对应的冷水或热水三角阀（8）开合度变大，从而改变冷和热水流量比例，使热水流量增多，冷水流量减少，使实际混合水温逐步接近目标温度；相反，当实际测量温度大于用户设置温度T时，冷水或热水伺服机（7）同时转动，并且向上述情况相反方向进行转动，直至实际温度保持在T±0.5℃范围内，实现恒温；
保持模式：实际混合温度在T±0.5℃范围内波动，集成电路板（1）不发出控制信号，直至温度波动超出限制，自动切换至调温模式，实现实时动态恒温；
避险模式：在保持模式内以2秒为周期检测水温波动超出±3℃，进入此模式，此模式下关闭所有进水口，一分钟后恢复并重新进入新的工作周期。
5.根据权利要求1所述的一种电子式恒热混水阀，其特征在于：还包括外部结构，所述外部结构包括显示屏（14）和调节按钮（13），所述显示屏（14）分别与水流流量传感器（2）、混合水温度传感器（3）连接，所述调节按钮（13）与冷水或热水伺服机（7）连接。
6.根据权利要求1所述的一种电子式恒热混水阀，其特征在于：所述内部结构还包括用于远程信息传输的蓝牙模块(11)，所述蓝牙模块(11)与冷水或热水伺服机（7）连接。
7.根据权利要求1所述的一种电子式恒热混水阀，其特征在于：所述冷水或热水伺服机（7）与冷水或热水三角阀（8）的阀芯齿轮链接。
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CN101334189A (zh) * 2007-06-25 2008-12-31 韩红桥 热水恒温恒流自动调整装置
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