专利名称：水温自动调节装置及智能水龙头的制作方法
技术领域：
本发明涉及冷热混水设备，尤其涉及一种冷热混水的水温自动调节装置和智能水龙头。
背景技术：
现有的水温调节装置大部分为机械式水温调节，使用时，需要分别打开冷、热水的开关，来达到逐渐调节冷、热水的出水量，从而调节出水口的水温。机械式水温调节装置调节水温起来比较麻烦，并且也没有相应的水温显示功能，人们只能通过接触出水装置流出的水来判断水温是否合适。有时，使用水温调节装置时如果将热水一边的流量调节过多，人手去试水温时很容易发生手烫伤的危险。
此外，水龙头是人们生活中必不可少的生活用品，随着人们生活水平的提高，人们对高品质生活的追求日益强烈。传统的水龙头一般机械式的，分别有冷水，热水，冷热水几种水龙头，机械式水龙头结构较为简单，使用也方便，寿命长，但是功能相对比较简单。使用机械式水龙头调节水温时，需要反复调节冷水出水量和热水出水量后，才能使混合后的水达到适应的温度。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种水温自动调节装置和智能水龙头，旨在提供一种可以通过控制器来调节水温的水温自动调节装置。为了达到上述目的，本发明提出的一种水温自动调节装置，包括热水进水口、冷水进水口、出水口、热水进水口水阀、冷水进水口水阀和出水口水阀，所述水温自动调节装置，还包括设于所述热水进水口处且用于控制热水进水口水阀开关的第一马达；设于所述冷水进水口处且用于控制冷水进水口水阀开关的第二马达；设于所述出水口处且用于控制出水口水阀开关的电磁阀；分别与所述第一马达、第二马达和电磁阀连接且用于调节出水口温度的控制器。优选地，所述控制器包括控制芯片，及与所述控制芯片连接的温度传感器、流量传感器和电源。优选地，所述温度传感器和流量传感器设在所述出水口内。优选地，所述控制器还包括与所述控制芯片连接的蜂鸣器。优选地，所述水温自动调节装置还包括与所述控制芯片连接的用于显示出水口状态的显示板控制器。优选地，所述显示板控制器包括显示板MCU、与该显示板MCU连接的按键和显示装置。 优选地，所述控制器还包括控制电路，该控制电路包括电源、提供控制信号的控制芯片和与该控制芯片连接的第一马达控制模块、第二马达控制模块和电磁阀控制模块；其中
所述第一马达控制模块的第一输入端和第二输入端分别与所述控制芯片的第一、第二引脚连接，所述第一、第二引脚分别接收所述控制芯片的信号来控制所述第一马达的正转与反转；所述第二马达控制模块的第一输入端和第二输入端分别与所述控制芯片的第三、第四引脚连接，所述第三、第四引脚分别接收所述控制芯片的信号来控制所述第二马达的正转与反转；所述电磁阀控制模块的输入端与所述控制芯片的第五引脚连接，所述第五引脚接收所述控制芯片的信号来控制所述电磁阀的转动；所述第一马达控制模块、第二马达控制模块和电磁阀控制模块分别与所述电源连接。优选地，所述按键为触摸按键。优选地，所述第一马达和第二马达为步进马达。本发明进一步提出一种智能水龙头，该智能水龙头包括水温自动调节装置，其中， 水温自动调节装置包括热水进水口、冷水进水口、出水口、热水进水口水阀、冷水进水口水阀和出水口水阀，所述水温自动调节装置，还包括设于所述热水进水口处且用于控制热水进水口水阀开关的第一马达；设于所述冷水进水口处且用于控制冷水进水口水阀开关的第二马达；设于所述出水口处且用于控制出水口水阀开关的电磁阀；分别与所述第一马达、第二马达和电磁阀连接且用于调节出水口温度的控制器。本发明通过设定控制器控制第一马达、第二马达和电磁阀，经过控制器内部计算，从而控制热水进水口、冷水进水口的流量来控制出水口出水的温度，而不用人手工调节冷、热水的流量，实现了水温自动调节装置对出水温度的智能控制。
图I为本发明水温自动调节装置的结构示意图；图2为本发明水温自动调节装置中控制器的结构示意图；图3为本发明水温自动调节装置中控制电路的结构示意图；图4为本发明水温自动调节装置中第一马达控制模块的电路图；图5为本发明水温自动调节装置中第二马达控制模块的电路图；图6为本发明水温自动调节装置中电磁阀控制模块的电路图；图7为本发明水温自动调节装置中控制芯片的电路图。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提出一种水温自动调节装置。参照图1，图I为本发明水温自动调节装置的结构示意图。在本实施例中，一种水温自动调节装置，包括热水进水口 10、冷水进水口 20、出水口 30、热水进水口水阀41、冷水进水口水阀42和出水口水阀43，该水温自动调节装置还包括设于热水进水口处且用于控制热水进水口水阀41开关的第一马达51 ;设于冷水进水口处且用于控制冷水进水口水阀42开关的第二马达52;设于出水口处且用于控制出水口水阀43开关的电磁阀53 ;分别与第一马达、第二马达和电磁阀连接且用于调节出水口温度的控制器60。具体地，出水口也可以与花洒连接可以用在淋浴设备上，用于将冷、热水混合后的水导出。在控制器内输入一个目标温度后，控制器内控制芯片根据冷水进水口中冷水的温度、流量和热水进水口中热水的温度、流量以及目标温度，计算出冷水进水口流出冷水的流量和热水进水口流出热水的流量，然后通过调节第一马达、第二马达的正反转来分别调节热水进水口水阀开关的大小、冷水进水口水阀开关的大小，来达到调节冷水进水口流量和热水进水口流量的目的。其中，用冷水和热水混合来调节出水口的温度利用了能量守恒原理，即冷热水混合后，冷水部分吸收的热量等于热水部分放出的热量。 设定出水口水温为t,冷水进水口中冷水温度为11,热水进水口中热水温度为t0,冷水进水口中冷水流量M，热水进水口中热水流量为m，C为水的比热容，Q吸(冷水)为冷水部分混合时吸收的热量，Q放(热水)为热水部分混合时放出的热量，则它们满足如下关系 Q吸(冷水)=Q放(热水)；CM (t - tl) = Cm (t0 - t)。当使用该水温自动调节装置时，先设定一目标温度，即出水口温度为t已知，而冷水温度为11，热水进水口中热水温度为to也已知，设定出水口的出水的流量，则此时M+m之和也已知。此时，用以上公式经过控制器的运算来控制第一马达与第二马达的运转，从而控制冷水进水口中冷水流量M，热水进水口中热水流量m。例如，当用户想得到流量为5 L/MIN，温度为44度的水时，此时，假定水压一定，冷水的温度是20度，热水的温度是60度，则水阀将热水的流量控制在3L/MIN，冷水的流量控制在2 L/MIN。假定用户想得到温度为30度的水，水阀将热水的流量控制在1.25 L/MIN，冷水的流量控制在3. 75 L/MIN。此时，用户按下出水口处的电磁水阀，当用户按下开始开关后将电磁阀打开，水龙头就有水流出了。通过设定控制器控制第一马达、第二马达和电磁阀，在经过控制器内部运算，来控制热水进水口、冷水进水口的流量来控制出水口出水的温度，而不用人手工调节冷、热水的流量，实现了水温自动调节装置对出水温度的智能控制。参照图2，图2为本发明水温自动调节装置中控制器的结构示意图。在上述实施例中，控制器包括控制芯片，控制器还包括与控制芯片连接的温度传感器、流量传感器和电源。温度传感器和流量传感器设在出水口内。一般情况下，用户设定出水口水温后，因热水出水口的流量和冷水出水口的流量是逐步调节的，混合时也需要一定的时间，故从出水口流出的水要经过一段时间后，才会达到设定的出水口水温。此外，优选地，第一马达与第二马达为步进马达。通过设定温度传感器和流量传感器将出水口的温度和流量实时地显示出来，实时对该水温自动调节装置的出水口温度的实时监测，同时，也可以使用户看到出水口温度逐渐到达设定温度的过程，使用户更好的了解水温自动调节装置的工作状态。在上述实施例中，控制器上还可以设置蜂鸣器，该蜂鸣器与控制芯片相连接。通过设置蜂鸣器，当水温自动调节装置在工作异常状态时，蜂鸣器可以报警，提醒用户该水温自动调节装置的电路工作异常，使水温自动调节装置的性能更可靠。在上述实施例中，水温自动调节装置还包括与控制芯片连接的用于显示出水口水流状态的显示板控制器。其中，显示板控制器包括显示板MCU，以及与该显示板MCU连接的按键和显示装置。优选地，按键显示板由于考虑到防水的缘故，使用了触摸按键，这样，使整个按键显示板可以密封在玻璃或者塑料的外壳里面，从而消除了潮湿对按键板的影响。当用户使用该水温自动调节装置时，先设定出水口温度和流量后，再通过该显示板控制器中的显示装置实时显示从出水口流出水的温度和流量，用户可以更准确地了解到出水口的信息，如水温是否达到设定温度，是否控制器损坏没有工作等。比如，用户设定出水口温度40度后，发现40度的水温太高，此时，通过与该显示板MCU连接的触摸按键适当降低水温，使出水口温度达到适宜的温度。通过设定显示板控制器，使该水温自动调节装置的出水口温度可以直观地显示出来，方便用户了解出水的水流信息，同时，通过与该显示板MCU连接的触摸按键可以实时调节出水的温度。
参照图3和图7，图3为本发明水温自动调节装置中控制电路的结构示意图，图7为本发明水温自动调节装置中控制芯片的电路图。在上述实施例中，控制器还包括控制电路，该控制电路包括电源、提供控制信号的控制芯片70和与该控制芯片连接的第一马达控制模块81、第二马达控制模块82和电磁阀控制模块83 ;其中第一马达控制模块81的第一输入端和第二输入端分别与控制芯片70的第一、第二引脚连接，第一、第二引脚分别接收控制芯片70的信号来控制第一马达的正转与反转；第二马达控制模块82的第一输入端和第二输入端分别与控制芯片70的第三、第四引脚连接，第三、第四引脚分别接收控制芯片70的信号来控制第二马达的正转与反转；电磁阀控制模块83的输入端与控制芯片70的第五引脚连接，第五引脚接收控制芯片70的信号来控制电磁阀的转动；第一马达控制模块81、第二马达控制模块82和电磁阀控制模块83分别与电源连接。该控制电路在工作时，控制芯片70的各个引脚输出信号，分别控制第一马达控制模块81、第二马达控制模块82和电磁阀控制模块83的工作。具体地，当要增加热水进水口中热水流量时，第一马达要正转，此时，通过控制电路的第一引脚输出高电平时，第一马达正转，使第一马达控制的水阀打开大一些，增加热水进水口的流量。当要减少热水进水口中热水流量时，第一马达要反转，此时，通过控制电路的第二引脚输出高电平，第一马达反转，使第一马达控制的水阀打开小一些，减少热水进水口的流量。通过设置第一马达控制模块81、第二马达控制模块82和电磁阀控制模块83单独对第一马达、第二马达和电磁阀转动进行控制，使该水温自动调节装置实现了智能调节热水、冷水进水口和出水口的流量，从而实现了对出水口的水温的智能调节。参照图4和图7，图4为本发明水温自动调节装置中第一马达控制模块的电路图，图7为本发明水温自动调节装置中控制芯片的电路图。具体地,第一马达控制模块81包括第一电阻R7、第二电阻R5、第一三极管TRl、第一可变电阻RV1、第一晶闸管SCR1、第一电容C9，第三电阻R21、第四电阻R16、第二三极管TR2、第二可变电阻RV2、第二晶闸管SCR2、第二电容C14和第一马达，其中第一电阻R7—端为第一马达控制模块81的第一输入端,它与控制芯片70的第一引脚连接，另一端与第一三极管TRl的基极连接；第一三极管TRl的发射极接地，集电极经第二电阻与第一晶闸管SCRl的闸极连接；第一晶闸管SCRl的阳极与第一马达的第一端连接，阴极与电源的正极连接；第一电容C9的一端与第一晶闸管SCRl的闸极和第二电阻之间的节点连接，另一端与电源的正极连接；第一可变电阻RVl的一端与第一晶闸管SCRl的阳极连接，另一端与电源的正极连接；第一马达的第二端与电源的负极连接；第三电阻R21一端为第一马达控制模块81的第二输入端，它与控制芯片70的第二引脚连接，另一端与第二三极管TR2的基极连接；第二三极管TR2的发射极接地，集电极经第四电阻R16与第二晶闸管SCR2的闸极连接；第二晶闸管SCR2的阳极与第一马达的第三端连接，阴极与电源的正极连接；第二电容C14的一端与第二晶闸管SCR2的闸极和第四电阻R16之间的节点连接，另一端与电源的正极连接；第二可变电阻RV2的一端与第二晶闸管SCR2的阳极连接，另一端与电源的正极连接；第一马达的第四端与电源的负极连接。 第一马达控制模块81工作时，当用户想得到流量为5 L/MIN，温度为44度的水，假定水压一定，冷水的温度是20度，热水的温度是60度，马达正转水流加大，马达反转水流减小。此时，计算得出热水出水口的目标流量为3L/MIN。控制芯片70先检测目前第一马达控制的热水进水口的水流量，若未达到3L/MIN，则控制芯片70的第一输入端输出为5V (高电平)，此时，第一三极管TRl导通，第一晶闸管SCRl导通，当第一马达正转两端加24V的电压后，第一马达正转，使热水流量加大，控制芯片70再次检测热水的流量是否达到目标值3L/MIN，当达到后输出信号0(低电平)。此时，第一三极管TRl截止，第一晶闸管SCRl截止，第一马达停止正转。此时，热水进水口水阀开关大小保持不变，从而使热水的流量保持在3L/MIN。参照图5和图7，图5为本发明水温自动调节装置中第二马达控制模块的电路图，图7为本发明水温自动调节装置中控制芯片的电路图。具体地，第二马达控制模块82包括第五电阻R27、第六电阻R23、第三三极管TR3、第三可变电阻RV3、第三晶闸管SCR3、第三电容C18，第七电阻R33、第八电阻R30、第四三极管TR4、第四可变电阻RV4、第四晶闸管SCR4、第四电容C21和第二马达，其中第五电阻一端为第二马达控制模块82的第一输入端,它与控制芯片70的第三引脚连接，另一端与第三三极管TR3的基极连接；第三三极管TR3的发射极接地，集电极经第六电阻R23与第三晶闸管SCR3的闸极连接；第三晶闸管SCR3的阳极与第二马达的第一端连接，阴极与电源的正极连接；第三电容C18的一端与第三晶闸管SCR3的闸极和第六电阻R23之间的节点连接，另一端与电源的正极连接；第三可变电阻RV3的一端与第三晶闸管SCR3的阳极连接，另一端与电源的正极连接；第二马达的第二端与电源的负极连接；第七电阻R33—端为第二马达控制模块82的第二输入端，它与控制芯片70的第四引脚连接，另一端与第四三极管TR4的基极连接；第四三极管TR4的发射极接地，集电极经第八电阻R30与第四晶闸管SCR4的闸极连接；第四晶闸管SCR4的阳极与第二马达的第三端连接，阴极与电源的正极连接；第四电容C21的一端与第四晶闸管SCR4的闸极和第八电阻R30之间的节点连接，另一端与电源的正极连接；第四可变电阻RV4的一端与第四晶闸管SCR4的阳极连接，另一端与电源的正极连接；第二马达的第四端与电源的负极连接。工作时，假设目标的冷水进水口的流量为2 L/MIN，控制芯片70检测目前由第二马达控制的冷水进水口流量，若冷水进水口流量超过2L/MIN，则控制芯片70的第四引脚输出为5V (高电平)，使第四三极管TR4保持导通状态，此时第四晶闸管SCR4导通，第二马达两端加24V，使第二马达反转，此时，水流量减小，控制芯片70再检测水流量是否达到目标值2L/MIN，达到后第四引脚输出信号O (低电平)，使第四三极管TR4截止，第四晶闸管SCR4也截止，此时，第二马达停止反转，使冷水进水口流量保持在2L/MIN。参照图6和图7，图6为本发明水温自动调节装置中电磁阀控制模块的电路图，图7为本发明水温自动调节装置中控制芯片的电路图。具体地，电磁阀控制模块83包括第九电阻R40、第十电阻R37、第五三极管TR5、第五可变电阻RV5、第五晶闸管SCR5、第五电容C31和电磁阀；其中第九电阻R40 —端为电磁阀控制模块83的输入端,它与控制芯片70的第五引脚连接，另一端与第五三极管TR5的基极连接；第五三极管TR5的发射极接地，集电极经第十 电阻R37与第五晶闸管SCR5的闸极连接；第五晶闸管SCR5的阳极与电磁阀的第一端连接，阴极与电源的正极连接；第五电容C31的一端与第五晶闸管SCR5的闸极和第十电阻R37之间的节点连接，另一端与电源的正极连接；第五可变电阻RV5的一端与第五晶闸管SCR5的阳极连接，另一端与电源的正极连接；电磁阀的第二端与电源的负极连接。当用户按下开始出水口的开关后，控制芯片70的第五引脚输出5V(高电平)，使第五三极管TR5导通,第五晶闸管SCR5导通,此时，电磁阀通电，出水口阀门就会打开，这样，该水温自动调节装置就有水流出了。本发明进一步还提出一种智能水龙头。本实施例中，智能水龙头包括水温自动调节装置，该水温自动调节装置的具体结构参照上述实施例，在此不再赘述。通过设定控制器控制第一马达、第二马达和电磁阀，经过控制器内部计算，控制热水进水口、冷水进水口的流量来控制出水口出水的温度，而不用人手工调节冷、热水的流量，实现了智能水龙头对出水温度的智能控制。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种水温自动调节装置，包括热水进水口、冷水进水口、出水口、热水进水口水阀、冷水进水口水阀和出水口水阀，其特征在于，还包括设于所述热水进水口处且用于控制热水进水口水阀开关的第一马达；设于所述冷水进水口处且用于控制冷水进水口水阀开关的第二马达；设于所述出水口处且用于控制出水口水阀开关的电磁阀；分别与所述第一马达、第二马达和电磁阀连接且用于调节出水口温度的控制器。
2.如权利要求I所述的水温自动调节装置，其特征在于，所述控制器包括控制芯片，及与所述控制芯片连接的温度传感器、流量传感器和电源。
3.如权利要求2所述的水温自动调节装置，其特征在于，所述温度传感器和流量传感器设在所述出水口内。
4.如权利要求3所述的水温自动调节装置，其特征在于，所述控制器还包括与所述控制芯片连接的蜂鸣器。
5.如权利要求4所述的水温自动调节装置，其特征在于，所述水温自动调节装置还包括与所述控制芯片连接的用于显示出水口状态的显示板控制器。
6.如权利要求5所述的水温自动调节装置，其特征在于，所述显示板控制器包括显示板MCU、与该显示板MCU连接的按键和显示装置。
7.如权利要求6所述的水温自动调节装置，其特征在于，所述控制器还包括控制电路，该控制电路包括电源、提供控制信号的控制芯片和与该控制芯片连接的第一马达控制模块、第二马达控制模块和电磁阀控制模块；其中 所述第一马达控制模块的第一输入端和第二输入端分别与所述控制芯片的第一、第二引脚连接，所述第一、第二引脚分别接收所述控制芯片的信号来控制所述第一马达的正转与反转；所述第二马达控制模块的第一输入端和第二输入端分别与所述控制芯片的第三、第四引脚连接，所述第三、第四引脚分别接收所述控制芯片的信号来控制所述第二马达的正转与反转；所述电磁阀控制模块的输入端与所述控制芯片的第五引脚连接，所述第五引脚接收所述控制芯片的信号来控制所述电磁阀的转动；所述第一马达控制模块、第二马达控制模块和电磁阀控制模块分别与所述电源连接。
8.如权利要求7所述的水温自动调节装置，其特征在于，所述按键为触摸按键。
9.如权利要求I至8中任意一项所述的水温自动调节装置，其特征在于，所述第一马达和第二马达为步进马达。
10.一种智能水龙头，其特征在于，包括如权利要求I至9中任意一项所述的水温自动调节装置。
全文摘要
本发明公开一种水温自动调节装置和智能水龙头，其中，水温自动调节装置包括热水进水口、冷水进水口、出水口、热水进水口水阀和冷水进水口水阀，该水温自动调节装置还包括设于热水进水口处且用于控制热水进水口水阀开关的第一马达；设于冷水进水口处且用于控制冷水进水口水阀开关的第二马达；设于出水口处且用于控制出水口水阀开关的电磁阀；分别与第一马达、第二马达和电磁阀连接且用于调节出水口温度的控制器。本发明提供的热水器，经过控制器内部计算，而不用人手工调节冷、热水的流量，实现了水温自动调节装置对出水温度的智能控制。
文档编号F16K11/22GK102966765SQ20121044107
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者廖利黎, 邓宝宁 申请人:深圳和而泰智能控制股份有限公司