一種基於單片機控制的熱水器節水裝置的製作方法
2023-05-29 12:47:51 1
本發明涉及環保節能技術領域，具體涉及到一種基於單片機控制的熱水器節水裝。
背景技術：
在目前的熱水供應裝置中，有屋頂的太陽能供水裝置，也有鍋爐供水裝置，都由熱水箱、供水管、水龍頭構成，供水管與熱水箱相連通，水龍頭設置在供水管上，打開水龍頭取用熱水，在冬季，一般都在供水管上包覆保溫材料，以起到保溫的作用，其不足之處在於：由於供水管道較長，人們也不可能24小時不間斷用熱水，所以，在關閉水龍頭後，供水管道內的熱水就會逐漸變涼，當再次開啟水龍頭的時候，供水管道內的涼水先要放出來，最後才能淌出需要的熱水，這樣既浪費水，也浪費時間，甚至在寒冷的冬季，還會結冰造成供水管道堵塞，無法供熱水，這就給人們的生活帶來不便。
世界許多國家都面臨著水資源日趨短缺的形勢，我國是個缺水的國家，尤其是在西部地區。水是地球上最寶貴的資源，但在現實中卻存在許多浪費現象。
目前，絕大多數家庭都用上了熱水器，熱水器在給每個人帶來方便的同時，也容易造成浪費。例如每次洗漱或者洗澡時打開開關，熱水器對水加熱，此時流出的水水溫不高，這部分水則會被浪費，尤其是在北方冬天的早晨，這部分的冷水讓人們感覺很不舒服。在冬天或者用氣比較集中的時段，由於燃氣量不足，打開熱水器加熱相當長時間後，水溫可能一直都不高，也會造成這部分水的嚴重浪費。此外，遇到停水時，由於馬虎或外出比較匆忙，常常忘記關掉水龍頭開關，這種現象既浪費水，又浪費電。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種基於單片機控制的熱水器節水裝置。
為達上述目的，本發明的一個實施例中提供了一種基於單片機控制的熱水器節水裝置，包括：
配置有第一冷水管和熱水出管的熱水器；熱水出管內安裝有水流傳感器並配置有電磁閥；
儲水箱；儲水箱與熱水出管連通，並配置有第二冷水管以及控制第二冷水管的電磁閥；儲水箱的底部安裝有回水管，回水管接入第一冷水管，並在回水管上配置有電磁閥以及水泵；
儲水箱內安裝有攪拌葉輪，該攪拌葉輪配置有安裝在儲水箱外部的電機，電機的電機軸與攪拌葉輪連接帶動其轉動；儲水箱的底部還設有排水管，排水管上配置有電磁閥；儲水箱內設置有檢測其內部水溫的溫度傳感器、檢測水位的水位傳感器；
控制器；控制器接收溫度傳感器、水位傳感器和水流傳感器的信號，並控制電磁閥和水泵的開關狀態；儲水箱上還安裝有顯示器以及操作按鍵，顯示器和操作按鍵與控制器連接；儲水箱帶有夾層，夾層內填充保溫層。
本發明的一個優化方案之一，第二冷水管上配置有能夠控制流量比例的電磁閥，用於將普通熱水器變成恆溫熱水器。
本發明的一個優化方案之一，還包括與控制器連接的人體紅外感應模塊，人體紅外感應模塊設置在菲涅爾透鏡內。
本發明的一個優化方案之一，還包括設置在儲水箱上的指示燈，指示燈與控制器連接。
本發明的一個優化方案之一，控制器配置有定時模塊。
本發明的一個優化方案之一，顯示器為液晶顯示器。
本發明的一個優化方案之一，操作按鍵包括用於設定時間的時間控制按鍵、用於選擇模式的模式選擇按鍵、用於調節水溫的溫度控制按鍵以及開關按鍵。
本發明的一個優化方案之一，回水管通過一個三通接頭接入第一冷水管；三通接頭與回水管裝配的位置為向外擴張帶有斜面的圓臺形接頭，回水管的裝配位置也為圓臺形接頭；兩個圓臺形接頭之間裝配有一個密封卡環，並在圓臺形接頭的外部安裝有兩個半圓弧形的卡套；卡套內部具有圓弧形的卡槽，兩端具有螺栓孔，通過螺栓將兩個卡套緊密連接的同時將兩個圓臺形接頭固定在卡槽內部；密封卡環的兩端為具有彈性的密封部，中間為受力部；密封部與圓臺形接頭的斜面內壁接觸密封，受力部夾持在兩個圓臺形接頭之間。
本發明的一個優化方案之一，保溫層為保溫發泡材料製成，保溫發泡材料包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA20份~30份；丁腈橡膠NBR20份~30份；甲階酚醛樹脂20份~30份；聚乙烯醇10份~20份；正戊烷10份~20份；乙二醇10份~20份；聚氧乙烯10份~20份；碳酸鈣5份~10份；松節油5份~10份；泊洛沙姆5份~10份；環已基丙酸烯丙酯5份~10份。
工藝：在65℃環境條件下依次將上述物質放入混合器中快速、強力攪拌後注入到預熱的夾層中，一定時間完成固化後成為具有一定形態的保溫發泡材料。
本發明的一個優化方案之一，密封卡環的受力部內側設置有槽孔，槽孔內設置有一個活動連杆以及安裝在活動連杆上的扭力彈簧；活動連杆上配置有一個密封板。
本發明的一個優化方案之一，控制器接收溫度傳感器的信號並當溫度信號低於預設值時開啟回水管的電磁閥和水泵讓儲水箱的水流入熱水器內加熱後進入儲水箱；
控制器還接收操作按鍵的信號，當設定的溫度低於儲水箱的水溫時控制第二冷水管的電磁閥開啟輸入冷水；
控制器還接收人體紅外傳感器和定時模塊的信號，並在超過設定時間後關閉所有電磁閥。
本發明中水泵可將溫度不高的水吸入進水管進行多次加熱，從而達到用戶想要的水溫，解決了在冬天使用熱水器水溫不高的問題。儲水箱的不同角度安裝了3個菲涅爾透鏡用於全方位檢測用戶是否存在，若用戶離開一會兒則關閉全部電磁閥。控制器接收定時模塊的信號，並在超過設定時間後關閉所有電磁閥。
綜上所述，本發明具有以下優點：
本發明通過在儲水箱上增加了回水管，通過設定溫度和控制器對電磁閥的控制，可以將儲水箱中較低溫度的熱水多次加熱，避免溫度不夠需要直接排放造成的浪費。此外，本裝置設計簡單易行，製造成本低，可以在不改變已有熱水器管道基礎上進行安裝，並實現節水的功能，可廣泛應用於酒店，學校學生宿舍，企業職工宿舍及公共場所等，很容易推廣使用，必然會帶來比較大的經濟效益和社會效益。
其次，本發明優化了三通接頭與回水管之間的連接方式，使得管道在較高壓力下也不會發生洩漏的風險，減少了故障率，提高了密封性。
附圖說明
圖1為本發明一個實施例的示意圖；
圖2為本發明一個實施例中儲水箱的示意圖；
圖3為本發明一個實施例中三通接頭的連接處的示意圖；
圖4為本發明一個實施例中密封卡環的示意圖；
圖5為本發明一個實施例中密封卡環的俯視圖。
其中，1、熱水器；2、儲水箱；3、第一冷水管；4、熱水出管；5、電磁閥；6、水流傳感器；7、回水管；8、水泵；9、攪拌葉輪；10、電機；11、排水管；12、溫度傳感器；13、水位傳感器；14、控制器；15、顯示器；16、操作按鍵；17、夾層；18、人體紅外感應模塊；19、三通接頭；201、圓臺形接頭；202、圓臺形接頭；21、密封卡環；22、卡套；23、螺栓孔；24、密封部；25、受力部；26、斜面；27、槽孔；28、扭力彈簧；29、密封板；30、活動連杆；31、第二冷水管；32、電磁閥；33、菲涅爾透鏡。
具體實施方式
本發明提供了一種基於單片機控制的熱水器節水裝置，包括熱水器1和儲水箱2。熱水器2配置有第一冷水管3和熱水出管4；熱水出管4內安裝有水流傳感器6並配置有電磁閥32。第一冷水管3是熱水器1的進水管道，冷水加熱後從熱水出管4流出到儲水箱2。儲水箱2與熱水出管4連通，並配置有第二冷水管31以及控制第二冷水管的電磁閥，優選第二冷水管上配置有能夠控制流量比例的電磁閥；該電磁閥可以將普通熱水器變成類似於恆溫的熱水器。
第二冷水管用於直接對儲水箱內的水進行降溫。儲水箱的底部安裝有回水管，回水管7接入第一冷水管3，並在回水管上配置有電磁閥以及水泵8。回水管使得儲水箱內的水可以流入熱水器內進行多次加熱，避免浪費。
儲水箱2內安裝有攪拌葉輪9，該攪拌葉輪9配置有安裝在儲水箱外部的電機10，電機10的電機軸與攪拌葉輪9連接帶動其轉動；攪拌葉輪和電機的配合使得儲水箱的冷水和熱水相互對流，形成恆定的溫度，避免儲水箱內部出現較大溫差。
儲水箱的底部還設有排水管，排水管上配置有電磁閥5，排水管與其他需要使用熱水的管道連接。儲水箱內設置有檢測其內部水溫的溫度傳感器12、檢測水位的水位傳感器13。控制器14接收溫度傳感器12、水位傳感器13和水流傳感器6的信號，並控制電磁閥和水泵的開關狀態。儲水箱2上還安裝有顯示器15、操作按鍵16和菲涅爾透鏡33，顯示器15優選液晶顯示器，顯示器和操作按鍵與控制器連接。操作按鍵包括用於設定時間的時間控制按鍵、用於選擇模式的模式選擇按鍵、用於調節水溫的溫度控制按鍵以及開關按鍵。
儲水箱帶有夾層17，夾層內填充保溫層。儲水箱內設置的水位傳感器與控制器相連，控制器為一個單片機。
熱水器和儲水箱之間的熱水出管上設有水流傳感器，可以檢測熱水出管是否有水流存在；當停水的時候，或者不小心按下了控制熱水出管上電磁閥的手動開關，使其處於打開狀態，單片機馬上去檢測連接到水流傳感器的輸入信號端引腳是否有信號，有水流就有信號，沒有水流出就沒有信號。沒有信號就會立刻關閉電磁閥，有信號當然就繼續打開。單片機即控制器配置有定時模塊，若打開該裝置相當長時間後，單片機會自動關閉該裝置。
本發明還包括與控制器連接的人體紅外感應模塊18以及設置在儲水箱上的指示燈，指示燈與控制器連接；人體紅外感應模塊設置在菲涅爾透鏡內，具有更好的靈敏度和監控效果。
回水管通過一個三通接頭19接入第一冷水管。三通接頭與回水管裝配的位置為向外擴張帶有斜面的圓臺形接頭201，回水管的裝配位置也為圓臺形接頭202；兩個圓臺形接頭之間裝配有一個密封卡環21，並在圓臺形接頭的外部安裝有兩個半圓弧形的卡套22；卡套內部具有圓弧形的卡槽，兩端具有螺栓孔23，通過螺栓將兩個卡套緊密連接的同時將兩個圓臺形接頭固定在卡槽內部；密封卡環的兩端為具有彈性的密封部24，中間為受力部25；密封部24與圓臺形接頭的斜面26內壁接觸密封，受力部25夾持在兩個圓臺形接頭之間。
密封卡環的受力部內側設置有槽孔27，槽孔27內設置有一個活動連杆30以及安裝在活動連杆上的扭力彈簧28；活動連杆30上配置有一個密封板29。密封板29為圓盤形，平時是與管道垂直將兩邊隔開。扭力彈簧28的安裝方向可以以限制密封板向回水管轉動為準；當回水管7通水後將會衝擊密封板29，扭力彈簧28蓄力，打通接頭的兩端。當回水管的水泵停止供水後，密封板在扭力彈簧的作用下回復至初始位置，進而使得接頭兩端又被密封。為了實現密封，密封板的尺寸當好與密封卡環的內壁接觸。由於扭力彈簧反向不能轉動，除非力矩大到破壞扭力彈簧，因此密封板還起到了防止回流的作用。
當三通接頭連接處的壓力增大後，密封卡環21密封部24的內壁受到更大的壓力，此時外壁由於具有彈性將會與圓臺形的斜面配合得更加緊密，避免採用現有技術中的橡膠密封圈密封時帶來的損耗。密封卡環為金屬材質製成，即使略有損耗由於密封面在壓力越大的情況下密封更緊，因此使用壽命更長。
本發明的保溫層為保溫發泡材料製成，保溫發泡材料包括：乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA20份~30份；丁腈橡膠NBR20份~30份；甲階酚醛樹脂20份~30份；聚乙烯醇10份~20份；正戊烷10份~20份；乙二醇10份~20份；聚氧乙烯10份~20份；碳酸鈣5份~10份；松節油5份~10份；泊洛沙姆5份~10份；環已基丙酸烯丙酯5份~10份。
本發明的保溫材料在現有組分的基礎上增加松節油、泊洛沙姆和環已基丙酸烯丙酯後，其保溫效果更好。例如，在常規組分乙烯-醋酸乙烯共聚物、丁腈橡膠、甲階酚醛樹脂、聚乙烯醇、正戊烷、乙二醇、聚氧乙烯、碳酸鈣中加入松節油提高了大約8%~12%的保溫效果；在常規組分中加入泊洛沙姆提高了大約10%~15%的保溫效果；在常規組分中加入環已基丙酸烯丙酯提高了大約18%的保溫效果。在同時加入上述三類物質後，保溫效果提高了50%以上。
本發明的電氣設備依靠控制器實現多功能的控制。例如控制器接收溫度傳感器的信號並當溫度信號低於預設值時開啟回水管的電磁閥和水泵讓儲水箱的水流入熱水器內加熱後進入儲水箱。例如控制器還接收操作按鍵的信號，當設定的溫度低於儲水箱的水溫時控制第二冷水管的電磁閥開啟輸入冷水。例如控制器還接收人體紅外傳感器和定時模塊的信號，並在超過設定時間後關閉所有電磁閥。
雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了詳細地描述，但不應理解為對本專利的保護範圍的限定。在權利要求書所描述的範圍內，本領域技術人員不經創造性勞動即可做出的各種修改和變形仍屬本專利的保護範圍。