专利名称：一种基于单片机的水管防冻装置的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及温度检测与电磁阀控制领域，尤其涉及一种基于单片机的自来水管冬季防冻装置。
背景技术：
冬季随着温度的逐渐变低，自来水管很容易冻住，尤其是室外的水龙头更容易上冻，对住在气温较低地区的大多数人们造成用水不便，影响了人们冬季的日常生活。自来水管是人们日常生活中最常用的，最普遍也是使用频率最高的供水装置。但是随着气温的降低自来水管很容易上冻，给日常生活带来不便，人们深受自来水管结冰之害。有的家庭或者企业为了防止水管结冰，采取了以下措施加热丝；使用棉麻织物、旧棉衣、棉絮等保温材料加厚包紧；将水龙头保持很小的滴流状态，保证水管内自来水流动，防止夜间被冻。加热丝措施是结冰后的采取的被动方案，如果没结冰就用加热丝一直给自来水管加热比较浪费 能源，不符合国家节能减排的政策。将水龙头保持很小的滴流状态，即“滴水成线”防冻，如果人为的开水龙头很难把握时机，如果温度不是太低的情况下就把水龙头打开，就会浪费水资源；如果温度低了没有打开水龙头，水管就会结冰，影响冬季用水。为了节约能源和水资源，又能起到自来水管在一定温度(_5°C左右)内的防冻效果，通过检测自来水管内和水管所处环境的温度并显示在水管上安装的水温显示装置，并在水龙头水管处外延一段距离安装电磁阀，在电磁阀处再放置一个容器收集电磁阀流出的自来水，节约资源。通过单片机控制电磁阀开启，温度低就使电磁阀开启利用“滴水成线”起到防冻的效果，减少水管在冬季上冻事件的发生。
发明内容针对现有技术存在的缺陷或者不足，为了更好地解决目前自来水管的连接方式存在冬天易结冰，影响正常生活，增加额外劳动和不能根治的问题。本实用新型的目的在于提供一种基于单片机的自来水管检测、显示、控制电磁阀开关的装置防止自来水管结冰。它能够解决人们无法正确估量水温的问题，即通过AVR单片机来处理温度传感器单元所采集的水温信息，然后将处理后的温度信息传送给温度显示装置，并且判断水温高低来控制电磁阀的开启从而达到自动检测水温并控制电磁阀开启防冻的目的。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现一种基于单片机的水管防冻装置，包括外延水管，外延水管上安装有温度检测单元，温度检测单元与信息处理单元集成在一起，信息处理单元分别与温度显示单元和电磁阀执行单元相连。本实用新型还具有以下其他技术特点所述的电磁阀执行单元包括电磁阀和储水容器，其中电磁阀装在外延水管的末端，电磁阀直接采用AC220V供电。所述的信息处理单元、温度检测单元和温度显示单元采用7. 2V的纽扣电池经过降压成5V进行供电。所述的电磁阀采用FPD-180L电磁阀，驱动电压采用AC220V。所述的信息处理单元采用Atmel公司的AVR单片机ATMEGA16。所述温度显示单元中采用Maxim公司生产的串行接口 8位LED显示驱动器MAX7219和3个8位数字的7段数字LED显示器。本实用新型根据温度检测单元所检测到的水管中水的温度，经过单片机运算处理后，在温度显示单元上进行显示，并经过处理单元的判断后控制电磁阀开关，从而达到自动实现自来水管滴水成线，减少因人们估计失误而造成的浪费资源或者水管结冰现象。这种水管防冻装置具有制作方便，电路简单，成本低廉等特点。
图I为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的电路连接原理图。图3为本实用新型的工作流程图。
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细说明。
具体实施方式
参照图1，本实用新型中包括温度检测单元，信息处理单元和温度显示单元，电磁阀控制单元。其中温度检测单元，温度显示单元和电磁阀分别与信息处理单元相连接。温度检测单元中采用温度传感器LM35来检测自来水管中的温度。LM35的输出电压与摄氏温度呈线性关系，温度与电压的转换公式如下Vwt LM35(T) = lOmV/ XT即水温为(TC时，传感器输出的电压为OV ;温度每升高1°C，输出电压就增加10mV，温度每降低l°c，输出电压就减少10mV。由于传感器输出的电压信号比较微弱，故采用由运算放大器LM324组成的放大整形电路对该电压信号进行5倍放大整形，并将放大后的模拟电压信号传送给信息处理单元，进行进一步的处理。信息处理单元中采用Atmel公司生产的ATMEGA16单片机，信息处理单元主要接收并处理温度采集单元所传送的信息，并向温度显示单元和电磁阀输出控制信号。参照图2，温度传感器LM35的模拟电压信号输出端与LM324的1ΙΝ+(3引脚)相连接，将代表水温信息的电压信号送入LM324中进行整流放大。LM324的10UT(1引脚)与单片机ATMEGA16的PAO引脚相连接，将经过5倍放大后的模拟电压信号送入单片机进行模拟数字转换。单片机的PB2引脚用作串行数据输出与LED显示驱动器MAX7219的DIN引脚相连接，将数据通过DIN引脚输入到MAX7219中。PDO引脚与时钟脉冲CLK引脚相连接，PDl引脚与数据加载LOAD引脚相连接，将单片机经过运算处理后的温度信息控制信号传送给LED显示驱动器。MAX7219的7段驱动输出端SEGA-SEGF分别与8段式LED显示器的a，b，c，d，e, e, f，g7个段相连接，用于驱动这7个段的亮灭；小数点驱动输出端SE⑶P与8段式LED显示器的小数点段相连接，用于驱动小数点段的亮灭。DIG0-DIG7中的2、3、6分别与LED显示器的地相连接，用于MAX7249根据单片机所传送的控制信号驱动LED显示器进行相应的温度显示。[0023]电磁阀采用FPD-180L电磁阀，驱动电压采用AC220V，流量可控制在O. 25\0. 5\0. 8\1. 0\1. 3\2. 0\3. 0\3. 5L/min等等，产品尺寸88 X 50 X 80mm，螺纹安装。单片机通过继电器Jl控制FPD-180L电磁阀开启及打开程度。参照图3，本实用新型的工作流程如下所示当系统上电，程序初始化之后，LM35温度传感器开始检测自来水管中的温度，并将检测到的水温信息以模拟电压的形式输出。由于温度传感器所输出的电压信号太弱，单片机检测不到，故将传感器输出的模拟电压信号送入由LM324组成的放大整流电路，将该水温信号放大5倍并进行整形后送入单片机的A/D 口，进行模拟数字转换后，根据程序中所设定的电压与温度的曲线函数，计算得出自来水管中水的温度，并将该温度信息传送给由3个8位LED显示数码管组成的显示器，在该显示器上进行温度显示，同时判断该温度是否开启电磁阀，并根据温度高低控制电磁阀开启大小。如此往复循环的检测自来水管的水温度，从而实现实时的对自来水管水温进行检测 和显示，控制电磁阀形成“滴水成线”，起到水管防冻效果。
权利要求1.一种基于单片机的水管防冻装置，包括外延水管，其特征在于所述的外延水管上安装有温度检测单元，温度检测单元与信息处理单元集成在一起，信息处理单元分别与温度显示单元和电磁阀执行单元相连。
2.如权利要求I所述的基于单片机的水管防冻装置，其特征在于所述的电磁阀执行单元包括电磁阀和储水容器，其中电磁阀装在外延水管的末端，电磁阀直接采用AC220V供电。
3.如权利要求I所述的基于单片机的水管防冻装置，其特征在于所述的信息处理单元、温度检测单元和温度显示单元采用7. 2V的纽扣电池经过降压成5V进行供电。
4.如权利要求I所述的基于单片机的水管防冻装置，其特征在于所述的电磁阀采用FPD-180L电磁阀，驱动电压采用AC220V。
5.如权利要求I所述的基于单片机的水管防冻装置，其特征在于所述的信息处理单元采用Atmel公司的AVR单片机ATMEGA16。
6.如权利要求I所述的基于单片机的水管防冻装置，其特征在于所述温度显示单元中采用Maxim公司生产的串行接口 8位LED显示驱动器MAX7219和3个8位数字的7段数字LED显示器。
专利摘要本实用新型公开了一种基于单片机的水管防冻装置，包括外延水管，其特征在于所述的外延水管上安装有温度检测单元，温度检测单元与信息处理单元集成在一起，信息处理单元分别与温度显示单元和电磁阀执行单元相连。本实用新型根据温度检测单元所检测到的水管中水的温度，经过单片机运算处理后，在温度显示单元上进行显示，并经过处理单元的判断后控制电磁阀开关，从而达到自动实现自来水管滴水成线，减少因人们估计失误而造成的浪费资源或者水管结冰现象。这种水管防冻装置具有制作方便，电路简单，成本低廉等特点。
文档编号E03B7/12GK202430771SQ20112056183
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者吕魁超, 孙恩民, 王少勇, 赵玉河, 郭建亭, 马强 申请人:长安大学