CN212164630U - 一种新型水族箱自动换水机及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型水族箱自动换水机及其控制系统，所述自动换水机包括空气制水的冷凝塔、储水的水箱、雾化装置、液位探测器、供电的电源模块和控制的微控制器；冷凝塔包括冷凝塔气罩和冷凝组件；水箱包括设置旧水雾化出口的箱体且箱体内被分隔为新水水箱、旧水水箱、控制室三个空间；新水水箱与冷凝塔、水族箱连通；旧水水箱内安装雾化装置，雾化装置的出雾端靠近旧水雾化出口，且旧水水箱与水族箱连通；新水水箱、旧水水箱、水族箱分别设置一组液位探测器；微控制器分别与冷凝组件、雾化装置、液位探测器、水泵电连接。本实用新型通过冷凝塔空气制水解决自动换水时的水源问题，又通过雾化装置将旧水雾化后释放到空气中，减少人工排水。

Description

一种新型水族箱自动换水机及其控制系统

技术领域

本实用新型属于水族箱配件技术领域，具体涉及一种新型水族箱自动换水机及其控制系统。

背景技术

饲养水族类的宠物，因外界会不断的向水族箱投入食料和肥料，会导致水族箱内的电解质越来越多，使得鱼类或水草类对环境不适应。因此，定期换水对水族类的养殖是必须的。对大型和超大型的水族箱，因水族箱的位置相对固定，换水量巨大，一般采用安装加水、排水管道的方式来解决换水问题。但是，对中小型水族箱的换水，完全依赖于人力。水源也主要依赖自来水。

当前市场上，针对中小型鱼缸的换水设备，都只有辅助式，并不能完全的解放人力。一类最原始的是虹吸管换水器，人先用虹吸管把水从鱼缸中吸到缸外容器倒走，再把新水倒入鱼缸中。二类是电动换水管，相当于在虹吸管上加装了小型水泵，增加了换水效率。三类是自动补水器，通过鱼缸水位的变动，来控制加水流入水族箱。

首先，现有技术中一类补水器可以在鱼缸水位降低（挥发，或有旧水被抽出），自动补充水到设定的水位。可是这些补水器的水源要么是连接到储水箱子，要么是连接到自来水管。连接到储水箱，影响美观不说，还需要人定期加水，没有完全脱离人力；连接到自来水管，安装则非常麻烦；而且只能自动加水，鱼缸中的旧水还是需要人抽出。在换水的时间和量上，都不能做到按时准确，缺乏科学性。这种情况尤其在只是想简单观赏，并不想做到把自己历练成一个水族专业人群极其普遍。换水的时间和量，因为生活、工作、心情，变动幅度特别大，这也严重影响这水族箱最终的成景效果和观赏性。其次，自来水中的氯会刺激鱼类的粘膜，准备换入鱼缸的新水必须加入一定的中和剂，或经过太阳暴晒后才可使用；且上述三类设备都不能对水源做到一个很好的处理。

因此，市场上公开的三类换水器具有以下缺陷：

1.不能使得抽旧水，加新水的过程完全脱离人力；

2.换水时间和量完全靠人的记忆和经验，不规律换水，会造成水体水质不稳定；

3.都需要使用已经额外处理好的水源。

为了克服现有技术存在的全部或者部分缺陷，本领域技术人员进行了研究创新。申请号为201710313828.6；发明创造名称为一种鱼缸的中国发明专利申请，公开了一种鱼缸，其包括缸体、空气制水装置和出气装置；利用空气制水对鱼缸进行换水，可以解决水源问题。申请号为201620203799.9；发明创造名称为一种带鱼缸的加湿器的中国实用新型专利申请，公开了一种带鱼缸的加湿器，包括加湿器单元和鱼缸单元，所述加湿器单元安装在鱼缸单元上部；加湿器单元包括加湿器顶盖、雾化片安装支架、雾化片PCB板、加湿器下盖、用于固定加湿器顶盖和下盖的螺丝和用于固定雾化片安装支架的螺丝；利用鱼缸里的水加湿空气，增加鱼缸的功能。

实用新型内容

本实用新型提供一种不同于现有技术的新型水族箱自动换水机，将空气制水的冷凝塔和能雾化的水箱组合后配置液位探测器，由微控制器控制水泵将水族箱内旧水抽出并通过雾化装置排入空气、以及将空气制水的新水补入水族箱；不仅解决了水族箱自动换水时的水源问题，还利用排出的旧水为环境空气加湿解决了旧水排放的问题，而且自动换水机外部结构简洁大方，不影响水族箱的观赏性。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种新型水族箱自动换水机，与水族箱连接，包括空气制水的冷凝塔、储水的水箱、雾化装置、液位探测器、电源模块和微控制器；

所述冷凝塔包括设置空气出口和空气入口的冷凝气罩，冷凝气罩内安装冷凝组件；

所述水箱包括设置旧水雾化出口的箱体，且箱体内被分隔为新水水箱、旧水水箱、控制室三个空间；所述新水水箱与冷凝塔空间相通，且新水水箱通过一组水泵与水族箱连通；所述旧水水箱内安装雾化装置，雾化装置的出雾端靠近旧水雾化出口，且旧水水箱通过另一组水泵与水族箱连通；所述微控制器、电源模块和两组水泵均安装在控制室中；

所述新水水箱、旧水水箱、水族箱分别设置一组液位探测器；

所述电源模块分别与冷凝组件、雾化装置、水泵、微控制器供电连接；

所述微控制器分别与冷凝组件、雾化装置、液位探测器、水泵电连接。

进一步地，本实用新型提供两种冷凝组件的具体结构。

A、第一种冷凝组件结构如下：

所述冷凝组件包括冷凝片、半导体制冷片、散热片、散热风扇、螺栓和相互卡扣的背壳、扣壳；所述冷凝片、半导体制冷片、散热片通过螺栓依次连接成一个整体后整体安装在背壳、扣壳共同形成的内部空间中；所述散热风扇安装在扣壳或者冷凝气罩或散热片上并位于散热片远离半导体制冷片的外侧；所述半导体制冷片、散热风扇分别与微控制器连接。

所述螺栓的螺母与冷凝片之间设置低导热系数的塑料垫片；或者，所述螺栓采用低导热系数的塑料制成；或者，所述螺栓外表面覆盖低导热系数的塑料层。

所述半导体制冷片的外围设置有环状的隔热泡棉。

所述冷凝片的叶片倾斜向下，朝向新水水箱。

所述冷凝片上设置有与微控制器信号连接的热敏电阻。

B、第二种冷凝组件结构，用压缩机代替上述结构中的半导体制冷片，此时冷凝组件具体结构如下：

所述冷凝组件包括包括与微控制器连接的压缩机和将冷凝水引入新水水箱的冷凝片。采用压缩机进行制冷的冷凝组件，其结构与市售的压缩机除湿机结构相近，不再赘述。

所述冷凝片的叶片倾斜向下，朝向新水水箱。

所述冷凝片上设置有与微控制器信号连接的热敏电阻。

进一步地，本实用新型提供了雾化装置的具体结构：所述雾化装置为微孔雾化器、陶瓷雾化片、高压雾化器、蒸发式雾化器中的任意一种。

所述微孔雾化器包括安装在旧水水箱内的雾化片安装支架、安装在雾化片安装支架上的微孔雾化片、位于微孔雾化片下方且向下延伸到旧水水箱底部的棉棒；所述微孔雾化片与微控制器连接。

所述箱体在分隔旧水水箱与控制室的隔断上安装一个雾化风扇，同时箱体上设置一个连通外界与控制室的雾化空气入口，从雾化空气入口经雾化风扇到旧水雾化出口形成一个连通的气路；所述雾化风扇与微控制器连接。

本实用新型针对上述水族箱自动换水机还提供了一种水族箱自动换水机的控制系统，包括微控制器和供电的电源模块；所述微控制器包括ESP32芯片电路以及分别与ESP32芯片电路电性连接的程序指示灯、蜂鸣器电路、下载电路、PWM功率输出电路、8A电流保险丝电路、IIC温湿度传感器电路、PWM调速电路、热敏电阻电路、开关电压电路、AD电路；所述电源模块包括15A电流保险丝、3.3V电源电路、5V电源电路、ADC参考电压电路；输入电源经15A电流保险丝分别输入3.3V电源电路、5V电源电路；所述3.3V电源电路分别与ESP32芯片电路、ADC参考电压电路供电连接。

进一步地，所述ESP32芯片电路中包括型号为ESP32-WROOM-32的模组。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型通过冷凝塔进行空气制水并根据水位将制得的新水补入水族箱中进行补水，解决自动换水时的水源问题，换水机的水源全部来自于空气当中的冷凝水，相比自来水可直接补入水族箱中；同时，从水族箱中抽出的旧水通过雾化装置雾化后排入水族箱周围的空气中，为环境增湿。

（2）本实用新型通过微控制器可根据用户设定的个性化换水方案或外部导入的推荐换水方案，定时、定量完成自动换水；也可根据水族箱内水位情况，进行自动补水。

（3）本实用新型提供的自动换水机采用整体型的箱式结构，不需要连接额外的进水管、出水管，外部结构简洁大方，不影响水族箱的观赏性。

（4）本实用新型提供的水族箱自动换水控制系统，采集半导体制冷片、液位探测器、温湿度传感器、冷凝片上的热敏电阻等数据，通过内置Wifi模块、蓝牙模块的ESP32芯片及其外围电路，一方面可以按照设定好的参数协同控制冷凝组件、雾化装置、水泵等工作状态，另一方面可以按照用临时调整的换水策略协同控制冷凝组件、雾化装置、水泵等工作状态。

附图说明

图1为本实用新型整体的立体结构示意图；

图2为冷凝塔中冷凝组件的安装示意图；

图3为冷凝塔中两个冷凝组件的安装位置示意图；

图4为图3的左侧示意图；

图5为冷凝组件的立体示意图；

图6为冷凝组件的俯视图；

图7为冷凝组件结构的爆炸示意图；

图8为冷凝片、半导体制冷片、散热片通过螺栓依次连接成一个整体的结构示意图；

图9为水箱内部分隔为三个空间的结构示意图。

图10为雾化装置及水泵组件在水箱中的安装示意图；

图11为雾化装置在水箱中的安装示意图；

图12为图1中A-A截面剖视图；

图13为实施例5中控制系统结构示意框图；

图14为ESP32系统的示意图；

图15为两路PWM功率输出电路的电路图；

图16为两路PWM调速电路的电路图；

图17为非接触式液位传感器安装在水族箱上的安装示意图；

图18为冷凝塔模型拆分的示意图。

其中：

100、冷凝塔；110、冷凝组件；120、冷凝气罩；200、水箱；210、雾化装置；220、水泵；201、新水水箱；202、旧水水箱；203、控制室；204、雾化出口；205、雾化空气入口；

1、背壳；2、扣壳；3、半导体制冷片；4、冷凝片；5、散热片；6、隔热泡棉；7、螺栓；8、塑料垫片；9、散热风扇；10、微孔雾化片；11、棉棒；12、雾化风扇；13、隔膜泵；14、电磁阀；15、液位探针；16、非接触式液位传感器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案、优点更加清楚，下面将结合附图对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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

本实施例具体公开一种新型水族箱自动换水机，包括空气制水的冷凝塔100、储水的水箱200、雾化装置210、液位探测器、电源模块和微控制器。

如图1、图2、图3、图4、图18所示，所述冷凝塔100包括冷凝气罩120和安装在冷凝气罩120内部的冷凝组件110；所述冷凝气罩120上设置空气出口和空气入口。

所述冷凝气罩120在冷凝塔100内形成气体回路，引导空气进入冷凝塔100后，经过冷凝组件110降温冷凝出其中的水分，将水收集后可用作补水的水源。

如图9-图11所示，所述水箱200包括设置旧水雾化出口的箱体；所述箱体内被分隔为新水水箱201、旧水水箱202、控制室203三个空间；所述新水水箱201与冷凝塔100空间相通，且新水水箱201通过一组水泵220与水族箱连通；所述旧水水箱202内安装雾化装置210，雾化装置210的出雾端靠近旧水雾化出口，且旧水水箱202通过另一组水泵220与水族箱连通；所述微控制器、电源模块和两组水泵220均安装在控制室203中。

所述新水水箱201用于收集并存储冷凝塔100从空气中获取的液态水。从空气中获取的水称之为新水，新水无需再处理即可作为水源补入水族箱中。

所述旧水水箱202用于存储从水族箱中导出的水。从水族箱中导出的水称之为旧水，旧水通过雾化装置210形成雾气发散到水族箱周围，不仅可以为周围空气加湿，在水族箱周围构建一个水循环；还减少了人工排放旧水的需求，更省心。

所述控制室203用于安放微控制器、电源模块、水泵220等部件主体。所述水泵220通过管路与新水水箱201、水族箱、旧水水箱202连通，通过微控制器的控制实现水的调度。

所述新水水箱201、旧水水箱202、水族箱分别设置一组液位探测器。

所述液位探测器用于检测新水水箱201、旧水水箱202、水族箱中水位情况，并将检测到的水位信息反馈至微控制器。

所述水泵220为隔膜泵13、齿轮泵、活塞泵中的一种或多种。所述水泵220上设置有防止回流的电磁阀14。

所述电源模块分别与冷凝组件110、雾化装置210、水泵220、微控制器供电连接。所述电源模块为用电设备提供匹配的工作电压。

进一步地，在一个具体实施方式中，所述电源模块采用MOS管作为开关电源接口，是具备驱动能力的电源，其功能类似于继电器。MOS管的输出端一脚接用电设备、一脚接微控制器，意在通过微控制器的弱电信号，来控制电压稍高，且有驱动能力的电流。

所述微控制器分别与冷凝组件110、雾化装置210、液位探测器、水泵220电连接。所述微控制器通过分析液位探测器采集到的水位信息等信息，控制冷凝组件110、雾化装置210、水泵220的工作状态。

本实施例公开的自动换水机作为水族箱的配件，为了方便自动换水，使用时需要通过水管管路将自动换水机与水族箱内部连通；为了方便采集水位情况，需要额外安装用于采集水族箱内水位情况的液位探测器，用于采集新水水箱201、旧水水箱202的液位探测器已经预先安装好，不必额外安装。自动换水机整体设备体积小，安装便捷。

本实施例公开的自动换水机，从空气冷凝取水补充给水族箱，又将从水族箱中抽取的水雾化后排向空气，因此自动换水机可以不外接进水管或出水管，脱离人力，自动完成换水工作。而且由于补水用的新水来自空气，相比自来水，电解质和对鱼有害的物质含量极低，对鱼来说，这些新水相当于大自然中的雨水，空气制水获得的水源可直接使用，不需要再做额外处理。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，对冷凝塔100及冷凝组件110的具体结构进行详细公开。

本实施例提供两种冷凝组件110的具体结构。

A、第一种冷凝组件110结构如下：

如图5-图8所示，所述冷凝组件110包括冷凝片4、半导体制冷片3、散热片5、散热风扇9、螺栓7和相互卡扣的背壳1、扣壳2；所述冷凝片4、半导体制冷片3、散热片5通过螺栓7依次连接成一个整体后整体安装在背壳1、扣壳2共同形成的内部空间中；所述散热风扇9安装在扣壳2或者冷凝气罩120或散热片5上并位于散热片5远离半导体制冷片3的外侧；所述半导体制冷片3、散热风扇9分别与微控制器连接。所述半导体制冷片3被冷凝片4和散热片5夹在中间，通过贯彻冷凝片4和散热片5的螺丝固定。

半导体制冷片3，也叫热电制冷片，是一种热泵。它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高。半导体制冷片3是成熟的市售产品，本技术方案的改进点不在于半导体制冷片3结构的改进，故不再赘述。

B、第二种冷凝组件110结构，用压缩机代替上述结构中的半导体制冷片3，此时冷凝组件110具体结构如下：

所述冷凝组件110包括与微控制器连接的压缩机和将冷凝水引入新水水箱201的冷凝片4。此时，所述冷凝组件110还包括相互扣合的背壳1、扣壳2

上述两种冷凝组件110结构中，所述散热风扇9设置在散热片5的一端为气体流路提供动力。扣合形成一个壳体结构的背壳1、扣壳2为半导体制冷片3或压缩机等制冷元件创造了一个稳定的温差工作环境。散热风扇9工作而形成气流，使外部空气进入冷凝塔100；进入冷凝塔100的外部空气接触到冷凝组件110的冷凝片4而降温冷凝出其中的水分，再流入冷凝组件110的散热片5，带走因冷凝端降温产生的热量；另一方面，冷凝形成的水从冷凝片4上脱离并汇入新水水箱201中。

当然，在第一种结构的冷凝组件110中，所述半导体制冷片3的外围设置有环状的隔热泡棉6，以减少散热片5传递给冷凝片4的热量。在第二种结构的冷凝组件110中，冷凝片4与散热片5不直接接触，可以相互间隔一定的空间，也可以通过隔热泡棉6等隔热层分隔。

进一步地，对同时接触冷凝片4和散热片5用于连接的螺栓7进行进一步限定。所述螺栓7的螺母与冷凝片4之间设置低导热系数的塑料垫片8；或者，所述螺栓7采用低导热系数的塑料制成；或者，所述螺栓7外表面覆盖低导热系数的塑料层。

第一种方案，所述螺栓7的螺母位于冷凝片4一侧，且螺栓7的螺母下方套设有低导热系数的塑料垫片8，防止散热片5的热量直接被螺丝传回冷凝片4，降低冷凝效率。

第二种方案，所述螺栓7采用低导热系数的塑料制成。

第三种方案，所述螺栓7外表面覆盖低导热系数的塑料层。

采用螺栓7将冷凝片4、半导体制冷片3、散热片5连接在一起的方案时，为了减少热量回传对冷凝效率的影响，可采用上述三种方案中的任意一种方案选取对应的螺栓7或者为普通螺栓7增加低导热系数的塑料垫片8。

进一步地，所述冷凝片4的叶片倾斜向下，朝向新水水箱201。倾斜的冷凝片4，有助于冷凝水从冷凝片4上脱离。

进一步地，所述冷凝片4上设置有与微控制器信号连接的热敏电阻。方便监测冷凝组件110的工作状态。

本方案中散热风扇9可以选择直流无刷风扇，也可以选择其他能产生风力的装置。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在实施例1或实施例2的基础上，进一步说明雾化装置210。

所述雾化装置210为微孔雾化器、陶瓷雾化片、高压雾化器、蒸发式雾化器中的任意一种。

如图10、图11所示，所述微孔雾化器包括安装在旧水水箱202内的雾化片安装支架、安装在雾化片安装支架上的微孔雾化片10、位于微孔雾化片10下方且向下延伸到旧水水箱202底部的棉棒11；所述微孔雾化片10与微控制器连接。

进一步，所述箱体在分隔旧水水箱202与控制室203的隔断上安装一个雾化风扇12，同时箱体上设置一个连通外界与控制室203的雾化空气入口，从雾化空气入口经雾化风扇12到旧水雾化出口形成一个连通的气路；所述雾化风扇12与微控制器连接。

本方案中雾化风扇12可以选择直流无刷风扇，也可以选择其他能产生风力的装置。

本实施例的其他部分与实施例1或实施例2相同，故不再赘述。

实施例4：

如图1-图12、图17、图18所示，本实施例在实施例1-3任一项的基础上提供一种新型水族箱自动换水机，包括空气制水的冷凝塔100、储水的水箱200、雾化装置210、液位探测器、电源模块和微控制器。本实施例中，所述冷凝塔100和水箱200上下设置，冷凝形成的水可自然汇入下方的水箱200中，减少耗能。而且，本实施例中，一个冷凝塔100中设置两组冷凝组件110，提高冷凝水的产量。

1、冷凝塔100

如图1-图4、图18所示，一个冷凝塔100中设置两组冷凝组件110，所述冷凝塔100包括冷凝气罩120和安装在冷凝气罩120内部的冷凝组件110；所述冷凝气罩120上设置空气出口和空气入口。

所述冷凝气罩120在冷凝塔100内形成气体回路，引导空气进入冷凝塔100后，经过冷凝组件110降温冷凝出其中的水分，将水收集后可用作补水的水源。

本实施例中，为了提高空气制水的水量，冷凝塔100气罩内同时安装两组冷凝组件110；为了使整体结构紧凑且保证各个冷凝组件110的冷凝效率，两组冷凝组件110的散热面面对面安装。

如图5-图8所示，所述冷凝组件110包括冷凝片4、半导体制冷片3、散热片5、散热风扇9、螺栓7和相互卡扣的背壳1、扣壳2；所述冷凝片4、半导体制冷片3、散热片5通过螺栓7依次连接成一个整体后整体安装在背壳1、扣壳2共同形成的内部空间中；所述散热风扇9安装在扣壳2或者冷凝气罩120或散热片5上并位于散热片5远离半导体制冷片3的外侧；所述半导体制冷片3、散热风扇9分别与微控制器连接。所述半导体制冷片3被冷凝片4和散热片5夹在中间，通过贯彻冷凝片4和散热片5的螺丝固定。

2、雾化装置210

如图10、图11所示，所述微孔雾化器包括安装在旧水水箱202内的雾化片安装支架、安装在雾化片安装支架上的微孔雾化片10、位于微孔雾化片10下方且向下延伸到旧水水箱202底部的棉棒11；所述微孔雾化片10与微控制器连接。

进一步地，所述箱体在分隔旧水水箱202与控制室203的隔断上安装一个雾化风扇12，同时箱体上设置一个连通外界与控制室203的雾化空气入口，从雾化空气入口经雾化风扇12到旧水雾化出口形成一个连通的气路；所述雾化风扇12与微控制器连接。

3、水箱200

如图9-图11所示，所述水箱200包括设置旧水雾化出口的箱体；所述箱体内被分隔为新水水箱201、旧水水箱202、控制室203三个空间；所述新水水箱201与冷凝塔100空间相通，且新水水箱201通过一组水泵220与水族箱连通；所述旧水水箱202内安装雾化装置210，雾化装置210的出雾端靠近旧水雾化出口，且旧水水箱202通过另一组水泵220与水族箱连通；所述微控制器、电源模块和两组水泵220均安装在控制室203中。

所述新水水箱201用于收集并存储冷凝塔100从空气中获取的液态水。从空气中获取的水称之为新水，新水无需再处理即可作为水源补入水族箱中。

所述旧水水箱202用于存储从水族箱中导出的水。从水族箱中导出的水称之为旧水，旧水通过雾化装置210形成雾气发散到水族箱周围，不仅可以为周围空气加湿，在水族箱周围构建一个水循环；还减少了人工排放旧水的需求，更省心。

所述控制室203用于安放微控制器、电源模块、水泵220等部件主体。所述水泵220通过管路与新水水箱201、水族箱、旧水水箱202连通，通过微控制器的控制实现水的调度。

本实施例中，水族箱中的水需要通过水泵220定量引入旧水水箱202中，新水水箱201中的水需要通过水泵220定量补入水族箱中，但是冷凝塔100内空气冷凝得到的液态水可根据重力原理自然落入新水水箱201中，不需要额外提供动力，节约耗能。

进一步地，本实施例详细说明水箱200的箱体结构。所述箱体外部至少设置一个位于旧水水箱202上部的旧水雾化出口。配合设置有雾化风扇12的雾化装置210，所述箱体通常设置一个位于旧水水箱202上部的旧水雾化出口、一个连通外界与控制室203的雾化空气入口。为了优化水箱200功能，所述箱体上除了位于旧水水箱202上部的旧水雾化出口、连通外界与控制室203的雾化空气入口，还设置靠近新水水箱201底部的新水排空口、靠近旧水水箱202底部的旧水排空口。

4、液位探测器

所述新水水箱201、旧水水箱202、水族箱分别设置一组液位探测器。

所述液位探测器用于检测新水水箱201、旧水水箱202、水族箱中水位情况，并将检测到的水位信息反馈至微控制器。

自动换水机使用的液位探测器为液位探针15、浮漂式液位传感器、非接触式液位传感器16中的一种或多种。

如图12所示，本实施例中，新水水箱201和旧水水箱202中均采用液位探针15进行水位信息采集；而采集水族箱内水位信息的液位探测器则选用非接触式液位传感器16；例如：型号为XKC-Y23-V的液面传感器。将非接触式液位传感器16贴在水族箱的外壁，即可测量水族箱当前水位并反馈至微控制器。而常见的液位探针15中有一类液位探针15，主要由两对探针组成，通过测量探针两脚之间的电压，来判断当前水位是否没过探针，从而获知水位信息；还有一类液位探针15，主要由极性管组成，通过溶液在极性管中液位的变化而改变信号器中电容容值，进而判断出液体液位信息。

5、水泵220

如图10所示(图中水管未示出)，本实施例中，设置两组具有电磁阀14的隔膜泵13，两个电磁阀14、两个隔膜泵13分别与微控制器连接：一组隔膜泵13连接在水族箱与旧水水箱202之间，负责将水族箱中的旧水导出到旧水水箱202中；另一组隔膜泵13连接在水族箱与新水水箱201之间，负责将新水水箱201中的新水补入到水族箱中。

当然将隔膜泵13替换成齿轮泵、活塞泵等其它有泵水功能的装置也可进行泵水。再者，电磁阀14的安装不是必须的，如果水路中有防回流的装置或水路不会回流，不安装电磁阀14也可行。

6、电源模块

所述电源模块分别与冷凝组件110、雾化装置210、水泵220、微控制器供电连接。

所述电源模块为用电设备提供匹配的工作电压。

7、微控制器

所述微控制器分别与冷凝组件110、雾化装置210、液位探测器、水泵220电连接。本实施例中，所述微控制器内置或者外接通讯模块。

本实施例中微控制器采用ESP32系列芯片作为核心控制芯片，通过分析液位探测器采集到的水位信息等信息，控制冷凝组件110、雾化装置210、水泵220的工作状态。具体实施时，也可以将ESP32系列芯片更换成其它类似功能的单片机，如：51、AVR、STM32系列。

8、蜂鸣器

本实施例中蜂鸣器用于自动换水机异常状态报警。蜂鸣器不属于本技术方案的创新点，是本领域常规技术手段，且故不再赘述。

9、指示灯

本实施例中指示灯包括程序指示灯和电源指示灯；程序指示灯用于显示程序运行状态；电源指示灯用于显示电源连通状态。指示灯不属于本技术方案的创新点，是本领域常规技术手段，且故不再赘述。

10、温湿度传感器

本实施例中还在水族箱中设置温湿度传感器，用于检测其温度、湿度。检测温度和湿度，是用来预判当前的制水效率，让冷凝组件以最合适的温度和气体流速度工作。温湿度传感器不属于本技术方案的创新点，是本领域常规技术手段，且故不再赘述。

11、下载器

本实施例中设置一个与微控制器通讯的下载器，方便输入设定好的换水方案，使微控制器按设定好的换水方案定时、定量自动换水。一般情况下，下载器接口只用于生产时第一次下载，后续更改换水方案是使用手机app，通过蓝牙或WiFi直接更改。但是，若后续需要，也可以通过下载器接口输入换水方案进行更改。下载器不属于本技术方案的创新点，是本领域常规技术手段，且故不再赘述。

本实施例的其他部分与实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

实施例5：

实施例1-4中所述的自动补水机通过Wifi或蓝牙接入网络，便成为一款智能家居产品；用户还可以通过智能手机、智能平板、电脑等移动终端查看、调控水族箱或自动补水机的工作状态。

本实施例基于实施例4提供的自动补水机，明确一种具体结构的自动补水机，此自动补水机具有一个程序指示灯、一个电源指示灯、一个蜂鸣器、一个下载器、两个半导体制冷片3(半导体制冷片A、半导体制冷片B)、两个散热风扇9(散热风扇A、散热风扇B)、两个冷凝片4上的热敏电阻(热敏电阻A、热敏电阻B)、两个隔膜泵13(隔膜泵A、隔膜泵B)、两个电磁阀14(电磁阀A、电磁阀B)、一个雾化风扇12、一个微孔雾化片10、三组液位探测器新水水箱液位计、旧水水箱液位计、水族箱液位计、一个温湿度传感器。所述控制系统分别与程序指示灯、蜂鸣器、下载器、半导体制冷片3、温湿度传感器、散热风扇9、冷凝片4上的热敏电阻、隔膜泵13、电磁阀14、雾化风扇12、微孔雾化片10、液位探测器分别连接。

如图13所示，与上述具体结构的自动补水机对应的自动补水机的控制系统，包括微控制器和供电的电源模块。所述微控制器包括ESP32芯片电路以及分别与ESP32芯片电路连接的程序指示灯、蜂鸣器电路、下载电路、PWM功率输出电路、IIC温湿度传感器电路、PWM调速电路、热敏电阻电路、开关电压电路、AD电路；

蜂鸣器电路连接蜂鸣器；下载电路连接下载器；PWM功率输出电路连接两路8A电流保险丝电路，一路8A电流保险丝电路连接半导体制冷片A、另一路8A电流保险丝电路连接半导体制冷片B；IIC温湿度传感器电路连接温湿度传感器；两路PWM调速电路，一路与散热风扇A连接、另一路与散热风扇B连接；两路热敏电阻电路，一路与热敏电阻A连接、一路与热敏电阻B连接；六路开关电压电路，一路连接隔膜泵A、一路连接隔膜泵B、一路连接电磁阀A、一路连接电磁阀B、一路连接雾化风扇12、一路连接微孔雾化片10；五路AD电路，两路连接作为新水水箱201液位计的液位探针15、两路连接作为旧水水箱202液位计的液位探针15、一路连接作为水族箱液位计的非接触式液位传感器16。

所述电源模块包括15A电流保险丝、3.3V电源电路、5V电源电路、ADC参考电压电路、电源指示灯；输入电源经15A电流保险丝分别输入3.3V电源电路、5V电源电路；所述3.3V电源电路分别与ESP32芯片电路、ADC参考电压电路、电源指示灯供电连接；所述5V电源电路分别与蜂鸣器、半导体制冷片3、散热风扇9、水泵220、电磁阀14、雾化风扇12、微孔雾化片10、液位探测器供电连接。

进一步地，本实施例中所述ESP32芯片电路中包括型号为ESP32-WROOM-32的模组。ESP32芯片电路的部分示意图如图14所示。两路PWM功率输出电路的示意图如图15所示。两路PWM调速电路的示意图如图16所示。其他具体电路结构并非本技术方案的改进点，均为本领域常规设计，不再赘述。

所述ESP32-WROOM-32，可以通过Wifi、蓝牙透传数据。使用集成了Wifi、蓝牙的ESP32芯片作为核心，调整换水方案时有两种主要的工作模式：

工作模式一：

用户可以通过移动终端来设定换水的时间和换水的量，并将设定通过Wifi或蓝牙发送给ESP32芯片，进行用户的个性化设定。

工作模式二：

具有专业知识的专业人员，可以在获得授权的情况下通过后台的服务端获取水族箱及其自动换水机的基础信息及状态，例如：水族箱的容积、鱼缸当前的状态 (新缸、暴藻缸、虾缸、病鱼缸)等，从而为非专业用户提供专业的、科学的换水方案，由用户或后台将专业的、科学的换水方案发送给微控制器，由微控制器执行定制的换水方案。

提供一种常见换水方案：先由微控制器先提取时间信息判断是否到达指定换水日或者指定换水时刻；若满足指定换水日或者指定换水时刻的时间要求；进一步通过液位探测器分别获取水族箱、新水水箱201、旧水水箱202中水位信息；然后通过水族箱中液位探测器判断水族箱是否达到最高液位：若水族箱达到最高液位，则控制水泵220从水族箱中逐次抽取需要的换水量到旧水水箱202中；若水族箱未达到最高液位，则先控制水泵220将新水水箱201中新水补入水族箱中直至水族箱中水位达到最高液位，再控制水泵220从水族箱中逐次抽取需要的换水量到旧水水箱202中，抽取旧水后控制水泵220从新水水箱201泵入定量的新水至水族箱中水位达到最高液位，完成换水。

因为很多时候，水族箱的水位会因为蒸发作用而变少。为了保证每次换水状态，换水量相同，都会先把水族箱加满后，再换取定量的水。

微控制器通过设置在新水水箱201中的液位探测器检测到新水水箱201中水位情况，启动或者停止冷凝组件110工作状态；通常，新水水箱201中水位过低时启动冷凝组件110进行空气制水，而新水水箱201中水位超标时停止冷凝组件110。

微控制器通过设置在旧水水箱202中的液位探测器检测到旧水水箱202中水位情况，启动或者停止雾化装置210工作状态；通常，旧水水箱202中有水时，启动雾化装置210将旧水雾化并排入空气中，而旧水水箱202中水位过低时停止雾化装置210。

自动换水机的具体工作模式非常多，不一一详述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种新型水族箱自动换水机，与水族箱连接，其特征在于，包括空气制水的冷凝塔（100）、储水的水箱（200）、雾化装置（210）、液位探测器、电源模块和微控制器；

所述冷凝塔（100）包括设置空气出口和空气入口的冷凝气罩（120），冷凝气罩（120）内安装冷凝组件（110）；

所述水箱（200）包括设置旧水雾化出口的箱体，且箱体内被分隔为新水水箱（201）、旧水水箱（202）、控制室（203）三个空间；所述新水水箱（201）与冷凝塔（100）空间相通，且新水水箱（201）通过一组水泵（220）与水族箱连通；所述旧水水箱（202）内安装雾化装置（210），雾化装置（210）的出雾端靠近旧水雾化出口，且旧水水箱（202）通过另一组水泵（220）与水族箱连通；所述微控制器、电源模块和两组水泵（220）均安装在控制室（203）中；

所述新水水箱（201）、旧水水箱（202）、水族箱分别设置一组液位探测器；

所述电源模块分别与冷凝组件（110）、雾化装置（210）、水泵（220）、微控制器供电连接；

所述微控制器分别与冷凝组件（110）、雾化装置（210）、液位探测器、水泵（220）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述冷凝组件（110）包括冷凝片（4）、半导体制冷片（3）、散热片（5）、散热风扇（9）、螺栓（7）和相互卡扣的背壳（1）、扣壳（2）；所述冷凝片（4）、半导体制冷片（3）、散热片（5）通过螺栓（7）依次连接成一个整体后整体安装在背壳（1）、扣壳（2）共同形成的内部空间中；所述散热风扇（9）安装在扣壳（2）或者冷凝气罩（120）或散热片（5）上并位于散热片（5）远离半导体制冷片（3）的外侧；所述半导体制冷片（3）、散热风扇（9）分别与微控制器连接。

3.根据权利要求2所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述螺栓（7）的螺母与冷凝片（4）之间设置低导热系数的塑料垫片（8）；或者，所述螺栓（7）采用低导热系数的塑料制成；或者，所述螺栓（7）外表面覆盖低导热系数的塑料层。

4.根据权利要求2所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述半导体制冷片（3）的外围设置有环状的隔热泡棉（6）。

5.根据权利要求2所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述冷凝片（4）的叶片倾斜向下，朝向新水水箱（201）。

6.根据权利要求2所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述冷凝片（4）上设置有与微控制器信号连接的热敏电阻。

7.根据权利要求1所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述冷凝组件（110）包括与微控制器连接的压缩机和将冷凝水引入新水水箱（201）的冷凝片（4）。

8.根据权利要求1所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述雾化装置（210）为微孔雾化器、陶瓷雾化片、高压雾化器、蒸发式雾化器中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述微孔雾化器包括安装在旧水水箱（202）内的雾化片安装支架、安装在雾化片安装支架上的微孔雾化片（10）、位于微孔雾化片（10）下方且向下延伸到旧水水箱（202）底部的棉棒（11）；所述微孔雾化片（10）与微控制器连接。

10.根据权利要求9所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述箱体在分隔旧水水箱（202）与控制室（203）的隔断上安装一个雾化风扇（12），同时箱体上设置一个连通外界与控制室（203）的雾化空气入口，从雾化空气入口经雾化风扇（12）到旧水雾化出口形成一个连通的气路；所述雾化风扇（12）与微控制器连接。

11.根据权利要求1所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述液位探测器为液位探针（15）、浮漂式液位传感器、非接触式液位传感器（16）中的一种或多种。

12.根据权利要求1-11任一项所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述水泵（220）为隔膜泵（13）、齿轮泵、活塞泵中的一种或多种；所述水泵（220）上设置有防止回流的电磁阀（14）。

13.根据权利要求1-11任一项所述的一种新型水族箱自动换水机，其特征在于，所述微控制器内置或者外接通讯模块；所述微控制器还连接程序指示灯、蜂鸣器；所述微控制器还与设置在水族箱内的温湿度传感器连接。

14.一种水族箱自动换水机的控制系统，包括微控制器和供电的电源模块；其特征在于，

所述微控制器包括ESP32芯片电路以及分别与ESP32芯片电路电性连接的程序指示灯、蜂鸣器电路、下载电路、PWM功率输出电路、8A电流保险丝电路、IIC温湿度传感器电路、PWM调速电路、热敏电阻电路、开关电压电路、AD电路；

所述电源模块包括15A电流保险丝、3.3V电源电路、5V电源电路、ADC参考电压电路；输入电源经15A电流保险丝分别输入3.3V电源电路、5V电源电路；所述3.3V电源电路分别与ESP32芯片电路、ADC参考电压电路供电连接。

Images