数控恒温恒流水龙头的制作方法

本实用新型涉及日常生活用水洗浴装置，尤其涉及一种数控恒温恒流水龙头。

背景技术：

目前，市面上几种常见的水龙头，传统单把混合水龙头在使用前必须先向上打开出水手柄，然后用手触摸出水温度，还要左右反复调节手柄的位置使冷热水混合后的出水温度比较适合，浪费了大量的水资源。

双旋钮龙头(Two Handle Mixer)，使用者需要转动控制冷水和热水的旋纽来调节冷热水的进水量，它的核心是一个陶瓷片调温阀芯，使用者左右摆动手柄可调节混合水的温度，上下摆动手柄可调节出水量的大小。当热水或冷水的水压突然发生变化时，或者热水的温度突然发生变化的时候，以上两种混水龙头都必须通过人工操作去重新调节水温。太阳能热水器，由于太阳能热水器产生的热水温度变化大，冷热水压差大，且在洗浴时又是利用自来水压力工作，如果水压不稳或多处用水，就容易造成冷热水比例变化，从而出现水温忽冷忽热的现象，甚至会出现烫伤人的情况。尤其是老人和小孩更是隐患重重。市面上的恒温热水器只能控制出水恒温，但是不可以控制流量，加热需要一定的时间，需要等待。

本实用新型就是针对上述问题，设计一款具有提高用水质量，确保用水安全及节水、不受用水条件限制的新型终端用水设备。该设计是一款实现出水恒温控制的水龙头，在此基础上实现对水流的精准控制，提高用户使用的舒适度性；整个设计采用数字化控制，可以使用户实现“随心所浴”，精准控制水温和流量；同时减少淋浴前调节水温时造成浪费，达到节能节水的目的；自带即热装置，即开即用。为拥有者提供更多的便利、安全、舒适、智能。

技术实现要素：

本实用新型就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种数控恒温恒流水龙头，其不仅提高了用水的舒适度，而且节约了人们淋浴前调试水温过程中浪费的水和能源，且不再需要长时间等待加热。整个过程保持恒温恒流，告别淋浴时出现的忽冷忽热。自身可以实现恒温恒流，数字化精准控制，也可以与热水器完美结合，实现最舒适、安全的沐浴享受，为用户提供更优质的服务。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，包括外壳、位于外壳内的水龙头体；该水龙头体包括Y形阀体，Y形阀体上设置有冷水接口、热水接口及混水出口。

Y形阀体的冷水通道上设置有可以控制开度的冷水开关，Y形阀体的热水通道上设置有可以控制开度的热水开关；且所述冷水通道内设置有冷水温度传感器，热水通道内设置有热水温度传感器，混水通道内设置有混水温度传感器。

所述冷水开关通过一柱形连接体与一舵机相连，所述热水开关通过另一柱形连接体与另一舵机相连。

作为本实用新型的一种优选方案，所述Y形阀体为W万德龙公司生产的 Y型三通混水阀。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述热水接口与热水器相连。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述舵机的输出轴与空心的柱形连接体的一端相连，该柱形连接体的另一端与冷水开关或热水开关相连；输出轴转动，通过柱形连接体带动热水开关或冷水开关转动。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述柱形连接体通过3D打印制作。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述冷水通道内还设置有冷水流量传感器，所述热水通道内还设置有热水流量传感器，混水通道内设置有混水流量传感器。

作为本实用新型的另一种优选方案，两个舵机与主控模块相连，所述主控模块还分别与热水温度传感器、热水流量传感器、冷水温度传感器、冷水流量传感器、混水温度传感器、混水流量传感器相连。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述冷水通道内还是有加热装置。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述外壳上设置有端盖，端盖上设置有LCD1602液晶显示模块；所述主控模块核心芯片采用STC89C52RC单片机，该单片机还分别与一报警模块、一HC-05蓝牙模块、一漏电保护模块相连。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述漏电保护模块包括电流控制型脉宽调制芯片UC3842及由两运放芯片lM358构成的电压比较电路；芯片UC3842的COMP端通过三极管QT1与电源正极相连，芯片UC3842的VREF端与电阻R12相连后通过电容CT1接地，RT/CT端通过电容CT1接地；OUT端与N沟道场效应管的栅极相连，场效应管的源极通过电阻R11接电源正极，场效应管的漏极与线圈T的负输入端相连；线圈T的输入UIN与家庭电源相连，与二极管N4、滤波电容C1构成供电电路；该供电电路输出正极通过由R8、R9构成的分压电路接入电压比较电路中一LM358芯片的正输入端，该LM358芯片的负输入端接入一参考电压UREF；供电电路输出负极接入电压比较电路中另一LM358芯片的负输入端；另一LM358芯片的正输入端通过由电阻R6、R7构成的分压电路接入另一参考电压UREF。

与现有技术相比本实用新型有益效果

本实用新型可确保用水安全及节水、不受用水条件限制的新型终端用水设备。本设计是一款实现出水恒温控制的水龙头，实现对水流的精准控制，提高用户使用的舒适度性；整个设计采用数字化控制，可以使用户实现“随心所浴”，精准控制水温和流量；同时减少淋浴前调节水温时造成浪费，达到节能节水的目的；自带即热装置，即开即用。为拥有者提供更多的便利、安全、舒适、智能。

本实用新型不仅提高了用水的舒适度，而且节约了人们淋浴前调试水温过程中浪费的水和能源，且不再需要长时间等待加热。整个过程保持恒温恒流，告别淋浴时出现的忽冷忽热。自身可以实现恒温恒流，数字化精准控制，也可以与热水器完美结合，实现最舒适、安全的沐浴享受，为用户提供更优质的服务。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型原理框图。

图2是本实用新型结构示意图。

图3是本实用新型Y形阀与舵机连接示意图。

图4是本实用新型Y形阀开关示意图。

图5是本实用新型工作流程图。

图6是本实用新型主控模块电路图。

图7是本实用新型显示模块电路图。

图8是本实用新型漏电保护模块电路图。

图9是本实用新型主控模块与蓝牙模块示意图。

图中，1为端盖、2为液晶显示模块、3为冷水接口、4为热水接口、5为混水出口、6为舵机、7为Y形阀体、8为柱形连接体、9为冷水开关、10为热水开关。

具体实施方式

如图1-9所示，本实用新型包括外壳、位于外壳内的水龙头体；该水龙头体包括Y形阀体，Y形阀体上设置有冷水接口、热水接口及混水出口；其特征在于，Y形阀体的冷水通道上设置有可以控制开度的冷水开关，Y形阀体的热水通道上设置有可以控制开度的热水开关；且所述冷水通道内设置有冷水温度传感器，热水通道内设置有热水温度传感器，混水通道内设置有混水温度传感器；所述冷水开关通过一柱形连接体与一舵机相连，所述热水开关通过另一柱形连接体与另一舵机相连。

作为本实用新型的一种优选方案，所述Y形阀体为W万德龙公司生产的 Y型（4分螺口+4分螺口）三通混水阀。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述热水接口与热水器相连。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述舵机的输出轴与空心的柱形连接体的一端相连，该柱形连接体的另一端与冷水开关或热水开关相连；输出轴转动，通过柱形连接体带动热水开关或冷水开关转动。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述柱形连接体通过3D打印制作。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述冷水通道内还设置有冷水流量传感器，所述热水通道内还设置有热水流量传感器，混水通道内设置有混水流量传感器。

作为本实用新型的另一种优选方案，两个舵机与主控模块相连，所述主控模块还分别与热水温度传感器、热水流量传感器、冷水温度传感器、冷水流量传感器、混水温度传感器、混水流量传感器相连。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述冷水通道内还是有加热装置。（用户设定的温度和流量依靠热水器提供的热水与冷水混合时不能达到用户设定温度和流量时，电热丝进行提高水的温度，可以缩短时间，实现用户零等待，还可以在热水器中无热水时，开启电热丝，提供一部分热水，将淋浴进行到底。）

作为本实用新型的另一种优选方案，所述外壳上设置有端盖，端盖上设置有LCD1602液晶显示模块；所述主控模块核心芯片采用STC89C52RC单片机，该单片机还分别与一报警模块、一HC-05蓝牙模块、一漏电保护模块相连。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述漏电保护模块包括电流控制型脉宽调制芯片UC3842及由两运放芯片lM358构成的电压比较电路；芯片UC3842的COMP端通过三极管QT1与电源正极相连，芯片UC3842的VREF端与电阻R12相连后通过电容CT1接地，RT/CT端通过电容CT1接地；OUT端与N沟道场效应管的栅极相连，场效应管的源极通过电阻R11接电源正极，场效应管的漏极与线圈T的负输入端相连；线圈T（变压器T）的输入UIN与家庭电源相连，与二极管N4、滤波电容C1构成供电电路；该供电电路输出正极通过由R8、R9构成的分压电路接入电压比较电路中一LM358芯片的正输入端，该LM358芯片的负输入端接入一参考电压UREF；供电电路输出负极接入电压比较电路中另一LM358芯片的负输入端；另一LM358芯片的正输入端通过由电阻R6、R7构成的分压电路接入另一参考电压UREF。

UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片。该调制器单端输出，能直接驱动双极型的功率管或场效应管。其主要优点是其管脚效应少，外围电路简单，电压调整率可达0.01%，工作频率最高达500KHz，启动电流小于1mA，正常工作电流为5mA，并可利用高频变压器实现与电网的隔离。该芯片集成了振荡器、具有高温补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器、图腾柱输出电流、输入和基准欠电压锁定电路以及PWM锁存器电路。

漏电保护作用为两方面：一、防止将家庭电源接入控制电路时，在这过程中存在的电压不稳的问题，导致器件损坏。二、漏电保护模块用于加热装置，是否达到额定功率，是否过载等的检测。漏电保护模块的工作原理为:如图8所示，UIN即为输入端；UIN接家庭电源，UREF一路接主控制芯片（主控模块），另一路接加热装置，图中线圈代表本实用新型采用非接触式电压互感原理，图中采用lm358运放芯片，通过反向运算电路将输入电压与基准电压进行对比。工作过程:通过电流、电压检测与基准电压进行对比，时刻检测是否超过阈值，控制通断。

具体地，图1中温度传感器作为单片机输入端将采集到的温度数据通过单片机I/O口传递给单片机；单片机可以通过外部输入（例如：读取按键值）进行温度的设定；蓝牙模块作为通信模块，将通过串口进行用户与单片机的交互；舵机模块作为单片机输出端，单片机通过输出不同的PWM来控制舵机的不同角度旋转，继电器作为单片机输出端，单片机可以通过控制电平来控制开断；LCD1602作为单片机输出端将单片机处理的数据显示出来。本实用新型采用PID算法进行PWM的精确调控，从而实现对舵机角度的精确控制。

本实用新型以STC89C52RC单片机为控制核心，通过温度采集模块-防水型ds18b20模块，温度采集模块将采集到的模拟量写到本身的寄存器中，单片机通过对寄存器的读取将采集到的温度进行处理。液晶显示模块LCD1602将单片机处理的温度值显示出来。

当用户开机设定好所需的温度时，单片机将开始进行实时温度读取，单片机通过判断此时温度是否达到用户设定值，进行对即热式水龙头的开关，通过舵机的转动及电炉丝的加热，当舵机调整的温度达到用户设定温度时，即热式将不再工作，同时舵机将根据不同温度值通过算法进行实时调整。具体通过增量式PID运算函数△u(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)进行PWM波的调整，从而实现对舵机精确角度的调控，达到恒温的目的。上述所述恒流是通过采集精确式流量计的数据进行舵机调控，所述调节过程与恒温舵机调控一致。同时系统将不断进行异常状况检测，及时将温度及系统运行状况通过蓝牙模块发送到手机APP上。本实用新型配备报警模块，当系统检测到温度超出设定上限，系统将自动断电休眠同时发送给用户；当系统出现电路负载超载时，系统将会强制断电，不再继续工作。本设计将辅助电热丝在热水器中无热水时，开启电热丝，提供一部分热水，将淋浴进行到底。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。