自動調(diào)溫水龍頭的設(shè)計思路分析

蔡雨冬 胡永強

摘? ? 要：當前流通于社會中的水龍頭多以機械閥門手動調(diào)節(jié)為主，難以在短時間內(nèi)迅速調(diào)節(jié)至預(yù)期溫度，加之穩(wěn)定不具備穩(wěn)定性的緣故，燙傷或忽冷忽熱等不適感情況極易產(chǎn)生。此外，調(diào)節(jié)過程中還會出現(xiàn)大量水源浪費的情況。所以，消費者對于自動調(diào)溫水龍頭也逐漸予以了更高的認可與青睞。本文就自動調(diào)溫水龍頭的優(yōu)化設(shè)計思路展開分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：自動調(diào)溫;水龍頭;設(shè)計思路

1? 前言

人們?nèi)粘Ｉ钪校堫^是必不可少的一種日用品。傳統(tǒng)以機械閥門手動調(diào)節(jié)的水龍頭由于無法將預(yù)期溫度迅速達成的緣故，難以將人們?nèi)找嫣岣叩男枨鬂M足。同時，此類水龍頭在使用期間稍不注意就會出現(xiàn)燙傷的情況，且浪費水資源。而自動調(diào)溫水龍頭則可將上述問題順利解決。對此，本文圍繞自動調(diào)溫水龍頭展開研究，分析了設(shè)計思路。

2? 水龍頭定義

相關(guān)教材中所定義的水龍頭為：水龍頭這一裝置主要負責啟、閉水介質(zhì)并對出水口流量與水溫進行控制。根據(jù)這一定義不難了解水龍頭所具備的功能主要包含下述幾項：其一，啟、閉水介質(zhì);其二，水介質(zhì)流量控制;其三，水介質(zhì)溫度控制。傳統(tǒng)調(diào)溫水龍頭的組成包含柄和控兩部分，功能一可通過柄實現(xiàn)，而功能二和三則可通過控實現(xiàn)。水龍頭使用過程中，在對柄幅度調(diào)節(jié)下實現(xiàn)水量大小的間接控制，而在柄角度的調(diào)節(jié)下實現(xiàn)水溫度的間接控制。因每次冷、熱水源都有著不確定的溫度，傳統(tǒng)調(diào)溫水龍頭也就有下述缺點存在：其一，溫度調(diào)節(jié)難度偏高。例如冬季洗澡時，往往需要持續(xù)一段時間的調(diào)節(jié)之后才能將溫度調(diào)整至適宜，而在這一過程中造成了時間與水資源的浪費，同時也是在考驗我們的身體;其二，熱水減少時，即便柄控角度相同卻也會產(chǎn)生不一樣的溫度，所以難以實現(xiàn)精確調(diào)溫。對于傳統(tǒng)調(diào)溫水龍頭缺點而言，可歸納為短時間內(nèi)難以完成所需溫度的精確調(diào)節(jié)。而嵌入式系統(tǒng)具備精確監(jiān)測與控制的功能，可將傳統(tǒng)水龍頭中存在的不足彌補。所以，兩者之間的結(jié)合即可完成自動調(diào)溫水龍頭的制成。

3? 自動調(diào)溫水龍頭具體組成及工作原理

混合兩部分溫度不同的水之后，結(jié)合物理知識即可將混合后水的溫度計算出來。在與上述原理相結(jié)合的基礎(chǔ)上，進行自動調(diào)溫水龍頭系統(tǒng)的設(shè)計[1]。該系統(tǒng)中，核心部件為單片機，單片機主要負責對用戶水溫需求、溫度傳感器中冷熱水源溫度等信息的接收，并以此類信息為依據(jù)對冷、熱水源進水量進行計算，如此一來即可將溫度自動調(diào)節(jié)的功能實現(xiàn)。

圖1為自動調(diào)溫水龍頭的基本結(jié)構(gòu)圖。在水龍頭閥芯下方空腔內(nèi)，裝設(shè)了電機熱管和溫度傳感器，而在空腔底部外側(cè)，則進行了溫控器的裝設(shè)，且將開關(guān)按鈕和調(diào)溫旋鈕裝設(shè)在溫控器外殼上，同時于外殼下方好和外殼上進行紅外線溫度感應(yīng)器及其啟動按鈕的裝設(shè)。為了使溫度調(diào)節(jié)更加便利，在調(diào)溫旋鈕上進行指示線的設(shè)計，調(diào)溫旋鈕外殼上進行溫度刻度線的設(shè)計，或是將“洗菜”、“洗臉”等標注在溫度刻度線上，以便溫度調(diào)節(jié)更加便利。此外，電加熱管及電插頭內(nèi)均設(shè)有漏電保護，有助于安全性的提升。

旋柄式調(diào)溫水龍頭使用過程中，將水龍頭擰開之后，按下開關(guān)按鈕啟動電加熱管，在調(diào)溫旋鈕的控制下即可完成水溫的調(diào)節(jié);將紅外線溫度感應(yīng)器啟動按鈕按下之后，旋柄式調(diào)溫水龍頭會以紅外線溫度感應(yīng)器探測到的水溫作為依據(jù)，依托溫度傳感器實現(xiàn)水溫的自動調(diào)節(jié)[2]。而當手移開之后，紅外線溫度感應(yīng)器無法將物體溫度感應(yīng)到，此時電加熱管就會中斷，不再加熱，可減少電能的消耗。

4? 關(guān)鍵元件設(shè)計

首先，溫控元件設(shè)計。自動調(diào)溫水龍頭空腔底部外側(cè)進行溫控器的設(shè)計，而溫控器外殼上進行了開關(guān)按鈕與調(diào)溫旋鈕的設(shè)計，閥芯下方空腔內(nèi)集中安置溫控元件，實現(xiàn)了空間和體積的有效利用，具有更高的線路安全度。

其次，紅外線溫度感應(yīng)器設(shè)計。自動調(diào)溫水龍頭外殼下方處進行紅外線溫度感應(yīng)器的設(shè)計，同時增設(shè)啟動紅外線溫度感應(yīng)器的按鈕，可對手部溫度自動進行探知。隨后，在溫控器的調(diào)節(jié)下，即可將與水溫適合的熱水調(diào)節(jié)出來。

最后，漏電保護器設(shè)計。由于電加熱管內(nèi)及電插頭處都裝有漏電保護器，在此類雙漏電保護的作用下，能使安全性得到進一步提升。

5? 結(jié)語

本文提出了一種利用紅外線溫度傳感器、溫控器及溫度感應(yīng)器級其他控制電路進行水龍頭恒溫出水控制的設(shè)計方法。此類自動調(diào)溫水龍頭將傳統(tǒng)手動調(diào)溫中的不便有效解決，同時還將調(diào)溫過程中產(chǎn)生的大量水源浪費情況避免，為用戶使用提供了便利，實現(xiàn)了水溫的精確設(shè)定與用水的恒溫，實用價值十分豐厚。

參考文獻：

[1] 羅保同.自動調(diào)溫水龍頭[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（15）：266.

[2] 姜國友，王勤忠，薄純志，楊亞中.智能水龍頭[J].通訊世界，2017（13）：294.