CN1202213A - 无线温度监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线温度监测系统,用于减少用户被烫伤的危险。该系统包括龙头(12)末端是温度传感器/发送器(16),它通过无线电线路与控制器(18)进行通信。使用该无线电线路以便于安装在龙头(12)上。本发明也可提供一种带有指示是否超出预定的最大温度的音频和/或视频警报的数字显示器(18)以及用于截断流向龙头(12)的水流的截流阀(20)。

Description

无线温度监测系统

发明领域

本发明涉及一种无线温度监测系统，用于减少用户被烫伤的危险。该系统包括龙头末端的温度传感器/发送器，它通过无线电线路与控制器通信。使用该无线电线路便于安装在龙头上。本发明也提供了一种带有指示是否超出预定的最大温度的音频和/或视频警报的数字显示器以及用于截断流向龙头的水流的截流阀。

发明背景

在许多家庭和机关，特定群体的人，尤其是残疾人、老人或小孩，在使用热水龙头时都存在被烫伤的危险。这些人经常混淆龙头上的热水和冷水旋塞或难以操作龙头而导致其暴露在从龙头流出的危险的热水下。一般来讲，温度超过42℃就会对未加保护的皮肤造成伤害。然而，尽管在各种热水加热器中有可能把恒温器设定在较低温度，许多热水箱还是把恒温器设定为大于66℃以保证有足够的热水供应给需要较高温度的用于诸如洗衣或启动洗碗机的任务的系统。

因此，需要有有效控制从龙头流出的热水的产品，以确保热水系统中不会有超出潜在的烫伤温度通过特殊的龙头。

以前的温度监测器和截流系统控制流经管道的水或液体流。也有关于调节和控制流向龙头的水流的龙头的系统。这些系统常常包含有采用以电子方式监测水温和调节热水及冷水流量的机构来控制一选定的温度。这些系统的一个缺点是通常非常复杂，需要一个完整的龙头的全部替换件来完成安装。该复杂性常常导致用户的成本增加。

此外，这些以前的系统因需要难看的龙头附件而有损特殊龙头的美观，或者换句话说，需要完全替换龙头而使其设计不给浴室厨房的总体式样和外观加以变化。例如，在这些并不需要替换现有龙头的系统中，通过可见电线或阀门和/或复杂的控制面板而使安装有损龙头的美观。

因此，需要有一种防烫设备，该防烫设备可以不有损于龙头的美观，特别是并不使用难看的电线或机构来安装在现有的龙头上。此外，需要有一种能被管子工或有最小管道经验的门外汉在几分钟内容易地安装的防烫设备。

具体地讲，需要有一种监测从龙头流出的水流的温度并通过一无线通信线路把温度信息传递给用于处理的控制器的装置。从该控制器接收的信息可用于提供温度的数字显示，以在水温超过预定值的情况下控制截流阀。

回顾以前的技术表明存在有在出现过量温度的情况下提供水温监测、控制和截流的系统。这些包括在美国专利4,256,258、美国专利5,184,642、美国专利4,756,030、美国专利4,886,207和美国专利5,226,629中公开的装置。然而，这些专利中没有一个公开了一种提出并解决上述问题的装置，特别是提供一种并不太大地有损龙头美观就可容易地改装到现有龙头上的装置。

本发明概述

考虑到上述需要，本发明试图提供一种可容易地成形到现有龙头上而不太大地有损龙头美观的防烫设备。

因此，本发明提供一种温度检测装置和发送器，最好用具有标准螺纹的螺旋环安装到龙头末端。来自龙头的温度信息被发送到控制器，它可用来启动热水截流阀、提供实际温度的数字显示、或执行这两种功能。就热水截流阀来说，截流阀最好是用电池供电。在一个实施例中，控制器和截流阀是通过无线电线路进行通信的不同单元。

在另一实施例中，该系统上可设有复位开关，以便如果系统已被关断则能使用户再次启动热水供应。

该系统上也可具有使防烫系统过载的能力以获得更高水温。该过载特征需要特殊的按键来使诸如洗衣或洗盘碟的特殊任务得以进行。

这样，根据本发明，提供了一种监测从龙头流出的液体温度的龙头控制系统，该龙头控制系统包括：

安装到龙头上的温度传感器和发送器，该温度传感器和发送器用于获取从龙头流出的液体温度数据以及用于传送温度数据；用于接收和处理温度数据的控制器，其中该控制器包括用于如果从龙头流出的液体温度超过预定值则截断从龙头流出的液体的装置。

并且，本发明提供了一种龙头控制系统，它包括：安装到龙头上的温度传感器和发送器，该温度传感器和发送器用于获取从龙头流出的液体温度数据以及用于传送该温度数据；用于接收和处理温度数据的控制器，其中该控制器包括用于显示从龙头流出的液体温度的装置。

在一优选实施例中，温度传感器和发送器连续地发送温度数据，以及包括用于传送旁路(by-pass)信号的装置。最好使用脉冲宽度调制信号。

阀门单元最好包括在安全接通和安全断开模式之间触发(toggle)的装置，其中当收到旁路信号时该阀门单元触发到安全断开模式。第一和第二定时电路最好在安全接通和安全断开模式的操作期间使用。更进一步讲，该阀门单元最好包括用于检查电池状况的装置以及在低能电池状况时通知用户的警报装置。

在本发明的这个实施例中，该单元还包括用于接收、显示和整理(interpreting)来自温度传感器和发送器的温度数据的基本单元，它本身也包括用于如果从龙头流出的液体温度超过预定的最大温度则通知用户的警报装置。

附图简述

参照附图对本发明的以下说明，本发明的这些和其它特征会变得更清楚，附图中：

图1a是显示在控制器与截流阀之间的一有线电线路的本发明一个实施例的透视图；

图1b是显示在控制器与截流阀之间的一无线电线路的本发明一个实施例的透视图；

图1c是显示一组合的控制器和截流阀的本发明一个实施例的透视图；

图2是本发明典型温度传感器/发送器的上部剖视图；

图3是根据本发明的温度传感器/发送器的典型操作的流程图；

图4a是本发明典型控制器的外部特征的示意图；

图4b是本发明典型控制器的内部特征的示意图；

图5是根据本发明的控制器的典型操作的流程图；

图6是本发明典型阀门驱动器的内部特征的示意图；

图7是根据本发明的阀门驱动器的典型操作的流程图；

图8是本发明典型控制器的外部特征的示意图；

图9是显示通信线路的本发明组件的示意图；

图10是显示用于根据本发明的温度传感器/发送器操作的优选控制方案的流程图；

图11是显示用于根据本发明的基本单元操作的优选控制方案的流程图；和

图12是显示用于根据本发明的阀门单元操作的优选控制方案的流程图。

本发明详述

无线温度监测装置10的三个不同实施例在图1a、1b和1c中加以说明。

参照图1a、1b和1c，龙头12显示为安装在排水槽(sink)14上，该排水槽以剖视图显示。在每种情况下，温度监测设备10显示为包含分离组件，即温度传感器/发送器16、控制器18以及成形到龙头12的热水供应器21上的截流阀20。

在图1a所示的实施例中，控制器18和截流阀20显示为通过一有线电线路22连接。控制器18显示为具有一数字显示器。图1b示出了控制器18和截流阀20之间有一无线电线路、控制器18也具有一数字显示器的实施例。图1c示出了控制器18和截流阀组合成单个单元而无数字显示器的实施例。也示出了在温度传感器/发送器16上的复位按钮24。

参照图2，温度传感器/发送器16是一紧凑型单元，它具有监测从龙头12流出的水温以及把温度信息发送给控制器18的电路。该传感器/发送器电路在传感器/发送器主体30中包括传感器26、电池27和发送器28。该传感器/发送器主体30最好是带有孔32的紧凑型主体30，以允许水从其中经过。该主体30最好还是用标准的龙头螺纹装配以允许主体30能安装到龙头12上，从而允许水经过孔32，流经传感器26。温度传感器/发送器16上也可设有用于假如相关连的截流阀20已被启动则可再次启动水流的复位按钮24和/或用作视频警报的LED 24a。

在图3中示出了温度传感器/发送器16操作的流程图。在龙头12不使用时，龙头电路处于休眠模式(框40)，此时不产生和发送温度信号以节省电池能量。当处于休眠模式40时，从传感器26周期性地读取温度(框42)。电池含量(level)得以检查(框43)，并且如果是良好，温度的改变速率基于先前大约1秒钟读取的温度来确定。如果温度的改变速率(框44)小于预定值，例如2℃/秒，那么电路保持在休眠模式(框40)。

如果温度的改变速率大于2℃/秒，那么发送器28打开。发送器28将在预定的时间值(例如120秒)上保持激活，此后，发送器将关闭(框46)。在发送器打开期间，温度数据得以读取和传送给控制器18(框48)。在预定的时间值到期时(框50)，电路将在15秒期间读取3个温度(框52)并且存储这些读数。电路将判断这3个温度读数是否相等(框54)，并且如果是相等，则发送器28关闭且该单元返回到休眠模式(框40)。如果这三个温度读数在框54不相等，则定时器重新设定为预定值，且发送器28保持打开，并继续传送温度数据(框48)。在发送器打开和关闭的两种模式中，电路还继续监测电池27的状况。如果电池状况不是良好，一低能电池信号(框60)将被发送给控制器18。该低能电池信号将以不同的频率或脉冲宽度发送。

在主体30上具有复位按钮的本发明的一个实施例中，电路可以检查水温是否大于设定值(框62)，例如42℃。如果水温超过这个值，则温度数据将被继续发送，且LED 24a可能被驱动以闪烁(框64)。压下复位按钮(框66)将产生一复位信号(框68)，该信号以不同的频率或脉冲宽度被发送到控制器18，并且如果有的话则关闭LED(框70)。

参照图4a和4b，控制器18包括接收和整理来自温度传感器/发送器16的信号的电路。在一优选实施例中，控制器18包括LCD屏幕80、按钮82和LED指示器84。在其内部，控制器18包括如图4b所示的电源86和控制器电路88。在图5中示出控制器电路操作的流程图。

控制器电路88包括休眠模式、安全断开模式和安全接通模式。该控制器电路88将使用5种操作频率和5个标记变量。然而，应明白的是，这里所描述的控制操作仅仅表示可能实现的各种控制方案。

参照图5，在休眠模式(框100)中，指定的变量“a”、“b”、“c”、“v”和“s”被设定为0。控制器和龙头电路两个的电池状况都被检查，即在从温度传感器/发送器16接收电池电压信号(指定频率5)时经过电池检查电路的控制器电池86和龙头电路电池。如果任一电路的电池电压不充足，那么一低能电池指示器，例如LED 84，就会启动(框104)以说明需要更换一个或更多的电池。换句话说，控制器屏幕上的LCD部分可以被照亮以说明低能电池状况。如果变量“s”保持错误(框106)，即0，那么关闭阀门信号(框108)就会以一不同的频率(指定频率2)送到流阀20。如果“s”是正确的，即1，那么重复电池电压的检查(框102)。

如果电池电压(框102)良好，那么电路88就判断它是否正在接收温度发送信号(框110)。如果否，则电路停留在体眠模式(框100)。如果是，说明在使用龙头，则电路88缺省为安全接通模式并设定变量“a”和“v”为正确。变量“a”启动LCD屏幕80。变量“v”启动截流阀20使水流动(框114)。电路88然后将判断是否还在接收温度发送(框116)。如果否，那么“v”被设为错误，且截流阀20被关闭(框118)。

如果温度发送被接收(框116)，那么电路88继续接收和显示温度发送(框120)，并检查变量“b”是否是正确的(框122)。如果“b”正确，且T2是0(框124)(T2在下面描述)，那么该单元维持在安全接通模式且“b”设为错误(框126)。

如果“b”错误(框122)，电路88就会检查安全特征(feature)是否为接通(框124a)。如果否，T2就被赋予预定值，例如相当于120秒接通时间，并且“b”设为正确(框126a)，从而将该系统引到允许龙头水温超过其最大截流温度的旁路条件。安全特征(框124a)可以通过控制器18上特殊的键序来使其失效。

如果安全特征(框124a)是接通，电路88就会判断水温是否超出了最大的截流温度(框128)。如果是，警报就会打开，从而启动LED 84和/或蜂鸣警报，并且“v”设置为错误，从而使阀20关闭(框130)。对于无线电模型，这要通过一不同的射频(指定的频率2)来完成。

如果复位按钮被压下或接收到频率4(框132)，那么温度读数就会被读取并且温度被显示(框134)。如果复位按钮没有压下，或频率4没有收到，则警报维持为打开(框130)。

在框136，将温度读数与最大的截流温度作比较。如果温度大于截流温度，温度读数就会被读取并显示(框134)。如果温度小于截流温度，那么警报关闭(框138)。

在警报被关闭后，“v”设为正确，截流阀20通过频率3(无线电模式)打开(框140)。随着阀门20打开，则在控制器和龙头中检查电池含量(框142)。如果电池含量是良好，那么系统检查温度读数(框116)。如果控制器18或温度传感器/发送器中的电池含量不良好(框142)，那么“s”设为错误，并且低能电池指示器(框104)就会被启动。

截流阀20是成形到龙头12的热水供应器21上的阀门，并且对控制器18做出反应。截流阀20包括在图6中图示的截流阀电路146、电池148以及压力传感器149。

在图7中示出了阀门驱动器流程图。随着龙头打开，阀门驱动器处于备用模式，同时阀门打开(框150)。在备用过程中，阀门驱动器电路检查电池148的状况(框152)。如果电池的状况为低能，则阀门20关闭(框154)。如果电池状况为良好，则阀门电路等待接收来自控制器18的截流信号。这些信号能以三种不同的频率接收，这三个频率为将阀门置于休眠模式的指定频率1(框156)，说明控制器18处于低能电池状况的频率5(框158)或说明已超过最大的预定温度(框160)的频率2。

在接收频率1休眠信号的情况下(框156)，截流电路146将关闭阀门(框162)，并且在通过压力传感器信号接收到启动信号之前一直保持关闭状态(框164)。压力传感器149安装在阀门20的下游以指示龙头的使用。因此，如果龙头关闭，那么压力传感器149将检测截流阀和龙头阀之间的线路压力。如果龙头打开，则线路压力下降，从而产生一信号打开截流阀(框168)。在备用模式中该阀门将保持打开状态(框150)。如果没有收到压力信号，则该系统将以阀门关闭状态等待(框166)。框164表示在上电或电池更换期间程序的开始位置。

在接收表示控制器或喷嘴电池中的低能电池状况或水温超过最大温度的频率5信号的或频率2信号的情况下，阀门20关闭(框154)。如果接收到频率3信号(框170)，则阀门20打开(框174)，否则电路等待适当的阀门打开信号(框172)。

应明白的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以实现系统的各种形式的显示器和/或编程控制。图8示出了控制器18的典型示意图。程序设计次序能使用户设置最大截流温度、在华氏和摄氏温度显示之间触发、在安全接通和安全断开模式之间触发以及如果出现危险的水温时提供适当的音频和视频警报。这种显示器也可显示控制器18和温度传感器/发送器16的电池状况。

本发明的更进一步和优选的实施例的操作在图9-12中示出，其描述了温度传感器/发送器16、显示单元18和截流阀20的控制方案。

参照图9，温度传感器/发送器16显示为通过RF(射频)线路直接与基本单元18和截流阀20进行通信。在这个实施例中，温度传感器/发送器16连续地把温度数据发送给基本装置18和截流阀20。

图10-12示出了温度传感器/发送器16、基本单元18和截流阀20各自的控制方案。参照图10，如框200所示，温度传感器/发送器16连续地发送温度数据。如果旁路按钮24被压下(框202)，就会发送一特殊的旁路信号(框204)。该温度传感器/发送器16将使用脉冲宽度调制信号，其中信号的脉冲宽度正比于一特殊的温度。压下旁路按钮就发产生一要被发送的特殊脉冲宽度的特殊信号，它将被阀门单元20作为一旁路信号加以整理。

参照图11，基本单元接收和处理来自温度传感器/发送器的温度数据并且显示此信息。在上电时(框210)，变量“B”和“T”通过安装在基本单元上的键开关而手动设定为B＝1和T＝1。变量“B”代表两种操作模式，即安全接通或安全断开。如果B＝1，则基本单元处于安全接通模式，而如果B＝0，则基本单元处于安全断开模式。变量“T”代表温度换算。T＝1用摄氏度数显示温度，而T＝0则用华氏度数显示温度。在上电后，在框212，基本单元判断它是否正在接受温度数据。如果否，则电路返回到上电模块(框210)。如果该单元置是在接受温度数据，则该电路判断操作方式。如果B＝1(框214)，则温度数据就会被整理并显示(框216)。如果温度超过预定的安全值(框128)，则蜂鸣器将打开并且LCD显示器将闪烁(框220)，并且继续检查温度数据的接收(框222)。如果温度低于预定值(框218)，则该单元会同样继续检查温度数据的接收(框222)。如果该单元已被设定在安全断开模式(框214)且B＝0，那么温度数据将被整理和显示(框224)。然而，在安全断开模式中，如果没有接收到相应于高温水的信号，就不会启动警报。与安全接通模式一样，该单元继续检查温度数据的接收(框222)。如果在框222，如果没有接收到温度数据，则上电电路就会被启动(框210)。

参照图12，将对阀门单元的操作加以说明。一般来讲，该阀门单元接收和整理来自温度传感器/发送器的温度和旁路信号数据。该阀门单元有3个变量，即安全模式“S”、阀门“V”及蜂鸣器“B”，其中每一项都可以是1或0。S=0代表安全模式断开，而S＝1则表示安全模式接通。V＝0设定为阀门关闭，而V＝1则设定为阀门打开，以及B＝0表示警报关闭而B＝1表示警报打开。该电路也包括定时变量T和T2，该时间变量T和T2以秒代表特定的定时值。

在上电时(框230)，变量设定为S＝1、V＝0及B＝0。在框232，该单元判断它是否在接收温度数据或旁路信号。如果否，则电路返回到框230，并且继续循环直到接收到数据。如果接收到温度数据。则V＝1，且阀门打开而允许水流经龙头。在框236，对电池进行检查。如果电池含量为良好，则该单元继续判断是否接收到温度数据(框240)，否则V设定为0，并且蜂鸣器将周期发声(框238)。在框240，如果接收到温度数据(即，不是旁路信号)，则S＝1(框242)，并且温度数据得到整理(框244)。如果温度大于截流温度(框246)，则V设定为0(阀门关闭)、B设定为1(警报打开)，且T2开始递减计数(框248)。通常，T2为5秒钟。因此，当T2为0时，即已经历5秒，(框250)，则V设成1(阀门打开)，且B设成0(警报关闭)。该单元继续检查它是否在接收数据(框252)，并如果是，则返回到框242。在框246，如果温度小于截流温度，那么该单元检查电池状况(框254)。如果电池状况为良好，则电路返回到框240，否则V设成0(阀门关闭)，并且警报周期发声(框256)。

在框242，如果接收到旁路信号，则S设定成0(安全模式关闭)，并且定时时序T开始递减计数(框258)。通常，T为5分钟。当已经历5分钟时(框260)，S设定成1(安全模式接通)，并且电路进到框252。

在框240和252，如果该单元不接收温度数据或旁路信号，则电路返回成上电(框230)。

因此，因为基本单元和阀门单元彼此独立地从温度传感器/发送器获取数据，因而本发明可以以不同方式加以实现。例如，基本单元可以省略，其中水温并不显示给用户。而且，阀门单元可以省略，其中仅仅将水温显示给用户。

阀门单元最好也设有一旋转开关，该旋转开头允许用户谨慎地设定截流温度的值。

同样，为了便于在可彼此相邻地安装多个单元的环境中安装，温度传感器/发送器和阀门单元最好设有频率选择器，以使相邻的单元以不同的频率操作，以便使互相干扰的危险减小到最小。

在特定的安装中，例如在家庭护理机关、年代久的房屋、日间托儿所和学校，可能需要全日制的防烫保护。因此，各单元也可制成不允许使防烫设备失去其驱动性。

在其它安装中，例如在住宅家庭里，希望能提供给操作者越过如上所述的安全接通模式的能力。

尽管以上所述的实施例在传感器/发送器16、控制器18和阀门单元20之间实现射频连结，但也可利用其它无线电线路，例如LED、红外线或声音线路。

这个说明书中使用的术语和表达都是用作描述的术语而不做限制，并且使用这些术语和表达没有要排除所示和说明的等效特征或其各部分的意图，但应明白，在不脱离权利要求书范围的情况下可能做各种修改。

Claims (23)

1.一种监测从龙头流出的液体温度的龙头控制系统，包括：

安装到龙头上的温度传感器和发送器，该温度传感器和发送器用于获取关于从龙头流出的液体温度的温度数据并发送温度数据；和

用于接收和处理温度数据的控制器，其中该控制器包括用于如果从龙头流出的液体温度超过预定值则截断来自龙头的液体流的装置。

2.如权利要求1所述的龙头控制系统，其中所述用于截断来自龙头的液体流的装置是电磁阀。

3.如权利要求2所述的龙头控制系统，其中所述用于截断液体流的装置包含用于电磁阀控制的阀门驱动电路，该阀门驱动电路对来自控制器的截流信号起反应。

4.如权利要求3所述的龙头控制系统，其中所述控制器和阀门驱动电路通过无线电线路进行通信。

5.如权利要求3所述的龙头控制系统，其中所述阀门驱动电路包括用来检测电磁阀和龙头之间压力变化的压力传感器，和其中该阀门驱动电路对压力变化做出反应以打开电磁阀。

6.如权利要求3所述的龙头控制系统，其中所述电磁阀用电池操作。

7.如权利要求5所述的龙头控制系统，其中所述阀门驱动电路包括用于检测和指示电池状况的装置。

8.如权利要求1所述的龙头控制系统，其中所述控制器用电池操作，且包含有用于检测和指示电池状况的装置。

9.如权利要求1所述的龙头控制系统，其中所述控制器还包括显示液体温度的温度显示装置。

10.如权利要求8所述的龙头控制系统，其中所述温度显示装置是LCD显示器。

11.如权利要求1所述的龙头控制系统，其中所述温度传感器和发送器用电池操作。

12.如权利要求1所述的龙头控制系统，其中所述温度传感器和发送器包括用于把温度传感器和发送器安装到龙头上的标准龙头螺纹。

13.如权利要求1所述的龙头控制系统，其中所述温度传感器和发送器与控制器通过选自射频、发光二极管或红外线通信线路中任意一个的通信线路进行通信。

14.一种监测从龙头流出的液体温度的龙头控制系统，包括：

安装到龙头上的温度传感器和发送器，该温度传感器和发送器用于获取从龙头流出的液体温度并发送温度数据；和

用于接收和处理温度数据的控制器，其中该控制器包括用于显示从龙头流出的液体温度的装置。

15.一种监测从龙头流出的液体温度的龙头控制系统，包括：

安装到龙头上的温度传感器和发送器，该温度传感器和发送器用于获取关于从龙头流出的液体温度的温度数据并连续地发送温度数据；和

用于接收和处理温度数据的阀门单元，其中该阀门单元包括用于如果从龙头流出的液体温度超过预定值则截断来自龙头的液体流的装置。

16.如权利要求15所述的龙头控制系统，其中所述温度传感器和发送器包括用于发送旁路信号的装置。

17.如权利要求16所述的龙头控制系统，其中所述温度数据和旁路信号被脉冲宽度调制。

18.如权利要求15所述的龙头控制系统，其中所述阀门单元包括安全接通和安全断开模式之间触发的装备，其中该阀门单元在接收到的旁路信号时触发为安全为开模式。

19.如权利要求18所述的龙头控制系统，其中所述安全断开模式包括递减计数定时电路，和用于提供再次激活安全接通模式的延时的第一延时器，由此在第一延时期满时，阀门单元触发到安全接通模式。

20.如权利要求19所述的龙头控制系统，其中所述安全接通模式包括秒递减计数定时电路，和用于在从龙头流出的液体温度超过预定值的情况下延迟打开用于截断液体流的装置的第二时延。

21.如权利要求15所述的龙头控制系统，其中所述阀门单元包括用于检查电池状况的装置，以及用于在低能电池状况下通知用户的警报装置。

22.如权利要求15所述的龙头控制系统，还包括用于接收、显示和整理来自温度传感器和发送器的温度数据的基本单元。

23.如权利要求22所述的龙头控制系统，其中所述基本单元包括用于如果从龙头流出的液体温度超过预定的最大温度则通知用户的警报装置。

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