专利名称：智能型计费式节水淋浴装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机、仪器仪表技术领域，具体地说，是一种涉及日常生活 装置的智能型计费式节水淋浴装置。
背景技术：
在我国，淡水资源非常有限、甚至贫乏，缺水的城市不少，所以，节约 用水在我国具有非常重要的意义。生活中，可以节水的地方很多。例如，淋 浴就是一个很值得关注的节水项目。在目前公共场所淋浴设施的使用中，如 果人们不注意节水，就将造成很大的浪费。淋浴中有一半时间(例如洗头和 抹肥皂时)是处于无效的喷水状态，这时浪费的不仅仅是水，还有为加热水 而消耗的能源并增加了生活污水的排放。而我国的能源也非常不富裕，生活 污水治理的规模还远远赶不上社会的需要。因此，如何节水节能、减少生活 污水排放、减少不必要的浪费，是包括社会公共浴室(场)、各高等学校和大 中型厂矿企业浴室在内的浴室浴场急需解决的问题。
目前，有的浴室还在使用老式的管道式淋浴器，如果使用者不注意节水 的话，此种方式对水的浪费最严重。好一点的浴室(场)，如高等学校的浴室 则采用了比较先进的淋浴装置，有触摸式控水淋浴器、红外式控水感应淋浴 器、感应卡控水淋浴器等。它们的特点是能根据红外感应或感应卡控制供 水，人离或卡离供水即停，较好地达到了节约用水的目的。但是，它们都是 根据使用时间来记费的，由于在淋浴中因使用者湿手、尤其是抹了肥皂后拔 卡很不方便，所以使用者往往任由喷淋水照流，因此现有技术还不能解决无
效喷水的问题；此外，它们均没有突然断电瞬间的关水功能。当发生突然停
电时，由于失电，淋浴装置无法旋转球阀，造成管道水无法切断，喷淋水可 能长时间大量流失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能对喷淋水进行控制、 无需拔卡就能根据用水量和使用时间进行加权记费、具有停电保护功能的智 能型记费式节水淋浴装置，以满足高等学校和大中型厂矿企业、甚至社会公 共浴室浴场节水节能、方便使用的广泛需要。
为实现上述发明目的，本发明智能型记费式节水淋浴装置由刷卡机、读 卡感应器、感应卡、电动球阀、流量计、直流电源构成，其特征在于，其记 费程序为
"^刷卡机上电后先检查有否感应卡插入，再检查感应卡中的金额够否 最低限额，如金额不够则发出提示报警声，如果金额够则启动电动球阀通过 流量计供水，刷卡机开始加权结算、扣除感应卡里的金额；若刷卡机检测到 感应卡退出则停止扣款，并向电动球阀发出停止供水的信号；
——与上同步，刷卡机上电后先将内部的流量计数器清零，然后检测流量 计是否有反射光电脉冲返回刷卡机，如有，流量计数器加l;每隔一个设定时 间流量计数器将其累计数值传输至刷卡机； ——刷卡机加权结算的公式为i^E凡必
其中必为总金额，A (i=l、 2)为流量和时间的权重，
乾(i=l、 2)为流量和时伺的累积值，
凡可根据各浴室(场)的具体情况而定。 '
所述的直流电源为24V直流电源。
所述的设定时间为5秒钟。
为实现上述发明目的，本发明智能型记费式节水淋浴装置含有喷淋头、 电动球阀、刷卡机、读卡感应器、感应卡、直流电源、冷水管、冷水开关、 热水管、热水开关，其特征在于，与流量计、冷热水总开关一起组成；冷水 管连接到冷水开关，热水管连接到热水开关，冷水开关和热水开关分别连接 至冷热水总开关，冷热水总开关与流量计相连接，流量计通过电动球阀连接到喷淋头；由流量计采集的脉冲信号传至刷卡机，由刷卡机进行累计，对用 水量和使用时间进行加权计算，电动球阀的开关受刷卡机控制，读卡感应器 与刷卡机设置在同一个壳体内，由读卡感应器接收感应卡的信息；直流电源 为刷卡机、电动球阀、流量计提供工作电源。
所述的流量计采用叶轮-光电式流量计，由叶轮、发光二极管、光敏二极 管、光电断续器、信息输出端构成。流量计的整体结构为工程塑料。
所述的叶轮-光电式流量计，由光电断续器中的发光二极管发光，经叶轮 折射至光敏二极管产生光电脉冲，光电脉冲经整形、反相后由信息输出端传 送至刷卡机。
所述的冷热水总开关设置在冷水开关与热水开关之间，其安装高度为离 地1 1. 2米处。
所述的刷卡机内设有停电保护电路，停电保护电路由施密特触发器、lk Q 基极电阻、9013三极管、510 Q电阻、2SA747三极管、4700"F储能电容器 组成；当断电的瞬间，24V电压下降，施密特触发器的输入端逐渐从3V跌落， 降低到2V时，施密特触发器翻转，输出跳变为高电平，通知刷卡机31发出 关闭电动球阀2的信号；此时，虽然24V的电源降到了正常值的2/3，即16V， 但刷卡机31因设有稳压电路能正常工作，刷卡机31的控制信号经lkQ基极 电阻控制9013三极管导通，再通过510 Q电阻，使2SA747三极管饱和，4700 u F 储能电容器经2SA747向电动球阀线圈32放电，球体反向旋转，切断进水管 33到喷淋头l的水路。
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使用时间进行累计，还能对喷淋用水量进行累计，能做到"水小扣款少、停 水不扣款"，收费合理，使用方便，能促使使用者在无效喷淋时间关掉供水，
从而达到节水节能、减少生活污水排放的目的；此外，本发明还具有停电保
护功能，主要部件耐高温、耐水蒸汽，使用寿命长，能满足学校、厂矿企业 以及部分社会公共浴室浴场，尤其是高等学校浴室的广泛需要。
附图1是本发明智能型计费式节水淋浴装置的结构示意附图2是本发明用水信息采集与转换模式示意附图3是本发明停电保护电路示意附图4是本发明费用结算程序流程框附图5是本发明采集用水数据的流程框附图6是本发明停电保护子程序的流程框图。
图中的标号分别是
1、喷淋头，2、电动球阀，3、刷卡机，4、读卡感应器，5、感应卡，6、 直流电源，7、流量计，8、冷热水总开关，9、冷水管，10、冷水开关，11、 热水管，12、热水开关。
21、叶轮，22、发光二极管，23、光敏二极管，24、光电断续器，25、
信息输出端；
31、刷卡机，32、电动球阀线圈，33、进水管。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明智能型记费式节水淋浴装置的具体实施方式
。 参见附图1。本发明智能型记费式节水淋浴装置由喷淋头1、电动球阀2、 刷卡机3、读卡感应器4、感应卡5、直流电源6、流量计7、冷热水总开关8、 冷水管9、冷水开关IO、热水管ll、热水开关12构成；其供水结构组成为 冷水管9连接到冷水开关10，热水管连11接到热水开关12，冷水开关10和 热水开关12再分别连接到冷热水总开关8上，冷热水总开关8通过管道与流 量计7相连，流量计7通过可采用铜质直通微型球阀的电动球阔2与喷淋头1 相连。本发明的控制方式为由流量计7采集的脉冲信号传至刷卡机3，由刷 卡机3进行计数，并对用水量和使用时间进行加权计算，刷卡机3还控制着 电动球阀2的开关；读卡感应器4与刷卡机3—起设置在同一个壳体内，由读卡感应器4接收感应卡5的信息；选用24V的直流电源6为刷卡机3、电动 球阀2、流量计7提供电源。
本发明的流量计7采用叶轮-光电式流量计，由叶轮21、发光二极管22、 光敏二极管23、光电断续器24、信息输出端25构成，流量计7的整体结构 采用工程塑料制作，能使光电断续器24的回路具有较高的绝缘电阻，使叶轮 -光电式流量计能适应浴室高温高湿的环境，而且造价相对较低。
冷热水总开关8可选用单把挂墙式水龙头，将其设置在冷水开关10与热 水开关12之间，其安装高度为离地1 1.2米处为妥；关闭冷热水总开关8 能方便地切断淋浴装置的供水。
参见附图2。本图为本发明智能型计费式节水淋浴装置用水信息采集与转 换模式示意图。在用水信息采集与转换模式中，使用叶轮21来测量热水流量， 并利用能产生与叶轮21转速成正比的光电脉冲数式的光电断续器24来测量 叶轮21的转速；其信息采集与转换过程为由光电断续器24中的发光二极 管22发光，经旋转的叶轮21的折射将热水流量信息传至光敏二极管23产生 光电脉冲，经整形、反相后输送至刷卡机3。调节光电断续器24中的光敏三 极管负载RP (电位器)，可以改变接收灵敏度的大小。
参见附图3。本图为本发明智能型计费式节水淋浴装置停电保护电路示 意图。为避免使用过程中因突然断电而电动球阀2不能关闭而受损，本发明 刷卡机3内设有停电保护电路，停电保护电路由施密特触发器、lkQ基极电 阻、9013三极管、510 Q电阻、2SA747三极管、4700 u F储能电容器组成。 在断电的瞬间，24V电压下降，施密特触发器的输入端逐渐从3V跌落，降低 到2V时，施密特触发器(反相触发器)翻转，输出跳变为高电平，通知刷卡 机31发出关闭电动球阀2的信号；此时，虽然24V的电源降到了正常值的2/3， 即16V，但刷卡机31因设有稳压电路能维持正常工作，刷卡机31的控制信号 经lkQ基极电阻控制9013三极管导通，再通过510 Q电阻，使2SA747 (PNP， 10A)三极管饱和，4700uF储能电容器经2SA747向电动球阀线圈32放电，球体反向旋转，切断进水管33到喷淋头1的水路。
参见附图4。本图为本发明智能型记费式节水淋浴装置费用结算程序流程 框图。首先，由刷卡机3检查是否有感应卡5插入，再检査感应卡5中的金 额够否最低限额，如金额不够则发出提示报警声；如果金额够则启动电动球 阀线圈32，通过流量计7和电动球阀2供水，刷卡机3从此刻开始加权结算， 扣除感应卡5里的金额；
刷卡机3的加权结算有两个通道 一是计算用水量，再乘以加权系数； 二是计算淋浴器的使用时间，再乘以加权系数；最后进行加权结算。加权结 算的公式为,￡尼乾，
其中#为总金额，
凡(j'=1、 2)为流量和时间的权重， 乾(i=l、 2)为流量和时间的累积值， 《可根据各浴室(场)的具体情况而定。
若刷卡机3检测到感应卡5退出会立即停止扣款，并向电动球阀2发出停 止供水的信号。
参见附图5。本图为智能型记费式节水淋浴装置采集用水量数据的流程框 图。由刷卡机3上电后先将内部的流量计数器归零开始，然后检测光电断续 器24中的光敏三极管是否有反射光电脉冲返回到刷卡机3，如有光电脉冲， 流量计数器会加1;流量计数器每隔5秒钟将累计的数据传入刷卡机3中的费 用结算系统。
参见附图6。本发明设计有"突然断电瞬间关闭电动球阀子程序"，当淋 浴装置在使用过程中遇到突然断电时，刷卡机3根据1:8分压电路判断24V 电源是否下降了 30%以上，若是，立即接通储能电容器与电动球阀线圈32的 回路，反向关闭电动球阀2，切断进水管33到喷淋头1的水路，同时最后一 次扣除感应卡5上的应付金额。
最后将本发明智能型记费式节水淋浴装置的工作方式概述如下
9使用者应持感应卡5使用本发明智能型记费式节水淋浴装置。当感应卡5 插入后，使用者打开冷热水总开关8，喷淋头l就会喷出水，水的热度可通过 冷水开关IO、热水开关12进行调节；当使用者洗头或抹肥皂时，只需关闭冷 热水总开关8就能停水，刷卡机3将大幅度降低收费,仅计算对淋浴时间的"加 权系数"；当使用者再次打开冷热水总开关8继续淋浴时，刷卡机3将根据用 水量继续扣除感应卡5中的金额。使用中，无需拔卡，无需挪动地方，方便 了使用者，且费用计算合理，在节水节能的同时，也减少了个人的支出，有 利于节约型和谐社会的发展。
权利要求
1、 一种智能型记费式节水淋浴装置，由刷卡机、读卡感应器、感应卡、 电动球阀、流量计、直流电源构成，其特征在于，其记费程序为——首先，由刷卡机检査是否有否感应卡插入，再检査感应卡中的金额 够否最低限额，如金额不够则发出提示报警声，如果金额够则启动电动球阀 通过流量计供水，刷卡机开始加权结算、扣除感应卡里的金额；若刷卡机检 测到感应卡退出则停止扣款，并向电动球阀发出停止供水的信号；——与上同步，刷卡机先将其内部的流量计数器清零，然后检测流量计 是否有反射光电脉冲返回刷卡机，如有，流量计数器加l;每隔一个设定时间 流量计数器将其累计数值传输至刷卡机；——刷卡机加权结算的方法为^E《必其中#为总金额，《(/=1、 2)为流量和时间的权重， 乾(/=1、 2)为流量和时间的累积值。
2、 根据权利要求l所述的智能型记费式节水淋浴装置，其特征在于，所 述的直流电源为24V直流电源。
3、 根据权利要求1所述的智能型记费式节水淋浴装置，其特征在于，所 述的设定时间为5秒钟。
4、 一种智能型记费式节水淋浴装置，含有喷淋头、电动球阀、刷卡机、 读卡感应器、感应卡、直流电源、冷水管、冷水开关、热水管、热水开关， 其特征在于，与流量计、冷热水总开关一起组成；冷水管连接到冷水开关， 热水管连接到热水开关，冷水开关和热水开关分别连接冷热水总开关，冷热 水总开关与流量计相连接，流量计通过电动球阀连接到喷淋头；由流量计采 集的脉冲信号传至刷卡机，由刷卡机进行累计，对用水量和使用时间进行加 权计算，电动球阀的开关受刷卡机控制，读卡感应器与刷卡机设置在同一个 壳体内，由读卡感应器接收感应卡的信息；直流电源为刷卡机、电动球阀、 流量计提供工作电源。
5、 根据权利要求4所述的智能型记费式节水淋浴装置，其特征在于，所 述的流量计采用叶轮-光电式流量计，由叶轮、发光二极管、光敏二极管、光 电断续器、信息输出端构成。
6、 根据权利要求4所述的智能型记费式节水淋浴装置，其特征在于，所 述的叶轮-光电式流量计，由光电断续器中的发光二极管发光，经叶轮折射至 光敏二极管产生光电脉冲，光电脉冲经整形、反相后由信息输出端传送至刷 卡机。
7、 根据权利要求4或5所述的智能型记费式节水淋浴装置，其特征在于， 所述流量计的结构为工程塑料。
8、 根据权利要求3所述的智能型记费式节水淋浴装置，其特征在于，所 述的冷热水总开关设置在冷水开关与热水开关之间，其安装高度为离地l 1.2米处。
9、 根据权利要求4所述的智能型记费式节水淋浴装置，其特征在于，所 述直流电源为24V。
10、 根据权利要求4所述的智能型记费式节水淋浴装置，其特征在于， 所述的刷卡机内设有停电保护电路，停电保护电路由施密特触发器、lkQ基 极电阻、9013三极管、510 Q电阻、2SA747三极管、4700uF储能电容器组 成；当断电的瞬间，24V电压下降，施密特触发器的输入端逐渐从3V跌落， 降低到2V时，施密特触发器翻转，输出跳变为高电平，通知刷卡机发出关闭 电动球阀的信号；此时，虽然24V的电源降到了正常值的2/3，即16V，但刷 卡机因设有稳压电路能正常工作，刷卡机的控制信号经lkQ基极电阻控制 9013三极管导通，再通过510Q电阻，使2SA747三极管饱和，4700uF储能 电容器经2SA747向电动球阀线圈32放电，球体反向旋转，切断进水管到喷 淋头的水路。
全文摘要
本发明智能型记费式节水淋浴装置由喷淋头、电动球阀、刷卡机、读卡感应器、感应卡、直流电源、流量计、冷热水总开关、冷水管、冷水开关、热水管、热水开关构成；在喷淋头下方串联有电动球阀、刷卡机、叶轮-光电式流量计和直流电源，刷卡机内设有停电保护程序，并能对收集到的用水数据和使用时间进行加权计算，做到“水小收费少、停水不扣款”，收费合理，使用方便，具有显著的节水节能、减少生活污水排放的功能；此外，本发明主要部件耐高温、耐水蒸汽，使用寿命长，能满足学校、厂矿企业以及部分社会公共浴室浴场，尤其是高等学校浴室的广泛需要。
文档编号G07F15/06GK101311976SQ20071004096
公开日2008年11月26日 申请日期2007年5月21日 优先权日2007年5月21日
发明者张可可, 森 梁, 王瀚超 申请人:上海电机学院