CN1936740A - 电水箱热水直供装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电水箱，特别涉及一种不浪费热水管中存留的冷水直接为用户提供热水的电水箱热水直供装置，它包括微控制器、键盘电路、显示电路、控制驱动电路、信号放大、整形电路、A/D转换电路、水流开关S、温度传感器W1、温度传感器W2、温度传感器W3、水位传感器H1、电控阀Y1、三通电控阀Y2、电控阀Y3、水泵M和加热带。本发明独创的热水直供功能，可以直接为用户提供热水，而不浪费热水管中存留的冷水，在不影响为用户提供热水的同时，节省了用户的水费和电费，也为国家节省了宝贵的水资源。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种电水箱，特别涉及一种不浪费热水管中存留的冷水直接为用户提供热水的电水箱热水直供装置。
(二)背景技术
用户在使用一般热水器提供的热水时，经常都要先放掉热水管中存留的冷水后，才能放出热水来。当间歇使用热水时，间歇时管道中的热水又会很快变凉，间歇后再用时，还要将管道中变凉的水放掉，造成大量水资源的浪费。因此，绝大用户仅将热水器用于集中取用热水的情况，用户为减少水资源的浪费，在少量取用热水时往往都不采用热水器里的热水，致使热水器这一生活便捷的能源未能得到充分的发挥，也使热水器的利用率降低；另一方面，热水器取水管道重视中存有冷水，冬季温度低时易结冰堵塞或胀破取水管道，虽然部分热水器安装管道排空装置，但存在严重缺陷，在每次取水完成后再排空取水管，而取水管内部的水在排空期间未经使用而继续存留造成水浪费和下次使用时的凉水先出情况。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种可以使热水器到热水终端(例如热水龙头、淋浴喷头)之间水管中存留的凉水，回流到电水箱，使热水器供出的热水直接送到用水终端，即热水终端不必先放掉凉水，就可以直接获得热水的电水箱热水直供装置。
本发明的目的是这样实现的：它包括微控制器、键盘电路、显示电路、控制驱动电路、信号放大、整形电路、A/D转换电路、水流开关S、温度传感器W1、温度传感器W2、温度传感器W3、水位传感器H1、电控阀Y1、三通电控阀Y2、电控阀Y3、水泵M和加热带，温度传感器W1、温度传感器W2和温度传感器W3经信号放大、整形电路连接A/D转换电路到微控制器，水流开关S和水位传感器H1经信号放大、整形电路到微控制器，微控制器连接控制驱动电路到电控阀Y1、三通电控阀Y2、电控阀Y3、水泵M和加热带，显示电路连接微控制器，微控制器连接键盘电路。
本发明还有这样一些结构特征：
1、微控制器、控制驱动电路、信号放大、整形电路和A/D转换电路设置在水箱内部的控制板上。
2、水泵M和水流开关S相连安装在水箱内部，水流开关S一面连接控制板，一面连接水箱外部水管。
3、水箱表面设置有控制面板，控制面板上设置有水泵加压档位、键盘电路和显示电路。
4、加热带安装在水箱与热水器之间的水管上。
5、温度传感器W1安装于热水器出水口处，温度传感器W2安装于热水龙头处，温度传感器W3安装于洗浴喷头处，水位传感器H1设置于水箱内部，电控阀Y1设置于洗浴喷头处，三通电控阀Y2设置于热水龙头处，电控阀Y3设置于冷水龙头处。
本发明使用时分三种情况：
第一种情况：热水器供热水、水管中存留冷水(用户使用热水间断时间较长的情况)
用户打开热水龙头后，水流开关S动作，温度传感器W1送出高水温信号(热水器有热水水源时)，温度传感器W2送出的水温信号大大低于温度传感器W1送出的水温信号，且电水箱储水水位达标，则驱动三通电控阀Y2使C-B端连通(使水管中存留的凉水，回流到电水箱)，水泵M按高档位设置工作；当温度传感器W2送出水温略低于温度传感器W1的信号后，驱动三通电控阀Y2使A-C端连通，水泵M按用户设置的档位工作，热水龙头出热水；用户关闭热水龙头，水流开关S复位，水泵M停止工作；
假若用户选择使用电热带，电热带受温度传感器W1、温度传感器W2采集的温度信号控制，当温度传感器W1、温度传感器W2同时提供高温度信号时，电热带加热工作，用户长时间不使用热水时，则温度传感器W1、温度传感器W2同时提供低温度信号，电热带停止工作；
第二种情况：热水器供热水、水管中无存留冷水(用户使用热水间断时间较短的情况)
用户打开热水龙头，水流开关S动作(用户需要使用热水)，温度传感器W1送出高水温信号，说明热水器有热水水源，温度传感器W2送出的水温信号接近于W1送出的水温信号，驱动三通电控阀Y2使A-C端连通，电水箱储水水位达标时，水泵M按用户设置的档位工作，热水龙头出热水；用户关闭热水龙头，水流开关S复位，水泵M停止工作；
假若用户选择使用电热带，电热带受温度传感器W1、温度传感器W2温度信号控制，当温度传感器W1、温度传感器W2同时提供高温度信号时，电热带加热工作；用户长时间不使用热水时，温度传感器W1、温度传感器W2同时提供低温度信号，电热带停止工作；
第三种情况：热水器不供热水，水管中存留冷水
用户打开热水龙头，水流开关S动作(用户需要用冷水)，温度传感器W1送出低水温信号，说明热水器没有热水水源，驱动三通电控阀Y2使A-C端连通，电水箱储水水位达标，水泵M按用户设置的档位工作，热水龙头出冷水；用户关闭热水龙头，水流开关S复位，水泵M停止工作，此种情况即使用户选择使用电热带，因温度传感器W1、温度传感器W2同时提供低温度信号，所以电热带不工作。
本发明的特征是：
(1)利用水流开关S、温度传感器W1、W2采集的信号，经微控制器处理，产生控制信号，控制电控阀和水泵M的工作状态，使用户热水出水终端，在热水器供热水时，只出热水不出冷水。
(2)为了使热水终端在短时间内间断使用热水后，再次打开热水终端时能够即时提供热水，在水箱与热水器间的热水管路采用保温和加电热带处理，电热带的工作状态由用户在电水箱控制面板上按需设置。
本发明的优点有：
(1)在供热水的情况下热水终端(例如：热水龙头、淋浴喷头等)都只出热水不出冷水；
(2)热水器供出的热水直接送到用水终端，即热水终端不必先放掉凉水，就可以直接获得热水，节省了用户等待排空热水管中存留冷水的时间；
(3)本发明还可以使热水器到热水终端(例如热水龙头、淋浴喷头)之间水管中存留的凉水回流到电水箱，节省了电能源和水资源；
(4)本发明可以用于各种热水器，尤其适合于太阳能热水器，可以有效防止太阳能热水器集热器与水箱之间的水管因有存水而易冻坏的现象，而且节省了其间的水资源。
本发明独创的热水直供功能，可以直接为用户提供热水，而不浪费热水管中存留的冷水，在不影响为用户提供热水的同时，节省了用户的水费和电费，也为国家节省了宝贵的水资源。
(四)附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明实施例1的中央控制主电路示意图；
图4为本发明实施例1的键盘、显示电路示意图；
图5为本发明实施例2的中央控制主电路示意图；
图6为本发明实施例2的键盘、显示电路示意图。
(五)具体实施方式
结合图1-2，本发明包括微控制器、键盘电路、显示电路、控制驱动电路、信号放大、整形电路、A/D转换电路、水流开关S、温度传感器W1、温度传感器W2、温度传感器W3、水位传感器H1、电控阀Y1、三通电控阀Y2、电控阀Y3、水泵M和加热带，温度传感器W1、温度传感器W2和温度传感器W3经信号放大、整形电路连接A/D转换电路到微控制器，水流开关S和水位传感器H1经信号放大、整形电路到微控制器，微控制器连接控制驱动电路到电控阀Y1、三通电控阀Y2、电控阀Y3、水泵M和加热带，显示电路连接微控制器，微控制器连接键盘电路。微控制器、控制驱动电路、信号放大、整形电路和A/D转换电路设置在水箱内部的控制板上，水泵M和水流开关S相连安装在水箱内部，水流开关S一面连接控制板，一面连接外部水管。水箱表面设置有控制面板，控制面板上设置有水泵加压档位、键盘电路和显示电路。加热带安装在水箱与热水器之间的水管上。温度传感器W1安装于热水器出水口处，温度传感器W2安装于热水龙头处，温度传感器W3安装于洗浴喷头处，水位传感器H1设置于水箱内部，电控阀Y1设置于洗浴喷头处，三通电控阀Y2设置于热水龙头处，电控阀Y3设置于冷水龙头处。
实施例1：
本实施例中控制板的中央控制电路包括信号放大单元、整形单元、模数转换单元、微控制单元、控制驱动单元。温度传感器W1、温度传感器W2和温度传感器W3通过电缆连接控制板的信号放大单元和整形单元后连接模数转换单元，模数转换单元连接微控制单元，水位传感器H1和水流开关直接经电缆连接信号放大单元和整形单元后连接微控制单元，微控制单元经控制驱动单元通过电缆连接电控阀单元、水泵单元和控制面板上的显示单元和键盘单元。
结合图3，温度传感器W1连接电阻R17、R25、R26、电位器VR4和运放IC13A组成的信号放大、整形电路连接模数转换电路IC3芯片的1脚，温度传感器W2连接电阻R18、R2、R3、电位器VR5和运放IC12A组成的信号放大、整形电路连接模数转换电路IC3芯片的2脚，温度传感器W3连接电阻R24、R4、R11、电位器VR6和运放IC12B组成的信号放大、整形电路连接模数转换电路IC3芯片的3脚，IC3芯片的13REF+、14REF-脚由电容C3和E2接电源和地、20脚接电源、10脚由电容C9和E1接电源和地，功能脚16-18分别接IC4芯片的2、5、6脚和微控制芯片IC1的5-7脚，IC3芯片的19BOC、15CS脚分别接微控制芯片IC1的4、3脚，IC4芯片的3、8脚接电源、4脚接地、1脚连接微控制芯片IC1的8脚、7脚接上拉电阻R1到VCC再到微控制芯片IC1的15脚，水位传感器H1连接二极管D3-D6、电阻R13、R15、R16、非门IC7A、IC7B和电容C14、E12组成的信号放大、整形电路连接微控制芯片IC1的15脚，水流开关S连接微控制芯片IC1的1脚，水泵M一面连接电源，一面由继电器K3连接控制驱动电路IC14芯片的16脚，电控阀Y1为电动流量调节阀，连接控制驱动电路IC14芯片的15脚，三通电控阀Y2连接控制驱动电路IC14芯片的13、14脚，电控阀Y3连接控制驱动电路IC14芯片的12脚，加热带G一面连接电源，一面连接继电器K4与控制驱动电路IC14芯片的11脚相连，控制驱动电路IC14芯片的9脚接电源、8脚接地、5-6脚分别经非门U2E、U2F接微控制芯片IC1的读/写17、16脚，IC14芯片的1-4脚分别经非门U2A-U2D接主芯片IC1的25-28脚，微控制芯片IC1的18、19脚接晶振电路JT1、电容C1和C2到地，、31脚接电源、21-24、32、33脚分别接键盘电路J12的3-8脚，J12的1、2脚接电源、9、10脚接地，器件P1、B1、电容E3、C11、E6、LM7805CT片V1、电容E4和C10构成电源电路。
结合图4，按键S1-S8为键盘输入按键，电阻R3-R10为限流电阻，按键S1-S8分别连接电阻R3-R10，由下拉电阻排R12的2-9脚接入控制芯片U1的10-17脚，下拉电阻排R12的1脚接地，发光二极管L1为电源指示灯，由电阻R2接电源，LED管组U2、U3为LED显示器件，共同构成显示电路分别连接按键和控制芯片U1的18-25脚，连接按键S1-S8时一面由总线分别相连，另一面由电阻R1连接按键，控制芯片U1的6-9脚分别连接器件J1的4-7脚、1-2、28脚接电源、4脚接地、27RC脚连接电阻R11到电源和电容C1到地，器件J1的1-3脚接电源、8-10脚接地，电容E1、C1-C3为旁路电容。
实施例2：
本实施例中央控制电路包括信号放大单元、整形单元、微控制单元、控制驱动单元。温度传感器W1、温度传感器W2和温度传感器W3通过电缆连接控制板的信号放大单元和整形单元后连接微控制单元，水位传感器H1和水流开关通过电缆直接连接信号放大单元和整形单元后连接微控制单元，微控制单元经控制驱动单元连接电控阀单元、水泵单元和控制面板上的显示单元、键盘单元。
结合图5，水位传感器H1连接非门IC1A、IC1B、电阻R2、R4、R15、二极管D5-D8、电容C9、E5组成的***信号放大、整形电路连接微控制芯片IC5芯片的13脚，温度传感器W1连接运放IC3A、电阻R16、R19、R20、电位器VR4组成的***信号放大、整形电路连接微控制芯片IC5芯片的18脚，温度传感器W2连接运放IC2A、电阻R17、R21、R22、电位器VR5组成的***信号放大、整形电路连接微控制芯片IC5芯片的17脚，温度传感器W3连接运放IC2B、电阻R18、R23、R24、电位器VR6组成的***信号放大、整形电路连接微控制芯片IC5芯片的16脚，水流开关S连接微控制芯片IC5的4脚，水泵M一面连接交流AC220V电源，一面由继电器K1连接控制驱动电路IC4芯片的16脚，电动流量控制电控阀Y1连接控制驱动电路IC4芯片的15脚，三通电控阀Y2连接控制驱动电路IC4芯片的13、14脚，电控阀Y3连接控制驱动电路IC4芯片的12脚，加热带G一面连接交流AC220V电源，一面连接继电器K2与控制驱动电路IC14芯片的11脚相连，控制驱动电路IC14芯片的9脚接电源、8脚接地、1-6脚分别经非门U2A-U2F接控制驱动电路IC12芯片的15、1-5脚，控制驱动电路IC12芯片的10脚接电源、13脚接地、11、14脚分别接微控制芯片IC5的2、1脚，微控制芯片IC5的6、7脚接晶振电路JT1、电容C1和C2到地、8、11、12、14、19和20脚分别接键盘电路J12的3-8脚，J12的1、2脚接电源、9、10脚接地，器件P1、B1、电容E1、C6、E3、LM7805CT片V1、电容E2和C3构成电源电路。
结合图6，按键S11-S18为键盘输入按键，电阻R103-R110为限流电阻，按键S11-S18分别连接电阻R103-R110，再由下拉电阻排R112的2-9脚接入控制芯片U11的10-17脚，下拉电阻排R112的1脚接地，发光二极管L11为电源指示灯，由电阻R102接电源，LED管组U12、U13为LED显示器件，共同构成显示电路分别连接按键和控制芯片U11的18-25脚，连接按键S11-S18时一面由总线分别相连，另一面由电阻R101连接按键，控制芯片U11的6-9脚分别连接器件J11的3-8脚、1-2、28脚接电源、4脚接地、27RC脚连接电阻R111到电源和电容C11到地，器件J11的1-2脚接电源、9-10脚接地、7-8脚分别连接器件X2的3、5、6脚，器件X2的4、9脚接地、12脚由电阻R98接电源VCC，电容E11、C11-C13为旁路电容。
Claims (6)
1、一种电水箱热水直供装置，其特征在于：它包括微控制器、键盘电路、显示电路、控制驱动电路、信号放大、整形电路、A/D转换电路、水流开关S、温度传感器W1、温度传感器W2、温度传感器W3、水位传感器H1、电控阀Y1、三通电控阀Y2、电控阀Y3、水泵M和加热带，温度传感器W1、温度传感器W2和温度传感器W3经信号放大、整形电路连接A/D转换电路到微控制器，水流开关S和水位传感器H1经信号放大、整形电路到微控制器，微控制器连接控制驱动电路到电控阀Y1、三通电控阀Y2、电控阀Y3、水泵M和加热带，显示电路连接微控制器，微控制器连接键盘电路。
2、根据权利要求1所述的一种电水箱热水直供装置，其特征在于：微控制器、控制驱动电路、信号放大、整形电路和A/D转换电路设置在水箱内部的控制板上。
3、根据权利要求1所述的一种电水箱热水直供装置，其特征在于：水泵M和水流开关S相连安装在水箱内部，水流开关S一面连接控制板，一面连接水箱外部水管。
4、根据权利要求1所述的一种电水箱热水直供装置，其特征在于：水箱表面设置有控制面板，控制面板上设置有水泵加压档位、键盘电路和显示电路。
5、根据权利要求1所述的一种电水箱的热水直供装置，其特征在于：加热带安装在水箱与热水器之间的水管上。
6、根据权利要求1所述的一种电水箱热水直供装置，其特征在于：温度传感器W1安装于热水器出水口处，温度传感器W2安装于热水龙头处，温度传感器W3安装于洗浴喷头处，水位传感器H1设置于水箱内部，电控阀Y1设置于洗浴喷头处，三通电控阀Y2设置于热水龙头处，电控阀Y3设置于冷水龙头处。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: HEILONGJIANG UNIVERSITY Free format text: FORMER OWNER: MENG DONGXIN Effective date: 20101112 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20101112 Address after: 150080 principal office, No. 74, Xuefu Road, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Patentee after: Heilongjiang University Address before: 150080 principal office, No. 74, Xuefu Road, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Patentee before: Meng Dongcuan |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090204 Termination date: 20130927 |