家用太陽能節(jié)水控制閥設(shè)計(jì)

王幸運(yùn)　王會(huì)　張釗

摘 要

針對(duì)日常生活中使用太陽能時(shí)對(duì)節(jié)水及便捷需求，本文設(shè)計(jì)一種家用太陽能節(jié)水控制閥，其可解決存留在太陽能熱水管中冷水未被利用和手動(dòng)調(diào)節(jié)水溫時(shí)不穩(wěn)定問題，為用戶達(dá)到節(jié)約了水資源同時(shí)又方便快捷的目的。

【關(guān)鍵詞】混水閥 節(jié)水控溫裝置 太陽能熱水器

1 引言

隨著生活水平的提高，太陽能熱水器的使用已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶，隨之帶來了水資源浪費(fèi)與控制復(fù)雜等問題。并且在智能家居飛速發(fā)展的今天，這些問題已經(jīng)給人們的日常生活帶來諸多不便。于是本文便設(shè)計(jì)了一種智能控制混合閥，可解決存留在儲(chǔ)水箱到用戶的管道中冷水的利用問題，并避免了手動(dòng)調(diào)節(jié)水溫帶來的水浪費(fèi)與不便等問題。

2 配套混水閥設(shè)計(jì)及其原理

混水閥結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，其工作原理如圖2所示。

2.1 混水閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

此裝置較傳統(tǒng)的混水閥相比，升級(jí)為四通兩種模式的混水閥（模型見圖1）。增加一個(gè)存水箱與混水閥接通，并利用單向閥可使水流向冷水管，并防止產(chǎn)生回流現(xiàn)象。在熱水管和出水口分別安裝一個(gè)溫度傳感器，并有89C52單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，再去控制混水閥上安裝的步進(jìn)電機(jī)，也將由89C52單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制。

2.2 工作原理

太陽能節(jié)水控制閥裝置工作原理如圖2所示。

（1）打開中間四通混水閥，由溫度傳感器可檢測(cè)熱水管水溫，經(jīng)過單片機(jī)對(duì)信號(hào)的處理，如果水溫未達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，此時(shí)混水閥由步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)動(dòng)到圖3所示位置，此時(shí)，熱水管中存留的涼水流進(jìn)存水箱。

（2）當(dāng)熱水管水溫達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，混水閥轉(zhuǎn)動(dòng)到圖4所示位置，此時(shí)混水閥混入的涼水與熱水由出水管流出。

（3）上述（2）以確保熱水與冷水的混合，此時(shí)，出水口的溫度傳感器可以采集水溫，再根據(jù)用戶事前設(shè)定的溫度，調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)控制冷熱水進(jìn)水比例，直到流出的水溫保持在預(yù)設(shè)范圍，確保出水口水溫恒定。

（4）當(dāng)使用穩(wěn)定后，進(jìn)入（2）后存水箱的水由控制系統(tǒng)打開單向閥并入冷水管，使存下的冷水混入自來水管中，確保水資源的合理利用。

3 配套混水閥電路及控制原理

太陽能節(jié)水控制閥裝置電路控原理如圖5所示。

（1）在工作狀態(tài)下， 單片機(jī) P2^7 和 P2^6 控制升溫按鈕和降溫按鈕，用戶根據(jù)自己的需要通過升溫按鈕和降溫按鈕設(shè)定所需溫度，并由12864液晶顯示屏顯示設(shè)定水溫，而且也顯示出溫度傳感器所采集的溫度。

（2）單片機(jī) P3^4，P3^5，P3^6，P3^7 端口的控制的步進(jìn)電機(jī)。首先，根據(jù)熱水管的溫度的高低調(diào)節(jié)電磁閥的模式，控制水流向存水管或出水管。當(dāng)熱水管溫度達(dá)到要求時(shí)，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)再根據(jù)出水口的溫度傳感器控制步進(jìn)電機(jī)的左旋或右旋，調(diào)節(jié)熱水冷水的比例進(jìn)入比。

（3）P3^0的單向電磁閥控制存水箱的水并入冷水管。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)產(chǎn)品與傳統(tǒng)混水閥系統(tǒng)相比，不僅可以充分利用熱水管中的冷水，同時(shí)它還能夠解決平時(shí)困擾我們的熱水器出水的忽冷忽熱的問題，使水溫更穩(wěn)定，使用過程更安全；與當(dāng)前市場(chǎng)上同類產(chǎn)品相比較，不僅智能化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以得到消費(fèi)者的廣泛好評(píng)，并且該產(chǎn)品是在傳統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行的創(chuàng)新，所以成本較低、操作輕松、使用方便。所有這些，必將有利于本產(chǎn)品的使用和推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]謝承，王秋娜.基于AT89S52單片機(jī)太陽能熱水器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].信息系統(tǒng)工程，2012（04）.

[2]羅禮森.自力式恒溫閥控溫特性研究[D].廣東工業(yè)大學(xué) ，2008.

[3]劉斌勇.談?wù)勌柲芸刂萍夹g(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].太陽能，2009（02）.

作者單位

德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 山東省德州市 253023