CN207998894U - 一种家用自来水自动监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种家用自来水自动监控系统。该系统具体包括水流传感器、液位传感器、电动水泵、电磁阀、单片机以及指示灯显示模块。水流传感器设置在居民家的总供水管路上，用于检测总供水管路中是否存在水流；液位传感器设置在居民家各储水容器的顶部，用于检测对应储水容器中的水位。水流传感器和液位传感器所检测到的信号发送至单片机，单片机对接收到的信号进行处理，并控制电动水泵和电磁阀的开和闭，进而实现自来水的自动存储和自动关闭功能。本实用新型结构简单、成本低、维护便捷、节约人力，是一种适用于普通农村家庭的低成本高性能的一款家用自来水控制系统。

Description

一种家用自来水自动监控系统

技术领域

本实用新型涉及供水设备技术领域，具体地说是一种家用自来水自动监控系统。

背景技术

随着我国农村经济的飞速发展，农民的生活水平有了巨大的提高。但是目前大部分农村地区仍采用按时供水的方式，需要人员及时接水，并且及时关注储水容器的液位，及时关闭。这样会耽误人员时间，给生活造成一定的不便，会造成断水现象或者溢水现象，极大的造成了人力和电力的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种家用自来水自动监控系统，以解决现有家用自来水不能实现自动储水自动停水的问题。

本实用新型的目的是这样实现的：一种家用自来水自动监控系统，包括：

水流传感器，与单片机相接，设置在居民家的总供水管路上，用于检测总供水管路中是否存在水流，并将检测信号发送至单片机；

液位传感器，与单片机相接，设置在居民家各储水容器的顶部，用于检测对应储水容器中的水位，并将检测信号发送至单片机；

电动水泵，与单片机相接，设置在居民家的总供水管路上，用于在单片机的控制下实现打开或闭合；

电磁阀，与单片机相接，设置在居民家的各分供水管路上，用于在单片机的控制下实现打开或闭合；每一分供水管路连接一个储水容器；

单片机，分别与所述水流传感器、所述液位传感器、指示灯显示模块、电磁阀和电动水泵相接；用于接收所述水流传感器和所述液位传感器所发送的信号，并在总供水管路中存在水流且储水容器水位不满时，控制电动水泵打开，同时控制与水位不满的储水容器对应的电磁阀打开，向水位不满的储水容器内注水；当总供水管路中不存在水流或各储水容器的水位均满时，由单片机控制电动水泵和电磁阀均关闭；以及

指示灯显示模块，与所述单片机相接，用于在单片机的控制下显示出对应储水容器内水位的高低。指示灯可以为LED。

所述单片机为IAP15F2K61S2单片机。所述单片机在控制电动水泵和电磁阀的打开或闭合时，是通过继电器输出模块进行控制的。具体控制方式可分为以下两种：

一种是：当所述水流传感器检测到总供水管路中存在水流时，由单片机控制所有液位传感器同时检测各储水容器内的水位，并根据液位传感器所检测到的信号，控制与水位不满的储水容器对应的电磁阀打开，向水位不满的储水容器内注水。

另一种是：当所述水流传感器检测到总供水管路中存在水流时，由单片机控制所有液位传感器依序检测各储水容器内的水位，当液位传感器检测到其所对应的储水容器不满时，由单片机控制对应的电磁阀打开，向该储水容器内注水；待前一储水容器注满水后再由后一液位传感器进行相应的液位信号检测。

在所述单片机内还设有A/D转换模块，A/D转换模块用于将所述水流传感器和/或所述液位传感器所发送的模拟信号转换成数字信号。

本实用新型中，采用水流传感器检测总供水管路中是否存在水流，采用液位传感器检测储水容器内的水位高低情况，单片机根据水流传感器和液位传感器所检测到的信号来控制电动水泵和电磁阀的开和关，利用LED来进行信号的输出显示，达到最终系统设计的初衷。当储水容器内水满或者总供水管路中停水时电动水泵和电磁阀关闭，当储水容器内缺水并且总供水管路中放水时，立即自动打开电动水泵和电磁阀储水，不需要人为的干预。此系统结构简单、维护起来方便、适用性强，最重要的是成本低廉性能好，可很好地解决部分农村分时供水易造成的断水或溢水等问题。

本实用新型是以农村供水现状为背景，所设计出的一种节省人力物力的低成本高性能容易操作的一个家用自来水自动监控系统。该系统通过水流传感器和液位传感器进行检测，检测信号传送至单片机，由单片机控制电动水泵、电磁阀的开关，从而实现自动储水、自动停水的功能，方便高效，经济实用。

本实用新型结构简单、成本低、维护便捷、节约人力，是一种适用于普通农村家庭的低成本高性能的一款家用自来水控制系统。

附图说明

图1是本实用新型中监控系统的工作原理示意图。

图2是本实用新型中指示灯显示模块的结构示意图。

图3是本实用新型中继电器输出模块的结构示意图。

具体实施方式

结合图1，本实用新型所提供的家用自来水自动监控系统包括水流传感器、液位传感器、电动水泵、电磁阀、单片机以及指示灯显示模块。单片机分别与水流传感器、液位传感器、电动水泵、电磁阀以及指示灯显示模块相接。

单片机是整个监控系统的核心，本实施例中采用的是IAP15F2K61S2单片机。单片机通过其内的控制驱动电路控制水流传感器和液位传感器进行信号的检测，水流传感器和液位传感器将检测到的信号数据再传输至单片机，单片机根据接收到的信号数据控制指示灯显示模块亮或灭，控制电磁阀的打开或闭合，同时还控制电动水泵的打开或闭合，从而实现居民家中自来水的自动存储及自动停水功能。

在自来水监控系统中，传感器的作用非常重要，传感器是能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或者装置，通常有敏感元件和转换元件组成，对检测起着重要作用。本实用新型通过水流传感器和液位传感器发送信号给IAP15F2K61S2单片机，进而来控制电动水泵和电磁阀的开和关。

具体来说，水流传感器设置在居民家的总供水管路上，水流传感器例如可以为Y25-T12V型水流传感器。水流传感器的数量是一个，其可在单片机的控制下检测总供水管路中是否存在水流，并将检测到的信号发送至单片机。

液位传感器例如可以为SUS304式液位传感器。液位传感器的数量与居民家中储水容器的数量相同且一一对应，且每一个液位传感器设置在对应储水容器的顶部，液位传感器可在单片机的控制下检测对应储水容器内的水位高低，并将检测到的信号发送至单片机。

电动水泵例如可以为RGB15-10式电动水泵，电动水泵设置在总供水管路上。总供水管路又通过若干分供水管路与各储水容器相接，本实用新型中，一个分供水管路连接一个储水容器，即：分供水管路的数量与储水容器的数量相同。在每一分供水管路上各设有一个电磁阀，因此，电磁阀的数量与储水容器的数量相同且一一对应。电磁阀例如可以是2W-200-20式电磁阀。电磁阀通常情况下是处于常闭状态。

每一个储水容器还对应着一个指示灯显示模块，在单片机的控制下，指示灯显示模块可显示出对应储水容器内水位的高低。同时，人们也可通过指示灯显示模块来检测系统是否正常工作。

例如：对于居民家中的太阳能储水箱而言，可以设计如图2所示的指示灯显示模块。IAP15F2K61S2单片机具有A/D转换功能，即：在IAP15F2K61S2单片机内设置有A/D转换模块。当IAP15F2K61S2单片机的A/D转换引脚（图2中左侧即为单片机的一部分引脚）检测到太阳能储水箱内液位传感器（电阻式液位传感器）传来的电压量信号后，与设定的四种预置电压进行比对，根据比对结果控制四个二极管（D2、D3、D4、D5）的亮灭状态，进而显示太阳能储水箱内液位的高低状态。本实施例中，设置四个二极管，可把太阳能储水箱的容量等分为四份，二极管D5亮，其他二极管灭，表明太阳能储水箱内只有四分之一的水；二极管D5和二极管D4同时亮，其他二极管灭，表明太阳能储水箱内有一半的水；四个二极管同时亮，表明太阳能储水箱内水满。

A/D转换模块是在IAP15F2K61S2单片机自带A/D转换引脚的基础上设计的。由于太阳能储水箱内使用的是电阻式液位传感器（如图2所示），输出的是模拟量，而单片机智能处理数字量，所以必须把模拟量转换为数字量才能在单片机中对数据进行进一步处理。A/D转换模块是把模拟信号转换成数字信号，把由液位传感器传来的液位模拟信号转换成数字信号，然后再通过单片机的处理进行LED液位显示和电磁阀的开关控制。

单片机在控制电磁阀以及电动水泵的打开或闭合时，是通过继电器输出模块进行控制的。如图3所示，单片机输出引脚连接ctl1，当ctl1低电平时，光电耦合器U4 输出引脚导通。场效应管Q4栅极接通5V电压为高电平，Q4导通，继电器K4的控制引脚1，2对地导通。继电器K4的1，2引脚通过电流，继电器K4吸合，控制继电器K4的引脚3，4导通。二极管D6用于泄放继电器K4断开时继电器线圈的维持电流，反之，则断开继电器。

本实用新型中，通过液位传感器对储水容器内的水位进行检测，当储水容器内水位不满且水流传感器检测到总供水管路中存在水流时（即检测到放水时），由单片机控制电动水泵和电磁阀动作。当储水容器内水满了之后或者总供水管路中不存在水流（即停止放水）时，单片机控制电动水泵和电磁阀关闭。

单片机对液位传感器、水流传感器以及对电磁阀和电动水泵的控制，都是通过可编辑的软件程序来实现的。因此，单片机在具体控制时，可以有如下两种控制方式。

第一，当通过水流传感器检测到总供水管路中存在水流时，单片机控制各液位传感器同时检测各储水容器中是否装满水，然后根据各液位传感器所采集到的各储水容器内的水位情况，根据需要打开对应的电磁阀，进而由相应的分供水管路向相应的储水容器内注水。哪一个储水容器内水满时，则单片机控制相应的电磁阀关闭。当所有储水容器都接满水时，单片机再控制电动水泵关闭。

第二，当通过水流传感器检测到总供水管路中存在水流时，单片机依序控制液位传感器检测各个储水容器内的液位状况，即：逐个检测储水容器内的液位状况；当储水容器内水满无需注水时，则进行下一储水容器的检测；当储水容器内水不满需要注水时，则等待该储水容器注满水后再进行下一储水容器的检测；直至最后一个储水容器注满水后，控制电动水泵关闭。

上面两种控制方式都可以实施，但是，通常选用第一种方式。因为同时注水可以确保用水的及时，避免了逻辑判断，使程序简单直观，提高了稳定性。而且各个储水容器用水量没有确定的规律性，故采用第一种控制方式也是很有必要的。

若水流传感器检测到总供水管路中不存在水流时，则由单片机控制电动水泵和各电磁阀均关闭。

本实用新型采用IAP15F2K61S2单片机作为核心芯片，辅助于相关硬件电路，通过水流传感器和液位传感器检测信号传送给单片机，经过IAP15F2K61S2单片机控制，从而实现使自动监控系统具有检测水流、检测液位并及时控制电动水泵、电磁阀的开关的功能，实现了居民家中对自来水的自动监控功能。

Claims (6)

1.一种家用自来水自动监控系统，其特征是，包括：

水流传感器，与单片机相接，设置在居民家的总供水管路上，用于检测总供水管路中是否存在水流，并将检测信号发送至单片机；

液位传感器，与单片机相接，设置在居民家各储水容器的顶部，用于检测对应储水容器中的水位，并将检测信号发送至单片机；

电动水泵，与单片机相接，设置在居民家的总供水管路上，用于在单片机的控制下实现打开或闭合；

电磁阀，与单片机相接，设置在居民家的各分供水管路上，用于在单片机的控制下实现打开或闭合；每一分供水管路连接一个储水容器；

单片机，分别与所述水流传感器、所述液位传感器、指示灯显示模块、电磁阀和电动水泵相接；用于接收所述水流传感器和所述液位传感器所发送的信号，并在总供水管路中存在水流且储水容器水位不满时，控制电动水泵打开，同时控制与水位不满的储水容器对应的电磁阀打开，向水位不满的储水容器内注水；当总供水管路中不存在水流或各储水容器的水位均满时，由单片机控制电动水泵和电磁阀均关闭；以及

指示灯显示模块，与所述单片机相接，用于在单片机的控制下显示出对应储水容器内水位的高低。

2.根据权利要求1所述的家用自来水自动监控系统，其特征是，所述单片机在控制电动水泵和电磁阀的打开或闭合时，是通过继电器输出模块进行控制的。

3.根据权利要求1所述的家用自来水自动监控系统，其特征是，当所述水流传感器检测到总供水管路中存在水流时，由单片机控制所有液位传感器同时检测各储水容器内的水位，并根据液位传感器所检测到的信号，控制与水位不满的储水容器对应的电磁阀打开，向水位不满的储水容器内注水。

4.根据权利要求1所述的家用自来水自动监控系统，其特征是，当所述水流传感器检测到总供水管路中存在水流时，由单片机控制所有液位传感器依序检测各储水容器内的水位，当液位传感器检测到其所对应的储水容器不满时，由单片机控制对应的电磁阀打开，向该储水容器内注水；待前一储水容器注满水后再由后一液位传感器进行相应的水位信号检测。

5.根据权利要求1所述的家用自来水自动监控系统，其特征是，在所述单片机内设有A/D转换模块，用于将所述水流传感器和/或所述液位传感器所发送的模拟信号转换成数字信号。

6.根据权利要求1所述的家用自来水自动监控系统，其特征是，所述单片机为IAP15F2K61S2单片机。