节水龙头装置及节水方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种节水龙头装置及节水方法。通过电磁阀，继电器，单片机模块所组成的外部逻辑电路，可将传统水龙头拓展为输出水温可控的水龙头。可以避免因输出水的水温达不到预期温度而造成的浪费。
【背景技术】
[0002]随着越来越多的家庭使用热水器，在使用后，从热水器到水龙头这两端的管子中留有热水，待下次使用时，管中的热水变成了冷水，导致用户想用热水时就必须先将管中冷水排尽后，才能有热水输出。以太阳能热水器来说，水管以六分管作为标准，若距离楼顶有3层楼的距离，粗略计算，一户人家仅仅使用一次热水器就会至少浪费0.03m3的水，并且楼层越低，浪费量就越大，尤其在冬季，热水使用频率较高，因这种原因造成的水资源浪费更为巨大。这种隐形的浪费无时无刻不在发生，就目前世界水资源之匮乏程度，有必要对这种无形的浪费进行有效的扼制。
【发明内容】
[0003]为了克服上述不足，本发明提供了一种节水龙头装置及节水方法。通过增加外部逻辑电路，实现了水龙头处输出水温的可控性，未到预期温度的水将会流回加热装置中，再次加热。直至管中水温达到预期水温后，便将水供给用户端。
[0004]本发明的技术方案如下:
一种节水龙头装置，包括加热装置、温度传感器、二位三通电磁阀、电磁继电器、电源和单片机模块，水龙头的冷水通过加热装置后输出热水进入管道，在管道上设置温度传感器，所述温度传感器与用户端之间设置二位三通电磁阀；所述温度传感器连接单片机模块，所述电磁继电器分别连接单片机模块和二位三通电磁阀，所述电源为单片机模块和电磁继电器供电；所述二位三通电磁阀的阀门一连通至加热装置前的冷水管道，阀门二连通用户端，阀门三连通加热装置。
[0005]上述二位三通电磁阀的端口一处设置一个单向阀。
[0006]上述温度传感器的型号是DS18B20。
[0007]上述单片机型号是STC90C516RD。
[0008]一种节水方法，利用上述的装置，步骤如下:
(1)、单片机模块内置程序预设一个期望水温Ttl;
(2)、通电后，单片机对温度传感器初始化，Pl.2 口释放出高电平；
(3)、若温度传感器未将单片机释放的高电平拉低，即初始化不成功，则单片机Pl.5 口输出高电平，蜂鸣器发声，起到故障提醒作用，说明温度传感器出现故障，需要进行更换；
(4)、若温度传感器将单片机输出的高电平拉低，即初始化成功；
(5)、温度传感器开始对水管中水温进行检测，检测到的实时水温为T1，温度传感器将感应到的数据通过单总线与单片机进行双向通讯，单片机接收到温度信号后，进行判断； (6)、如果实时水温T1小于期望水温T^，水温未达到期望值，温度较低的水应流回加热装置的冷水输入端，单片机P2.0 口输出低电平，继电器工作，二位三通电磁阀通电，即阀门二关闭，阀门一打开，温度较低的水即可流回加热装置的冷水输入端；
(7)、如果温度传感器检测到实时水温T1大于或等于期望水温Tο,单片机P2.0 口输出高电平，电磁继电器不工作，二位三通电磁阀处于不通电状态，即阀门一关闭，阀门二打开，达到期望水温Ttl的水流出，供给用户端。
[0009]上述步骤(5)中温度传感器温度采样根据水流的快慢作相应调整；
若水压偏低，水流速慢，温度采样频率可通过增加延时函数的时长来降低采样频率； 若水压偏高，水流速快，采样频率相应地通过减少延时函数的时长来增加采样频率。
[0010]本发明所达到的有益效果:
1、本发明在水龙头外部增加了外部逻辑电路，可以实现传统水龙头不具备的节水功能，具有一定的环保功能，很大程度上节约了水资源。
[0011]2、本发明通过温度传感器对水温经行监测，使用单片机经行信息处理，进而对电磁继电器进行控制，并间接控制电磁阀，使得水龙头具备了对输出水的水温控制的功能。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的方法流程图；
图3是本发明单片机的仿真图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0014]如图1所示，一种节水龙头装置，包括加热装置、温度传感器、二位三通电磁阀、电磁继电器、电源和单片机模块，水龙头的冷水通过加热装置后输出热水进入管道，在管道上设置温度传感器，所述温度传感器与用户端之间设置二位三通电磁阀；所述温度传感器连接单片机模块，所述电磁继电器分别连接单片机模块和二位三通电磁阀，所述电源为单片机模块和电磁继电器供电；所述二位三通电磁阀的阀门一连通至加热装置前的冷水管道，阀门二连通用户端，阀门三连通加热装置。
[0015]上述二位三通电磁阀的端口一处设置一个单向阀。
[0016]上述温度传感器的型号是DS18B20。
[0017]上述单片机型号是STC90C516RD。
[0018]如图2、图3所示，一种节水方法，利用上述的装置，步骤如下:
(1)、单片机模块内置程序预设一个期望水温Ttl;
(2)、通电后，单片机对温度传感器初始化，Pl.2 口释放出高电平；
(3)、若温度传感器未将单片机释放的高电平拉低，即初始化不成功，则单片机Pl.5 口输出高电平，蜂鸣器发声，起到故障提醒作用，说明温度传感器出现故障，需要进行更换；
(4)、若温度传感器将单片机输出的高电平拉低，即初始化成功；
(5)、温度传感器开始对水管中水温进行检测，检测到的实时水温为T1，温度传感器将感应到的数据通过单总线与单片机进行双向通讯，单片机接收到温度信号后，进行判断；
(6)、如果实时水温T1小于期望水温T^，水温未达到期望值，温度较低的水应流回加热装置的冷水输入端，单片机P2.0 口输出低电平，继电器工作，二位三通电磁阀通电，即阀门二关闭，阀门一打开，温度较低的水即可流回加热装置的冷水输入端；
(7)、如果温度传感器检测到实时水温T1大于或等于期望水温Tο,单片机P2.0 口输出高电平，电磁继电器不工作，二位三通电磁阀处于不通电状态，即阀门一关闭，阀门二打开，达到期望水温Ttl的水流出，供给用户端。
[0019]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种节水龙头装置，其特征在于:包括加热装置、温度传感器、二位三通电磁阀、电磁继电器、电源和单片机模块，水龙头的冷水通过加热装置后输出热水进入管道，在管道上设置温度传感器，所述温度传感器与用户端之间设置二位三通电磁阀；所述温度传感器连接单片机模块，所述电磁继电器分别连接单片机模块和二位三通电磁阀，所述电源为单片机模块和电磁继电器供电；所述二位三通电磁阀的阀门一连通至加热装置前的冷水管道，阀门二连通用户端，阀门三连通加热装置。2.根据权利要求1所述的节水龙头装置，其特征在于:所述二位三通电磁阀的端口一处设置一个单向阀。3.根据权利要求1所述的节水龙头装置，其特征在于:所述温度传感器的型号是DS18B20。4.根据权利要求1所述的节水龙头装置，其特征在于:所述单片机型号是STC90C516RD。5.一种节水方法，其特征在于:利用权利要求1所述的装置，步骤如下: (1)、单片机模块内置程序预设一个期望水温Ttl; (2)、通电后，单片机对温度传感器初始化，Pl.2 口释放出高电平； (3)、若温度传感器未将单片机释放的高电平拉低，即初始化不成功，则单片机Pl.5 口输出高电平，蜂鸣器发声，起到故障提醒作用，说明温度传感器出现故障，需要进行更换； (4)、若温度传感器将单片机输出的高电平拉低，即初始化成功； (5)、温度传感器开始对水管中水温进行检测，检测到的实时水温为T1，温度传感器将感应到的数据通过单总线与单片机进行双向通讯，单片机接收到温度信号后，进行判断； (6)、如果实时水温T1小于期望水温T^，水温未达到期望值，温度较低的水应流回加热装置的冷水输入端，单片机P2.0 口输出低电平，继电器工作，二位三通电磁阀通电，即阀门二关闭，阀门一打开，温度较低的水即可流回加热装置的冷水输入端； (7)、如果温度传感器检测到实时水温T1大于或等于期望水温Tο,单片机P2.0 口输出高电平，电磁继电器不工作，二位三通电磁阀处于不通电状态，即阀门一关闭，阀门二打开，达到期望水温Ttl的水流出，供给用户端。6.根据权利要求5所述的一种节水方法，其特征在于:所述步骤(5)中温度传感器温度采样根据水流的快慢作相应调整； 若水压偏低，水流速慢，温度采样频率可通过增加延时函数的时长来降低采样频率； 若水压偏高，水流速快，采样频率相应地通过减少延时函数的时长来增加采样频率。
【专利摘要】本发明公开了一种节水龙头装置及节水方法，包括加热装置、温度传感器、二位三通电磁阀、电磁继电器、电源和单片机模块，水龙头的冷水通过加热装置后输出热水进入管道，在管道上设置温度传感器，所述温度传感器与用户端之间设置二位三通电磁阀；所述温度传感器连接单片机模块，所述电磁继电器分别连接单片机模块和二位三通电磁阀，所述电源为单片机模块和电磁继电器供电；所述二位三通电磁阀的阀门一连通至加热装置前的冷水管道，阀门二连通用户端，阀门三连通加热装置。本发明通过增加外部逻辑电路，实现了水龙头处输出水温的可控性，未到预期温度的水将会流回加热装置中，再次加热。直至管中水温达到预期水温后，便将水供给用户端。
【IPC分类】F16K49/00, F16K37/00
【公开号】CN104989870
【申请号】CN201510434999
【发明人】李波, 谢迎娟
【申请人】河海大学常州校区
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月22日