专利名称：红外光控自动水龙头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于自动水龙头类。
自动水龙头由控制电路和电磁阀两部份组成。目前，自动水龙头在国际市场上已有商品出售，在国内也已经开始小批量生产。但是，现行的自动水龙头，其主要的部件之一电磁阀存在一些重大缺点，如电磁阀的阀口活塞、弹簧及电磁铁动铁芯都直接与被控的水流直接接触，故一旦使用，很快就产生锈蚀，从而造成活塞封不住水，或者电磁铁动铁芯卡死；此外锈蚀产物又对水造成污染，影响水质。即使用不锈钢制成的电磁阀，也避免不了水对电磁铁动铁芯的浸蚀损坏。另外，现行自动水龙头的控制传感器的作用距离的调节范围很有限，这就极大地限制了它的使用场合。
本实用新型旨在研制一种结构新颖，能使被控水流与电磁铁动铁芯不直接接触，确保电磁阀不因锈蚀而失效；且控制可靠、抗干扰力强、响应快，控制作用距离调节范围大，整个装置体积小，成本低的红外光控自动水龙头。
本发明是以下述方案实现的本实用新型红外光控自动水龙头，由红外传感开关(包括红外线发射管1、红外线接收管2、调制脉冲发生器3、解调放大器4、倍压整流电路与抗干扰网络5、驱动器6、电源8)和电磁阀7组成。其原理框图如附
图1所示。只要物体位于由红外线发射管1和红外线接收管2组成的红外传感器的前方，自动水龙头就自动打开，自来水就经自动水龙头流出。反之，物体移开后，自动水龙头就自动关闭，停止供水。
下面详述其技术内容红外线发射管1和红外线接收管2共同组成红外传感开关的红外传感器。其中，红外线发射管1选用小功率砷化镓红外发光二极管5GLB等，其外延形谱线范围在波长9100～9400埃之间，管子头部有环氧透镜使射线发散角小于20°有较好的指向特性。红外线接收管2选用光敏三极管3DU5C或3DU32C等，其典型光谱响应波长为5000～10000埃，与发射管谱线范围重合，其头部也有环氧透镜会聚由物体反射的辐射光线，使受辐射角不大于20°，有利于抗干扰。传感器经绝缘处理后用红外光管固定盘21及螺钉22安装在电磁阀7的底部(根据不同用途也可安装在其它位置)，如附图2所示。在发射端，调制脉冲发生器3用来产生并向外辐射出被调制的红外线脉冲，在接收端当外界物体进入作用范围时，由红外线发射管1发出的红外线脉冲从物体表面反射回来进入红外线接收管2，经光敏效应转变为电脉冲信号，该信号送入解调放大器4解调并放大后，变为1000HZ的电脉冲信号，此信号进入倍压整流电路与抗干扰网络5，经倍压整流后变成直流信号，用以触发驱动器6，使电磁阀7动作。其中，由于采用了抗干扰网络，就使得只有当物体在一定距离内反射红外线脉冲，才能驱动电磁阀，这就避免了周围环境内任何物体对电路的干扰。反之，当物体移开后，由红外线发光二极管1发出的红外线就不会反射，红外线接收管2就无1000HZ电脉冲输出，从而驱动器6自动将电磁阀7的供电电源断开，自动水龙头立即关闭。
除了红外线发射管1和红外线接收管2安装在电磁阀7底部的红外光管固定盘21上以外，整个红外传感开关的电路元件集中安装在一个盒子内。
电磁阀7是本实用新型发明人所发明的“双薄膜式常闭电磁阀”在自动水龙头技术上的一个具体实施方案，它由低压(24伏)直流电磁铁(包括弹簧11、电磁铁线圈12、动铁芯13)，阀体(包括电磁铁固定盘14、先导阀弹性薄膜15、上阀体30、主阀弹性薄膜18、主阀体34)，手动装置(包括旋钮9、动铁芯牵引帽26、电磁铁顶盖25、动铁芯牵引杆10)组成，如附图2所示。
低压直流电磁铁为众所周知的结构形成，唯一的差别是动铁芯13的上端中心有一阴螺纹，用以与动铁芯牵引杆10的阳螺纹相配合。电磁铁同轴地固定在电磁铁固定盘14上。
手动装置的动铁芯牵引帽26为杯状，底部中央有一通孔，它的上端用螺钉23固定在旋钮上，它的侧表面为阳螺纹，与电磁铁顶盖25的阴螺纹相配合；动铁芯牵引杆10穿过动铁芯牵引帽26底部的小孔及电磁铁上端的中心孔，旋紧在动铁芯13上。整个手动装置由电磁铁顶盖25用3颗螺钉24(图中只画出两颗)同轴地固定在电磁铁上端。
阀体的各元件的结构如下电磁铁固定盘14的中心为通孔，该孔分为上细下粗两段，动铁芯13的下端穿过其间压在先导阀弹性薄膜15上，先导阀弹性薄膜15为一橡胶薄圆片，安装在电磁铁固定盘14和上阀体30之间；该膜上除了4个连结螺丝27(图中只画出两颗)的过孔以外无其它通孔。上阀体30的上部中间开有一轴对称环槽，称为卸压槽16；上阀体30的下部中间开有一轴对称圆柱形 ，称为密封腔29。在上阀体30内还开有卸压孔23和节流孔17，其中上阀体卸压孔28的两端口分别通向卸压槽16和上阀体30的下表面；上阀体节流孔17成“丁”字形，开在上阀体30内的另一侧，其中一段为沿着上阀体30的轴线的通孔，另一段先沿着半径方向伸出，然后成直角弯向上阀体30的下表面而出。主阀弹性薄膜18为一橡胶薄圆片，安装在上阀体30和主阀体34之间；该膜上除4个连结螺丝27的过孔以外，另有2个小孔，上阀体卸压孔26及节流孔17和主阀体卸压孔33及节流孔19分别通过这两个小孔对应相接。主阀弹性薄膜18中央还嵌有一颗铆钉32，用以增加该膜中间部份的刚度。主阀体34的上部开有一轴对称环槽，称为主阀环槽31。在主阀体34上还开有进水道20和出水道35。其中出水道35为沿着主阀体34轴线的通孔；进水道20的进口段沿着主阀体34的径向，其里端竖直向上弯折与主阀环槽31相通。此外，在主阀体34内也钻有卸压孔33和节流孔19。其中，主阀体节流孔19从主阀体34的上表面起，沿着轴向平行的方向向下与进水道20相通，主阀体卸压孔33位于另一侧，其竖直段始于主阀体34的上表面，沿着与轴向平行的方向向下，然后直角弯折成沿径向的水平段，并与出水道35相通。主阀体卸压孔33及节流孔19的上端开口位置，分别与上阀体卸压孔28及节流孔17的下端出口位置相对应。
阀的组合方式为由电磁铁固定盘14、上阀体30的上部及先导阀弹性薄膜15共同组成先导阀；由上阀体30的下部、主阀弹性薄膜18及主阀体34共同组成主阀。开阀顺序为，由电磁铁的通断电控制先导阀的开、闭，再由先导阀的开、闭决定主阀的开、闭。装配时，用4颗位置对称的联结螺丝27将电磁铁固定盘14、先导阀弹性薄膜15、上阀体30、主阀弹性薄膜18及主阀体34同轴地紧固在一起。在装配好的阀中，上阀体卸压孔28及节流孔17要分别与主阀体卸压孔33及节流孔19相通，不得隔阻。装配好的阀其外形予先设计成轴对称旋转面。此外，在进水道20的进口加工有阴螺纹，用以将自动水龙头联结到自来水管上。
电磁阀7的工作原理为在电磁铁未通电时，由于弹簧11和动铁芯13的重力的共同作用，使先导阀弹性薄膜15封住节流孔17的最上面的那个开口，从而先导阀处于闭态。此时自来水经进水道20和主阀体节流孔19、上阀体节流孔17充满主阀弹性薄膜18的上下空腔(即密封腔29与主阀环槽31)中。由于密封腔29的面积设计得比主阀环槽31的面积大得多，故，主阀出口在作用在主阀弹性薄膜18上的上下水压力差的作用下而处于关闭状态。故当未通电时，电磁阀7处于常闭状态。当电磁铁通电时，线圈12产生的磁场磁力将动铁芯13吸起，不再压住先导阀弹性薄膜15。此时，在上阀体节流孔17内水压力的作用下，将先导阀弹性薄膜15向上顶开，从而先导阀打开，使上阀体节流孔经卸压槽16、上阀体卸压孔28、主阀体卸压孔33与出水道35(即低压端)相通，并使主阀弹性薄膜18上部的压力迅速减小到几乎等于大气压。在主阀弹性薄膜18下部(即主阀环槽31内)的水压力的作用下，向上顶开主阀弹性薄膜18，将主阀打开，形成通路，水就经出水道35流出。当切断电磁铁的电源时，磁力消失，动铁芯13靠弹簧11的弹力及本身的重力复位，将先导阀关闭，从而导致主阀也关闭。
若遇停电，可用手动装置打开自动水龙头，只要用手旋动旋钮9则动铁芯牵引帽26将沿着螺纹相对于电磁铁顶盖25朝轴向向上移动3－4毫米，同时牵引动铁芯牵引杆10及动铁芯13沿轴向上行2－3毫米，从而使动铁芯13不再压紧先导阀弹性薄膜15，这样在节流孔内水压力的作用下，先导阀就打开了，从而主阀也跟着打开。将旋钮9旋回原位，动铁芯13又将压紧在先导阀弹性薄膜15上，从而将先导阀关闭，跟着主阀也就自动关闭了。
本实用新型红外光控自动水龙头具有如下优点(1)、本自动水龙头采用的红外传感开关具有寿命长、精度高、响应速度快、作用距离远、作用距离调节简便、抗光干扰性能好，使用保养简便等优点。
(2)、本自动水龙头采用的双薄膜式常闭电磁阀，其结构新颖，电磁铁不与流体介质接触，不会产生锈蚀；具有寿命长、对水质无污染、维修简便等优点。且这种电磁阀体积小、重量轻、加工制造容易，成本低。
(3)、本自动水龙头采用低压直流电驱动电磁阀，工作安全、可免除触电伤害事故。
(4)、本自动水龙头附有手动操作机构，当遇到停电或电源故障时仍可使用。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明附
图1为本实用新型“红外光控自动水龙头”的原理示意图。其中，1为红外线发射管；2为红外线接收管；3为调制脉冲发生器；4为解调放大器；5为倍压整流电路与抗干扰网络；6为驱动器；7为电磁阀；8为电源。
附图2为电磁阀的结构示意图，其中，9为旋钮；10为动铁芯牵引杆；11为弹簧；12为线圈；13为动铁芯；14为电磁铁固定盘；15为先导阀弹性薄膜；16为卸压槽；17为上阀体节流孔；18为主阀弹性薄膜；19为主阀体节流孔；20为进水道；21为红外光管固定盘；22为螺钉；23为螺钉；24为螺钉；25为电磁铁顶盖；26为动铁芯牵引帽；27为联结螺丝；28为上阀体卸压孔；29为密封腔；30为上阀体；31为主阀环槽；32为铆钉；33为主阀体卸压孔；34为主阀体；35为出水道。
权利要求1.一种由红外传感开关和电磁阀组成的红外光控自动水龙头，其特征在于红外传感开关由红外线发射管、红外线接收管、调制脉冲发生器、解调放大器、抗干扰网络、驱动器、电源构成，电磁阀由电磁铁、电磁铁固定盘、先导阀弹性薄膜、上阀体、主阀弹性薄膜、主阀体、红外光管固定盘、及手动装置构成。
2.如权利要求1所述的一种自动水龙头，其特征在于电磁阀的上阀体上部开有一对称环槽，上阀体下部开有一轴对称圆柱形窝；主阀体上部开有一轴对称环槽，主阀体一侧沿径向开有进水道，进水道里端成直角向上弯折并与主阀体上部的轴对称环槽相通，主阀体的中央沿轴向开有一贯通主阀体上下表面的出水道。其特征还在于电磁阀的上阀体和主阀体内部都开有节流孔和卸压孔。
3.如权利要求2所述的一种自动水龙头，其特征在于红外传感开关的红外线发射管和红外线接收管安装在电磁阀下端的红外光管固定盘上。
专利摘要本实用新型为一种新型的红外光控自动水龙头，由红外传感开关和双薄膜式常闭电磁阀组成。其中，双薄膜式常闭电磁阀的结构设计新颖，能使被控自来水与电磁铁动铁芯不直接接触，确保电磁阀不会产生锈蚀而失效。此外，本实用新型采用的红外传感开关寿命长、精度高、响应速度快、作用距离远且调节方便，抗光干扰性能好。本实用新型结构简单、体积小、造价低，维修便利、低压安全、且附有手动机构，能广泛用于日常生活领域。
文档编号F16K31/02GK2038179SQ8821900
公开日1989年5月24日 申请日期1988年11月3日 优先权日1988年11月3日
发明者王公瑞, 徐世荣, 鲁广洲, 王力工 申请人:重庆大学