專利名稱：一種家用多功能節(jié)水裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種節(jié)水裝置。特別涉及一種低成本、智能化、整體設計結構簡 單，實用性強，功能豐富，貼近生活的家用多功能節(jié)水裝置。
背景技術：
當今社會，由于水資源緊張，而人類需求量卻與日俱增，水資源消耗巨大。而這其 中地球可利用水資源少，只是其中一方面原因，更重要的原因則是人類的環(huán)保節(jié)水意識不 強。包括工廠、學校、家庭等都經常發(fā)生浪費水資源的現(xiàn)象。而相對來說，生活用水的浪費 又是我們最關心的問題，雖然人們現(xiàn)在的環(huán)保節(jié)水意識已經提高了很多，但有許多地方依 然造成了浪費。以水龍頭為例，開啟時，必定會因個人差異導致手的力度各不相同，水的流速或大 或小，大了就會不經意間浪費水資源，再加上現(xiàn)在家庭中一般使用的水表裝置功能簡單，讀 數也比較麻煩，實際流水量較大，這就造成了不必要的水資源浪費。所以，我們根據用戶的 實際需要設計了一款家用多功能節(jié)水裝置，本裝置最大的特點就是根據用戶不同的使用情 況，設置了相應的水流速，這樣就可以減少因水流速過快而造成的浪費。當前國家提倡節(jié)能環(huán)保，作為一個水資源缺乏的國家，淡水資源的利用變得尤為 重要，試想如果大部分的用戶使用了我們的節(jié)水裝置，這樣不僅對用戶來說可以減少不必 要的開支，國家也會因此受益，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標，因此我們的產品應當具有較強 的市場競爭力，能夠被大多數用戶所接受。如此看來，開發(fā)集紅外線感應和鍵盤控制兩種模式選擇，水流速傳感器和紅外線 傳感器于一體的節(jié)水裝置，具有較強的市場競爭力，為此我們設計了這款家用多功能節(jié)水
直ο
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題是，提出了一種低成本、智能化、整體設計結構簡 單，實用性強，功能豐富，貼近生活的家用多功能節(jié)水裝置。本實用新型所采用的技術方案是一種家用多功能節(jié)水裝置，包括有單片機主控 電路，還設置有用于測量水流速度的水流速傳感器模塊，用于控制家用多功能節(jié)水裝置的 工作方式是采用紅外線傳感器模塊，用于顯示工作參數的液晶顯示模塊，用于設置工作參 數的鍵盤控制模塊，用于設置工作模式的模式選擇開關模塊，用于顯示工作狀態(tài)的狀態(tài)指 示燈模塊和用于執(zhí)行設定工作狀態(tài)并可以限制水龍頭模塊流速的步進電機控制模塊。所述的水流速傳感器模塊包括有霍爾傳感器和磁性葉輪，磁性葉輪安裝于水管的 內部，水的流動推動磁性葉輪旋轉，產生變化的磁場，并且磁性葉輪旋轉隨著水流速的快慢 而變化，從而改變磁場變化頻率，霍爾傳感器將變化的磁場信號轉換為電脈沖信號，經過整 形后傳送給單片機主控電路。所述的紅外線傳感器模塊包括有一個紅外線發(fā)射管和一個紅外線接收管，將紅外線發(fā)射管和一個紅外線接收管安裝于水龍頭模塊的上方，當工作用戶將手置于水龍頭模塊 的下方和由下方遠離水龍頭模塊時，紅外線接收管就會把采集到的電平變化的信號傳遞給 單片機，單片機再控制步進電機控制模塊，步進電機驅動節(jié)流閥工作，來實現(xiàn)水龍頭模塊供 水控制，工作用戶手置于紅外線傳感器模塊的作用范圍時，水龍頭模塊按照設定的流量出 水，工作用戶手遠離紅外線傳感器模塊的作用范圍時，水龍頭模塊時停止出水。所述的鍵盤控制模塊包括有流速增加鍵、流速減少鍵和復位鍵，用戶可以參考水 流速傳感器模塊測得的流速并根據需求按動流速增加鍵或流速減少鍵自行調節(jié)流速值，在 特殊的情況下按動復位鍵完全關閉水流通道，液晶顯示模塊可以把當前的流速值和流量值 進行顯示。所述的模式選擇開關模塊可以實現(xiàn)紅外傳感工作狀態(tài)和自由用水工作狀態(tài)的轉 換，當處在紅外傳感工作狀態(tài)時，主要由紅外線傳感器模塊進行狀態(tài)檢測，實現(xiàn)即開即停的 效果，達到用戶短時間的用水和節(jié)水的目的；當處于自由用水工作狀態(tài)時，出水的時間完全 由用戶自行掌握，按照預先設定的出水速度進行工作，可以使用戶最大限度的控制水量，達 到節(jié)水的目的；所述的工作狀態(tài)指示燈模塊具有人性化的特色，完全是從用戶角度出發(fā)，可 以使用戶很清晰及時地了解現(xiàn)在裝置的工作狀態(tài)，方便用戶的控制，有效地避免用戶的錯 誤操作。所述的步進電機控制模塊包括有步進電動機及其驅動器，步進電機控制模塊接收 單片機主控電路發(fā)出的控制脈沖，驅動器根據脈沖的特性，使步進電機動作，步進電機旋轉 帶動水龍頭模塊的節(jié)水閥門，使節(jié)水閥門開大或縮小，實現(xiàn)調節(jié)水流的作用。在詳細的分析水源損失的原因及用戶合理需求的基礎上，本實用新型將各種功能 按需組合，使用單片機進行合理控制，結構簡單，成本低，節(jié)水效果好；該系統(tǒng)工作模式多樣 化，功能富有人性化，用戶使用更加方便，最大限度的減少了水源的人為損失。
圖1是；家用多功能節(jié)水裝置的結構框圖圖2是；家用多功能節(jié)水裝置的工作流程圖圖3是；AT89S52主控MCU及其主要接口電路圖圖4是；鍵盤控制模塊和模式選擇開關模塊的電路圖圖5是；測水流速傳感器模塊的電路圖圖6是；液晶顯示模塊的電路圖圖7是；紅外線傳感器模塊的電路圖圖8是；步進電機控制模塊的電路圖其中1 單片機主控電路2 水流速傳感器模塊3 紅外線傳感器模塊 4 液晶顯示模塊5 鍵盤控制模塊6 步進電機控制模塊7 水龍頭模塊8 模式選擇開關模塊9 狀態(tài)指示燈模塊21 霍爾傳感器22 磁性葉輪[0029]31 紅外線發(fā)射管32 紅外線接收管具體實施方式
下面結合實施例和附圖對本實用新型的一種防盜門鎖做出詳細說明。 如圖1所示，本實用新型的一種家用多功能節(jié)水裝置，包括有單片機主控電路1， 還設置有用于測量水流速度的水流速傳感器模塊2，用于控制家用多功能節(jié)水裝置的工 作方式是采用紅外線傳感器模塊3，用于顯示工作參數的液晶顯示模塊4，用于設置工作參 數的鍵盤控制模塊5，用于設置工作模式的模式選擇開關模塊8，用于顯示工作狀態(tài)的狀態(tài) 指示燈模塊9和用于執(zhí)行設定工作狀態(tài)并可以限制水龍頭模塊7流速的步進電機控制模塊 6。如圖1所示，所述的水流速傳感器模塊2包括有霍爾傳感器21和磁性葉輪22，磁 性葉輪安裝于水管的內部，用于檢測管道內水的流速；所述的紅外線傳感器模塊3包括有 一個紅外線發(fā)射管31和一個紅外線接收管32。如圖3所示，AT89S52主控MCU及其主要接口電路圖主要由狀態(tài)指示模塊(LED1為 鍵盤控制模式指示燈，LED2為紅外線感應模式指示燈，LEDl和LED2分別接一個1千歐的電 阻Rl和R2，在分別接到7和8引腳上)，晶振電路模塊，復位電路模塊，一個具有9個引腳 的10千歐的排阻Pl (1引腳接VCC，2-9引腳分別接AT89S52芯片的39-32引腳)，以及外部 存儲模塊(主要由AT24C16和兩個10千歐的電阻R3和R4組成，VSS引腳和AO, Al, A2, WP 引腳分別接地，SDA和SCL引腳分別接AT89S52芯片的28和27引腳，主要用于累計用水量 的數據)組成。如圖4所示，鍵盤控制模塊和模式選擇開關模塊的電路圖由兩行三列的一個矩陣 鍵盤組成，行線接口 P2.0與P2. 1分別與AT89S52芯片的21與22引腳相連，列線接口 P2.2、 P2. 3和P2. 4分別與AT89S52芯片的23，24，25引腳相連。Sl為裝置的開啟和關閉按鍵，S2 和S3為裝置的模式選擇開關鍵，S2為鍵盤控制模式選擇鍵，S3為紅外線感應模式選擇鍵， S4、S5、S6分別為裝置的水流速增加鍵、水流速減少鍵和復位鍵。S2按下，LEDl亮；S3按下， LED2亮。S4、S5、S6控制步進電機的運動狀態(tài)，進而控制水龍頭的出水速度。如圖5所示，經過綜合考慮各種因素，本設計采用變磁阻式的霍爾傳感器流量測 量儀(UNG3040)，葉輪的旋轉引起霍爾元件磁阻的周期性變化，霍爾元件輸出與流量有關的 電脈沖信號，經前置放大器放大并整形送入單片機(通過INTO引腳)輸入端計數，工作簡 單可靠。通過測量霍爾集成傳感器的輸出脈沖的個數即可得到流速的大小，通過液晶顯示 器顯示出來，再利用流速_截面積法計算得到一次所用的水流量，也由液晶顯示器顯示出 來，并且數據自動存儲，便于用戶統(tǒng)計，電路。如圖7所示，是紅外線傳感器模塊的電路圖，由紅外線發(fā)射管IF和紅外線接受管 IR，兩個定值電阻R5和R6，一個可變電阻器R7，以及一個數字比較器LM339組成。紅外線 發(fā)射管IF正極接VCC，負極通過定值電阻R5接地；紅外線接受管IR反接，負極接VCC，正 極通過定值電阻R6接地?？勺冸娮杵鱎7a端接VCC，b端接地，可變端c接LM339的“ + ”， LM339的“_”接在紅外線接受管IR與定值電阻R6之間，lm339的輸出端接在AT89S52芯片 的6引腳上。通過檢測該引腳的電平高低來控制水龍頭的出水與否。如圖8所示，本裝置采用的是六線制四相步進電機，該電機與ULN2803連接，JPl為電機六線接口，其中JPl的第3，4引腳連接在一起與電機的公共端相連，JPl的第1，2，5，6 引腳對應步進電機的4條驅動線，這四條驅動線通過ULN2803的第14，15，16，17引腳后，由 第2，3，4，5引腳與AT89S52芯片的第2，3，4，5引腳相連接。 本實用新型的一種家用多功能節(jié)水裝置，將各種新型的功能進行組合組合，實現(xiàn) 按需出水，其結構簡單，成本低，節(jié)水效果好，系統(tǒng)的工作模式多樣，功能富有人性化，用戶 使用更加方便，可以最大限度減少水資源的人為損失。
權利要求一種家用多功能節(jié)水裝置，包括有單片機主控電路(1)，其特征在于，還設置有水流速傳感器模塊(2)，用于測量水流速度，將流速轉換為電信號，傳遞給單片機主控電路(1)作為控制參數；紅外線傳感器模塊(3)，用于檢測用水者的距離以決定出水時刻；液晶顯示模塊(4)，用于顯示工作參數和工作狀態(tài)；鍵盤控制模塊(5)，用于設置工作參數和工作狀態(tài)；模式選擇開關模塊(8)；用于設置工作模式；狀態(tài)指示燈模塊(9)，用于顯示工作狀態(tài)；步進電機控制模塊(6)，用于執(zhí)行單片機主控電路(1)設定的工作狀態(tài)，可以限制水龍頭模塊(7)流速。
2.根據權利要求1所述的家用多功能節(jié)水裝置，其特征在于，所述的水流速傳感器模 塊(2)包括有霍爾傳感器(21)和磁性葉輪(22)，磁性葉輪安裝于水管的內部。
3.根據權利要求1所述的家用多功能節(jié)水裝置，其特征在于，所述的紅外線傳感器模 塊(3)包括有一個紅外線發(fā)射管(31)和一個紅外線接收管(32)，將紅外線發(fā)射管(31)和 一個紅外線接收管(32)安裝于水龍頭模塊(7)的上方。
4.根據權利要求1所述的家用多功能節(jié)水裝置，其特征在于，所述的鍵盤控制模塊(5) 包括有流速增加鍵、流速減少鍵和復位鍵。
5.根據權利要求1所述的家用多功能節(jié)水裝置，其特征在于，所述的模式選擇開關模 塊(8)可以實現(xiàn)紅外傳感工作狀態(tài)和自由用水工作狀態(tài)的轉換。
6.根據權利要求1所述的家用多功能節(jié)水裝置，其特征在于，所述的步進電機控制模 塊(6)包括有步進電動機及其驅動器，步進電機控制模塊(6)接收單片機主控電路(1)發(fā) 出的控制脈沖，驅動器根據脈沖的特性，使步進電機動作，步進電機旋轉帶動水龍頭模塊 (7)的節(jié)水閥門，使節(jié)水閥門開大或縮小。
專利摘要本實用新型公開一種家用多功能節(jié)水裝置，以單片機為控制核心，水流速傳感器可以為單片機控制核心提供水流速度信號，水流的調節(jié)通過步進電動機帶動節(jié)水閥門來實現(xiàn)，期望水流速通過鍵盤進行設置，同時數碼管顯示水流速的設定值和當前值；本裝置具有紅外感應和鍵盤兩種啟動模式，用戶可以直接按啟動、停止按鍵控制裝置工作，也可通過紅外線感應模式控制水龍頭的出水與否；該裝置功能齊全，實用性強，成本不高，使用方法簡單，數字顯示直觀，大大減少了現(xiàn)在家庭用水裝置引起的不便，有效地達到了節(jié)水的目的，適合推廣使用。
文檔編號F16K31/04GK201593640SQ20092022182
公開日2010年9月29日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權日2009年11月2日
發(fā)明者周悅, 孔佑迪, 高圣偉, 魏巍 申請人:天津工業(yè)大學