给水器具出水控制系统及给水器具的制作方法

1.本发明涉及旋钮技术领域，特别是一种给水器具出水控制系统及给水器具。


背景技术：

2.给水器具如水龙头、淋浴器等是我们生活中经常用到的出水装置，传统的出水器具一般采用机械把手调温、调流量，这种方式虽然能满足基本使用，但是调节不够精准，外观较粗糙且有机械寿命限制。近来也出现一些智能控制出水器具，这种智能出水器具通常采用的控制方式是旋转控制器，旋转控制器主要由旋转编码器和按压按键构成，中心需要带有定位旋转轴连接到底部的控制非金属材料面板做定位和支撑用，这种方式不仅设计复杂、成本较高，而且非金属材料面板需要做开孔处理影响外观，防水较差，缝隙容易藏污纳垢，机械寿命无法保证等致命缺陷。此外，现有的部分旋钮控制器旋扭端和控制端均需要相应的电路板来完成相应功能处理，成本较高，且旋钮端存在电池使用寿命问题。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提出给水器具出水控制系统及给水器具，其电容触摸磁控旋钮和控制组件无需任何有线或机械连接，仅需通过磁吸附连接，即可实现电容触控与磁旋转控制，最终实现对给水器具的出水模式、出水水温和出水流量/压力大小等的操控，解决现有技术非金属材料面板需要开孔，防水较差，容易藏污等问题；还用于解决现有控制系统的旋钮端也需要电路板来完成相应功能处理，导致成本较高及供电问题。
4.本发明采用如下技术方案：
5.一方面，一种给水器具出水控制系统，包括：
6.电容触摸磁控旋钮，放置在非金属材料面板上方，用于触发电容触摸控制信号和触发旋钮旋转控制信号；
7.控制组件，安装在所述非金属材料面板下方，与所述电容触摸磁控旋钮通过磁铁吸附连接，用于在接收到所述电容触摸控制信号和旋钮旋转控制信号后，生成相应的控制指令。
8.优选的，所述电容触摸磁控旋钮包括第一磁吸磁铁、感应磁铁和电容触摸盖板；所述控制组件包括第二磁吸磁铁、霍尔感应传感器、电容感应传感器和mcu处理器；所述第二磁吸磁铁与所述第一磁吸磁铁对应设置且磁极相反，所述电容触摸磁控旋钮放置在所述非金属材料面板上后，所述第二磁吸磁铁与所述第一磁吸磁铁吸附；所述电容触摸盖板与所述电容感应传感器对应设置，手指触摸所述电容触摸盖板时触发电容触摸控制信号，所述电容感应传感器输出第一电平信号给所述mcu处理器，所述mcu处理器根据所述第一电平信号的变化生成触摸控制指令；所述感应磁铁为多个并围绕所述磁吸磁铁设置，所述电容触摸磁控旋钮旋转时，至少一个所述感应磁铁从所述霍尔感应传感器上方经过触发旋钮旋转控制信号，所述霍尔感应传感器输出第二电平信号给所述mcu处理器，所述mcu处理器根据第二电平信号的变化计算出旋转方向和旋转角度，并生成旋转控制指令。
9.优选的，所述触摸控制指令用于控制切换给水器具的出水模式；所述旋转控制指令用于控制调高给水器具的设定出水温度，或者，所述旋转控制指令用于控制调低给水器具的设定出水温度。
10.优选的，所述触摸控制指令用于控制给水器具的启动出水；所述旋转控制指令用于控制增大设定出水流量/压力，或者，所述旋转控制指令用于控制减小设定出水流量/压力。
11.优选的，所述电容触摸磁控旋钮包括一个及以上；所述控制组件包括一个及以上。
12.优选的，所述电容触摸磁控旋钮包括两个时，一个所述电容触摸磁控旋钮用于生成第一电容触摸控制信号和第一旋转控制信号，所述mcu处理器生成对应的第一触摸控制指令和第一旋转控制指令；另一个所述电容触摸磁控旋钮用于生成第二电容触摸控制信号和第二旋转控制信号，所述mcu处理器生成对应的第二触摸控制指令和第二旋转控制指令；
13.所述第一触摸控制指令用于控制切换给水器具的出水模式；所述第一旋转控制指令用于控制调高给水器具的设定出水温度，或者，所述第一旋转控制指令用于控制调低给水器具的设定出水温度；
14.所述第二触摸控制指令用于控制给水器具的启动出水；所述第二旋转控制指令用于控制增大设定出水流量/压力，或者，所述旋转控制指令用于控制减小设定出水流量/压力。
15.优选的，所述电容触摸磁控旋钮还包括：旋钮底座和旋钮盖帽；所述第一磁吸磁铁设置在所述旋钮底座的呈柱状腔体的第一容置槽内；所述感应磁铁设置在所述旋钮底座的呈柱状腔体的第二容置槽内；所述电容触摸盖板设置在所述旋钮盖帽的通孔内；所述第二容置槽围绕所述第一容置槽设置；所述旋钮盖帽卡接在所述旋钮底座上组成壳体。
16.优选的，所述电容触摸磁控旋钮还包括第一导电介质；所述控制组件还包括第二导电介质；所述第一导电介质设置在所述电容触摸盖板下方，且设置在所述第一磁吸磁铁上方；所述第二导电介质与所述第一导电介质对应设置。
17.另一方面，一种给水器具，包括：所述的给水器具出水控制系统。
18.优选的，所述的给水器具，还包括：阀体、一个及以上电磁阀、恒温阀芯、流量/压力控制阀、显示屏和电源模块；所述电磁阀、恒温阀芯、流量/压力控制阀均设置在阀体上，所述阀体上设置有与所述电磁阀数量相同的出水口；所述控制组件与所述电磁阀、恒温阀芯、流量/压力控制阀分别相连接以发送控制指令；所述电源模块与所述控制组件相连接以供电；所述显示屏与所述控制组件相连接以对控制指令的执行结果进行显示。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
20.(1)本发明利用磁场霍尔感应和电容感应可穿透绝缘介质的特性，电容触摸磁控旋钮和控制组件无需任何有线或机械连接，仅需通过磁吸附连接，即可实现电容触控与磁旋转控制，最终实现对给水器具的出水模式、出水水温和出水流量/压力大小等的操控，解决现有技术非金属材料面板需要开孔，防水较差，容易藏污等问题；
21.(2)本发明的电容触摸磁控旋钮只需包括感应磁铁、磁吸磁铁、电容触摸盖板和导电介质，就可同时实现电容触摸和旋转触发的功能，集成式的设计使得旋钮结构简单、成本较低且使用方便，操作过程中无需产生机械动作，不存在机械使用寿命问题；此外，由于电容触摸磁控旋钮上无需电路板，因此不存在供电的问题；
22.(3)本发明的电容触摸磁控旋钮可以包括一个或多个，在包括多个电容触摸磁控旋钮时，可以共用一个mcu处理器，从而节约空间和成本。
23.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本发明的具体实施方式。
24.根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
25.图1为本发明实施例一的控制系统的结构框图一；
26.图2为本发明实施例一的控制系统的结构框图二；
27.图3为本发明实施例的电容触摸磁控旋钮的俯视图；
28.图4为本发明实施例的电容触摸磁控旋钮的分解示意图；
29.图5为本发明实施例的电容触摸磁控旋钮的剖视图；
30.图6为本发明实施例一的给水器具的结构框图；
31.图7为本发明实施例一的给水器具的控制流程图；
32.图8为本发明实施例二的控制系统的结构框图；
33.图9为本发明实施例二的给水器具的控制流程图。
具体实施方式
34.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实施方式作进一步的详细描述。
35.实施例一
36.参见图1所示，一种给水器具出水控制系统，包括：
37.电容触摸磁控旋钮10，放置在非金属材料面板上方，用于触发电容触摸控制信号和触发旋钮旋转控制信号；
38.控制组件20，安装在所述非金属材料面板下方，与所述电容触摸磁控旋钮10通过磁铁吸附连接，用于在接收到所述电容触摸控制信号和旋钮旋转控制信号后，生成相应的控制指令。
39.具体的，所述的非金属材料包括塑料、玻璃等。
40.所述电容触摸磁控旋钮10包括第一磁吸磁铁101、感应磁铁102和电容触摸盖板103；所述控制组件20包括第二磁吸磁铁201、霍尔感应传感器202、电容感应传感器203和mcu处理器204；所述第二磁吸磁铁201与所述第一磁吸磁铁101对应设置且磁极相反，所述电容触摸磁控旋钮10放置在所述非金属材料面板上后，所述第二磁吸磁铁201与所述第一磁吸磁铁101吸附；所述电容触摸盖板103与所述电容感应传感器203对应设置，手指触摸所述电容触摸盖板103时触发电容触摸控制信号，所述电容感应传感器203输出第一电平信号给所述mcu处理器204，所述mcu处理器204根据所述第一电平信号的变化生成触摸控制指令；所述感应磁铁102为多个并围绕所述磁吸磁铁设置，所述电容触摸磁控旋钮10旋转时，至少一个所述感应磁铁102从所述霍尔感应传感器202上方经过触发旋钮旋转控制信号，所
述霍尔感应传感器202输出第二电平信号给所述mcu处理器204，所述mcu处理器204根据第二电平信号的变化计算出旋转方向和旋转角度，并生成旋转控制指令。
41.本实施例中，所述第二电平信号为脉冲群电平信号。
42.进一步的，参见图2所示，所述电容触摸磁控旋钮10还包括第一导电介质104(如导电弹簧)；所述控制组件20还包括第二导电介质205；所述第一导电介质104设置在所述电容触摸盖板103下方，且设置在所述第一磁吸磁铁101上方；所述第二导电介质205与所述第一导电介质104对应设置。
43.参见图3至图5所示，所述电容触摸磁控旋钮10还包括旋钮底座105和旋钮盖帽106。所述第一磁吸磁铁101设置在旋钮底座105的呈柱状腔体的第一容置槽1051内；所述感应磁铁102设置在旋钮底座105的呈柱状腔体的第二容置槽1052内；所述电容触摸盖板103设置在旋钮盖帽106的通孔1061内；所述第二容置槽1052围绕所述第一容置槽1051设置；所述旋钮盖帽106卡接在所述旋钮底座105上组成壳体。
44.本实施例中，所述第一磁吸磁铁101安装在电容触摸磁控旋钮10正中心，电容触摸磁控旋钮10放置位置正下方为第二磁吸磁铁201的安装位置，第一磁吸磁铁101和第二磁吸磁铁201的磁性相反，根据磁铁n、s极相互吸引特性，使电容触摸磁控旋钮10与控制组件20可以相互吸引固定并当作定位旋转轴旋转。所述感应磁铁102的n极、s极按一定角位安装构成一个圆环，当电容触摸磁控旋钮10旋转时，经过所述霍尔感应传感器202上方的磁场极性也依次按n极、s极变化，霍尔感应传感器202检测到n极、s极磁场变化后，输出相应高低电平给所述mcu处理器204，mcu处理器204根据高低电平变化序列和数量做相应的软件处理即可做增量、减量判断。所述电容触摸磁控旋钮10上的电容触摸盖板103为电容触摸按键，利用电容触摸按键可穿透非金属材料材料壳体(玻璃、塑料等)，可以准确侦测到手指的有效触摸。电容触摸按键的电路组成为由一个电阻和感应电极的电容构成的阻容网络，通过阻容网络的充/放电时间变化来检测人体触摸所带来的电容变化。在周围环境不变的情况下，感应键盘和大地之间的电容是一个微小的固定值，而人体和大地之间也存在一定电容值，当手指触摸到触摸按键时，就相当于触摸按键与大地之间的电容并联了人体与大地之间的电容，从而使总电容容量变大，电容感应传感器203感应电极电容变大后，感应电极充放电时间会变长，从而识别人手触摸动作。当电容感应传感器203感应到手触摸后，输出一个电平信号给mcu处理器204，mcu处理器204检测到这个信号后可用于水路控制开关控制或者各种出水模式切换。进一步的，所述电容触摸盖板103因旋钮存在一定厚度，会使电极上感应电极输入电容变小，因此在所述电容触摸盖板103下方增加第一导电介质104，在控制组件20内增加第二导电介质205，增加感应电极输入电容的变化量，从而使电容触摸按键更容易感受到人手触摸动作，并输出脉冲信号电平给mcu处理器204，mcu处理器204检测到脉冲信号电平后，可做相应的出水开关控制和出水模式切换。
45.本实施例中，磁场感应和电容触摸感应均可穿透塑料、玻璃等绝缘介质，因此电容触摸磁控旋钮10和控制组件20无需任何机械或者有线连接，可独立完整设计，避免开孔操作导致的防水问题，同时电容触摸磁控旋钮10上只需要一个磁环(包括第一磁吸磁铁101、感应磁铁102)、导电介质、再套上外壳结构即可构成旋扭手柄，操控过程中完全利用磁场感应和电容感应特性，没有任何机械动作，不存在机械寿命问题。同时设计简单，成本较低，可靠性高。
46.本实施例中，所述的电容触摸磁控旋钮10在需要使用时，只需放置在面板上方操作即可。在不需要使用时，可以从面板上拿走进行收纳，方便面板的清洁及防止儿童误拿。
47.本实施例中，所述的电容触摸磁控旋钮10包括一个。
48.所述mcu处理器204可配置为，当接收到电容触摸控制信号时，输出触摸控制指令控制切换给水器具的出水模式；当接收到旋钮旋转控制信号时，输出旋钮旋转控制信号控制调高或调低给水器具的设定出水温度。
49.具体的，所述mcu处理器204可配置为当所述感应磁铁102沿一个方向从所述霍尔感应传感器202上方经过时输出控制指令控制调高给水器具的设定出水温度(具体可由霍尔感应传感器202判定)，当所述感应磁铁102沿另一个方向从所述霍尔感应传感器202上方经过时输出控制指令控制调低给水器具的设定出水温度。
50.所述的电容触摸磁控旋钮10包括一个时，所述mcu处理器204还可配置为，当接收到电容触摸控制信号时，输出触摸控制指令控制给水器具的启动出水；当接收到旋钮旋转控制信号时，输出旋钮旋转控制信号控制增大或调小设定出水流量/压力。
51.具体的，所述mcu处理器204可配置为当所述感应磁铁102沿一个方向从所述霍尔感应传感器202上方经过时输出控制指令控制增大设定出水流量/压力(具体可由霍尔感应传感器202判定)，当所述感应磁铁102沿另一个方向从所述霍尔感应传感器202上方经过时输出控制指令控制调小设定出水流量/压力。
52.参见图6所示，本实施例一种给水器具，包括：所述的给水器具出水控制系统。
53.进一步的，所述的给水器具，还包括：阀体(图中未示出)、一个及以上电磁阀30、恒温阀芯40、流量/压力控制阀50、显示屏60和电源模块70；所述电磁阀30、恒温阀芯40、流量/压力控制阀50均设置在阀体上，所述阀体上设置有与所述电磁阀30数量相同的出水口；所述控制组件20与所述电磁阀30、恒温阀芯40、流量/压力控制阀50分别相连接以发送控制指令；所述电源模块70与所述控制组件20相连接以供电；所述显示屏60与所述控制组件20相连接以对控制指令的执行结果进行显示。
54.本实施例中，所述电磁阀30包括两个。所述出水口包括两个，每个出水口均可以向外出水。电磁阀30与出水口一一对应设置，每个电磁阀30可以启闭与其相对应的出水口。所述恒温阀芯40用于调节出水口出水的水温。流量/压力控制阀50用于控制出水口出水的流量/压力。
55.参见图7所示，为给水器具的控制流程，本实施例以“当接收到电容触摸控制信号时，输出触摸控制指令控制切换给水器具的出水模式；当接收到旋钮旋转控制信号时，输出旋钮旋转控制信号控制调高或调低给水器具的设定出水温度”为例进行说明。
56.所述电源模块70负责整个给水器具的供电管理，主要由dc
‑
dc降压、ldo等模块组成，用于给mcu处理器204、感应模块、显示屏60等的供电。系统上电完成后先进行初始化设置，初始化完后随即进入休眠状态。用户通过电容触摸磁控旋钮10上的电容触摸动作唤醒系统进入正常工作状态。
57.用户触摸电容触摸磁控旋钮10上的电容触摸盖板103后，电容感应触感器会感应到输入电容变化，继而产生一个电平信号给mcu处理器204，mcu处理器204根据高低电平变化做原水、美容水模式判别，并切换不同的电磁阀30开关导通，从而实现原水、美容水切换，同时在显示屏60上显示对应的出水图标。出水模式确定后，用户可以旋转电容触摸磁控旋
钮10，旋钮旋转时，经过霍尔感应传感器202的n、s磁极会依次发生变化，霍尔传感器检测到磁极变化会依次产生高低电平脉冲，并把脉冲信号发送给mcu处理器204，mcu处理器204根据脉冲序列和数量可以判定旋钮旋转的方向和角位大小，并把该信号用作温度的调节信号，通过iic数字通信下发给恒温阀芯40用于温度的调节，本实施例定义电容触摸磁控旋钮10逆时针旋转温度调高，顺时针旋转温度调低。实现通过电容触摸磁控旋钮10，对龙头的出水模式和出水水温进行智能操控。
58.实施例二
59.参见图8所示，本实施例的给水器具出水控制系统与实施例一的给水器具出水控制系统的区别在于，所述电容触摸磁控旋钮包括两个，即第一电容触摸磁控旋钮11和第二电容触摸磁控旋钮12；所述控制组件21包括一个；第一电容触摸磁控旋钮11和第二电容触摸磁控旋钮12均包括第一磁吸磁铁111(121)、感应磁铁112(122)和电容触摸盖板113(123)；所述控制组件21包括与所述第一电容触摸磁控旋钮11和第二电容触摸磁控旋钮12数量对应的第二磁吸磁铁211(221)、霍尔感应传感器212(222)和电容感应传感器213(223)，以及包括一个mcu处理器214。
60.需要说明的是，实际应用时，也可以一个电容触摸磁控旋钮对应一个控制组件，如实施例一所述，对应的，两个电容触摸磁控旋钮对应两个控制组件，本实施例不做具体限制。
61.进一步的，所述第一电容触摸磁控旋钮11和第二电容触摸磁控旋钮12还分别包括第一导电介质(如导电弹簧)；所述控制组件21还包括两对应的第二导电介质。
62.具体的，所述第一电容触摸磁控旋钮11用于生成第一电容触摸控制信号和第一旋转控制信号，所述mcu处理器214生成对应的第一触摸控制指令和第一旋转控制指令；所述第二电容触摸磁控旋钮12用于生成第二电容触摸控制信号和第二旋转控制信号，所述mcu处理器214生成对应的第二触摸控制指令和第二旋转控制指令；
63.所述mcu处理器214配置为，当接收到第一电容触摸控制信号时，输出第一触摸控制指令控制切换给水器具的出水模式；当接收到第一旋钮旋转控制信号时，输出第一旋钮旋转控制信号控制调高或调低给水器具的设定出水温度；当接收到第二电容触摸控制信号时，输出第二触摸控制指令控制给水器具启动出水；当接收到第二旋钮旋转控制信号时，输出第二旋钮旋转控制信号控制增大或减小给水器具的设定出水流量/压力。
64.对应的，本实施例一种给水器具，包括：所述的给水器具出水控制系统。
65.进一步的，所述的给水器具(图中未示出，可参考图6)，还包括：还包括：阀体、一个及以上电磁阀、恒温阀芯、流量/压力控制阀、显示屏和电源模块；所述电磁阀、恒温阀芯、流量/压力控制阀均设置在阀体上，所述阀体上设置有与所述电磁阀数量相同的出水口；所述控制组件21与所述电磁阀、恒温阀芯、流量/压力控制阀分别相连接以发送控制指令；所述电源模块与所述控制组件21相连接以供电；所述显示屏与所述控制组件21相连接以对控制指令的执行结果进行显示。
66.本实施例中，所述电磁阀包括两个。所述出水口包括两个，每个出水口均可以向外出水。电磁阀与出水口一一对应设置，每个电磁阀可以启闭与其相对应的出水口。所述恒温阀芯用于调节出水口出水的水温。流量/压力控制阀用于控制出水口出水的流量/压力。
67.参见图9所示，为给水器具的控制流程，具体如下。
68.所述电源模块负责整个给水器具的供电管理，主要由dc
‑
dc降压、ldo等模块组成，用于给mcu处理器214、感应模块、显示屏等的供电。系统上电完成后先进行初始化设置，初始化完后随即进入休眠状态。用户通过第一电容触摸磁控旋钮11或第二电容触摸磁控旋钮12上的电容触摸动作唤醒系统进入正常工作状态。
69.用户触摸第一电容触摸磁控旋钮11上的电容触摸盖板113(123)后，电容感应触感器会感应到输入电容变化，继而产生一个电平信号给mcu处理器214，mcu处理器214根据高低电平变化做原水、美容水模式判别，并切换不同的电磁阀开关导通，从而实现原水、美容水切换，同时在显示屏上显示对应的出水图标。出水模式确定后，用户可以旋转第一电容触摸磁控旋钮11，旋钮旋转时，经过霍尔感应传感器212(222)的n、s磁极会依次发生变化，霍尔传感器检测到磁极变化会依次产生高低电平脉冲，并把脉冲信号发送给mcu处理器214，mcu处理器214根据脉冲序列和数量可以判定旋钮旋转的方向和角位大小，并把该信号用作温度的调节信号，通过iic数字通信下发给恒温阀芯用于温度的调节，本实施例定义第一电容触摸磁控旋钮11逆时针旋转温度调高，顺时针旋转温度调低。然后，用户通过触摸第二电容触摸磁控旋钮12上的电容触摸盖板113(123)来进行出水开关控制，通过旋转第二电容触摸磁控旋钮12来进行出水水流量大小控制，并把水流量大小在屏幕上进行显示，本实施例定义第二电容触摸磁控旋钮12顺时针旋转出水水流量变大，逆时针旋转出水水流量变小。最终用户可以通过第一电容触摸磁控旋钮11和第二电容触摸磁控旋钮12，对龙头的出水模式、出水水温和出水流量大小进行智能操控。
70.本技术描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本技术所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
71.本技术包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本技术已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本技术中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
72.此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本技术实施例的精神和范围内。