基于单片机控制的健康式饮水机的制作方法

本发明涉及一种家用电器领域，特别涉及一种基于单片机控制的健康式饮水机。

背景技术：

随着社会不断地进步与发展，人们对于健康的生活方式的追求越来越明显，对于家用电器的要求越来越高，随着时间的推移，传统式的饮水机性能肯定会满足不了使用者的健康要求而逐渐被淘汰。现有市场的传统式饮水机的热水是被反复进行加热，形成千沸水，浪费了能源，且加热水箱容易形成水垢而导致饮水机使用寿命降低以及水质降低，同时传统式饮水机的热水和冷水没有分离，是混合进行加热，延长了加热时间以及容易形成不开水，并且传统式饮水机不能够保证热水的供应量，需要进行等待，浪费了时间，设计不够人性化，满足不了现有社会快节奏的生活，也不能够保证加热过的水当晚全部饮用完，容易形成过夜水，不能够保证饮用水的新鲜度。水是生命的源泉，是人们必不可少，上述所述的千沸水、不开水以及过夜水根据科学报道，千沸水容易导致胃肠功能失调，机体缺氧，严重者会昏迷惊厥，甚至死亡，不开水使得患膀胱癌与直肠癌的几率显著地提高，过夜水和开水过夜最易细菌生长繁殖，使亚硝酸盐含量因隔夜而上升，容易导致致病发生。基于上述问题提出一种基于单片机控制的健康式饮水机。

技术实现要素：

本发明的目的是在不增加太多的生产成本下，在现有市场传统式饮水机的基础上重新设计结构以及内部控制电路来克服现有市场传统式饮水机的热水反复加热形成千沸水和冷热水没有分离而导致热水达不到其沸点形成不开水以及热水不能当天饮用完毕而导致热水残留形成过夜水等缺点，提供一种基于单片机控制的健康式饮水机。与现有市场的传统式饮水机相比，增置了多个液位传感器、温度传感器、保温水箱、热水按钮开关、冷水按钮开关、泄水按钮开关、多道电磁阀以及单片机控制电路。基于单片机控制技术，利用多个所述液位传感器和所述温度传感器检测信号以及控制所述热水按钮开关、所述冷水按钮开关和所述泄水按钮开关的启闭，通过所述单片机的程序来控制相对应的所述电磁阀的启闭，现实加热、冷水和热水完全分离以及始终提供足够热水供应量的功能，有效地避免了热水重复加热形成千沸水以及减少了水垢的形成而降低饮水机的使用寿命和水质，同时也能够有效地避免了冷水和热水混合加热而导致热水加热不到其沸点（不开水）和延长了加热时间等问题。本发明可以通过所述泄水按钮开关控制其对应的所述电磁阀开启，能够泄出保温水箱里的热水，并且能够保证加热水箱停止进水以及加热，有效地避免了形成过夜水和有效地保证了饮用水的新鲜度，同时因为设有所述热水按钮开关和所述冷水按钮开关，有效地防止了水资源因所述热水和冷水开关损坏而导致水资源浪费以及热水烫伤使用者等问题的出现。本发明有利于人类健康，提高了加热效率，节省了使用者时间，节约能源与资源，符合国家节能环保绿色发展新理念，具有很好的实用价值和巨大的推广价值。

为了实现上述目的，本发明提供了基于单片机控制的健康式饮水机，所述基于单片机控制的健康式饮水机包括盛水桶、饮水机体、水桶托架、导水柱、水箱、第一道电磁阀、第二道电磁阀、加热水箱、排气管、上液位传感器、下液位传感器、温度传感器、第三道电磁阀、保温水箱、液位传感器、第四道电磁阀、水管、热水开关、冷水开关、热水按钮开关、冷水按钮开关、泄水按钮开关、控制电路、变压器、整流桥、电容、稳压管、接地线、5V高电平线、电阻、单片机、GND接地引脚、5V高电平引脚、三极管、继电器、加热器；所述基于单片机控制的健康式饮水机由结构和控制电路所组成。

可选的，所述基于单片机控制的健康式饮水机的所述结构包括盛水桶、饮水机体、水桶托架、导水柱、水箱、第一道电磁阀、第二道电磁阀、加热水箱、排气管、上液位传感器、下液位传感器、温度传感器、第三道电磁阀、保温水箱、液位传感器、第四道电磁阀、水管、热水开关、冷水开关、热水按钮开关、冷水按钮开关、泄水按钮开关；所述热水按钮开关、所述冷水按钮开关和所述泄水按钮开关安装于所述饮水机体的外壳体上，所述水桶托架设置于所述饮水机体上，承载所述盛水桶，所述水箱设置于所述水桶托架下方，通过所述导水柱与所述盛水桶相连通，所述水箱通过所述水管和所述第一道电磁阀与所述加热水箱相连通，同时通过所述水管和所述第二道电磁阀与所述冷水开关相连接。

可选的，所述加热水箱上设置有所述排气管、所述上液位传感器、所述下液位传感器以及所述温度传感器，并且所述加热水箱通过水管和所述第三道电磁阀与所述保温水箱相连通。所述保温水箱上设置有所述液位传感器，其下方通过所述水管与所述第四道电磁阀与所述热水开关相连接。

可选的，所述基于单片机控制的健康式饮水机的所述控制电路包括变压器、整流桥、电容、稳压管、接地线、5V高电平线、电阻、单片机、三极管、继电器、加热器、上液位传感器、下液位传感器、温度传感器、液位传感器、热水按钮开关、冷水按钮开关、泄水按钮开关、第一道电磁阀、第二道电磁阀、第三道电磁阀以及第四道电磁阀等电器元件；所述变压器通过导线与所述整流桥相应的两端相连接，所述整流桥的另外两端通过导线与所述电容相应的两端相连接，所述电容通过导线与所述稳压管相应的两端相连接，所述稳压管的相应两端与所述电容的两端相连接，所述电容的两端引出所述接地线和所述5V高电平线，构成稳压电路，所述接地线和所述5V高电平线与外接USB接头的相应两根导线相连接，通过外接USB的接头插入所述单片机的USB插孔中将稳压电路与单片机相连接。

可选的，所述温度传感器、所述上液位传感器、所述下液位传感器以及所述液位传感器的两个端子均通过导线与所述单片机的所述GND接地引脚和所述5V高电平引脚对应相连接，其另一端子均通过导线与所述单片机的四个不同信号引脚对应相连接，所述热水按钮开关、所述冷水按钮开关和所述泄水按钮开关的一端与所述单片机的所述5V高电平引脚相连接，所述热水按钮开关、所述冷水按钮开关和所述泄水按钮开关均与三个所述电阻并联，所引出的导线与所述单片机三个不同的信号引脚对应连接，并联的三个所述电阻的一端通过导线与所述单片机的所述GND接地引脚相连接。

可选的，所述单片机的五个不同的信号引脚通过导线与五个所述三极管的基极相连接，五个所述三极管的发射极均通过导线与所述单片机的所述GND接地引脚相连接，五个所述三极管的集电极通过导线与五个所述继电器相应的端子相连接，五个所述继电器相应的一个端子通过导线均与所述单片机的所述5V高电平引脚相连接，五个所述继电器相应的两个端子通过导线分别与所述加热器、所述第一道电磁阀、所述第二道电磁阀、所述第三道电磁阀以及所述第四道电磁阀对应连接。

本发明基于单片机控制的健康式饮水机的有益效果在于：本发明基于单片机控制技术，利用多个所述液位传感器和所述温度传感器检测信号以及控制所述热水按钮开关、所述冷水按钮开关以及所述泄水按钮开关启闭，通过所述单片机的程序来控制相对应的所述电磁阀的启闭，现实加热、冷水和热水完全分离以及始终提供足够热水供应量的功能，现实加热、冷水和热水完全分离以及始终提供足够热水供应量的功能，有效地避免了热水重复加热形成千沸水以及减少了水垢的形成而降低饮水机的使用寿命和水质，同时也能够有效地避免了冷水和热水混合加热而导致热水加热不到其沸点（不开水）和延长了加热时间等问题。本发明可以通过所述泄水按钮开关控制其对应的所述电磁阀开启，能够有效地泄出保温水箱里的热水，并且能够保证加热水箱停止进水以及加热，有效地避免了形成过夜水和有效地保证了饮用水的新鲜度，同时因为设有所述热水按钮开关和所述冷水按钮开关，有效地防止了水资源因所述热水开关和所述冷水开关的损坏而导致水资源浪费以及热水烫伤使用者等问题的出现。本发明有利于人类健康，提高了加热效率，节省了使用者时间，节约能源与资源，符合国家节能环保绿色发展新理念，具有很好的实用价值和巨大的推广价值。

附图说明

图1为本发明基于单片机控制的健康式饮水机结构示意图。

图2为本发明基于单片机控制的健康式饮水机体结构示意图。

图3为本发明基于单片机控制的健康式饮水机三维立体图。

图4为本发明基于单片机控制的健康式饮水机的控制电路图。

图5为本发明Arduino单片机外观图。

标注说明：1、盛水桶；2、饮水机体；21、水桶托架；22、导水柱；23、水箱；231、第一道电磁阀；232、第二道电磁阀；24、加热水箱；241、排气管；242、上液位传感器；243、下液位传感器；244、温度传感器；245、第三道电磁阀；25、保温水箱；251、液位传感器；252、第四道电磁阀；26、水管；27、热水开关；28、冷水开关；29、热水按钮开关；210、冷水按钮开关；211、泄水按钮开关；3、控制电路；31、变压器；32、整流桥；33、电容；34稳压管；35、接地线；36、5V高电平线；37、电阻；38、单片机；381、GND接地引脚；382、5V高电平引脚；39、三极管；310、继电器；311、加热器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于单片机控制的健康式饮水机，结合图1至图5，对本实施例进行详细阐述。

所述基于单片机控制的健康式饮水机：包括盛水桶、饮水机体、水桶托架、导水柱、水箱、第一道电磁阀、第二道电磁阀、加热水箱、排气管、上液位传感器、下液位传感器、温度传感器、第三道电磁阀、保温水箱、液位传感器、第四道电磁阀、水管、热水开关、冷水开关、热水按钮开关、冷水按钮开关、泄水按钮开关、控制电路、变压器、整流桥、电容、稳压管、接地线、5V高电平线、电阻、单片机、GND接地引脚、5V高电平引脚、三极管、继电器、加热器。

所述基于单片机控制的健康式饮水机结构：包括盛水桶1和饮水机体2，所述饮水机体2用于承载所述盛水桶1的功能部件。所述饮水机体2：包括水桶托架21、导水柱22、水箱23、加热水箱24、保温水箱25、水管26、热水开关27、冷水开关28、热水按钮开关29以及冷水按钮开关210、泄水按钮开关211等零部件组成；所述水桶托架21设置在所述饮水机体2上，并用于承载所述盛水桶1。所述水箱23设置在所述水桶托架21下方，通过所述导水柱22与所述盛水桶1相连通，并且所述水箱下方设置第一道电磁阀231和第二道电磁阀232。具有排气管241的所述加热水箱24通过所述第一道电磁阀231和所述水管26与所述水箱23相联通，并且在所述加热水箱24上设置上液位传感器242、下液位传感器243以及温度传感器244，同时在所述加热水箱24下方设有第三道电磁阀245。所述保温水箱25通过所述第三道电磁阀245和所述水管26与所述加热水箱24相连通，并且所述保温水箱25上设置有液位传感器251，其下方设有第四道电磁阀252。所述热水开关27通过所述第四道电磁阀252和所述水管26相连通，所述冷水开关28通过所述第二道电磁阀232和所述水管26与所述水箱23相联系，上述连接关系如图二所示。所述热水按钮开关29、所述冷水按钮开关210和所述泄水按钮开关21安装在所述饮水机体2的外壳体上，如图三所示。所述第二道电磁阀232和所述第四道电磁阀252设置的目的是防止所述热水开关29和所述冷水开关210损坏而导致人员伤害或者资源的浪费。

所述基于单片机控制的健康式饮水机的所述控制电路3，包括：变压器31(220-5V)、整流桥32、电容33、稳压管34、接地线35、5V高电平线36、电阻37、单片机38、三极管39、继电器310、加热器311、第一道电磁阀231、第二道电磁阀232、第三道电磁阀245、第四道电磁阀252、上液位传感器242、温度传感器244、下液位传感器243、液位传感器251、热水按钮开关29、冷水按钮开关210、泄水按钮开关211等电器元件组成；所述变压器31与所述整流桥32两端子相连接，所述整流桥32的另外两端子与所述电容33相连接，所述电容33的正极与所述稳压管34的信号输入端子相连接，所述电容33的负极与所述稳压管34的GND接地端相连接，所述稳压管34的信号输出端子与所述电容33的正极相连接，所述稳压管34的GND接地端子与所述电容33的负极相连接。所述电容33的正极与所述5V高电平线36相连接，所述电容33的负极与所述接地线35相连接，所述5V高电平线36和所述接地线35与外接USB的高电平线和接地线对应连接，即构成了稳压电路，如图四所示。通过USB接头插入所述单片机38的USB接口，使得上述稳压电路（220V交流转换成5V直流）与所述单片机38相连通，提供所述单片机38的5V电源。

所述温度传感器244的三个端子分别与所述单片机38的所述5V高电平引脚382、所述GND接地引脚381以及所述单片机38的A2信号引脚相连接。所述上液位传感器242的三个端子分别与所述单片机38的所述5V高电平引脚382、所述GND接地引脚381以及所述单片机38的A3信号引脚相连接。所述下液位传感器243的三个端子分别与所述单片机38的所述5V高电平引脚382、所述GND接地引脚381以及所述单片机38的A4信号引脚相连接。所述液位传感器251的三个端子分别与所述单片机38的所述5V高电平引脚382、所述GND接地引脚381以及所述单片机38的A5信号引脚相连接。所述热水按钮开关29一端与所述单片机38的所述5V高电平引脚382连接，另一端与所述电阻37并联，且与所述单片机38的A6信号引脚相连接，所述电阻37的另一端与所述GND接地引脚381相连接。所述冷水按钮开关210一端与所述单片机38的所述5V高电平引脚382连接，另一端与所述电阻37并联，且与所述单片机38的A7信号引脚相连接，所述电阻37的另一端与所述GND接地引脚381相连接。所述泄水按钮开关211一端与所述单片机38的所述5V高电平引脚382连接，另一端与所述电阻37并联，且与所述单片机38的A1信号引脚相连接，所述电阻37的另一端与所述GND接地引脚381相连接连接，方式如图四所示。

所述单片机38的信号引脚D5、D6、D7、D8和D9都通过导线与五个所述电阻37的一端相连接，五个所述电阻37的另一端均与五个所述三极管39的基极相连接，五个所述三极管39的发射极均与所述单片机38的所述GND接地引脚381相连接，五个所述三极管39的集电极均与五个所述继电器310的一端相连接，五个所述继电器310的一端与所述单片机38的所述5V高电平引脚382相连接，五个所述继电器310的另外两端分别与所示加热器311、所述第一道电磁阀231、所述第二道电磁阀232、所述第三道电磁阀245以及所述第四道电磁阀252相连接，所述加热器311设置于所述加热水箱24内部，上述电路连接即构成了核心控制电路，连接方式如图四所示。

本发明基于单片机控制的健康式饮水机需要提前将实现所述功能的程序导入所述单片机38，在初始状态时，所述第一道电磁阀231、所述第二道电磁阀232、所述第三道电磁阀245以及所述第四道电磁阀252的电磁阀开关均处于断开状态，也就是机械阀门均处于闭合状态。当使用者需要使用本发明基于单片机控制的健康式饮水机时，首先需要接通电源以及打开电源开关，导入的程序控制所述单片机38的D6信号引脚输出高电平,通过所述电阻37、所述三极管39以及所述继电器310使得所述第一道电磁阀231的电磁开关闭合，机械阀门打开，使得所述水箱23的饮用水进入所述加热水箱24，当所述加热水箱24的所述上液位传感器242没有检测到信号时，所述第一道电磁阀231的机械阀门一直处于打开状态，直到饮用水达到所述上液位传感器242所检测的高度时，说明所述加热水箱24的饮用水已灌满，此时所述上液位传感器242检测到信号从A3信号引脚输入低电平，通过导入的程序控制所述第一道电磁阀231的电磁开关断开，机械阀门闭合，有效地将冷热水完全分离，提高了加热速度，避免了冷热水混合加热形成不开水，同时控制所述单片机38的D5信号引脚输出高电平，通过所述电阻37、所述三极管39以及所述继电器310驱使所述加热器311给所述加热水箱24的饮用水进行加热。

当加热温度未到达所述温度传感器244所设定的温度（假设大于或等于100摄氏度）时，所述加热器311继续加热。当达到所检测温度时，所述温度传感器244检测到信号，从A2信号引脚输入低电平，通过导入的程序控制所述单片机38的D5信号引脚输出低电平，所述加热器311停止加热，同时控制所述单片机38的D8信号引脚输出高电平，通过所述电阻37、所述三极管39以及所述继电器310使得所述第三道电磁阀245的电磁开关闭合，机械阀门打开，即将所加热到沸点温度的水导入所述保温水箱25。当所述下液位传感器243检测到信号，从A4信号引脚输入低电平，通过导入程序控制所述第三道电磁阀245和所述加热器311保持前一个状态，说明所述加热水箱24里的热水没有完全流入所述保温水箱25，直到所述下液位传感器243没有检测到信号，通过导入的程序控制所述第三道电磁阀245的电磁开关断开，机械阀门闭合，说明热水全部进入所述保温水箱25，有效地避免了热水重复加热形成千沸水。

当所述保温水箱25的所述液位传感器251未检测到信号时，所述第一道电磁阀231的电磁开关闭合，机械阀门打开，冷水再次从所述水箱23进入所述加热水箱24，重复上述操作，直到所述保温水箱25的热水量到达所述液位传感器251所检测的高度时，从所述单片机38的A5信号引脚输入低电平，通过导入的程序控制所有的电磁阀均处于初始状态（机械阀门关闭）。

当使用者需要使用热水时，按下所述热水按钮开关29，所述单片机38的A6信号引脚输入低电平，通过导入程序控制所述单片机38的D9信号引脚输出高电平，通过所述电阻37、所述三极管39以及所述继电器310使得所述第四道电磁阀252的电磁开关闭合，机械阀门打开，再打开所述热水开关27，即可将所述保温水箱25的热水导出，所取热水量足够时，先关闭所述热水按钮开关29，使得所述第四道电磁阀252处于初始状态（机械阀门关闭），再关闭所述热水开关27，即可完成取热水功能。如果需要的热水量不能使所述保温水箱25的所述液位传感器251失去信号，所述开关均处于初始状态，不进行加热和补充热水，反之，所述保温水箱25的所述液位传感器251没有检测到信号时，通过导入的程序控制其进行再次加热补充所述保温水箱25的热水量。本发明能够有效地保证了热水的供应量，有效地避免了等待的时间，更加人性化。

当使用者需要使用冷水时，按下所述冷水按钮开关210，所述单片机38的A7信号引脚输入低电平，通过导入程序控制所述单片机38的D7信号引脚输出高电平，通过所述电阻37、所述三极管39以及所述继电器310使得所述第二道电磁阀232的电磁开关闭合，机械阀门打开，再打开所述冷水开关28，即可将所述水箱23的冷水导出，所取冷水量足够时，先关闭所述冷水按钮开关210，使得所述第二道电磁阀232处于初始状态（机械阀门关闭），再关闭所述所述冷水开关28，即可完成取冷水功能。

当不需要保持足够的热水量（晚上或者下班之前）时，按下所述泄水按钮开关211，所述单片机38的A1信号引脚输入低电平，通过导入程序控制单片机38的D5、D6、D7、D8的信号引脚输出低电平，所述加热器311、所述第一道电磁阀231、所述第二道电磁阀232以及所述第三道电磁阀245均处于初始状态（机械阀门关闭），不管所述液位传感器251是否失去信号，始终不进行加热和补充热水，同时所述单片机38的D9信号引脚输出高电平，通过所述电阻37、所述三极管39以及所述继电器310使得所述第四道电磁阀252的电磁开关闭合，机械阀门打开，即可在不使用饮水机之前将所述保温水箱25的热水使用完毕，有效地避免了饮用水残留堆积形成过夜水，有效地保证了饮用水的新鲜度。

本发明基于单片机控制的健康式饮水机在不增加太多的成本的情况下，能够有效地避免了热水重复进行加热形成千沸水以及水垢产生而降低饮水机的使用寿命，同时冷热水完全分离进行加热，有效地避免了不开水的形成，通过单片机控制，有效地保证了热水的供应量，节省了等待时间，同时有效地避免了饮用水的残留堆积形成过夜水，有效地保证了饮用水的新鲜度。本发明的所述热水按钮开关和所述冷水按钮开关的设置，能够有效地防止所述热水开关和冷水开关损坏而操作使用者烫伤或者水资源的浪费，整个操作简单、使用便捷、节约能源，符合国家节能环保绿色发展的新理念，具有很好的实用价值和巨大的推广价值。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。