探討家庭智能高效節(jié)水器的設(shè)計范文

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摘要:本文設(shè)計了一種家庭智能高效節(jié)水器。該節(jié)水器由水流傳感器、控制模塊和電磁閥組成。通過流量開關(guān)傳感器檢測水流信號，將信號傳遞給控制模塊進行分析后控制電磁閥的通斷。這種節(jié)水器可以有效地控制水的通斷，避免不必要的浪費，實現(xiàn)節(jié)水的目的。

關(guān)鍵詞:家庭智能高效節(jié)水器;水流傳感器;控制模塊;電磁閥

生活中無處沒有水龍頭和管道的存在，每天水龍頭都會流通大量的水供給使用，無論是家庭，學校，車站，商場等公共場所，都會發(fā)生這些情況。可是在斷水的時候，由于不知道什么時間來水，水龍頭未關(guān)閉，就可能造成水的浪費流失。甚至水淹房間地面或者家具的情況。因此，部分專家對于節(jié)水器進行了研究:曹行等［1］提出了以基于HX711的重力傳感器以及Zigbee模塊為核心器件的自動節(jié)水方案，當儲水的重量達到一定數(shù)值后，Zigbee協(xié)調(diào)器模塊與Zigbee終端進行通信，從而控制繼電器的開閉。蘭建軍等［2］設(shè)計了一種可自行發(fā)電的感應(yīng)式節(jié)水器，利用微型水輪機和發(fā)電機回收管道中的水流動能進行發(fā)電，為感應(yīng)式節(jié)水器供電。羅鈦龍等［3］設(shè)計了一種無線遙控節(jié)水灌溉自動控制器，采用NRF24L01構(gòu)成無線通信收發(fā)模塊，設(shè)計結(jié)構(gòu)上增加了LED指示燈功能，可通過觀察LED的狀態(tài)來識別遠程控制的工作狀態(tài)。郭宏［4］研制了一種新型的節(jié)水器，該節(jié)水器融合了紅外測控、電子技術(shù)以及機械設(shè)計的技術(shù)，做到了光、機、電的有機結(jié)合。以上的節(jié)水器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，大部分應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。為此，我們設(shè)計了一種家庭智能高效節(jié)水器，結(jié)構(gòu)上更加精巧安裝方便，可以高效地控制水的通斷。

1家庭智能高效節(jié)水器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

水流傳感器:利用一對永磁鐵浮子的磁性相斥力和水流的沖擊力來相互作用，配合干簧管輸出開關(guān)信號(0/1)，靠永磁鐵之間的相斥力來復(fù)位，相對于機械性的彈簧更穩(wěn)定更可靠，使用壽命更長，啟動流量更小，通水通電，沒水斷電。控制模塊:接收水流傳感器的開關(guān)信號，并輸出控制信號對電磁閥的通斷進行有效控制。電磁閥:采用先導式結(jié)構(gòu)，利用壓差打開后者關(guān)閉閥門(由線圈通斷電信號控制)，動作可靠，啟閉迅速，性能穩(wěn)定。

2控制模塊軟硬件設(shè)計

2．1硬件設(shè)計控制器:STC89C52性能參數(shù)下;8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷。

2．2軟件設(shè)計使用KeilμVision4編寫控制程序，編譯、仿真、調(diào)試，最后生成hex文件，通過下載器將hex文件下載到MCU中。編程思想:有水流信號，超過t秒后，繼電器吸合，復(fù)位之后，繼電器停止控制。

3應(yīng)用

角閥是總閥，角閥開啟，軟管中有水流通過，電磁閥安裝在角閥之上，保持常開的狀態(tài)，正常工作的情況下允許水流通過，水流傳感器安裝在電磁閥和軟管之間，檢測水流輸出信號，繼電器模塊與電磁閥、水流傳感器串連，識別水流傳感器的輸出信號控制電磁閥的通斷。

4結(jié)論

圍繞節(jié)能環(huán)保的理念，設(shè)計了一種家庭智能高效節(jié)水器，首先在硬件上基于STC89C52單片機設(shè)計了控制系統(tǒng)實現(xiàn)了檢測到水流后關(guān)閉電磁閥的功能。最后通過不同的測試方案測試了這種智能高效節(jié)水器，都可以實現(xiàn)預(yù)期結(jié)果。

參考文獻:

［1］曹行，張立增，尹輝娟．基于Zigbee的智能節(jié)水器系統(tǒng)設(shè)計［J］．中國新通信，2016，18(13):78-79．

［2］蘭建軍，蔡曉霞，姜楚盈，等．自發(fā)電感應(yīng)式節(jié)水控制系統(tǒng)［J］．化工自動化及儀表，2015，42(9)．

［3］羅鈦龍，于洋．無線遙控節(jié)水灌溉自動控制器設(shè)計［J］．民營科技，2016(2):61．

［4］郭宏，毛獻輝，朱昊，等．紅外測控技術(shù)在節(jié)水器中的應(yīng)用［J］．實驗技術(shù)與管理，2004，21(4):32-35．

［5］陳瑚容，謝柯陽，王怡波，等．自發(fā)電數(shù)控雙閥紅外感應(yīng)節(jié)水器設(shè)計［J］．江蘇科技信息，2017(9):58-60．

作者:郭世旭；劉健；王鶴；陳煒坪；張慧山 單位：遼寧科技大學機械工程與自動化學院