CN1324424A - 流体控制阀的控制设备 - Google Patents

Abstract

一种控制设备包括多个流体控制阀(5),其特别适用于为卫生洁具(1和2)供水。该阀具有由脉冲信号驱动的双稳态电磁螺线执行器和一个能独立驱动各个执行器的共用控制电路(6)。该控制电路和执行器由包括干电池组(7)的现场电源驱动。

Description

流体控制阀的控制设备

本发明涉及一种控制设备，用来控制电气装置，例如一种像电磁操作的流体控制阀这样的机电设备。这种控制设备具有广泛的用途，在控制多个阀门并将流体如水供给龙头、淋浴设备、卫生间或其组合等中具有良好的效果。因此本发明特别涉及但不仅限于涉及一种带有控制设备和阀门的盥洗设备，其用来将水提供给不同的卫生洁具如淋浴器、盥洗池以及抽水马桶(WC)或者比如说几个淋浴器。

电气控制的水阀广泛应用于管道设备以及盥洗设备中，这里节水特别重要，同时出于使用安全和方便的原因这里很容易出现滥用的情况，比如说在专门为老人或残疾人使用的盥洗设备中。

出于安全及安装的方便，一般优选使用蓄电池驱动的阀门。

本发明的一个目的是提供一种控制设备，其可控制两个或多个阀门并由一个电池组来供电。

本发明的一个方面是提供一种控制装置，其包括：

多个流体控制阀，每个阀都具有双稳态电磁执行器以开、关各自的阀门，执行器包括一个可在两个分别对应于阀门开、关状态的位置之间移动的臂杆，以及一个响应于相应的电脉冲在所述两个位置之间移动臂杆的机电驱动装置，臂杆在移到一个位置后可保持在该位置处；

对于每一个控制阀，都有一个与执行器相连的输出信号形成装置，其用来提供所述相应的电脉冲；

控制阀共用的控制电路装置，该控制电路装置与每一个输出信号形成装置相连以独立地控制每一个阀门；

输入信号供给装置用来将控制信号提供给控制电路装置；以及

现场电源供应装置，其包括干电池组装置，并与所述控制电路装置和所述输出信号形成装置相连，其还用来为控制装置的驱动以及所述脉冲提供电力。

控制电路装置可包括：一个与所述输出信号形成装置相连的微控制器；以及存贮器装置，该存贮器装置所保存的程序和数据可使微控制器响应于所述输入信号供给装置独立地控制所述阀门。该输入信号供给装置可为每一个控制设备配备一个或多个控制开关。

控制设备最好包括与控制电路装置相连的手动开关装置，其用来使所述阀门根据所选择的两个或多个预先设定的不同时间间隔之一打开一段时间。

开关装置可包括一个第一开关，其可通过控制装置使相应的阀门打开第一预定时间间隔，以及一个第二开关，其可通过控制装置使该阀门打开相对较短的第二预定时间间隔。

控制电路装置最好在阀门打开所述第一预定时间间隔后，允许阀门以预先确定的次数打开所述第二预定时间间隔。

阀门打开时，相应的第二开关可经控制电路装置关闭该阀门。

控制电路装置最好对应于开关装置，将所述设备设定成预定的控制状态，并记录下阀门处在所述状态下时间间隔的代表值，然后控制电路响应于所述开关装置按两倍或多倍于所述时间间隔的时间将所述阀门设定成所述的控制状态。

本发明的另一个方面是提供一种盥洗设备包括：

多个卫生洁具；

与所述各个卫生洁具的供水管对应相连的、双稳态电磁操作水流控制阀；

一个与水流控制阀相连的基于微处理器控制电路；

用来独立地控制每一个阀门与所述控制电路相连的、对应于每一个阀门的开关装置；以及

与控制电路相连的干电池组电源装置，其用来通过控制电路操作控制电路并为所述控制阀供电。

每一个开关装置可包括两个或多个开关从而使各个阀门打开不同的预定时间间隔。

本发明的另一个方面是提供一个控制设备，其用来控制至少两个阀门如栓锁式电磁阀的开关从而使流体从一个共用流体源或不同的流体源送到相应的开口，该控制设备包括：

-对应于每一个阀门的一个或多个手动开关，其用来启动阀门的开、关；

-定时装置，其用来控制每一个阀门打开的时间；

-超驰控制装置，其用来缩短该预定时间；

-加满/停止开关，其可在有限的时间周期打开一个或多个阀门，第二个功能是如果所述阀门是开启的，则关闭该阀门；

-锁定开关装置，其用来将阀门关闭一个预定时间；

-锁定键开关，其用来关闭阀门；以及

-干电池组电源，其用来给控制设备提供电源，并经过控制设备给阀门提供电源。

本发明设备可优选包括温度控制装置。

该控制设备优选包括两个通道，每个通道控制一个阀门，每个通道具有多个开关输入，其中一些输入可被编上时间程序，而且这些输入中有一个输入只有在其它的输入中有一个输入有效时才能有效。在流体阀打开时，所述的其它输入会跨越另一些输入，或者在供能阀门关闭时用来增大流体阀。

该控制设备还可有一个或多个辅助通道，这些通道具有简单地开/关的开关功能。

通过将电源负载分配给多个开关，每一个开关根据情况通电，系统所需功率减少，用一个干电池(或几个)即可用来满足多个阀门的需要。

上述设备在设计上可编入不同的操作方式，并可选择设定不同的时间值等。

为了更好地理解本发明，现有以举例的方式参照附图对本发明进行描述。

图1为盥洗设备的示图；

图2为控制设备简化了的电路图；

图3为控制设备电路板的平面图；

图4为控制设备的电路图；以及

图5为带有双稳态电磁执行器的阀门的简图。

图1中的盥洗设备包括WC(抽水马桶)1和带有冷热水龙头(旋塞)3的脸盆2。WC1和龙头3各自由其上带有电动截止阀5的管道供水。

如图5所示，每一个截止阀5包括一个将阀5在开关之间切换的双稳态电磁执行器100。该双稳态螺线执行器具有一个在端部110枢轴连接在支件111上的臂杆101，一个电磁激磁线圈102以及一个永久的吸持磁铁103。臂杆101与阀5中的阀门件相连(如虚线109所示)并可在第一、第二限制位104、105之间移动，该第一、第二限制位104、105对应于阀门的关、开状态。如果臂杆101处于第二限制位105处，则由于吸持磁铁103的吸引会使其保持在该位置上。如果臂杆处于第一限制位104上，则是由于吸持磁铁的吸力不足，以将臂杆吸移过来而使臂杆保持在该位置上。当第一脉冲信号加到电磁线圈上时，吸持磁铁103由于电磁线圈102的电场而增强，这时臂杆则移到第二限制位105处。此时将一个反向脉冲加到线圈上，臂杆则会脱离吸持磁铁的吸持。这不仅能克服吸持磁铁的吸力而且还能使螺线臂杆回到第一限制位104处。这样电磁执行器100仅通过短脉冲驱动就可在阀门开闭位置之间操作，而不需提供位置保持驱动信号。

臂杆101可与弹簧装置106或另一个永久磁体107相连，从而使臂杆轻触保持在第一限制位104处，这里也可没有这种弹簧装置以及其它的永久磁铁。

每一个阀门都是那种通过阀门元件运动直接切断或打开水流的阀门，或者如图中所示，每一个阀门可具有间接控制或“伺服”控制的一级或多级108，如阀门元件控制隔板或类似物上的小流孔，从而使压力累积或释放，该压力反过来作用于隔板的运动并控制阀门的水流。

阀门由具有微处理器的控制设备6控制，该控制设备6由二氧化锂锰干电池组7驱动。

如图2至4所示，每一个控制设备6都包括一个微控制器8和一个电擦写可编程只读存贮器(EEPROM)9，该EEPROM9与微控制器相连并带有微控制器8的程序和数据。

驱动阀门的脉冲信号由相应的驱动电路10提供。每一个驱动电路都有两个输出端子11与相应的阀门相连。每一个驱动电路中的输出端子11都经二极管12和NPN/PNP三极管组13分别连接到高低电源干线14、15上，与电池组7相连。控制设备6中的微控制器8和其它半导体设备都由电池组7经一个稳压器16驱动。

微控制器8还经微处理器19和连接单元80与一个传感器/显示单元17相连。微处理器19的功能是接收从单元17的温度传感器过来的温度指示信号，处理后与一个合适的高温阈值比较，然后为单元8提供一个高温自动切断信号。传感器/显示单元17可包括一个市场可买到的、预制的、基本为数字式的温度计单元，也可适当的整定之。当然，该传感器/显示单元也可包括一个微处理器以进行数字显示。

该控制单元还有一个包括两个八位寄存器20、21的开关接口电路18，其输出经多路传输与微控制器8相应的信号输入端相连。

寄存器20根据控制板23中的八个按钮开关22设定，而寄存器21反映的则是五个双列直插式开关(DIP开关)23和一个安装在控制设备8中印刷电路板上的按钮开关24的状态。寄存器21还与输入端子25、26相连，以接收一个可选的外部输入信号和一个可选的功能键开关(图中未示出)。

控制设备的电路板(PCB)具有端子30以便与一个6V干电池组，如二氧化锂锰电池组相连。微控制器28用两组分别导向输出子电路(50、60和70)的引线与IC相连以控制相应的阀门。该主IC还与按钮输入芯片20相接并通过芯片21与一个外部I/P、功能键开关端子25和26、DIP开关板23以及一个按钮相连，主IC还与连接单元80相连从而与温度传感器/显示模块电路17相连。芯片21与连接器90相连从而与控制板23上的开关22相连。

图3中的电路板是带有阀门V1、V2、V3等用来控制比如龙头、淋浴及W.C.的系统的主控制板。

该板可独立控制最多三个栓锁式电磁阀V1、V2、V3。这些阀门可根据手动开关(图中未示出)来进行开、关操作，阀门开启的时间可以在很宽的范围进行设定，阀门在这之前的任何时候也都可以关上。这里对功能键100有一个规定即当控制键开关电磁执行器100锁定(LOCKOUT)时，所有的阀门都关闭，并且在此期间所有开关输入都被禁止。

特定的开头输入还具有附加的属性，例如加满/停止(TOP UP/STOP)的功能，当温度传感器电路17检测的温度超过设定的上限时，第三通道可被关闭的功能。这些功能可根据需要来使用或不用。

如果需要，为了防止溢流、限制用水或提供安全控制等，可采用一个“无效(disable)”时间，从而在溢流发生时，在设定的时间内不再加水(此功能仅限于通道1、2)。TOP UP/STOP可继续使用，最多为5次。

阀门通道1和2

这是两个各自独立但相同的通道。每一个通道都有四个开关输入，其中一个开关输入设计成TOP UP/STOP，并且每一个开关都有其自己的编制的加入时间(FILL TIME)。

对于前三个开关输入，阀门会打开一段预设的时间，然后关闭。此外，这三个开关自身可被设定成要么(a)在加水时，设定成无效；要么(b)允许第二次操作来关闭阀门。

如果第四个开关设定成TOP UP/STOP，那么它只能在前三个开关中任何一个开关开始加水操作后才有效。当阀门为开时，这个开关用作停止(STOP)开关一一关闭阀门，取消当前的加水时间。当阀门关闭时这个开关变为TOP UP并且在这个开关无效前最多允许5次操作。

如果第四个开关设成ON/OFF，其可用来开始一个加水操作，并且按第二下时就会将阀门关闭。

如果单元由双列直插式开关设定并给定一个延时(DELAYTIME)，那么开关1到3会在开始加水之后的这段时间内无效，而TOPUP/STOP功能会继续保持有效。

阀门通道3

该通道有一个开关与之相连，并与外部I/P端子相连。该通道通常用作淋浴控制。该通道可有其自己编好的加水时间。该开关动作会使阀门打开一预定时间，而开关的第二次动作会使阀门关闭。

温度模块

该模块在合适的位置感受并显示水温，并且如果装上一个可选的自动关闭模块，那么当温度达到43°或以上时，阀门会自动关闭。并且在温度超过该设定值时，阀门无论如何都不会打开。

锁定键开关

锁定键开关可用于防止未经授权的人员来操作设备，在锁定条件下，所有的阀门都关闭并且所有的开关都无效。

设定

下面的步骤1和2可用来选择加水时间以及所需的操作模式。设备通常都带有“缺省”值，这时所有的加水时间都设定为零，因此设备不会响应任何开关输入直到被设定好。

通过步骤3设备可被重新设定回“缺省”值，这时所有的加水时间设成到零。

即使电池组断开一较长时间，所有设定值都会保存在主板的存贮器中。

1．对于每一个开关来说，编写加水时间都是一样的，并且都必须进行以下步骤：

ⅰ)确保电池组已经联妥，并且LOCKOUT为关；

ⅱ)按下PROG钮并放开(任何打开的阀门都会关上)；

ⅲ)确定编程开关所需的运行时间或加水时间。按下一个加水开关一一对应的阀门会打开。当达到所需要的运行时间时(或达到加水的水位)，再次按下同一加水开关一一阀门将关上；

ⅳ)等待2秒钟，使存贮器的数据更新；

ⅴ)重复步骤ⅱ)到ⅳ)，设定其它的加水开关。

2．为每一个开关编写ON或ON/OFF操作：

ON模式        一一旦开始加水，后续的开关操作将被忽略；

ON/OFF模式    一交替变换开关从而对使阀门开和关。

该设备通常为：通道1和2中前3个开关中的每一个开关都设定成ON/OFF模式而第四个开关则用作TOP UP/STOP开关。如果需要前3个开关也可被改写成ON操作模式，第四个开关改写成ON/OFF模式。

对于通道3，只有ON/OFF模式，并且不能被改变。

通过试用来检查当前每一个开关的设定值一一仅在设定值需要改变时才重新编写。

ⅰ)确保电池组已经连妥，并且LOCKOUT为关；

ⅱ)按下PROG钮并放开(任何打开的阀门都会关上)；

ⅲ)操作LOCKOUT键，并回到“关”的位置；

ⅳ)按下准备编程的开关；

ⅴ)等待2秒钟，使存贮器的数据更新。

3．使所有的开关编制成无效。

ⅰ)确保电池组已经连妥，并且LOCKOUT为关；

ⅱ)按下PROG钮，并保持至少3秒种(任何打开的阀门都会关上)；

ⅲ)等2秒钟，使存贮器的数据更新。

4．设定双列直插式开关

这些开关可在任何时候进行调整，但是建议将这项工作安排在上面编程步骤完成，并在加水时间和模式被检测为正确后进行。

这里有5个双列直插式开关，其操作详述如下。该双列直插式开关位于上位时为“开”，位于下位时为“关”。

                   开关

通道1和2   1      2    3     4    延持时间

           关    关    关    关    0

           开    关    关    关    5分钟

           关    开    关    关    10分钟

           开    开    关    关    15分钟

           关    关    开    关    20分钟

           开    关    开    关    25分钟

           关    开    开    关    30分钟

           开    开    开    关    35分钟

           关    关    关    开    40分钟

           开    关    关    开    45分钟

           关    开    关    开    50分钟

           开    开    关    开    55分钟

           关    关    开    开    60分钟

           开    关    开    开    65分钟

           关    开    开    开    70分钟

           开    开    开    开    75分钟

                               开关

                               不加水的时间如编入的值

                               加水时间按编入的值X10

通道3(淋浴时间)     5

                               在给通道3的加水时间编

                               程时，该设定值对减少等待

                               时间非常理想。

举例

比如淋浴时间需要5分钟(300秒)，这可通过两个方式来实现。

a)按照设定阶段1，在按下加水开关打开加水后等5分钟再关闭，然后将双列直插式开关的电极5断开。

b)按照设定阶段1，只需在按下加水开关后等30秒再关上，然后将双列直插式开关的电极5合上(10×30=300秒)。

这里可以看到控制设备在构成上可以为多个阀门提供多种功能，每一个阀门都由单个的干电池组提供动力。

本发明不仅可用于盥洗设备、管道装置，甚至还可用于流体控制阀。此外上述控制设备可用于其它的场合。特别是b)中描述的将时间值编入控制设备的方法一般都非常有用。

上述实施例中的电源可适用于干线电网或者适用于从现场电源如大型电池组接收电力，前述干电池组仅用作备用电源。电池组就地或其它地方可以充电。

Claims (12)

1、一种控制设备，包括：

多个流体控制阀，每个阀都具有双稳态电磁执行器以开、关相应的阀门，执行器包括一个可在两个分别对应于阀门开、关状态的位置之间移动的臂杆，和一个响应于相应的电脉冲在所述两个位置之间移动臂杆的机电驱动装置，臂杆在移到一个位置后可保持在该位置处；

对于每一个控制阀都有一个与执行器相连的输出信号形成装置，其用来提供所述相应的电脉冲；

控制阀共用的控制电路装置，该控制电路装置与每一个输出信号形成装置相连以独立地控制每一个阀门；

输入信号供给装置，其用来将控制信号提供给控制电路装置；以及

现场电源装置，如干电池组装置，其与所述控制电路装置和所述输出信号形成装置相连，用来为控制装置的驱动以及所述脉冲提供电力。

2、如权利要求1的控制设备，其中控制电路装置可包括：一个与所述输出信号形成装置相连的微控制器；以及存贮器装置，该存贮器装置所保存的程序和数据可使微控制器响应于所述输入信号供给装置独立地控制所述阀门。

3、如权利要求1或2所述的控制设备，其中输入信号供给装置包括可为每一个阀门配备一个或多个控制开关。

4、如前述任一权利要求所述的控制设备，包括与控制电路装置相连的手动开关装置，其用来使所述任何阀门根据预先设定的两个或多个不同时间间隔所选择的一个打开一段时间。

5、如权利要求4所述的控制设备，其中所述开关装置包括：一个第一开关，其通过控制电路装置使相应的阀门打开第一预定时间；以及一个第二开关，其通过控制电路装置使该阀门打开相对较短的第二预定时间。

6、如权利要求5所述的控制设备，其中控制电路装置在阀门打开所述第一预定时间后，允许阀门以预先确定的次数打开所述第二预定时间间隔。

7、如权利要求4或5所述的控制设备，其中当任何阀门打开时，对应的第二开关经控制电路装置在操作上关闭该阀门。

8、如权利要求4到7中任一项所述的控制设备，其中控制电路装置响应于开关装置将所述设备设定成预定的控制状态，并记录阀门处在所述状态下时间间隔的代表值，然后，控制电路响应于所述开关装置，按两倍或多倍于所述时间间隔的时间将所述阀门设定成所述预定的控制状态。

9、一种盥洗设备包括：

多个卫生洁具；

与所述各个卫生洁具的供水管对应相连的水流控制阀，每一水流控制阀都具有用以开关对应的阀门的双稳态电磁执行器；

一个具有微处理器的与水流控制阀相连的控制电路；

对应于每一个阀门并与所述控制电路相连的开关装置，其相对于其它阀门独立地控制该阀门；以及

与控制电路相连的干电池组电源装置，其用来为控制电路供电，并通过控制电路为所述控制阀供电。

10、如权利要求9所述的盥洗设备，其中每一个开关装置都包括两个或多个开关从而使相应的阀门打开不同的预定时间间隔。

11、根据附图所述的控制设备或盥洗设备。

12、如前述任一权利要求所述的控制设备或盥洗设备，其中电源装置由干线电网或其它电源驱动，且所述干电池组用作备用电源。

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