专利名称：自来水失控泄漏自关阀的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械领域的一种机电结合的产品，涉及一种自来水失控 泄漏自关阀。 技术背景
目前，人类生活用水大部分依靠从自然界取水，经过制水过程，成品水 通过输水管道送到千家万户。但是现实生活中经常会遇到一些人为或非人为 的不可避免的自来水失控事故，造成的损失十分严重。如1、城乡居民使用 的自动洗衣机，它的接水口是通过软管固定在用水水阀上，由于该接口使用 的是卡口便捷接入方式，虽然安装方便了，但也给用水安全带来一定的隐患。 由于它是24小时接在用水水阀上，并且承受供水管内水的压力，使用时间久 后，接口处螺帽松动、锈蚀或水压冲开橡皮管，在家中无人的情况下，水漫 金山，不但自己家受损，而且泄漏的水流入楼下居民室内，损失很大。2、太 阳能热水器的使用，节约了大量燃气或电能，但是太阳能热水器都是安装在 房屋顶，上水方式有人工的也有自动的，无论哪种上水方式，都会发生溢水 事情。当人们打开上水阀上水时，又忙做其它事情或者上班忘记关阀，或者 溢水阀损坏(这类配件使用一年后约30%会出现故障)的情况下，大量的自来 水白白地浪费掉。几乎每家都发生过这样的忘关水阀事情，主要是早晨上水 后忘记关闽，自来水通过太阳能热水器流入下水道一天整，直到晚上回来发 现忘关阀时，水已经流入下水道好几吨了。 3、 一些居民住房的用水管道使用 大都好几十年了，普遍存在管道老化、接口锈蚀等情况， 一旦遇到碰撞、水 压变化、冬季冻裂管道等情况时，宝贵的自来水将无情的流人下水道或者您 的家中。据中国阀门厂网报道2007年3月31日赣州市纸巷有一自来水用 户长期无人在家居住，漏掉140多吨水，幸亏被抄表人员发现，及时帮用户 关闭了表前总阀，避免造成更大的浪费。4、由于产品质量问题造成的管道、 接头、水阀和冲水设备漏水，自来水在你不知不觉中流走了您口袋中的金钱。 这类问题大都会在家庭单位、学校、车间等公共场所出现。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种自来水失控泄漏自关阀，它能在人们生活 用水过程中，自动判别是正常用水还是自来水失控泄漏， 一旦判别是失控泄 漏时，自动关闭总阀门，避免浪费宝贵的水资源。
本实用新型所提供的自来水失控泄漏自关阀由串联在总水管道中的双稳 态水阀、控制电路和报警、复位电路组成，所述的控制电路由接在总水管内 的水流传感器、整形电路、延时电路、驱动电路构成，水流传感器依次接整 形电路、延时电路、驱动电路，驱动电路的输出同时与串联在总水管道中的 双稳态水阀和报警、复位电路相接，报警、复位电路的输出接双稳态电磁水 阀。
本实用新型所提供的自来水失控泄漏自关阀工作原理如下^f述当使用 自来水时，自来水失控泄漏自关阀上的控制电路启动，总水管内的水流过水 流传感器，水流传感器内的压力阀开启，将用水信号送入整形电路整形后输 出控制信号(只要水管内有水流动，就会产生控制信号)，使延时电路工作， 进入延时阶段，延时电路的延时时间设定为正常的用水时间。如果在延时电 路设定的时间内正常用水，没有超过设定时间就关闭水笼头，延时电路就自 动归零，延时电路无控制信号输出，驱动电路不工作也无信号送出，串联在 总水管道中的双稳态水阀处于正常工作状态；反之，当发生用水失控或水泄 漏事故时，用水超过延时电路设定时间，延时电路输出控制信号至驱动电路， 驱动电路向串联在总水管道中的双稳态水阀送出触发信号，使双稳态水阀自 动关闭，停止供水。当驱动电路向双稳态水阀输送控制信号的同时，驱动电 路输出的控制信号启动报警、复位电路报警，说明管道泄漏。当主人听到报 警、复位电路的报警声或者水笼头无水时，应首先想到因管道泄漏停水，检 查、处理泄漏故障后，由主人向报警、复位电路输入一个手动复位信号，报 警、复位电路向双稳态水阀输出复位信号反向供电恢复供水，并停止报警。
本实用新型所提供的自来水失控泄漏自关阀在人们生活用水过程中，能 自动判别是正常用水还是自来水失控泄漏， 一旦判别是失控泄漏时，自动关 闭总阀门，避免浪费宝贵的水资源。
图1是本实用新型所提供的自来水失控泄漏自关阀的工作原理框图； 图2是本实用新型所提供的自来水失控泄漏自关阀的实施例中控制电路 的电路原理图3是本实用新型所提供的自来水失控泄漏自关阀的实施例中报警、复 位电路的电路原理图。
图中SA1:水流传感器，P:双稳态水阀，K1:继电器，SB:自复式双 刀开关，U1A、 U1B、 U1C、 U1D、 U1E、 U1F、 U2A、 U2B、 U2C、 U2D、 U2E、 U2F: 施密特触发器，VDi—VD9: 二极管，R16:电阻，d"C9:电容。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的实施。图l是本实用新型所提供的自来
水失控泄漏自关阀的工作原理框图。由图l可知本实用新型所提供的自来 水失控泄漏自关阀由双稳态电磁水阀、控制电路和报警、复位电路组成，图 中虚框所表示的是控制电路，控制电路由水流传感器、整形电路、延时电路、 驱动电路构成，接在总水管内的水流传感器依次接整形电路、延时电路、驱 动电路，驱动电路的输出同时与串联在总水管道中的双稳态水阀和报警、复 位电路相接，报警、复位电路的输出接双稳态水阀。图2、图3分别是本实 用新型所提供的自来水失控泄漏自关阀的实施例中控制电路与报警、复位电 路的电路原理图。下面结合图2、图3详细分析本实用新型所提供的自来水 失控泄漏自关阀的工作原理。由图2可知构成自来水失控泄漏自关阀的控 制电路中的整形电路由分压电阻Rh R2构成，电阻&接水流传感器SA1上 干簧管的触点S2;延时电路由施密特触发器U1A、 U1B，电阻R3、 R4，与电 阻R4并联的二极管VQ和电容d构成的第一延时电路及由施密特触发器 U1C、 U1D，电阻Rs、可变电阻Re，与可变电阻R6并联的二极管VD2和电容 C2构成的第二延时电路组成，第一延时电路中的施密特触发器U^的输入接
分压电阻Ri、 R2的节点，施密特触发器"A、 U1B、电阻R3、 R4依次相接，
电容G—端接电阻R4，另一端接地，第二延时电路中的施密特触发器UK:、 U1D、电阻Rs、可变电阻R6依次相接，电容C2—端接可变电阻R6，另一端 接地；驱动电路由施密特触发器U^、 U1F，基极电阻R7、晶体管V^和接在 其集电极上的继电器&构成，继电器&的常开触点K14接双稳态水阀P的 一端h。由图3可知构成自来水失控泄漏自关阀的报警、复位电路由双稳 态电路、震荡电路、蜂鸣器驱动电路及自复式双刀开关组成，其中双稳态电 路由计数器113及其外围电阻R8、施密特触发器U2A、 U2B和施密特触发器 U2C、电阻R化、二极管VD5组成，电阻R8—端接继电器Ki的常开触点Kw， 另一端依次接施密特触发器U2A、 U2B，施密特触发器U2B的输出接计数器 U3的时钟输入端CLK，计数器U3的信号输出端Oo依次接施密特触发器U2C、 电阻Ru)、 二极管VDs， 二极管VD5的正极为双稳态电路的输出端；所述震 荡电路由施密特触发器U2D， 二极管VDs、 VD7，电阻Ru、 R12，电容C6构 成的占空比可调震荡电路构成，所述蜂鸣器驱动电路由施密特触发器U2E、 电阻Ru、晶体管VT2及接在晶体管VT2集电极上的蜂鸣器HA构成；双稳 态电路的输出接震荡电路的输人端，震荡电路的输出接蜂鸣器驱动电路输入 端，所述自复式双刀开关SB的常开触点SBi接双稳态水阀P的一端R ，自
复式双刀开关SB的常开触点SB2、常闭触点SB3接双稳态水阀P的另一端 P2，同时通过电阻Rw、 二极管VDs、 VD9接双稳态电路中计数器U3的复位 信号输入端RST。
经过细致地观察了解到日常生活中连续用水(不关闭水阀)一般不超过20 分钟，大都在10分钟以内，而且都是停停用用，不会连接放水20分钟。经 过测试，大容量太阳能热水器空位上水至满水时间为13-15分钟，最长为17 分钟(视管道水压)；洗衣机连续用水不超过7分钟；洗菜、浇花等均会在1 -5分钟就会关闭笼头一次，不会连续放水20分钟以上。故，本实施例控制 电路中的第一延时电路延时时间设置为10分钟，第二延时电路延时时间设置 为1一10分钟可调。当无人用水、水笼头关闭或管道没有发生泄露时，水流 传感器SAr没有触发信号，其上干簧管的触点Sr、 S2呈关断状态。无控制信 号输出，控制电路处于相对"静止"待机状态。
当有人打开水笼头正常用水时，水流传感器S^由于水压的作用，内部的 压力阀球向上顶起，压力阀球内高强度磁铁靠近配套使用的干簧管，使干簧 管触点Sh S2闭合，电源经过由分压电阻Ri、 R2组成的整形电路分压后，
在第一延时电路中施密特触发器UiA输入端产生高电平，通过反相后，施密
特触发器Um输出电平为高电平。该高电平通过电阻R3、 R4向电容Q充电， 当充电达到规定值后，第二延时电路中施密特触发器U1C、 Um翻转，再通过 电阻Rs、可变电阻R6向电容C2充电，其中电容d充电过程为10分钟定值 充电，为基本充电时间。电容C2充电过程为可调节充电时间，它可以根据不 同使用场合，从1分钟至10分钟任意调节。电容Ch C2总充电时间为20 分钟(可调)。电容G、 C2充电期间，只要有人关闭水笼头，水流传感器S鸟 由于失压，其上干簧管触点Sh S2自动断开，第一延时电路中施密特触发器
"A输人端电位立即由高变低，施密特触发器L^输出也变低，此时电容d
两端电荷通过二极管向电阻R3快速放电(小于0.5秒)、电容C2两端电荷 通过二极管VD2向电阻R5快速放电，电路立即恢复相对"静止"待机状态。 以上过程只要在电容d、 C2充电期间停止用水一次，明P怕只有1秒以上(实 际上一般都会在5秒以上)，延时电路将重新延时。如果当水笼头失控或管道 发生泄露时，经过二次延时电容C2充电达到规定值(1/2VCC)后，驱动电路中 施密特触发器U化输入电平由低变高，输出低电平，经施密特触发器l^反 相后输出高电平，晶体管VTi导通，接在其集电极上的继电器吸合，其 常开触点Kw闭合时，双稳态水阀得到触发，关闭水阀，自动停止供水。 同时，由于继电器&常开触点Kw闭合时，继电器Ki的触点K4得到高 电平，图3中由计数器U3及其外围电阻Rs、施密特触发器U2A、 U2B和施密 特触发器U2C、电阻RK)、 二极管VD5组成的双稳态电路中施密特触发器U2A 输入端电位由低变高，使施密特触发器U2B输出高电平，给由计数器U3组成 的双稳态触发器送入一个上升沿的触发信号，计数器U3输出Oo端由高变低， 施密特触发器U2C输出高电平，二极管VD5截止，由施密特触发器U2D， 二
极管VD6、 VD7，电阻Ru、 R12，电容C6构成的占空比可调震荡电路工作， 产生约0.2Hz的振荡信号控制蜂鸣器驱动电路中的晶体管VT2的导通与截 止，使蜂鸣器HA产生断续音，说明已经停止供水，请检查管道。当主人排 除供水管道故障后，只要按一下报警、复位电路中的自复式双刀开关SB即 可恢复供水，原理如下当按下自复式双刀开关SB时，其常开触点SBh SB2 闭合，常闭触点SB3断开，使双稳态水阀P得到一个反向控制电压，即原正 负极对调，反向供电，使双稳态水阀P得到反向电压时动作导通，供水管道 恢复正常供水。同时其常开触点SB2送来的高电平信号通过电阻R^、 二极 管VD8、 VD9向双稳态电路中计数器U3的复位信号输入端RST输送清零信
号，使计数器U3输出Oo端输出由低变高，与计数器U3的信号输出端Oo相
接的施密特触发器U2c输出变低，二极管VDs导通，与其相接的占空比可调 震荡电路停止工作，蜂鸣器驱动电,止工作，蜂鸣器HA停鸣。
由于电路供水阀门管道所处环境大多阴暗潮湿，不能使用交流电，所以 本实施例使用6V、 1.3AH的小型免维护全密封蓄电池供电。为了保证电路正 常工作，在报警、复位电路中还设置了一个电压检测电路，它可以在电池电 压低于5伏时发出报警信号，提示人们尽快充电。该电路由电压检测专用集
成电路A^、施密特触发器U2F和二极管VD4构成，电压检测专用集成电路
A1A的电压检测端接蓄电池，其输出依次接施密特触发器Lb和二极管VD8，
二极管VD4接电阻Rs、施密特触发器U2A的连接点。当整机供电电压降低到
5伏以下时(电路工作电压设计为5-12V)，电压检测专用电路A1A自动识别出 降低电压幅度，输出低电平，施密特触发器U2F输出端变高电平，经二极管 VD4向施密特触发器U2A送入高电平信号，重复上述过程双稳态电路、震 荡电路、蜂鸣器驱动电路工作，蜂鸣器报警，说明电压低，提醒尽快充电或 换电池。本实施例中电路的两种功能同时使用同一个蜂鸣器，为了区别是失 控泄漏报警，还是电压低报警，检查供水管道即可tf鸣器响时，首先检査 供水管道，如果供水管道没有问题，说明电池电压低。
从以上实施例分析可以了解本实用新型所提供的自来水失控泄漏自关 阀，它能在人们生活用水过程中，自动判别是正常用水还是自来水失控泄漏，
一旦判别是失控泄漏时，自动关闭总阀门，避免浪费宝贵的水资源，使用非 常方便。
本实用新型所提供的自来水失控泄漏自关阀的实施例中，水流传感器
SA1采用型号为FP-2P-15， 口径为15mm的水流开关，双稳态水阀P采用型 号为GLR-13DC的双稳态脉冲电磁水阀，继电器Kl采用6V，自复式双刀开 关SB采用有两组独立的常开和两组独立常闭触头的防水型自复式双刀开关， 施密特触发器U1A、 U1B、 U1C、 U1D、 U1E、 U1F、 U2A、 U2B、 U2C、 U2D、 U2E、 U2F采用两个六施密特触发器CD40106，计数器U3釆用CD4017，电 压检测专用集成电路A1A采用AN051电压检测器。
权利要求1、一种自来水失控泄漏自关阀，其特征是由串联在总水管道中的双稳态水阀、控制电路和报警、复位电路组成，所述的控制电路由接在总水管内的水流传感器、整形电路、延时电路、驱动电路构成，水流传感器依次接整形电路、延时电路、驱动电路，驱动电路的输出同时与串联在总水管道中的双稳态水阀和报警、复位电路相接，报警、复位电路的输出接双稳态电磁水阀。
2、 根据权利要求1所述的自来水失控泄漏自关阀，其特征是所述控制电 路中的整形电路由分压电阻(Rh R2)构成，电阻(& )接水流传感器(SA1) 上干簧管的触点(S2);延时电路由施密特触发器(U1A、 U1B)、电阻(R3、 R4 )、与电阻(R4)并联的二极管()和电容(Q )构成的第一延时电路 及由施密特触发器(U1C、 U1D )、电阻(R5 )、可变电阻(Re )、与可变电阻(R6) 并联的二极管(VD2)和电容(C2)构成的第二延时电路组成，第一延时电 路中的施密特触发器(U1A)的输入接分压电阻(&、 R2)的节点，施密特触 发器(U1A、 U1B)、电阻(R3、 r4)依次相接，电容(CO接在电阻(R4)与 地之间，第二延时电路中的施密特触发器(U1C、 U1D)、电阻(R5)、可变电 阻(R6)依次相接，电容(C2)接在可变电阻(R6)与地之间；驱动电路由 施密特触发器(U1E、 U1F)、基极电阻(R7)、晶体管(VTO和接在其集电极 上的继电器(& )构成，继电器(& )的常开触点(K14 )接双稳态水阀(P) 的一端(& )。
3、 根据权利要求1或2所述的自来水失控泄漏自关阀，其特征是所述的 报警、复位电路由双稳态电路、震荡电路、蜂鸣器驱动电路及自复式双刀开 关组成，双稳态电路的输出接震荡电路的输入端，震荡电路的输出接蜂鸣器 驱动电路的输入端，所述双稳态电路由计数器(U3)及其外围电阻(R8)、 施密特触发器(U2A、 U2B )和施密特触发器(U2C )、电阻(R化)、二极管(VD5) 组成，电阻(R8) —端接继电器(KO的常开触点(Kw)，另一端依次接施 密特触发器(U2A、 U2B)，施密特触发器(U2B)的输出接计数器(U3)的时 钟输入端(CLK)，计数器(U3)的信号输出端(Oq)依次接施密特触发器(U2C)、电阻(R1Q)、 二极管(VD5)， 二极管(VD5)的正极为双稳态电路 的输出端；所述震荡电路由施密特触发器(U2D)、 二极管(VD6、 VD7)、电 阻(Ru、 R12)、电容(C6)构成的占空比可调震荡电路构成；所述蜂鸣器驱 动电路由施密特触发器(U2E )、电阻(R12 )、晶体管(VT2 )及接在晶体管(VT2 ) 集电极上的蜂鸣器(HA)构成，所述自复式双刀开关(SB )的常开触点(SBi) 接双稳态水阀(P )的一端(& )，自复式双刀开关(SB )的常开触点(SB2 )、 常闭触点(SB3)接双稳态水阀(P)的另一端(P2)，同时通过电阻(R16)、 二极管(VD8、 VD9)接双稳态电路中计数器(U3)的复位信号输入端(RST )。
专利摘要本实用新型属于机械领域的一种机电结合的产品，涉及一种自来水失控泄漏自关阀。它由串联在总水管道中的双稳态水阀、控制电路和报警、复位电路组成，所述的控制电路由接在总水管内的水流传感器、整形电路、延时电路、驱动电路构成，驱动电路的输出同时与串联在总水管道中的双稳态水阀和报警、复位电路相接，报警、复位电路的输出接双稳态水阀。正常用水时，控制电路无信号输出，双稳态水阀保持正常工作状态；当自来水失控泄漏时，控制电路向双稳态水阀和报警、复位电路发出控制信号，双稳态水阀关闭，避免浪费水资源，报警、复位电路报警，提醒主人自来水失控，维修后，给报警、复位电路一个手动复位信号使双稳态水阀恢复供水。
文档编号F16K31/06GK201184439SQ20082001883
公开日2009年1月21日 申请日期2008年3月13日 优先权日2008年3月13日
发明者诚 李, 李建华 申请人:李建华