具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括混水箱，冷、熱水管均與混水箱連接，兩個(gè)手自一體調(diào)節(jié)閥分別設(shè)于冷、熱水管上，手自一體調(diào)節(jié)閥與混水箱之間的管路上還設(shè)有文丘里管和流量變送裝置；水溫檢測探頭設(shè)于混水箱底部，微控制器連接兩個(gè)手自一體調(diào)節(jié)閥、兩個(gè)流量變送裝置和水溫檢測探頭，流量顯示器和水溫顯示器也與微控制器連接。本實(shí)用新型提供的系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過實(shí)時(shí)性的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使用戶能夠使用水溫穩(wěn)定且流量平穩(wěn)的溫水，具有記憶特性和跟蹤能力，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)水溫的同時(shí)還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，同時(shí)附帶顯示模塊，便于用戶操作，改善了用戶的體驗(yàn)效果。
【專利說明】具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可自動(dòng)調(diào)節(jié)的溫水供應(yīng)系統(tǒng)，更具體的，涉及一種基于反饋原理的、具記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前浴室用的熱水器包括電熱水器、燃?xì)鉄崴?、太陽能熱水器和空氣能熱水器等。在一些工廠、學(xué)校以及公共場所的浴室中，往往需要布置大量的熱水器以滿足多人同時(shí)使用。由于太陽能熱水器和空氣能熱水器具有體積較大、加熱時(shí)間長、熱水儲備有限等制約因素，而電熱水器和燃?xì)鉄崴鲃t彌補(bǔ)了這些缺陷，因此電熱水器和燃?xì)鉄崴鞲嗟乇挥糜诠矆鏊脑∈抑小?br> [0003]目前，大部分浴室的溫水供應(yīng)系統(tǒng)采用的是熱水和冷水混合水流。即出水口的水流是經(jīng)過來自熱水管道的熱水混合了來自冷水管道的冷水之后得到的，并由熱水與冷水的比例來控制出水口的水溫。而問題在于，不管是燃?xì)饧訜徇€是電加熱，其對水加熱的速率并不是實(shí)時(shí)不變的。當(dāng)用戶將出水口的水溫手動(dòng)調(diào)節(jié)到某一適宜溫度時(shí)，熱水管水流量與冷水管水流量的比例將近似為一定值。由于熱水器的加熱速率不穩(wěn)定，從熱水器出水口的水流溫度將隨加熱速率的變化而不斷變化，因此熱水管中的水流溫度并不是穩(wěn)定在某一固定溫度上的，這將導(dǎo)致混合水流的溫度時(shí)高時(shí)低、冷熱不定，用戶在使用時(shí)水流溫度往往會出現(xiàn)忽冷忽熱的情況，使用戶體驗(yàn)的舒適度嚴(yán)重下降。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)水溫及流量，使水溫與流量能穩(wěn)定在用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)定值上，且具有延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:包括混水箱，冷水管、熱水管均與混水箱連接，第一手自一體調(diào)節(jié)閥、第二手自一體調(diào)節(jié)閥分別設(shè)于冷水管、熱水管上，第一手自一體調(diào)節(jié)閥、第二手自一體調(diào)節(jié)閥與混水箱之間的管路上分別設(shè)有第一文丘里管和第二文丘里管，第一流量變送裝置、第二流量變送裝置分別設(shè)于第一文丘里管與第一手自一體調(diào)節(jié)閥、第二文丘里管與第二手自一體調(diào)節(jié)閥之間的管路上；水溫檢測探頭設(shè)于混水箱底部，微控制器連接第一手自一體調(diào)節(jié)閥、第二手自一體調(diào)節(jié)閥、第一流量變送裝置、第二流量變送裝置和水溫檢測探頭，流量顯示器和水溫顯示器也與微控制器連接。
[0006]優(yōu)選地，所述水溫檢測探頭設(shè)于所述混水箱底部的出水口的邊沿。
[0007]優(yōu)選地，所述流量顯示器和水溫顯示器均為LED顯示模塊。
[0008]優(yōu)選地，所述第一流量變送裝置、第二流量變送裝置上設(shè)有數(shù)據(jù)輸出接口，所述第一流量變送裝置、第二流量變送裝置通過有線或者無線的方式與所述微控制器連接。
[0009]優(yōu)選地，所述水溫檢測探頭采用熱敏電阻為測溫元件，所述水溫檢測探頭上設(shè)有數(shù)據(jù)輸出接口，所述水溫檢測探頭通過有線或者無線的方式與所述微控制器連接。[0010]優(yōu)選地，所述微控制器為51系列單片機(jī)，51系列單片機(jī)外部設(shè)有防潮防濕保護(hù)殼。
[0011]本實(shí)用新型提供的具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)用戶通過手動(dòng)調(diào)節(jié)手自一體調(diào)節(jié)閥來設(shè)定冷水管與熱水管的流量，從而確定所需水溫。微控制器對用戶的設(shè)定信息進(jìn)行延時(shí)記憶，并根據(jù)水流量檢測裝置和水溫檢測裝置反饋的實(shí)時(shí)溫度信息與實(shí)時(shí)流量信息，對手自一體調(diào)節(jié)閥進(jìn)行電動(dòng)調(diào)節(jié)，使水溫值和流量值穩(wěn)定在所記憶的用戶設(shè)定值上。在系統(tǒng)的整個(gè)工作過程中，檢測所得的水溫值和流量值通過連接到微控制器上的兩個(gè)LED數(shù)字顯示儀實(shí)時(shí)顯示，以便用戶直觀地觀察當(dāng)前的水溫與流量情況，進(jìn)行合理的設(shè)定。由于本系統(tǒng)具有延時(shí)記憶的特性，并基于反饋控制原理，能夠在很短的延時(shí)下跟蹤與記憶用戶對水溫和流量的動(dòng)態(tài)設(shè)定，并將水溫與流量自動(dòng)調(diào)節(jié)在用戶的設(shè)定值上，解決了冷熱水混合供水系統(tǒng)中水溫忽冷忽熱的問題，使用戶能夠使用水溫穩(wěn)定且流量平穩(wěn)的溫水，不受熱水器加熱速率不穩(wěn)定等因素造成的水溫突變的影響，改善了用戶的體驗(yàn)效果。
[0012]與當(dāng)前普遍使用的冷熱水混合供水系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型提供的具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有如下有益效果:
[0013]I)通過實(shí)時(shí)性的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，解決了冷熱水混合供水系統(tǒng)中水溫忽冷忽熱的問題，使用戶能夠使用水溫穩(wěn)定且流量平穩(wěn)的溫水，不受熱水器加熱速率不穩(wěn)定等因素造成的水溫突變的影響，改善了用戶的體驗(yàn)效果。
[0014]2)具有記憶特性和跟蹤能力，當(dāng)用戶在使用過程中動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)水溫和水流量的設(shè)定時(shí)，可以在很短的延時(shí)之后動(dòng)態(tài)記憶用戶的期望水溫與期望水流量，并通過反饋控制系統(tǒng)將水溫與流量始終控制在用戶設(shè)定值上。
[0015]3)在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)水溫的同時(shí)還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，同時(shí)保持水溫和流量的穩(wěn)定。所用的微控制器具有處理速度快，輸出無延時(shí)的特點(diǎn)，使水溫能在一個(gè)極短的時(shí)間內(nèi)得到調(diào)節(jié)。
[0016]4)附帶顯示模塊，能夠讓用戶實(shí)時(shí)且直觀地了解水溫和水流的信息，從而進(jìn)行合理的設(shè)定。
[0017]本實(shí)用新型提供的系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過實(shí)時(shí)性的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使用戶能夠使用水溫穩(wěn)定且流量平穩(wěn)的溫水，具有記憶特性和跟蹤能力，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)水溫的同時(shí)還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，同時(shí)附帶顯示模塊，便于用戶操作，改善了用戶的體驗(yàn)效果O
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖；
[0019]圖2為具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)記憶過程的原理示意圖；
[0020]圖3為具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)過程的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本實(shí)用新型更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。
[0022]圖1為本實(shí)用新型提供的具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖，所述的具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括混水箱9，冷水管I與熱水管2均與混水箱9連接，第一手自一體調(diào)節(jié)閥3和第二手自一體調(diào)節(jié)閥4分別安裝于冷水管I與熱水管2上的合適位置(此位置根據(jù)實(shí)地安裝時(shí)選擇)。如情況允許，應(yīng)安裝于用戶平視或較高處，避免使用時(shí)碰到調(diào)節(jié)閥手柄，造成控制器錯(cuò)誤記憶等情況。第一手自一體調(diào)節(jié)閥3和第二手自一體調(diào)節(jié)閥4用于手動(dòng)或電動(dòng)調(diào)節(jié)熱水管和冷水管的水流量，從而調(diào)節(jié)混水箱中的水溫。
[0023]第一手自一體調(diào)節(jié)閥3、第二手自一體調(diào)節(jié)閥4與混水箱9之間的管路上分別裝有第一文丘里管7和第二文丘里管8，第一流量變送裝置5、第二流量變送裝置6分別安裝于第一文丘里管7與第一手自一體調(diào)節(jié)閥3、第二文丘里管8與第二手自一體調(diào)節(jié)閥4之間的管路上，靠近文丘里管，便于準(zhǔn)確測量流量值。兩個(gè)流量變送裝置用以檢測冷水管與熱水管的當(dāng)前水流量，并反饋給微控制器；兩個(gè)文丘里管用以減小流量變送裝置的測量誤差。
[0024]水溫檢測探頭10安裝于混水箱9的底部，靠近出水口的邊沿，以便準(zhǔn)確獲得出水口的溫度，并反饋給微控制器。微控制器11安裝于較高位置，盡量高于淋浴頭，進(jìn)一步保護(hù)控制器電路板不受水滴破壞。微控制器11連接第一手自一體調(diào)節(jié)閥3、第二手自一體調(diào)節(jié)閥4、第一流量變送裝置5、第二流量變送裝置6和水溫檢測探頭10。為方便使用和節(jié)省能源，流量顯示器12和水溫顯示器13選用LED顯示模塊，并通過杜邦線連接到微控制器11上，對當(dāng)前水流量和水溫信息進(jìn)行數(shù)字量實(shí)時(shí)顯示。圖1中字母標(biāo)識的虛線表示信號流:a、b-第一、二流量變送裝置與微控制器的信號傳輸流；c-水溫檢測探頭與微控制器的信號傳輸流；d、e-第一、二手自一體調(diào)節(jié)閥與微控制器的信號傳輸流。
[0025]微控制器11對手自一體調(diào)節(jié)閥手動(dòng)調(diào)節(jié)后的水溫和流量信息進(jìn)行延時(shí)記憶，并作為自動(dòng)調(diào)節(jié)過程的設(shè)定水溫值和流量值，根據(jù)反饋得到的實(shí)時(shí)水溫值和流量值，計(jì)算并輸出電控制信號以驅(qū)動(dòng)手自一體調(diào)節(jié)閥的電動(dòng)調(diào)節(jié)，使水溫值和流量值穩(wěn)定在所記憶的用戶設(shè)定值上。微控制器選用體積小、成本低的51系列單片機(jī)，外部帶有防潮防濕保護(hù)殼。
[0026]手自一體調(diào)節(jié)閥既可以由用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)，又可以通過微控制器輸出的控制信號電驅(qū)動(dòng)其動(dòng)作；手自一體調(diào)節(jié)閥安裝時(shí)，將其水流短管作為連接件安裝在便于操作的適當(dāng)位置。
[0027]流量變送裝置采用具有數(shù)據(jù)輸出接口的小型流量檢測變送裝置，并通過有線或者無線的方式將水流量信息實(shí)時(shí)傳送至微控制器。
[0028]水溫檢測探頭采用以熱敏電阻為測溫元件的、具有數(shù)據(jù)輸出接口的小型溫度檢測變送裝置，并通過有線或者無線的方式將水溫信息實(shí)時(shí)傳送至微控制器。熱敏電阻用具有良好導(dǎo)熱性能的封裝材料封裝，安裝在混水箱內(nèi)部。微控制器具有溫度補(bǔ)償功能，能補(bǔ)償熱敏電阻上封裝材料所帶來的溫度損失。
[0029]基于以上配置，具有記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理如下:
[0030]圖2為具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的記憶過程的原理示意圖。具延時(shí)記憶特性，主要指當(dāng)手自一體調(diào)節(jié)閥處于手動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)時(shí)，為確保得到用戶最終設(shè)定信息，微控制器能在調(diào)節(jié)動(dòng)作停止后延時(shí)一小段時(shí)間將用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)的水溫和流量信息存儲起來，并作為之后自動(dòng)調(diào)節(jié)過程的設(shè)定輸入。
[0031]用戶開始使用時(shí)，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)第一手自一體調(diào)節(jié)閥3、第二手自一體調(diào)節(jié)閥4，以獲得用戶個(gè)人體驗(yàn)的最佳溫度以及冷水管、熱水管的最適流量。此處，當(dāng)熱水管流量和冷水管流量被調(diào)節(jié)為一定值時(shí)，混水箱9的出水口處的水流量便近似的為一定值，同時(shí)混水箱9的出水口的溫度也趨于一定值。水溫檢測探頭10所得的熱水管和冷水管水流量信息以及混水箱9出水口的水溫信息，經(jīng)過延時(shí)處理后送入微控制器11中保存，并將所保存的溫度和冷熱水流量之和作為自動(dòng)控制過程的設(shè)定輸入(控制目標(biāo))。
[0032]上述延時(shí)處理過程能保證微控制器11在用戶不再動(dòng)作之后才進(jìn)行記憶，從而確保微控制器11中存儲的信息為用戶最終設(shè)定值。延時(shí)處理過程如下:
[0033]設(shè)定延時(shí)時(shí)間為5秒，開始計(jì)時(shí)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)為手自一體調(diào)節(jié)閥停止動(dòng)作時(shí)刻；計(jì)時(shí)開始以后，若連續(xù)5秒內(nèi)手自一體調(diào)節(jié)閥有新的動(dòng)作，則停止當(dāng)前計(jì)時(shí)過程，并等待手自一體調(diào)節(jié)閥停止動(dòng)作的時(shí)刻，在下一個(gè)停止動(dòng)作時(shí)刻重新開始計(jì)時(shí)；若連續(xù)5秒內(nèi)手自一體調(diào)節(jié)閥沒有動(dòng)作，則將5秒內(nèi)采樣所得數(shù)據(jù)的平均值作為記憶信息進(jìn)行存儲，并進(jìn)入自動(dòng)調(diào)節(jié)過程。
[0034]圖3為具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)過程的原理示意圖。此時(shí)微控制器11中已保存有記憶過程所獲取的用戶設(shè)定數(shù)據(jù)。在自動(dòng)調(diào)節(jié)過程中，水流量檢測和水溫檢測裝置(即第一流量變送裝置5、第二流量變送裝置6和水溫檢測探頭10)均保持工作，定時(shí)地將檢測數(shù)據(jù)傳送至微控制器11中，用于反饋控制。反饋控制原理，主要指在調(diào)節(jié)過程中實(shí)時(shí)地將所檢測到的水溫及流量信息反饋給微控制器，在以調(diào)節(jié)水溫為目的而改變冷水管與熱水管的水流量比例的同時(shí)，微控制器根據(jù)當(dāng)前的流量信息對水流量進(jìn)行反饋控制，保持混合水溫度恒定的同時(shí)也保持冷水管和熱水管的流量之和恒定。其具體控制過程為:
[0035]設(shè)溫度的設(shè)定輸入為Ttl,水流量(冷水管與熱水管水流量之和)的設(shè)定輸入為F。，實(shí)際測得的溫度為T，實(shí)際測得的流量(冷水管與熱水管水流量之和)為F ;
[0036]當(dāng)T > Ttl，且T-Ttl有增大趨勢時(shí)，微控制器11輸出控制信號，驅(qū)動(dòng)熱水管第二手自一體調(diào)節(jié)閥4開口減小，同時(shí)驅(qū)動(dòng)冷水管第一手自一體調(diào)節(jié)閥3開口增大，增大量由F-Ftl的大小決定，使冷熱水管流量之和保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定；當(dāng)T = Ttl時(shí)，兩手自一體調(diào)節(jié)閥停止動(dòng)作；
[0037]當(dāng)T < Ttl，且T-Ttl有增大趨勢時(shí)，微控制器11輸出控制信號，驅(qū)動(dòng)熱水管第二手自一體調(diào)節(jié)閥4開口增大，同時(shí)驅(qū)動(dòng)冷水管第一手自一體調(diào)節(jié)閥3開口減小，減小量由F-Ftl的大小決定，使冷熱水管流量之和保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定；當(dāng)T = Ttl時(shí)，兩手自一體調(diào)節(jié)閥停止動(dòng)作；
[0038]當(dāng)T > Ttl或T < Ttl，但T-T0有減小趨勢時(shí)，可通過給系統(tǒng)設(shè)定誤差閾值，實(shí)現(xiàn)不調(diào)節(jié)或微調(diào)。
【權(quán)利要求】
1.一種具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:包括混水箱(9)，冷水管(I)、熱水管(2)均與混水箱(9)連接，第一手自一體調(diào)節(jié)閥(3)、第二手自一體調(diào)節(jié)閥(4)分別設(shè)于冷水管(I)、熱水管(2)上，第一手自一體調(diào)節(jié)閥(3)、第二手自一體調(diào)節(jié)閥(4)與混水箱(9)之間的管路上分別設(shè)有第一文丘里管(7)和第二文丘里管(8)，第一流量變送裝置(5)、第二流量變送裝置(6)分別設(shè)于第一文丘里管(7)與第一手自一體調(diào)節(jié)閥(3)、第二文丘里管(8)與第二手自一體調(diào)節(jié)閥(4)之間的管路上；水溫檢測探頭(10)設(shè)于混水箱(9)底部，微控制器(11)連接第一手自一體調(diào)節(jié)閥(3)、第二手自一體調(diào)節(jié)閥(4)、第一流量變送裝置(5)、第二流量變送裝置(6)和水溫檢測探頭(10)，流量顯示器(12)和水溫顯示器(13)也與微控制器(11)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:所述水溫檢測探頭(10)設(shè)于所述混水箱(9)底部的出水口的邊沿。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:所述流量顯示器(12)和水溫顯示器(13)均為LED顯示模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的一種具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:所述第一流量變送裝置(5)、第二流量變送裝置(6)上設(shè)有數(shù)據(jù)輸出接口，所述第一流量變送裝置(5)、第二流量變送裝置(6)通過有線或者無線的方式與所述微控制器(11)連接。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:所述水溫檢測探頭(10)采用熱敏電阻為測溫元件，所述水溫檢測探頭(10)上設(shè)有數(shù)據(jù)輸出接口，所述水溫檢測探頭(10)通過有線或者無線的方式與所述微控制器(11)連接。
6.如權(quán)利要求1所述的一種具延時(shí)記憶特性的水溫及流量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于:所述微控制器(11)為51系列單片機(jī)，51系列單片機(jī)外部設(shè)有防潮防濕保護(hù)殼。
【文檔編號】F24H9/20GK203561079SQ201320677691
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】董愛華, 賽吉爾呼, 戴盛芳, 胡飛, 張牛 申請人:東華大學(xué)