一种感应式自适应水量调节装置

1.本发明属于供水设备控制技术领域，特别涉及一种感应式自适应水量调节装置。


背景技术：

2.感应式水龙头具有非接触的优点，现在应用及其广泛，在公共卫生间、大型商场等都安装有感应式水龙头，尤其在疫情期间，可以起到一定防疫作用，避免交叉接触和交叉感染，
3.现有技术中，感应式水龙头属于二元控制，只有开、关两种状态，无法根据洗漱者的实际用水需求来自动地动态调整调整出水量的大小，一方面会造成水资源的较大浪费；另一方面较大的水量会使得洗漱时水花飞溅，使洗漱体验感不佳。所以，本发明设计了一种感应式自适应水量调节装置。


技术实现要素：

4.针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种感应式自适应水量调节装置，可以根据人洗漱时手距离水龙头的距离对水龙头的出水量进行动态调整，手距离该装置出水口近时，水量增大，水距离该装置出水口远时，水量减小，根据洗漱者的实际需要调整出水量大小，从而更好地节约水资源，给人们带来更好地感应式洗漱装置的使用体验。
5.本发明的技术方案是：一种感应式自适应水量调节装置，包括：
6.输水管，一端设有与水源连接的进水口，另一端设有出水口；
7.水量调节阀，设置在所述输水管靠近出水口段；
8.步进电机，设置在输水管外侧，且步进电机的输出轴与所述水量调节阀之间通过电机联轴节机械连接；
9.步进电机驱动器，设置在输水管外侧，且步进电机驱动器通过导线与所述步进电机连接；
10.微控制器，设置在输水管外侧，且微控制器与所述步进电机驱动器通过导线连接；
11.激光测距器，安装在所述出水口外侧，用于检测出水口距离洗漱者手的距离，激光测距器与所述微控制器通过导线连接；
12.电源，设置在输水管外侧，且电源分别与所述步进电机、步进电机驱动器、微控制器、激光测距器连接。
13.进一步地，所述微控制器选用stm32f103c8t6单片机，所述电源通过me6211稳压芯片将输入的5v电压降压为3v，并通过电容滤波电路滤波后将电源3.3v和gnd分别接入stm32f103c8t6单片机的供电端3.3v和gnd，用于向stm32f103c8t6单片机提供稳定的工作电压。
14.进一步地，所述stm32f103c8t6单片机连接有晶振电路，用于为单片机提供工作所需的时钟信号，stm32f103c8t6单片机的外部时钟有外部低速时钟和外部高速时钟，其中，外部高速时钟8m晶振时钟电路的oscin和oscout分别和stm32f103c8t6单片机的5、6引脚连
接，外部低速时钟32.768k时钟电路的两端分别连接stm32f103c8t6单片机的3、4端子。
15.进一步地，所述stm32f103c8t6单片机连接有复位电路，用于通过按下开关按钮sw-pb对单片机进行复位，复位电路的nret端子与stm32f103c8t6单片机的引脚7连接。
16.进一步地，所述stm32f103c8t6单片机连接有下载口，用于实现单片机程序的swd模式下载，下载口的dio、和clk引脚分别接stm32f103c8t6的34、37端子。
17.进一步地，所述激光测距器搭载的电路模块为vl53lix，vl53lix模块中的vin、gnd分别接3.3v电源的正极引脚和地，vl53lix模块中的scl、sda、gpio1、xshut端分别连接连接stm32f103c8t6单片机的42、43、45、46引脚，vl53lix模块通过iic通讯协议将采集到的距离信号数据传输至单片机。
18.进一步地，所述stm32f103c8t6单片机连接有步进电机控制信号端p6，所述stm32f103c8t6单片机的pa2、pa3、pa4、pa5分别与步进电机控制信号端p6的in1、in2、in3、in4相接，从而将单片机的控制信号输入给步进电机驱动单元的信号控制端p2，来控制步进电机的运行。
19.进一步地，所述步进电机的驱动单元由步进电机驱动芯片l298n及其外围电路构成，其中，控制信号端p2与所述步进电机控制信号端p6一一对应连接，用于接收来自单片机的控制信号，p5端子连接步进电机，p4端子连接5v电压，为l298n芯片的提供工作电压，p1端子接12v直流电源，为步进电机的工作提供工作电压。
20.本发明的工作方法：如果有洗漱者进行洗漱，首先通过输水管出水口附近的激光测距器来检测洗漱者手距离出水口的距离，然后将检测到的距离信号传输给微控制器，微控制器的主控单元根据检测距离的远近，并依据软件设定的控制策略输出相应的脉冲数信号和正反转信号，并将脉冲信号和正反转信号送至步进电机驱动器，从而控制步进电机产生相应的旋转，同时，步进电机带动水量调节阀的旋转机构旋转从而控制水量调节阀的开度来调节出水量；当洗漱者的手距离装置出水口较远时，通过微控制器控制步进电机减小水量调节阀开度，使得出水量减小，当洗漱者的手距离出水口距离较近时，通过微控制器控制步进电机增大水量调节阀开度，使得出水量增大，这样就可以实现根据洗漱者的需求动态调节出水量，起到节水作用的同时，还可以增加洗漱的体验感。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
22.1、该发明可以根据人洗漱时手距离水龙头的距离对水龙头的出水量进行动态调整，手距离该装置出水口近时，水量增大，水距离该装置出水口远时，水量减小，根据洗漱者的实际需要调整出水量大小，从而更好地节约水资源。
23.2、可以减少现有技术中水龙头出水量恒定且较大时，在洗漱过程中容易产生水花飞溅，影响洗漱体验的情况，该发明能给人们带来更好地感应式洗漱装置的使用体验。
附图说明
24.图1为本发明的整体结构示意图；
25.图2是本发明的控制系统框图；
26.图3是本发明的微控制器电路图；
27.图4是本发明的电源电路图；
28.图5是本发明的滤波电容电路图；
29.图6是本发明的晶振电路电路图；
30.图7是本发明的复位电路电路图；
31.图8是本发明的下载口电路图；
32.图9是本发明的激光测距器电路图；
33.图10是本发明的步进电机信号控制端p6电路图；
34.图11是本发明的步进电机的驱动单元电路图。
35.其中，1-输水管、11-进水口、12-出水口、2-水量调节阀、3-步进电机、4-电机联轴节、5-步进电机驱动器、6-微控制器、7-激光测距器、8-电源。
具体实施方式
36.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
37.实施例：如图1所示，一种感应式自适应水量调节装置，包括：
38.输水管1，一端设有与水源连接的进水口11，另一端设有出水口12；
39.水量调节阀2，设置在输水管1靠近出水口12段；
40.步进电机3，设置在输水管1外侧，且步进电机3的输出轴与水量调节阀2之间通过电机联轴节4机械连接；
41.步进电机驱动器5，设置在输水管1外侧，且步进电机驱动器5通过导线与步进电机5连接；
42.微控制器6，设置在输水管1外侧，且微控制器6与步进电机驱动器5通过导线连接；
43.激光测距器7，安装在出水口12外侧，用于检测出水口12距离洗漱者手的距离，激光测距器7与微控制器6通过导线连接；
44.电源8，设置在输水管1外侧，且电源8分别与步进电机3、步进电机驱动器5、微控制器6、激光测距器7连接。
45.如图3所示，微控制器6选用stm32f103c8t6单片机，如图4所示，电源8通过me6211稳压芯片将输入的5v电压降压为3v，并通过电容滤波电路滤波后将电源3.3v和gnd分别接入stm32f103c8t6单片机的供电端3.3v和gnd，用于向stm32f103c8t6单片机提供稳定的工作电压，如图5所示；
46.stm32f103c8t6单片机连接有晶振电路，用于为单片机提供工作所需的时钟信号，stm32f103c8t6单片机的外部时钟有外部低速时钟和外部高速时钟，如图6所示，外部高速时钟8m晶振时钟电路的oscin和oscout分别和stm32f103c8t6单片机的5、6引脚连接，外部低速时钟32.768k时钟电路的两端分别连接stm32f103c8t6单片机的3、4端子；
47.stm32f103c8t6单片机连接有复位电路，用于通过按下开关按钮sw-pb对单片机进行复位，如图7所示，复位电路的nret端子与stm32f103c8t6单片机的引脚7连接；
48.stm32f103c8t6单片机连接有下载口，用于实现单片机程序的swd模式下载，如图8所示，下载口的dio、和clk引脚分别接stm32f103c8t6的34、37端子；
49.激光测距器7搭载的电路模块为vl53lix，如图9所示，vl53lix模块中的vin、gnd分别接3.3v电源的正极引脚和地，vl53lix模块中的scl、sda、gpio1、xshut端分别连接连接stm32f103c8t6单片机的42、43、45、46引脚，vl53lix模块通过iic通讯协议将采集到的距离
信号数据传输至单片机；
50.stm32f103c8t6单片机连接有步进电机控制信号端p6，如图10所示，stm32f103c8t6单片机的pa2、pa3、pa4、pa5分别与步进电机控制信号端p6的in1、in2、in3、in4相接，从而将单片机的控制信号输入给步进电机3驱动单元的信号控制端p2，来控制步进电机的运行；
51.如图11所示，步进电机3的驱动单元由步进电机驱动芯片l298n及其外围电路构成，其中，控制信号端p2与步进电机控制信号端p6一一对应连接，用于接收来自单片机的控制信号，p5端子连接步进电机，p4端子连接5v电压，为l298n芯片的提供工作电压，p1端子接12v直流电源，为步进电机3的工作提供工作电压。
52.上述实施例的工作方法是：如果有洗漱者进行洗漱，如图2所示，首先通过输水管1出水口12附近的激光测距器7来检测洗漱者手距离出水口12的距离，然后将检测到的距离信号传输给微控制器6，微控制器6的主控单元根据检测距离的远近，并依据软件设定的控制策略输出相应的脉冲数信号和正反转信号，并将脉冲信号和正反转信号送至步进电机驱动器，从而控制步进电机3产生相应的旋转，同时，步进电机3带动水量调节阀2的旋转机构旋转从而控制水量调节阀2的开度来调节出水量；当洗漱者的手距离装置出水口较远时，通过微控制器6控制步进电机3减小水量调节阀2开度，使得出水量减小，当洗漱者的手距离出水口距离较近时，通过微控制器6控制步进电机3增大水量调节阀2开度，使得出水量增大，这样就可以实现根据洗漱者的需求动态调节出水量，起到节水作用的同时，还可以增加洗漱的体验感。
53.上述电子元件的具体型号未作特殊指定，均可以选用市售的普通产品，只要能够满足本发明的使用需求即可。
54.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。