一种恒温出水阀及其工作方法与流程

本发明涉及一种恒温出水阀及其工作方法，属于嵌入式自动控制的技术领域。

背景技术：

随着科技的进步，太阳能已经步入了各家各户，成为了必备的基本生活工具，目前国内多数采用的是手动机械式的混水阀结构，但洗澡的时候温度的突然变化会导致水温过高或者过低，恒温混水阀的出现很好的解决了这一个问题，目前的恒温混水阀的原理是太阳能混水阀混合出水口处，装有热敏元件，使水温保持恒定温度。调温旋钮可在产品规定温度范围内任意设定，太阳能混水阀自动维持出水温度。由此便解决了水温突然变化的弊端。

随着使用时间长加长，温控混水阀的弊端也会逐渐显露，热敏元件的反应速度无法及时跟上温控旋钮的变化，导致旋钮变化过大，水温超过或低于所想设定的温度，从而需要反复调整温度，不仅耽误使用而且浪费水资源，所以热敏元件与温控旋钮不同步的变化是该装置存在的主要不足。

目前国内的太阳能都选择装在屋顶或楼顶，从太阳能的储水端到出水端会有一段不被加热的流水管道，国内的太阳能有的采用的是顶端封水(不用太阳能出水的时候将水封在太阳能的储水罐中，流水管道中没有水)，有的采用的是末端封水(不用太阳能出水的时候将水封在混水阀前面，流水管道中有水)。对于顶端封水，当开启太阳能的时候，热水经过冷的流水管道也会变凉；对于末端封水，存在管道中的水必定是凉水。现有的太阳能装置不会对流水管道中残留的凉水进行处理，都是直接从花洒流出，费时费水。

综上所述，目前市场上的混水阀的弊端主要有两点：1.机械调节的过程繁琐，且调节到设定温度是概率性的，调节过程浪费了大量的水资源；2.一定时间不使用太阳能会使太阳能热水管输水管道(从屋顶热水罐到用户室内的混水阀上端这一段管道)中的水温变凉，导致短时间内无法混合出设定温度的水，既浪费时间又浪费水资源。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种恒温出水阀。

本发明还提供一种上述恒温出水阀的工作方法。

发明概述：

本发明装置是一种带有恒温控制的水阀装置，通过PID算法调节冷热水比例使流出的水迅速达到设定温度，并通过处理管道中未达到设定温度的水而达到节能减排作用的嵌入式装置。

本发明的技术方案为：

一种恒温出水阀，包括混水舱、热水管、冷水管、热水回收管和混合水回收管；所述热水管通过第一电磁阀分别与热水回收管和混水舱连通；混水舱的出水管通过第二电磁阀与混合水回收管连通；热水管和冷水管之间设置有调温齿组，所述调温齿组包括调节齿轮和调节阀体，调节齿轮连接有电动机；所述调节阀体的中部设置有与调节齿轮相配合的齿条；调节阀体的两端分别嵌入设置在热水管和冷水管内；第一电磁阀和第二电磁阀分别连接有第一温度传感器和第二温度传感器。混合水回收管回收混水舱混合过程中的未达到设定温度的水。

优选的，第一温度传感器设置在热水管内，热水回收管的上游；第二温度传感器设置在混水舱的出水管内，混水舱与混合水回收管之间。

优选的，第一温度传感器和第二温度传感器均为温度传感器pt100。

优选的，所述混水舱内设置有搅拌装置。搅拌装置可以加速水的混合速度，便于第二温度传感器对水温的快速精确采集。

优选的，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第一温度传感器、第二温度传感器和电动机分别与微控单元MCU连接。

进一步优选的，所述微控单元MCU为stm32。

优选的，所述电动机为步进电机。步进电机能提高调节的准确度。

优选的，所述第一电磁阀、第二电磁阀均为电动球阀三通式的电磁阀。

一种上述恒温出水阀的工作方法，包括步骤如下：

1)用户通过微控单元MCU设定目标温度与花洒的模式；

2)第一温度传感器检测热水管中的水温，如果水温未达到目标温度，第一电磁阀控制热水管中的水流入热水回收管，直到热水管中水的水温达到目标温度；

3)热水管中水的水温达到目标温度后第一电磁阀控制热水管中的水进入混水舱；

4)第二温度传感器检测混水舱内的水温；调温齿组根据混水舱内的水温调节热水和冷水的混合比例；如果混水舱内的水温未达到目标温度，第二电磁阀控制混水舱内的水流入混合水回收管；如果混水舱内的水温达到目标温度，第二电磁阀控制混水舱内的水流出。

优选的，第二电磁阀控制混水舱内的水流出后根据用户设定的花洒的模式喷出供用户使用。

优选的，所述微控单元MCU连接有显示屏，所述显示屏显示第一温度传感器、第二温度传感器检测到的水温，目标温度，第一温度传感器与目标温度水温偏差、第二温度传感器与目标温度水温偏差和花洒的模式。

优选的，所述步骤4)中，调温齿组根据混水舱内的水温调节热水和冷水混合比例的具体方法为，第二温度传感器将检测到的温度数据通过总线传送至微控单元MCU，微控单元MCU将第二温度传感器检测到的混水舱内的水温与目标温度进行比较得到一个偏差，微控单元MCU将这个偏差进行PID处理之后计算出一个温差值，微控单元MCU将所述温差值作为pwm输出给电动机，控制电动机正转或者反转，调节齿轮转动带动调节阀体在水平方向的移动，改变调节阀体进入热水管和冷水管的比例，进而控制热水和冷水在混水舱内的混合比例，直到混水舱内的水温达到目标温度。

本发明的有益效果为：

1.本发明所述恒温出水阀，在热水进入混水阀之前，将热水管输水管道中的冷水排出；通过MCU控制对混水阀的调节过程进行PID调节，使得调节过程迅速、准确，有效提高资源的利用率，起到节能减排的作用；

2.本发明所述恒温出水阀，调节准确，输出的水温波动范围小，利于推广应用。

附图说明

图1为本发明所述恒温出水阀的结构示意图；

图2为本发明所述恒温出水阀的工作流程图；

图3为第一电磁阀控制热水管中热水流向的方法流程图；

图4为第二电磁阀控制混水舱中水流向的方法流程图；

1、热水管；2、冷水管；3、热水回收管；4、混合水回收管；5、第一温度传感器；6、第二温度传感器；7、调节齿轮；8、混水舱的出水管；9、第一电磁阀；10、第二电磁阀；11、搅拌装置；12、混水舱；13、调节阀体。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

如图1所示。

一种恒温出水阀，包括混水舱12、热水管1、冷水管2、热水回收管3和混合水回收管4；所述热水管1通过第一电磁阀9分别与热水回收管3和混水舱12连通；混水舱的出水管8通过第二电磁阀10与混合水回收管4连通；热水管1和冷水管2之间设置有调温齿组，所述调温齿组包括调节齿轮7和调节阀体13，调节齿轮7连接有电动机；所述调节阀体13的中部设置有与调节齿轮7相配合的齿条；调节阀体13的两端分别嵌入设置在热水管1和冷水管2内；第一电磁阀9和第二电磁阀10分别连接有第一温度传感器5和第二温度传感器6。混合水回收管4回收混水舱12混合过程中的未达到设定温度的水。

实施例2

如实施例1所述的恒温出水阀，所不同的是，第一温度传感器5设置在热水管1内，热水回收管3的上游；第二温度传感器6设置在混水舱的出水管8内，混水舱12与混合水回收管4之间。

实施例3

如实施例1所述的恒温出水阀，所不同的是，第一温度传感器5和第二温度传感器6均为温度传感器pt100。

实施例4

如实施例1所述的恒温出水阀，所不同的是，所述混水舱内设置有搅拌装置。所述搅拌装置为搅拌电机。搅拌装置可以加速水的混合速度，便于第二温度传感器6对水温的快速精确采集。

实施例5

如实施例1所述的恒温出水阀，所不同的是，所述第一电磁阀9、第二电磁阀10、第一温度传感器5、第二温度传感器6和电动机分别与微控单元MCU连接。

实施例6

如实施例5所述的恒温出水阀，所不同的是，所述微控单元MCU为stm32。

实施例7

如实施例1所述的恒温出水阀，所不同的是，所述电动机为步进电机。步进电机能提高调节的准确度。

实施例8

如实施例1所述的恒温出水阀，所不同的是，所述第一电磁阀9、第二电磁阀10均为电动球阀三通式的电磁阀。

实施例9

如图2-4所示。

一种如实施例1-8所述恒温出水阀的工作方法，包括步骤如下：

1)用户通过微控单元MCU设定目标温度与花洒的模式；

2)第一温度传感器5检测热水管1中的水温，如果水温未达到目标温度，第一电磁阀9控制热水管1中的水流入热水回收管3，直到热水管1中水的水温达到目标温度；

3)热水管1中水的水温达到目标温度后第一电磁阀9控制热水管1中的水进入混水舱12；

4)第二温度传感器6检测混水舱12内的水温；调温齿组根据混水舱12内的水温调节热水和冷水的混合比例；如果混水舱12内的水温未达到目标温度，第二电磁阀10控制混水舱12内的水流入混合水回收管4；如果混水舱12内的水温达到目标温度，第二电磁阀10控制混水舱12内的水流出。

实施例10

如实施例9所述的恒温出水阀的工作方法，所不同的是，第二电磁阀10控制混水舱12内的水流出后根据用户设定的花洒的模式喷出供用户使用。

实施例11

如实施例9所述的恒温出水阀的工作方法，所不同的是，所述微控单元MCU连接有显示屏，所述显示屏显示第一温度传感器5、第二温度传感器6检测到的水温，目标温度，第一温度传感器5与目标温度水温偏差、第二温度传感器6与目标温度水温偏差和花洒的模式。

实施例12

如实施例9所述的恒温出水阀的工作方法，所不同的是，所述步骤4)中，调温齿组根据混水舱12内的水温调节热水和冷水混合比例的具体方法为，第二温度传感器6将检测到的温度数据通过总线传送至微控单元MCU，微控单元MCU将第二温度传感器6检测到的混水舱12内的水温与目标温度进行比较得到一个偏差，微控单元MCU将这个偏差进行PID处理之后计算出一个温差值，微控单元MCU将所述温差值作为pwm输出给电动机，控制电动机正转或者反转，调节齿轮7转动带动调节阀体13在水平方向的移动，改变调节阀体13进入热水管1和冷水管2的比例，进而控制热水和冷水在混水舱12内的混合比例，直到混水舱12内的水温达到目标温度。