可控溫節(jié)水淋浴器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　可控溫節(jié)水淋浴器的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：設(shè)計(jì)了一種可以控制溫度同時(shí)可以節(jié)水的淋浴器裝置。使用該裝置可以較好的解決淋浴過(guò)程中，手動(dòng)調(diào)節(jié)水溫時(shí)溫度未達(dá)到需求溫度而浪費(fèi)水與出水溫度不穩(wěn)定的問(wèn)題、滯留在水管中的冷水未被充分利用或浪費(fèi)的問(wèn)題等，達(dá)到控溫節(jié)水的目的。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：淋浴器；節(jié)水控溫 </p><p><b&

2、gt;　　0 前言 </b></p><p>　　目前，賓館、家庭以及公共浴室中廣泛使用的是機(jī)械式混水閥，其類型有冷熱水手調(diào)式、單把開(kāi)關(guān)調(diào)溫式等幾種。雖然外形設(shè)計(jì)多種多樣、美觀大方，但是洗浴者對(duì)水溫的調(diào)節(jié)都是依靠機(jī)械式混水閥對(duì)熱水管道與冷水管道閥門(mén)的開(kāi)啟比例來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其操作過(guò)程往往需要操作者通過(guò)肢體（如手）觸覺(jué)進(jìn)行測(cè)量來(lái)反映混合后水溫是否合適，使用多有不便，并且容易導(dǎo)致混水閥門(mén)的使用壽命縮短。在淋浴器

3、使用過(guò)程中，賓館及浴池經(jīng)常出現(xiàn)洗澡人忘記關(guān)閉閥門(mén)，造成水資源浪費(fèi)的情況。因此長(zhǎng)期以來(lái)在使用淋浴器時(shí)存在浪費(fèi)水的現(xiàn)象。 </p><p>　　1 裝置的組成及工作原理 </p><p>　　1.1 裝置的組成 </p><p>　　本裝置主要是由51單片機(jī)、溫度傳感器、紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)、液晶顯示器、步進(jìn)電機(jī)、電磁閥、雙聯(lián)混水閥、浮球開(kāi)關(guān)、水箱等零部件組成[1]。 <

4、/p><p><b>　　1.2 工作原理 </b></p><p>　　可控溫節(jié)水淋浴器的工作原理如圖1所示。 </p><p>　?。?）打開(kāi)出水口，當(dāng)人體處于紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)范圍時(shí)，熱水管與冷水管中的水通過(guò)雙聯(lián)混水閥流向溫度傳感器，由溫度傳感器檢測(cè)水的溫度，由液晶顯示器顯示水溫，并傳給單片機(jī)溫度高低的信號(hào)，單片機(jī)處理溫度信號(hào)。 </p>

5、;<p>　?。?）當(dāng)水溫未能達(dá)到設(shè)定溫度范圍時(shí)，電磁閥2打開(kāi)，電磁閥1關(guān)閉，使水流到冷水箱中；當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度范圍時(shí)，電磁閥1打開(kāi)，電磁閥關(guān)閉，水從淋浴頭中流出[2]。 </p><p>　　（3）當(dāng)溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，51單片機(jī)根據(jù)溫度信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)，使熱水閥的開(kāi)度減小，控制步進(jìn)電機(jī)使冷水閥的開(kāi)度增大，控制冷熱水比例，直到溫度達(dá)到設(shè)定溫度范圍為止。 </p><p>

6、　?。?）當(dāng)冷水箱的水位浮球閥打開(kāi)時(shí)。證明冷水箱的水位足夠高，由單片機(jī)控制電磁閥關(guān)閉；同時(shí)在重力的作用下，冷水箱中的冷水通過(guò)單向閥流進(jìn)冷水管，達(dá)到節(jié)約冷水的目的。 </p><p>　?。?）冷水回流進(jìn)冷水管以后，在通過(guò)23步驟調(diào)節(jié)水溫達(dá)到所設(shè)定溫度范圍，從淋浴頭流出。 </p><p>　?。?）冷水箱浮球開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，說(shuō)明冷水水位過(guò)低，電磁閥回到正常模式，重復(fù)23步驟調(diào)節(jié)水溫，達(dá)到設(shè)定溫

7、度范圍時(shí)流出。 </p><p>　　1.2.1紅外感應(yīng)原理 </p><p>　　接通電源后，控制器會(huì)向前方發(fā)射具有編碼的紅外線光波，這種光波碰到人（物）體后，會(huì)反射回來(lái)并被控制器中的接收管感知，經(jīng)控制器中的微型電腦判斷后立即向電磁閥噴頭部分發(fā)出開(kāi)閥命令，隨即淋浴噴頭部分的電磁閥打開(kāi)，噴頭出水。人體離開(kāi)控制器一定距離后，反射光波減弱，接收管接收不到反射光波，微型電腦判斷后立即向淋浴噴頭部

8、分發(fā)出關(guān)閥命令，電磁閥就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，水流停止。也就是說(shuō)當(dāng)人體進(jìn)入有效感應(yīng)范圍后，控制器自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，令電磁閥或電動(dòng)閥的開(kāi)關(guān)打開(kāi)，自動(dòng)進(jìn)行放水，人離開(kāi)后，控制器自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，令電磁閥或電動(dòng)閥的開(kāi)關(guān)關(guān)閉，停止流水。杜絕了洗浴中打肥皂、搓澡時(shí)離開(kāi)不關(guān)閥門(mén)長(zhǎng)流水的現(xiàn)象，節(jié)水效果顯著。 </p><p>　　1.2.2步進(jìn)電機(jī)原理 </p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)

9、環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 </p><p>　　1.2.3

10、單向閥原理 </p><p>　　單向閥有直通式和直角式兩種。直通式單向閥用螺紋連接安裝在管路上。直角式單向閥有螺紋連接、板式連接和法蘭連接三種形式。液控單向閥也稱閉鎖閥或保壓閥，它與單向閥相同，用以防止油液反向流動(dòng)。但在液壓回路中需要油流反向流動(dòng)時(shí)又可利用控制油壓，打開(kāi)單向閥，使油流在兩個(gè)方向都可流動(dòng)。液控單向閥采用錐形閥芯，因此密封性能好。在要求封閉油路時(shí)，可用此閥作為油路的單向鎖緊而起保壓作用。液控單向閥控

11、制油的泄漏方式有內(nèi)泄式和外泄式兩種。在油流反向出口無(wú)背壓的油路中可用內(nèi)泄式；否則需用外泄式，以降低控制油壓力，本裝置選用液控單向閥。 </p><p>　　1.2.4浮球閥原理 </p><p>　　使球體無(wú)支撐軸，球體被兩閥座夾持其中呈“浮動(dòng)”狀態(tài)，它在管道上主要用于切斷、分配和改變介質(zhì)流動(dòng)方向。浮動(dòng)球閥主要有閥座密封設(shè)計(jì)、可靠的倒密封閥封桿、防火靜電功能、自動(dòng)泄壓和鎖定裝置等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

12、 </p><p>　　浮動(dòng)球閥適用于：化工、石油、天然氣、冶金等行業(yè)及含硫化氫介質(zhì)、雜質(zhì)多、腐蝕嚴(yán)重的天然氣長(zhǎng)輸管線。 </p><p>　　2 國(guó)內(nèi)淋浴器現(xiàn)狀 </p><p>　　我國(guó)的淋浴器企業(yè)大部分是民營(yíng)企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，品牌意識(shí)淡漠。行業(yè)發(fā)展初期，民營(yíng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)信息靈敏、反應(yīng)快，取得了快速發(fā)展。但發(fā)展至今，已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)平臺(tái)，累積已久的諸多問(wèn)題與瓶頸制約

13、了企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展壯大?，F(xiàn)在的行業(yè)狀況，無(wú)論是從規(guī)模實(shí)力、營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)、資源配置，還是經(jīng)營(yíng)理念和規(guī)范運(yùn)作等方面，都遠(yuǎn)不能適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展需要。由于淋浴器制造進(jìn)入門(mén)檻低，又缺乏核心技術(shù)，只能擠在窄窄的同質(zhì)化的最終產(chǎn)品軌道上作低層次競(jìng)爭(zhēng)，加上缺少差異化的營(yíng)銷手段，更鮮有雙贏或多贏的競(jìng)爭(zhēng)理念。所以，行業(yè)內(nèi)很快就形成了愈演愈烈的低質(zhì)價(jià)格戰(zhàn)，其結(jié)果是強(qiáng)牌不強(qiáng)，雜牌極多[3]。 </p><p>　　由于我國(guó)人民的生活水平和消費(fèi)習(xí)

14、慣，長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于淋浴器的消費(fèi)是處在較低水平的。近年來(lái)，人們生活節(jié)奏加快，生活水平得到逐步提高，對(duì)淋浴的要求逐漸提高，這促進(jìn)了我國(guó)淋浴器行業(yè)銷售收入的增長(zhǎng)，2011年我國(guó)淋浴器行業(yè)國(guó)內(nèi)銷售收入達(dá)到157.61億元，較2010年增長(zhǎng)40.49%。 </p><p>　　近年來(lái)我國(guó)自主品牌市場(chǎng)占有率有逐漸提高的趨勢(shì)，但是總體上來(lái)看，目前我國(guó)淋浴器產(chǎn)品市場(chǎng)品牌主要以外資的中高端產(chǎn)品為主，市場(chǎng)占有率較國(guó)內(nèi)品牌占有率高，如：

15、2011年摩恩、漢斯格雅等品牌在我國(guó)淋浴器市場(chǎng)的占有率分別達(dá)到了11.2%和10.4%。 </p><p><b>　　3 結(jié)論 </b></p><p>　　可控溫節(jié)水淋浴器裝置解決了以往淋浴器管道存水與水溫忽冷忽熱的問(wèn)題，具有自動(dòng)控溫的特點(diǎn)，既能節(jié)約水資源又能提高淋浴器的使用效率。 </p><p>　　該裝置用液晶顯示屏顯示水溫，能夠?qū)崿F(xiàn)

16、自動(dòng)控制水溫。消費(fèi)者可以根據(jù)自己淋浴需要的溫度調(diào)節(jié)水溫，并且操作簡(jiǎn)單，容易控制，提高了淋浴器的實(shí)用性能，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 陸培文.閥門(mén)選用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. </p><p>　　[2] 郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].北京：電子工