家用节水智能控制器的制作方法

本发明涉及智能化集成电路控制技术，特别是一种家用节水智能控制器，用于减少燃气热水器预热过程中的水资源浪费。

背景技术：

1、随着社会的发展与科技进步，天然气热水炉凭借其高效节能、快速响应、持续供水、环保清洁等优点，成为现代家庭的首选。然而，预热过程中的水资源浪费却常常被忽视，尤其是对于远离热水器的用水点，每次启动初期的冷水流失不仅造成水资源的浪费，也影响了用户的用水体验。为应对这一挑战，提出一种家用智能节水控制器，旨在通过智能化管理预热阶段的冷却水循环利用，实现既省电又节水的目标，促进可持续发展。

技术实现思路

1、本发明提供了一种家用节水智能控制器（以下简称：控制器），该控制器采取临时储水法，利用水温、水流、水压和水位四个电子感应器与相对应的集成电路连接，构成智能化非重复临时储水系统和智能化非重复水循环系统。控制器能够有效控制燃气炉预热过程中水资源流失的问题，实现在低耗电的前提下节约水资源的目的。

2、进一步的水温、水流、水压、水位四个电子感应器构成水温控制开关、水流控制开关、水压控制开关和水位控制开关，是用于水系统控制的设备。这些开关通常包含传感器、信号处理电路、控制逻辑和执行机构（如继电器或电子开关）。

3、水温控制开关主要构件

4、•温度传感器：通常是热敏电阻（ntc/ptc）、热电偶或数字温度传感器（如ds18b20）。

5、•信号调理电路：将温度传感器的输出信号进行放大、滤波等处理。

6、•控制逻辑电路：根据比较结果生成控制信号。

7、•执行机构：继电器或电子开关，用于控制负载。

8、•电源：为整个电路提供电力。

9、工作原理

10、温度检测：温度传感器检测水温，并将其转换为电信号。

11、信号处理：信号调理电路对温度信号进行放大、滤波等处理，使其适合后续电路使用。

12、比较判断：比较器或运算放大器将处理后的温度信号与预设的参考值进行比较。

13、控制逻辑：根据比较结果，控制逻辑电路生成控制信号。

14、执行动作：控制信号驱动继电器或电子开关，控制负载的通断。

15、水流控制开关主要构件

16、•流量传感器：通常是涡轮式流量计、磁感应式流量计或超声波流量计。

17、•信号调理电路：将流量传感器的输出信号进行放大、滤波等处理。

18、•比较器或运算放大器：将处理后的流量信号与设定的参考值进行比较。

19、•控制逻辑电路：根据比较结果生成控制信号。

20、•执行机构：继电器或电子开关，用于控制负载的通断。

21、•电源：为整个电路提供电力。

22、工作原理

23、流量检测：流量传感器检测水流速度或流量，并将其转换为电信号。

24、信号处理：信号调理电路对流量信号进行放大、滤波等处理，使其适合后续电路使用。

25、比较判断：比较器或运算放大器将处理后的流量信号与预设的参考值进行比较。

26、控制逻辑：根据比较结果，控制逻辑电路生成控制信号。

27、执行动作：控制信号驱动继电器或电子开关，控制负载的通断。

28、水压控制开关主要构件

29、•压力传感器：通常是压阻式压力传感器、压电式压力传感器或应变片式压力传感器。

30、•信号调理电路：将压力传感器的输出信号进行放大、滤波等处理。

31、•比较器或运算放大器：将处理后的压力信号与设定的参考值进行比较。

32、•控制逻辑电路：根据比较结果生成控制信号。

33、•执行机构：继电器或电子开关，用于控制负载通断。

34、•电源：为整个电路提供电力。

35、工作原理

36、压力检测：压力传感器检测水压，并将其转换为电信号。

37、信号处理：信号调理电路对压力信号进行放大、滤波等处理，使其适合后续电路使用。

38、比较判断：比较器或运算放大器将处理后的压力信号与预设的参考值进行比较。

39、控制逻辑：根据比较结果，控制逻辑电路生成控制信号。

40、执行动作：控制信号驱动继电器或电子开关，控制负载的通断。

41、水位控制开关主要构件

42、•水位传感器：通常是浮球式水位传感器、电容式水位传感器或超声波水位传感器。

43、•信号调理电路：将水位传感器的输出信号进行放大、滤波等处理。

44、•比较器或运算放大器：将处理后的水位信号与设定的参考值进行比较。

45、•控制逻辑电路：根据比较结果生成控制信号。

46、•执行机构：继电器或电子开关，用于控制负载通断。

47、•电源：为整个电路提供电力。

48、工作原理

49、水位检测：水位传感器检测水位，并将其转换为电信号。

50、信号处理：信号调理电路对水位信号进行放大、滤波等处理，使其适合后续电路使用。

51、比较判断：比较器或运算放大器将处理后的水位信号与预设的参考值进行比较。

52、控制逻辑：根据比较结果，控制逻辑电路生成控制信号。

53、执行动作：控制信号驱动继电器或电子开关，控制负载的通断。

54、集成电路基板的主要构件：集成电路基板（pcb）上通常包括以下主要构件：

55、•微控制器（mcu）：如arduino、stm32等，用于处理传感器信号、执行控制逻辑和生成控制信号。

56、•传感器接口：用于连接各种传感器（如温度传感器、流量传感器、压力传感器、液位传感器）。

57、•信号调理电路：包括放大器、滤波器等，用于处理传感器信号。

58、•比较器或运算放大器：用于比较传感器信号与参考值。

59、•继电器或电子开关：用于控制负载的通断。

60、•电源管理电路：包括稳压器、电源滤波器等，为整个电路提供稳定的电源。

61、•通信接口：用于与其他设备通信。其他电器设备和用与连接的接口。

62、•指示灯和蜂鸣器：用于显示状态和报警。

63、总结

64、水温控制开关、水流控制开关、水压控制开关和水位控制开关的主要构件包括传感器、信号调理电路、比较器或运算放大器、控制逻辑电路、执行机构和电源。这些开关通过检测相应的物理量（温度、流量、压力、液位），经过信号处理和比较后，生成控制信号，最终通过继电器或电子开关控制负载的通断，实现对水系统的控制。

65、所述临时储水法是指：设计安装临时储水容器，将燃气炉预热过程排放的冷水暂时储存起来二次使用，减少水资源浪费。

66、所述非重复临时储水系统是指：在每次启动燃气炉预热过程中不会产生反复储水循环而浪费燃气和消耗电能。

67、所述非重复水循环系统是指：在每次启动燃气炉预热过程中不会产生反复水循环而浪费燃气和消耗电能。

68、控制器包括以下部件：

69、•临时储水箱

70、•电源变压器

71、•电动单向水阀门

72、•水温感应器

73、•水流感应器

74、•水位感应器

75、•水压感应器

76、•集成电路控制基板

77、•低压抽水泵

78、•单向水阀

79、•提示灯

80、•提示铃

81、•启动按钮

82、•水管三通

83、•相适应的水管等部件组成，具有安装简单、投入成本低、使用周期长、耗电低、运行稳定、用电安全等特点。其核心是低耗电智能化控制节约水资源。

84、工作流程

85、控制器的工作流程如下：

86、预热阶段：

87、•系统通过热水出口与控制器入水管之间增设的三通装置连接，将预热初期的冷水导向临时储水容器中。

88、•当临时储水容器满载时，水压感应器和水位感应器串联并与集成电路连接构成连环控制启动，自动激活抽水泵，将冷水循环回热水器的入水口，实现了水资源的循环再利用。

89、•当临时储水容器没有满载时，抽水泵不会启动，避免因抽水循环而浪费电能。

90、•所述连环控制启动是指：将水压感应器和水位感应器串联设计，当临时储水循环的水位达到触点时链接第一环节电源，随着水压不断增加达到水压触点时连接第二环节控制电源，低压抽水泵启动抽水产生水循环。

91、•在燃气炉预热过程中，无论是临时储水循环还是启动抽水泵产生水循环，当水温达到设定值时，提示铃声会自动响起，用户可以及时打开热水龙头。此时，控制器中的水流降低发生变化，触发控制器切断总电源，各功能复位停止工作。

92、临时储水与使用：

93、•临时储水容器设计有便捷的排水口，便于用户提取冷水使用，同时为下一轮预热腾出空间。

94、热水使用：

95、•用户通过启动开关激活系统（一控二的分1按钮和2按钮选项），接通控制器的总电源，自动打开单向电动水阀门，水循环开始流动，提示灯亮起，燃气炉开始加热。

96、•预热过程中，水循环流向临时储水容器，直至水温达到设定值，感应器连接集成电路控制启动提示铃声响起，告知用户可以安全使用热水。

97、•当用户打开热水龙头时，控制器中的水流发生变化，水流感应器与集成电路连接启动控制，切断总电源，单向电动水阀门复位断开通往储水容器的水流，提示灯熄灭，提示铃声停止，热水直接流向使用点。

98、•当用户停止使用热水后又重新打开热水龙头时，燃气炉正常工作，控制器不会有反应而影响使用热水。

99、•当用户直接打开热水龙头时，控制器也不会有反应而影响使用热水。

100、智能控制说明

101、系统配置了多维度的电控单元，通过水温、水流、水压、水位感应器与相对应的集成电路连接发挥控制作用，智能化控制水储存、水循环，实现低耗电节约用水的目的。

102、本发明的核心

103、本发明研究的核心是低耗电节约水资源。燃气炉在静态的情况下，控制器是断开了总电源，所以控制器不带电负荷。如果生活中能及时腾空临时储水器的预储空间，燃气炉预热过程中不会启动抽水泵，从而更加节水省电。

104、设计与推广

105、控制器设计为即插即用的整体组件，只需简单连接分流入口、储水出口、水循环出口和排水管即可。

106、储水容器设计灵活，可根据安装环境选择不同安装方式。控制器有整体一控一和一控二的挂式、卧式、直立式多种选择，还可以设计为控制器与临时储水容器分离安装。利用大口径水管代替临时储水箱，安装在吊顶隔板之上既不占空间又不影响美观，无论新老住宅，均可实施，减少改造成本，提升推广适应性。

107、低耗电与安全设计

108、系统在静态时不带电负荷，仅在预热循环工作时短暂加载消耗低压电能，所有电器部件均采用低压安全电压，确保使用的安全性。