一种可设定流量的自闭阀门装置的制作方法

本实用新型涉及水龙头自动启闭装置，尤其是一种可设定流量的自闭阀门装置。

背景技术：

目前生活节奏加快、工作繁忙、任务繁重，难免会对生活产生影响，在生活中或在工作中难免造成注意力不集中、闲聊等不良现象。据调查在生活中打开水龙头用水时中途去做其他的事情，而忘记关闭水龙头现象，例如中途去打电话、睡觉、外出等，造成大量的水资源浪费、室内积水影响正常生活、殃及邻里。更有甚者将婴儿、宠物放在浴池里忘记关闭水龙头造成悲剧的发生。给鱼缸换水时忘记关闭水龙头造成满溢、小鱼死亡。在工作中需要定量用水的地方必须要有员工监看管理，不能有效的利用劳动力。在农业灌溉中会造成大量的水资源浪费，水量过多时会对农作物造成危害。以上这些现象如果能及时控制好水流量（用水体积），会大大降低以上事故的发生率。

申请号为“201620754006.2”的专利“一种家用停水自闭阀门装置”，可在水压不正常的情况下自动停水，可避免“停水时忘记关闭水龙头， 来水时造成损失”，但是依然无法实现自动定量停水，在忘记关水龙头的情况下，依然会造成浪费。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可设定流量的自闭阀门装置，解决了在忘记关闭水龙头时造成不必要的浪费，另外通过设定水流量值后即可离开，可实现定量供水，方便、省时、安全。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种可设定流量的自闭阀门装置，包括水流量检知器、水压检测装置、红外线指令发射和接收射装置、电动阀、控制器。水流量检知器与控制器连接，水流量输入键盘通过状态扫面电路与控制器连接，控制器通过电动阀驱动电路与电动阀连接，水压检测装置、电动阀和红外线接收装置都与控制器连接，红外线发射装置镶嵌在水龙头的阀盖中，机械开关与电动阀连接，程控电源与单片机和电动阀连接，电池电压监测电路和电池电压指示电路与单片机连接。

所述水流量检知器为智能电子水表。

所述电池电压监测和指示电路与LED灯连接，通过LED灯监测电池电量。

所述红外线发射装置镶嵌在水龙头的阀盖中，水龙头顶端为非金属结构。

本实用新型专利所述的一种可设定流量的自闭阀门装置采用水流量检知器、水压监测装置、电动阀、控制器和红外线收发装置组成。水流量检知器可检测水管内的单位水流量，可将检测到的水流量装换成电信号传输给控制器中的处理器，处理器可根据水流量检知器传输的电信号自动计算出水管内流经的总水流量并将该总水流量以电信号的形式反馈给控制器，控制器表盘的水流量设定键盘可以设定水管中水流量，并将该数据转换成电信号传输给控制器，控制器可对水流量设定键盘的设定水流量信号和处理器传输的总水流量电信号进行对比，并通过比较结果控制电动阀的通断。再次用水时关闭打开的水龙头再重新打开就可以继续用水了，设定值有记忆功能，不需要每次使用前设置同一次水流量，需要其他水流量时可以重新输入设定值。红外线指令的发射电路镶嵌在水龙头里，由一节1.5V、直径6.8mm的纽扣电池供电，接收电路镶嵌在控制系统的单片机上，红外线收发装置的加入使阀门安全性更高、操作更便捷。控制器主要由单片机MSP430G2553构成，其价格低廉、性能优良、性价比很高，而且其5V的供电电源由2节1.5V的干电池经Boost型DC/DC变化器转换而成，既能防止由220V家用电供电产生的危险性又能在意外停电后继续正常工作。本装置采用程控电源控制让该装置工作在低功耗状态。该装置在工作时，可以快速准确的达到设定的出水量，防止出水量过多造成满溢、浪费等情况的发生，有利于节约用水，自来水压力在正常范围内，当水龙头打开时发射红外线指令，电动阀门开启，维持供水；当自来水管道停水时，水压检测装置检测到水压不在正常范围内，关闭电动阀，无论水龙头打开还是关闭都停止供水，报警指示灯亮；当自来水管道中途来水时，水压又在正常范围内，在忘记关闭水龙头的情况下只有重新关闭水龙头再打开时才能恢复供水，可以防止突然来水后发生跑水现象，避免造成损失或事故。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的系统结构框图。

图2为本实用新型的控制原理框图。

图3-1为本实用新型中红外线发射电路图。

图3-2为本实用新型中红外线接收电路图。

图4为本实用新型Boost型DC/DC升压变换器框图。

图5为本实用新型中水流量检知器工作流程图。

图6为本实用新型中主程序流程图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种可设定流量的自闭阀门装置，包括水流量检知器（水流量检知器为智能电子水表，如YH-ZS型小口径智能电子水表）、水压检测装置（主要是压力传感器）、红外线指令发射和接收射装置、电动阀、控制器。控制器的核心部件是单片机，水流量检知器与单片机连接，水流量输入键盘通过状态扫面电路与单片机连接，单片机通过电动阀驱动电路与电动阀连接，水压检测装置、电动阀和红外线接收装置都与控制器连接，红外线发射装置镶嵌在水龙头的阀盖中，机械开关与电动阀连接，程控电源与单片机和电动阀连接，电池电压监测电路和电池电压指示电路与单片机连接。

系统通电后，可设定流量的自闭阀门装置正常工作时，控制器中的单片机控制状态扫面电路读入各种请求状态，在控制器输入键盘中输入水流量设定值，当水压监测装置监测到自来水压力在正常范围内的条件下，当水龙头打开发射红外线指令请求信号时，电动阀门打开维持供水，当水管中流出的水量的真实值和预先用水量设定值相等时控制器控制电动阀关闭，当真实值和设定值不相等时水龙头会一直流水，关闭水龙头则无水流出；再次用水时关闭水龙头再重新打开就可以继续用水了，设定值有记忆功能，不需要反复设置同一个水流量，需要其他水流量时可以重新输入设定值；当自来水管道停水时，水压检测装置检测到水压不在正常范围内，控制器关闭电动阀，无论水龙头打开发出用水请求指令还是关闭水龙头都停止供水，报警指示灯亮；当自来水管道中途来水时，水压又在正常范围内，在忘记关闭水龙头的情况下只要重新关闭水龙头再打开水龙头，红外线发射请求指令时才能恢复供水直至用水量的真实值和设定值相等为止，本装置还可以防止突然来水后发生跑水，避免造成满水事故和财产损失。在正常供水的情况下，可设定流量的自闭阀门装置在单片机的控制下进入低功耗模式。当可设定流量的自闭阀门装置的外置电源在电量不足的情况下控制器会进入报警处理使显示电源状态的LED灯亮，为了不影响正常生活可以使用机械开关强制打开或关闭电动阀，随后更换电池。

如图1所示，所述一种可设定流量的自闭阀门装置系统结构依次连接的水流量检知器、水压检测装置、控制器、电动阀、镶嵌在水龙头中的红外线指令发射装置。水流量检知器可检测水管内的单位水流量。核心控制电路是控制器中的单片机MSP430。主要原理是预先在控制器上设定用水量，打开水龙头即镶嵌在水龙头中的红外线发射装置发出请求指令，在水压检测装置检测到水管中的水压在正常范围内，控制器控制其中的核心部件单片机接收到指令后控制电动阀打开，这时水龙头中有水流出，实际流水量和预先设定值相等时控制器控制电动阀关闭，水龙头关闭时无水流出；再次用水时关闭水龙头再重新打开就可以继续用水了，设定值有记忆功能，不需要反复设置同一个水流量，需要其他水流量时可以重新输入设定值；当水管中的水压不在正常范围内时，电动阀关闭，水龙头打开或关闭都不会有水流出。

如图2所示，所述一种可设定流量的自闭阀门装置控制原理包括依次连接的水流量输入键盘、水流量检知器、单片机、水压检测装置、红外线接收装置、电动阀、电池电压监测电路、电池电压指示电路。所使用的水流量输入键盘，主要作用是设置用水量，将数字信号转换成电信号传输到处理器，由处理器计算后是控制器控制电动阀的通断，当用水量的真实值和设定值相等时，控制器控制电动阀关闭。

所述的水流量检知器可检测水管内的单位水流量。可将检测到的水流量装换成电信号传输给控制器中的处理器，处理器可根据水流量检知器传输的电信号自动计算出水管内流经的总水流量并将该总水流量以电信号的形式反馈给控制器，控制器表盘的水流量设定键盘可以设定水管中流水量，并将该数据转换成电信号传输给控制器，控制器可对流水量设定键盘的设定流水量信号和处理器传输的总水流量电信号进行对比，并通过比较结果控制电动阀的通断。

所述的控制器的核心部件是单片机，本装置中使用的是MSP430型号单片机，其价格低廉、性能优良、性价比很高。原理图中的状态扫描电路主要是扫描有没有状态请求指令，一旦有请求指令，单片机就会动作使电动阀驱动电路工作，关闭或打开电动阀。原理图中的电池电压监测电路旨在监测电池电压情况，确保可设定流量的自闭阀门装置能在正常工作电压下工作，电池电压指示电路可以显示电池电压状况，是否需要更换电池，可以使该装置更好的为用户服务。

所述的水流量输入键盘，主要作用是设置用水量，将数字信号转换成电信号传输到处理器，由处理器计算后是控制器控制电动阀的通断，当用水量的真实值和设定值相等时，控制器控制电动阀关闭。

所述的水压检测装置，在正常工作时，停水与否是通过自来水水压检测装置来判断的，水压高于正常水压范围时，电动阀关闭；自来水停水时，水压低于正常水压范围时，电动阀关闭。自来水压的变化情况由水压检测装置检测并送至控制器，控制器根据自来水压力的变化情况判断是否停水，如果判断出已经停水，控制器通过电动阀驱动电路控制电动阀关闭，同时驱动LED灯变亮发出报警信号。电动阀关闭后，只有在水压恢复到正常范围时重新打开水龙头，水龙头中的红外线发射指令，控制器中的扫面电路检测到用水请求时才会打开电动阀。

所述的机械开关，是在可设定流量的自闭阀门装置电能消耗殆尽或不能正常工作的情况下将机械开关打向开启位置时，强制开启电动阀门，保证正常供水；当机械开关打向关闭位置时强制关闭电动阀，切断水源；当机械开关打在中间位置时，控制器工作在正常状态。机械开关的使用可以保证用户更好的使用水资源。

所述的5V程控电源提供控制器中的单片机和电动阀正常工作电源，只有在控制器处理电动阀开启或关闭指令请求的情况下，控制器、电动阀、电动阀驱动电路、扫面电路及程控电源才会消耗电能，在电动阀维持开启或维持关闭状态时，电动阀、电动阀驱动电路和程控电源等都不消耗电能，整个控制系统进入低功耗模式。

如图3所示，所述红外线收发装置电路包括依次连接的红外线发射电路、红外线接收电路。电路采用红外线收发对管来检测是否有用水请求即打开水龙头。红外收发对管是一种利用红外线的开关管，接受管在接受和不接受红外线时电阻发生明显的变化，利用外围电路可以时输出产生明显的高低电平的变化，高低电平的变化输入单片机就可使之识别，从而实现智能控制。红外发射电路由电阻R2、三极管Q2、电阻R3与红外发射二极管D1构成。接收电路由红外接收管和放大电路组成。Q4接收到红外信号后，经过三极管Q1进行第一级放大，放大后的信号送到三极管Q3进行第二级放大，通过Rx就可以得到放大后的红外接收信号。

如图4所示，所述Boost型DC/DC升压变换器包括依次连接的输入3V直流电压、滤波电路、Boost升压电路、滤波电路、输出5V直流电压。由2节1.5V的干电池组成经Boost升压变换器转换成5V的家用停水自闭阀门装置的供电电源，该装置使用5V电源可以防止使用220V家用电带来的危害，安全性更高，而且该装置在更换电源时很方便，直接换2节干电池就可以正常工作了。滤波电路主要起滤除谐波的作用。

所述电动阀通过电动阀驱动电路发出的电信号、机械开关来开启电动阀门。

如图5所示，所述一种可设定流量的自闭阀门装置的水流量检知器工作流程。水流量检知器可检测水管内的单位水流量，可将检测到的水流量装换成电信号传输给控制器中的处理器，处理器可根据水流量检知器传输的电信号自动计算出水管内流经的总水流量并将该总水流量以电信号的形式反馈给控制器，控制器表盘的水流量设定键盘可以设定水管中水流量，并将该数据转换成电信号传输给控制器，控制器可对水流量设定键盘的设定水流量信号和处理器传输的总水流量电信号进行对比，并通过比较结果控制电动阀的通断。

当用水量真实值和设定值相等时，控制器控制电动阀关闭，此时水龙头是打开的，再次用水时将打开的水龙头闭合再重新打开，控制器检测到水龙头发出的用水请求指令控制电动阀打开可以继续用水，设定值有记忆功能，不需要每次使用前设置一次水流量，需要其他水流量时可以重新输入设定值。

如图6所示，所述一种可设定流量的自闭阀门装置的主程序流程。主程序开始工作，装置初始化，单片机开始工作控制状态扫描电路扫描各状态是否有请求指令，扫描状态电路读入各状态请求指令，扫描完成后关闭状态扫描电路，进入低功耗状态，判断自来水水压是否正常，在水压不正常的情况下输出关闭阀门驱动信号置当前状态为正在关闭状态，无论水龙头打开还是关闭即是否发射红外线指令信号，水龙头都不会有水流出；当水压在正常范围内时输出开启阀门驱动信号，置当前状态为正在开启状态，当水龙头打开时即发射红外线请求指令，关闭红外线发射装置，水流量检知器正常工作，水龙头有水流出，进入低功耗模式，当水流量的真实值与设定值不相等时水龙头继续有水流出，关闭水龙头时不会有水流出。当水流量的真实值与设定值相等时控制器控制电动阀关闭。