净水器滤芯更换分级提醒装置及方法与流程

本发明涉及净水器装置领域，特别涉及净水器滤芯更换分级提醒装置及方法。

背景技术：

净水器逐渐成为常用的家用电器，它的核心部分是各级滤芯，各级滤芯有自身的使用寿命，只有在滤芯使用寿命范围内使用，净水器才能达到净水的目的，否则容易造成二次污染。

目前市场中净水器通过累计使用时间来计算滤芯寿命，但各个地区水质不同，滤芯使用寿命也会发生很大变化，因此容易造成滤芯提前更换或更换不及时的情况。专利申请cn109851079a公开了一种能够智能监测滤芯寿命的净水器，该净水器在进水管处设置了水压传感器，通过压差来判断滤芯堵塞情况，但只能判断单级的堵塞，多级滤芯同时堵塞则不能多级同时判断并提醒，当进水水压不稳时也容易出现误判；专利申请cn108479169a公开了一种净水器滤芯寿命监测系统及监测方法，在净水器的进水端和出水端分别设置了tds检测传感器，通过设置不同tds值区间的脱盐率进行判断，若ro反渗透膜滤芯或超膜滤芯正常，则tds检测结果正常，但其他滤芯堵塞情况则无法判断。

技术实现要素：

发明目的：针对以上问题，本发明目的是提供一种净水器滤芯更换分级提醒装置，对于不同种类的滤芯进行不同指标的检测，逐级判断，实现分级提醒用户更换净水器滤芯，本发明的另一个目的是提供一种净水器滤芯更换分级提醒的方法。

技术方案：本发明提出了净水器滤芯更换分级提醒装置，包括净水器本体和检测装置，净水器本体包括过滤装置，为更好滤水效果，所述过滤装置包括四级滤芯：第一级滤芯、第二级滤芯、第三级滤芯以及第四级滤芯，所述检测装置用来检测过滤装置的过滤水质情况，所述检测装置包括颜色识别模块、tds检测模块、温度传感器、水流量传感器及单片机模块，所述颜色识别模块、tds检测模块、温度检测模块、水流量传感器分别与单片机模块通信连接。

所述四级滤芯分别为一级pp棉滤芯、二级碳棒滤芯、三级ro反渗透膜滤芯或三级超滤膜以及四级后置活性炭滤芯。

所述颜色识别模块封装在圆柱形塑料内，采用旋钮式的方式通过螺纹嵌入到第一级滤芯外壳中部，所述颜色识别模块包含传感器，所述传感器探头与pp棉距离不超过1cm，颜色识别模块的传感器探头用不沾水透明材料密封。

所述tds检测模块的第一探头和第二探头分别安装在第三级滤芯的进水口处和出水口处，分别用来检测进水口处和出水口处的tds值。

所述温度检测模块探头设置在第三级滤芯的进水口处，用来检测进水口处水温，所述温度检测模块探头设置在tds检测模块的第一探头前面。

所述水流量传感器设置在第三级滤芯的出水口处，检测经第三级滤芯净化水后的水流量，所述水流量传感器设置在tds检测模块的第二探头后面。

所述分级提醒装置还包括显示器，设置在净水器本体外壳上面，所述显示器与单片机模块通信连接，用于显示水温、tds值和各级滤芯更换提醒。

本发明提供了一种净水器滤芯更换分级提醒的方法：

1)用颜色识别模块提醒用户一级pp棉滤芯更换原理：首先在单片机模块中设置颜色的初始rgb对比值r0、g0、b0，利用颜色识别模块测出pp棉颜色在rgb颜色模型中的值，每天进行x次检测，所测得的值为r1，…，rx，g1，…，gx，b1，…，bx，将检测值传输给单片机模块进行计算，若满足下列不等式：

则提醒用户pp棉滤芯需要更换，其中m为允许的最大色差值，最大色差值以及初始rgb对比值根据不同用户对水质不同的要求、不同地区的水质状况来设置，检测时间选在夜间或者净水器净水完成后一段时间，以减小水对颜色传感器的影响；

2)提醒用户二级碳棒滤芯和四级后置活性炭滤芯更换原理：首先在单片机模块中设置净水器二级碳棒滤芯最大使用时间a和四级后置活性炭滤芯最大使用时间b，然后根据不同地区水质情况或者不同用户要求，在最大使用时间期限基础上乘以一个系数作为实际最大使用时间a'和b'，当净水器实际使用时间超过a'或b'时，则提醒用户更换滤芯；

3)提醒用户三级ro反渗透膜滤芯更换原理：

a、利用温度补偿后的tds值和脱盐率进行判断：初次使用净水器，需将膜上残留的保护液及溶剂冲洗干净，待净水器使用24小时后开始tds检测模块的初次检测，之后净水器每使用y小时进行一次检测，温度传感器检测水温为t摄氏度，tds检测模块的第一探头所测值为p1，第二探头所测值为p2，将所测值发送给单片机模块进行计算，其中脱盐率并且以25摄氏度为参考标准进行温度补偿计算，则第二探头的tds值p补＝[(25-t)×z+1]×p2，其中z为温度对tds的影响系数，优选0.02，若满足以下不等式：

则滤芯需要更换，其中50为直接饮用水最高tds值，300为一般生活用水tds值，1000为国家允许自来水最高tds值；

b、利用温度补偿后的水流量进行判断：水流量传感器测得初始ro反渗透膜产水的水流量为l0l/min，温度传感器检测水温为t摄氏度，以25摄氏度时水流量为参考标准，以后再测得水流量为lxl/min时，将所测得参数发送给单片机模块进行计算，若pp棉滤芯和碳棒滤芯无堵塞，且满足下列不等式：

或

则ro反渗透膜滤芯需要更换，一般ro反渗透膜使用温度为0～45℃，其中c为每摄氏度温度对ro反渗透膜产水量的影响系数。

所述第三级滤芯为三级超滤膜滤芯时，则使用温度补偿后的tds值以及脱盐率来判断。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：

1、对不同滤芯进行不同指标检测，实现了各级自检、各级判断、分级提醒的效果；

2、在对pp棉滤芯的检测中使用颜色识别模块，使检测更加直观准确，根据不同地区、不同水质和不同用户的实际需要，颜色识别模块还能够调整初始对比值及色差，使判断更加灵活有效；

3、在对ro反渗透膜滤芯的检测中，使用双重判断标准，解决了当水的tds不变时，水流量降低或升高时滤芯的状况，以及当水流量不变时，水的tds发生变化时滤芯的状况，并在判断中对所测得值进行温度补偿计算，使判断过程更加准确。

附图说明

图1为本发明净水器滤芯更换分级提醒装置整体结构示意图；

图2为颜色识别模块整体外观示意图；

图3为颜色识别模块剖面图；

图4为更换净水器滤芯工作原理的程序流程图。

具体实施方式

如图1，本发明提供了净水器滤芯更换分级提醒装置，包括净水器本体和检测装置，净水器本体包括过滤装置，为更好滤水效果，过滤装置包括四级滤芯：第一级滤芯1、第二级滤芯2、第三级滤芯3以及第四级滤芯4，优选一级pp棉滤芯、二级碳棒滤芯、三级ro反渗透膜滤芯以及四级后置活性炭滤芯，检测装置用来检测过滤装置的过滤水质情况，检测装置包括颜色识别模块5、tds检测模块17、温度检测模块16、水流量传感器10及单片机模块15，颜色识别模块5、tds检测模块17、温度检测模块16、水流量传感器10分别与单片机模块15连接。

颜色识别模块5封装在圆柱形塑料内，采用旋钮式的方式通过螺纹14嵌入到第一级滤芯1外壳中部，在上端预留出线孔12，如图2，颜色识别模块5包含颜色传感器13，如图3，传感器探头与pp棉距离不超过1cm，颜色识别模块5的传感器探头用不沾水透明材料11密封。

tds检测模块17的第一探头8和第二探头9分别安装在第三级滤芯3的进水口处和出水口处，分别用来检测进水口处和出水口处的tds值。

温度检测模块探头7设置在第三级滤芯3的进水口处，用来检测进水口处水温，温度检测模块探头7设置在tds检测模块17的第一探头8前面。

水流量传感器10设置在第三级滤芯3的出水口处，检测经第三级滤芯3净化水后的水流量，水流量传感器10设置在tds检测模块17的第二探头9后面。

分级提醒装置还包括显示器6，设置在净水器本体外壳上面，显示器6与单片机模块15连接，用于显示水温、tds值和各级滤芯更换提醒。

优选的，单片机模块15选用一款基于armcortex内核stm32系列的32位微控制器，优选stm32f103c8t6。

图4为更换净水器滤芯工作原理的程序流程图。

实施例1：用颜色识别模块5提醒用户更换一级pp棉滤芯

将初始rgb对比值设置为r0＝205，g0＝133，b0＝63，最大色差值m＝50,进行3次检测，第一次测得的值为r1＝218，g1＝165，b1＝32，第二次测得的值为r1＝205，g1＝102，b1＝29，第三次测得的值为r1＝238，g1＝118，b1＝33，则三次检测的平均色差值约为46.5，且46.5<50，判定一级pp棉滤芯需要更换。

当pp棉滤芯更换时，可将颜色识别模块5旋下，清洁探测端，以保证在每个使用周期内传感器检测的准确性。

实施例2：用最大使用时间提醒用户更换二级碳棒滤芯和四级后置活性炭滤芯

城中小区自来水的水质一般较好，水的tds一般在200ppm左右，若用户无较高要求，设置为最大使用时间即可；若在农村水质较差地区，则设置为最大使用时间乘以80％，当净水器实际使用时间超过设置的最大使用时间时，则提醒用户更换滤芯。

实施例3：利用温度补偿后的tds值和脱盐率进行判断，提醒用户更换三级ro反渗透膜滤芯

在冬天，自来水水温大约为5℃，当tds检测模块17第一探头8检测值p1∈[0，300]，第二探头9检测值p2＝30时，则p补＝42，p补＜50，判断滤芯无需更换；相同情况下，若第二探头9检测值p2＝36时，则p补＝50.4，p补＞50，提醒用户滤芯需要更换。

当tds检测模块17第一探头8检测值p1∈(300，1000]，第二探头9检测值p2＝60时，则p补＝84，p补＜100，判断滤芯无需更换；相同情况下，若第二探头9检测值p2＝75时，则p补＝105，p补＞100，提醒用户滤芯需要更换。

当地区水质很差，tds检测模块17第一探头8检测值p1∈(1000，+∞)，若p1＝2000，第二探头9检测值p2＝120时，则p＝0.94，p＞0.9，判断滤芯无需更换；相同情况下，若p1＝2000，第二探头9检测值p2＝300时，则p＝0.85，p＜0.9，提醒用户滤芯需要更换。

根据所给判断式(2)，夏天也可同理计算并判断。

当水质很差时，这些水很难通过普通净水器处理达到直接饮用的tds标准，用tds值判断则没有用脱盐率判断更加合理有效；而大部分城市用水的tds值都不到300ppm，这些水经过普通净水器处理，一般都可以达到直接饮用标准，此时直接饮用标准则更加关键。

实施例4：利用利用温度补偿后的水流量进行判断，提醒用户更换三级ro反渗透膜滤芯

在夏天，自来水水温一般在15℃左右，当初始水流量为1l/min，以后再测得水流量为0.7l/min时，正常情况下产水量与标准温度下产水量之比为0.56，且0.375＜0.56＜1.5，判断滤芯无需更换；当初始水流量为1l/min，以后再测得水流量为0.4l/min时，正常情况下产水量与标准温度下产水量之比为0.32，且0.32＜0.375，提醒用户滤芯需要更换；当初始水流量为1l/min，以后再测得水流量为1.9l/min时，正常情况下产水量与标准温度下产水量之比为1.52，且1.52＞1.5，提醒用户滤芯需要更换。