CN1816498A - 一种有效的再生过程信号的自动感知 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水软化方法和相关的装置，本发明可确定在运行循环中有效的再生过程是否发生，本发明包括以下步骤：在水箱(12)中提供一参比元件(Rr)及一隔开的感知元件(Rs)；感知水箱中的溶液在参比元件和感知元件两处的阻抗差，如果阻抗差属于第一，第二和第三状态中的一种，则确定慢洗定时器的最大值时间是否用尽，如果最大值慢洗时间已经用尽，则确定最大时间限制是否是预设时间值，如果预设时间值被达到了，则触发警报信号以警示没有发生有效的再生过程。

Description

一种有效的再生过程信号的自动感知
技术领域
本发明涉及水处理装置，比如软水装置，并且特别涉及一种在水处理装置中感知再生过程信号的系统。
背景技术
硬水引起人们生活中的许多问题，比如结垢，结斑，肥皂垢，易使皮肤受损和干燥，低效的洗衣效果等等。离子置换软水设备被用来去除水中的钙和镁，钙和镁是人们熟知的引起水中产生沉淀物的“硬度”成分。软水装置利用了钠离子或钾离子对硬度因素离子的自然选择置换。这个过程也可以用于移除一些其它的令人厌烦的多价离子，比如铁和锰。一旦钠离子被硬度离子从树脂上置换掉(将位置让给带更多电荷的离子)，软水装置需要使这个自然选择过程反转一下。这个反转过程，通常叫做再生，通过利用盐溶液中大量的钠离子来使反应发生变化来颠覆自然选择的置换。当包含大量钠离子的水流持续通过离子置换树脂床时，上面的硬度成分被冲刷掉并随水流流走。最后，当树脂床被洗涤以后，其上的每个置换点都包含了一个钠离子。于是该设备又回复到工作循环，可以减少更多的硬离子。
在此通过引用结合一篇专利号为5699272的美国专利，该美国专利披露了一种在水处理系统(比如软水装置)中进行电子测量离子置换床的导电性的系统，以确定树脂床何时饱和且需要再生。该感测器也具有确定在吸盐/慢洗循环中盐分何时被洗出树脂床的能力。
在一些实际应用中，软水装置需要适应特定的要求，比如需要移除供应水中的镭。移除镭的过程只有当软水装置的再生过程有效执行之时才能成功。该系统会产生信号以警示控制单元接下来的处理步骤可以执行。然而，现有的水处理系统中不包括产生指示一完整的或有效的再生过程已经发生的信号。
因此，人们需要一种可指示有效再生过程的发生并适用于软水装置的水处理系统。
发明内容
本发明提供的用于指示有效的软水装置再生过程的系统符合或已经超出了上述的需要，本发明以经过测量的溶液感知信号的时间间隔为特征。如果系统在预设的时间期间内没有接收到溶液感知信号，那么系统就会发出警报以警示没有发生有效的再生过程。相反，如果系统在预设的时间期间内正确接收到了溶液感知信号，那么系统会发出信号以将水处理过程推进到下一步骤。另外，由于缺乏警报指示灯，和/或“有效再生过程”指示灯，则警报不会被发出。
更特别地，本发明提供了一种软水方法，该方法可确定在一运行循环中有效的再生过程是否发生，包括以下步骤：在水箱中提供一参比元件及一隔开的感知元件；感知水箱中的溶液在参比元件和感知元件两处的阻抗差，如果阻抗差属于第一，第二和第三状态中的一种，则确定慢洗定时器的最大值时间是否用尽，如果最大值慢洗时间已经用尽，则确定最大时间限制是否是预设时间值，如果预设时间值被达到了，则触发警报信号以警示没有发生有效的再生过程。
在另一实施例中，本系统包括一可确定有效再生过程是否发生的水处理装置，该装置包括一水箱，一盐箱，将所述盐箱将盐提供到所述水箱的一导管，为所述水箱提供排水路径的一导管，在所述水箱中的一参比元件以及在所述水箱中与所述参比元件隔开的一感知元件。同时，该装置还包括用于感知水箱中溶液在所述参比元件和所述感知元件之间的阻抗差的一电路。以及连接到所述电路的一用于帮助确定所述阻抗差是否属于第一，第二和第三状态其中一种的微处理器，该微处理器按顺序地确定最大值的慢洗时间是否被达到，如果是的话，则预设时间上限被达到，这样则触发警报信号以指示有效再生过程没有发生。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明做进一步的描述：
图1是适用于本发明的一软水系统的正视图，其中某些部分被剖开以便清晰出示内部结构；
图2是适用于图1的软水系统的一控制电路的电路图；
图3a-3c是图1所示软水系统的受微处理器控制的自调式慢洗子程序的流程图。
具体实施例
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示是一种可适用本发明的水处理或软化装置10，该装置包括一水箱或主处理箱12，该水箱或主处理箱12包含有一合适的离子交换树脂床14。供水管16通过阀室18连接，阀室18通过一延伸到水箱12中的管20将水传递到水箱12中。水向下流经树脂床14并通过管22流经阀室18直到水管24，即经过软化的水由水管24向外提供。一导管26从阀室18延伸到一盐箱28，该盐箱中含有盐。一排水管30的一端也连接到阀室18，另一端连接到一合适的排水道(未示出)。一控制单元32被安装在阀室18附近，用于控制在操作软水器过程中根据需要对水流进行转换的阀门。作为典型技术特征，一微处理器34(图2最佳示出)包括在控制单元32中。
在该技术领域所熟知的，在一工作周期中的大部分时间软水器10都在运转，在该过程中，进水流经树脂床14并被软化。经过软化的水经由水管24流出。在由用户根据消耗率，进水硬度及其他该领域熟知因素预设的时间间隔中，树脂床14必须利用钠离子以再生替代聚集在树脂床上的硬性离子。首先，一返洗过程被激活，在该过程中，进水以相反方向进入水箱12来冲刷掉大量的粒子并使得树脂床14变松弛而不至于过度密实。
接下来的步骤是吸盐和盐洗。这个步骤有两个功能。首先是将盐从盐箱28通过导管26输入到处理箱12。将盐提取到处理箱12的过程会持续几分钟直到盐箱28中的一控制阀(未示出，但在该领域熟知)停止了盐的提取。这时候，慢洗循环开始了。在吸盐步骤中，软水器10的树脂床完全被钠离子包围。在慢洗过程中当硬水通过导管16进入水箱12时，水箱12的上部开始形成一少量钠离子/大量钠离子前沿。该前沿会逐渐向下推进直到水箱12的底部。在此通过引用结合一被转让的美国专利US5699272，其中描述了连接到微处理器34的成对的感知和参比电极36，38可以用于监控上述的前沿推进到水箱12底部的过程。成对的电极36，38在空间上彼此分隔且垂直，用于检测水箱中的溶液在形成感知元件Rs的电极36和形成参比元件Rr的电极38之间的阻抗差。对前沿的监控优选被用于决定慢洗循环在何时结束。还要注意的是，电极38在工作位置上接近导管22的底端，基于阀室18中阀门的位置，导管22中既流过经过处理的水也流过欲从排水管30中排出的水。经过慢洗之后，软水器10作好了下一次工作(软化)循环的准备。
如图2所示是用于控制各种工作循环的电路40，包括有微处理器34，并且电极36，38通过线路42连接到电路40。装载在一探头44(图1示出)上的参比元件Rs和与其分隔开的感知元件Rs通过线路46，48连接到一插头50的插脚1，2和3上。插脚4通过线路52连接到微处理器并带有一电阻54，该电阻54用于防止微处理器进入任何闩锁状态。电阻56和电容58可作为指示器工作，用于向微处理器34指示探头44已经准备好(比如：已被插入)并且向微处理器34发送合适的信号。当探头44未被插入时会产生5伏电压的信号，而当探头44已被插入时插头50的插脚4和5会发生断路因此则产生0伏电压的信号。
参比元件Rr形成一惠斯顿电桥电路的一电极臂，感知元件Rs形成惠斯顿电桥电路的另一电极臂。探头44受到点60和62之间的交流电压的激励。该交流电压防止在已使用直流电压得情况下产生定标；定标可存在于元件Rr和Rs上。电阻64形成惠斯顿电桥电路的又一电极臂，且电阻66形成惠斯顿电桥电路的第四电极臂。电容68可作为滤波电容以防止射频干扰影响电路或产生错误信号。惠斯顿电桥的输出端连接到一比较器70，比较器70的输出端是一集电极开路设备，基于探头是否平衡该集电极开路设备可开或关。比较器70本身带有一内部晶体管。当比较器70关闭时，比较器输出的是一种类似于梯形信号的半波整流信号。当比较器70开启时，比较器输出的是一直流电压。
因而，当比较器70断开时，二极管72处输出一直流电压，当比较器70接通时，二极管72处于基态。当比较器70接通时，元件Rr和Rs之间平衡，而当比较器70断开时，元件Rr和Rs之间不平衡。在状态1和3，比较器接通；而在状态2，比较器断开。
二极管74和电阻76串联连接，并连接到位于比较器70的输出端和二极管72的正极之间的交点78。交点80处的相位关系对交点60和62处的交流电流的相位关系至关重要。
二极管72的输出量在经过一电阻82到一NPN晶体管84时被耦合。该晶体管84将二极管输出的直流电压转换成一欲提交给微处理器34的0到5伏直流电压信号。同时，一键盘86连接到控制单元32以允许用户输入时间和日历数据，这在该领域是熟知的。此外，显示设备88，比如LCD显示器，也被提供，该显示设备连接到微处理器34以显示整个系统10的操作状态。
因而图2所示电路用于决定带有元件Rr和Rs的探头44是否平衡。在第一时期，探头44平衡，第二时期，探头44不平衡；之后在第三时期，探头重新平衡。
该领域熟知的，是否要进行再生处理的决定是基于水箱溶液中参比元件Rr和感知元件Rs之间的阻抗差来决定的。如果未进行再生处理，则系统决定在一天中的何时进行再生处理，比如在早上2:00到6:00之间。如果到了再生处理时间，则系统决定开始再生处理并且控制单元32中的一马达被开动。接下来，系统决定马达是否处于返洗过程，如果这样的话则载入返洗时间。返洗过程会一直持续直到定时器的时间用尽。一旦定时器的时间用尽，马达就被开动并且系统决定马达是否处于吸盐过程/慢洗过程。接下来，系统决定探头44是否连接，如果是的话则启动自调式慢洗子程序。
如图3a-3c所示是一自调式慢洗子程序的流程图。首先，当与主控制阀关联的马达处于吸盐过程/慢洗过程时，一最大值慢洗定时器被载入到微处理器36。该定时器可以以，比如，99分钟(应该采用比整个循环更长的时间)，被载入，因此，如果最大值定时器的时间用尽并且达到了上限99分钟，则系统触发一警报模式，向用户请示错误。
一状态定时器被载入(90)并启动(92)。系统确定探头44是否处于状态1(94)。如果探头44不处于状态1，则状态定时器被重新载入(90)并且被持续重新载入直到系统确定探头处于状态1中。一旦系统确定探头44处于状态1中，则系统开始确定最大值的慢洗定时器的时间是否用尽。如果时间用尽或者在(97)处的回应是“是”(表示时间上限(这里是99分钟)被达到了)，则系统确定时间限制是否是99分钟(98)。如果时间限制是99分钟，则一警报模式被触发(100)。虽然在本实施例中使用了99分钟作为警报的触发点，但是可以理解的是，在实际应用中，也可以选择其它时间作为警报触发点。该警报模式会采用可视信号的模式，比如在采用显示设备88上显示图例，显示设备上的发光二极管或者在别处用灯光，双色的发光二极管(绿色到红色之间变幻)，持续闪动的发光二极管，声效信号(持续的或间歇的)或者相似的其它警报信号，包括上述的结合。在(100)警报的触发表示有效的再生没有发生，因此流出的水质可能不再符合标准。由于存在问题，该循环在(102)除被停止。如果时间限制不是99，警报信号不会被触发，但是该循环依然会被停止(103)。
如果时间上限(本实施例99分钟)没有被达到，则系统确定状态定时器的时间是否用尽(104)。在用来说明的实施例中(虽然没有限制)，状态1的状态定时器可以是5分钟。因此一旦探头44处于状态中的5分钟用尽了，则系统载入状态2时间的状态定时器(106)(图3b)并启动该状态定时器(108)。系统开始确定探头44是否处于状态2中(110)。只要探头44不是处于状态2，则状态定时器被持续载入(112)直到探头44处于状态2中。
一旦探头44处于状态2中，系统确定最大值慢洗计时器的时间是否用尽(114)以及确定时间上限是否被达到(116)。接下来，确定时间限制是否是99分钟(118)。如果时间限制是99分钟，则触发警报模式(120)。在优选的实施例中，警报信号120与警报信号100相同；然而不同的警报信号也是可以考虑的。在(122)处循环中止，说明存在问题。如果时间限制不是99分钟，循环同样会中止，但是不会触发警报(123)。虽然在本实施例中使用了99分钟作为警报的触发点，但是可以理解的是，在实际应用中，也可以选择其它时间作为警报触发点。
如果时间上限没有被达到，系统开始确定状态定时器的时间是否用尽(124)。如果状态定时器的时间用尽了则系统载入状态3的状态定时器(126)。在用来说明的实施例中，状态2的时间优选为5分钟，但并不以此对本发明作出限制。
参照图3，状态定时器被载入(126)并启动(128)，且系统确定探头是否处于状态3(130)。只要探头不处于状态3，则重新载入状态定时器(132)。一旦探头处于状态3中，系统开始确定最大值慢洗计时器的时间是否用尽(134)，并且这样的话，系统开始确定时间上限是否被达到(135)以及时间限制是否是99分钟(136)。虽然在本实施例中使用了99分钟作为警报的触发点，但是可以理解的是，在实际应用中，也可以选择其它时间作为警报触发点。如果时间限制是99分钟，则一警报模式被触发(140)并且循环中止(142)，指示存在问题。如果时间限制不是99分钟，循环同样中止(143)，但是不触发警报。
只要时间上限没有被达到，则系统确定状态定时器的时间是否用尽(144)。如果状态定时器的时间用尽了，说明状态3已经全部完成，此时控制单元32中的马达会被开动，并且系统开始确定马达是否处于快洗位置。在用来说明的实施例中，状态3的时间优选为15分钟，但并不以此对本发明作出限制。
可以理解的是，上面出现的特别的时间设置可是多样的并且并不以上述的时间设置对本发明作出限制。而且，正反器或同类部件可以被采用，因此第一状态可以是不平衡状态，第二状态可以是平衡状态，且第三状态可以是不平衡状态。另外的可替代的方法是，取代原有的如果探头是不在相应的状态则持续重新载入状态定时器，可采用一次载入状态定时器但不开始，直到确定探头处于相应的状态中。
在慢洗子程序执行完后，马达被启动并且系统开始确定马达是否处于快洗位置。如果这样的话，马达被关闭并且快洗定时被载入到定时器中。当快洗定时器的时间用尽时，系统开始确定马达是否处于原始位置。如果马达处于原始位置，则马达被关闭且再生过程完成。
因此，可以看出，本系统提供了有效再生过程是否发生的指示。一旦警报信号被触发，则用户被警示再生过程无效，这意味着不符合水质标准的水正要流出。
虽然在此说明了关于本发明的用语确定有效再生是否发生的一特别的实施例，但本发明的思想并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (12)

1、一种软化水的方法，该方法确定在运行循环中有效的再生过程是否发生，其包括步骤：
在水箱中提供一参比元件以及与其隔开的一感知元件；
感知水箱中的溶液在参比元件和感知原件之间的阻抗差；
如果阻抗差的值属于第一，第二和第三状态中的一种，则确定最大值的慢洗定时器的时间是否用尽；
如果最大值的慢洗定时器的时间用尽了，确定最大值时间限制是否是预设的时间值；
如果该预设的时间值被达到了，则触发一警报信号以警示有效再生过程没有发生。
2、如权利要求1所述的方法，进一步包括一步骤：如果预设慢洗时间值被达到了，中止运行循环。
3、如权利要求1所述的方法，进一步包括一步骤：如果预设慢洗时间值没有被达到，中止运行循环。
4、如权利要求1所述的方法，其特征是：预设慢洗时间值为九十九分钟。
5、如权利要求1所述的方法，其特征是：所述警报信号是声效和可视警报指示器中的一种。
6、如权利要求1所述的方法，进一步包括在确定最大值的时间定时器的时间是否被用尽以后，再确定最大值的时间限制是否被达到。
7、如权利要求6所述的方法，其特征是：所述预设最大时间值是九十九分钟。
8、如权利要求1所述的方法，进一步包括：分别为所述的第一，第二和第三状态确定最大预设时间限制是否是预设时间限制。
9、一种软化水的方法，该方法确定在运行循环中有效的再生过程是否发生，其包括以下步骤：
在水箱中提供一参比元件以及与其隔开的一感知元件；
感知水箱中的溶液在参比元件和感知原件之间的阻抗差；
按顺序地确定阻抗差是否属于第一，第二和第三状态中的一种；
为所述的每一个状态确定最大值慢洗定时器的时间是否用尽；
如果最大值的慢洗定时器的时间用尽了，确定最大值时间限制是否是预设的时间值；
如果预设时间值被达到了，触发警报信号以指示有效再生过程没有发生；以及
如果警报信号被触发，中止运行循环。
10、一种水处理装置，该装置确定在运行循环中有效的再生过程是否发生，所述装置包括：
一水箱(12)；
一盐箱(28)；
将所述盐箱(28)将盐提供到所述水箱(12)的一导管(26)；
为所述水箱(12)提供排水路径的一导管(24)；
在所述水箱(12)中的一参比元件(Rr)；
在所述水箱(12)中与所述参比元件(Rr)隔开的一感知元件(Rs)；
用于感知水箱中溶液在所述参比元件和所述感知元件之间的阻抗差的一电路(40)；
连接到所述电路(40)的一用于帮助确定所述阻抗差是否属于第一，第二和第三状态其中一种的微处理器(34)，并按顺序地确定最大值的慢洗时间是否被达到，如果是的话，则预设时间上限被达到，这样则触发警报信号以指示有效再生过程没有发生。
11、如权利要求10所述的系统，进一步包括连接到微处理器(34)的用于指示所述警报信号的一显示设备(88)。
12、如权利要求10所述的系统，其特征是：所述警报信号是声效和可视警报指示器中的一种。
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