蔡雨冬 胡永強(qiáng)

摘? ? 要：當(dāng)前流通于社會(huì)中的水龍頭多以機(jī)械閥門手動(dòng)調(diào)節(jié)為主，難以在短時(shí)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(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)大量水源浪費(fèi)的情況。所以，消費(fèi)者對(duì)于自動(dòng)調(diào)溫水龍頭也逐漸予以了更高的認(rèn)可與青睞。本文就自動(dòng)調(diào)溫水龍頭的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路展開(kāi)分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)調(diào)溫;水龍頭;設(shè)計(jì)思路

1? 前言

人們?nèi)粘Ｉ钪?，水龍頭是必不可少的一種日用品。傳統(tǒng)以機(jī)械閥門手動(dòng)調(diào)節(jié)的水龍頭由于無(wú)法將預(yù)期溫度迅速達(dá)成的緣故，難以將人們?nèi)找嫣岣叩男枨鬂M足。同時(shí)，此類水龍頭在使用期間稍不注意就會(huì)出現(xiàn)燙傷的情況，且浪費(fèi)水資源。而自動(dòng)調(diào)溫水龍頭則可將上述問(wèn)題順利解決。對(duì)此，本文圍繞自動(dòng)調(diào)溫水龍頭展開(kāi)研究，分析了設(shè)計(jì)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(fù)責(zé)啟、閉水介質(zhì)并對(duì)出水口流量與水溫進(jìn)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(xiàng)：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(guò)柄實(shí)現(xiàn)，而功能二和三則可通過(guò)控實(shí)現(xiàn)。水龍頭使用過(guò)程中，在對(duì)柄幅度調(diào)節(jié)下實(shí)現(xiàn)水量大小的間接控制，而在柄角度的調(diào)節(jié)下實(shí)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(diǎn)存在：其一，溫度調(diào)節(jié)難度偏高。例如冬季洗澡時(shí)，往往需要持續(xù)一段時(shí)間的調(diào)節(jié)之后才能將溫度調(diào)整至適宜，而在這一過(guò)程中造成了時(shí)間與水資源的浪費(fèi)，同時(shí)也是在考驗(yàn)我們的身體;其二，熱水減少時(shí)，即便柄控角度相同卻也會(huì)產(chǎn)生不一樣的溫度，所以難以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)溫。對(duì)于傳統(tǒng)調(diào)溫水龍頭缺點(diǎn)而言，可歸納為短時(shí)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(cè)與控制的功能，可將傳統(tǒng)水龍頭中存在的不足彌補(bǔ)。所以，兩者之間的結(jié)合即可完成自動(dòng)調(diào)溫水龍頭的制成。

3? 自動(dòng)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(shí)即可將混合后水的溫度計(jì)算出來(lái)。在與上述原理相結(jié)合的基礎(chǔ)上，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)溫水龍頭系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[1]。該系統(tǒng)中，核心部件為單片機(jī)，單片機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)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(duì)冷、熱水源進(jìn)水量進(jìn)行計(jì)算，如此一來(lái)即可將溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能實(shí)現(xiàn)。

圖1為自動(dòng)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(jī)熱管和溫度傳感器，而在空腔底部外側(cè)，則進(jìn)行了溫控器的裝設(shè)，且將開(kāi)關(guān)按鈕和調(diào)溫旋鈕裝設(shè)在溫控器外殼上，同時(shí)于外殼下方好和外殼上進(jìn)行紅外線溫度感應(yīng)器及其啟動(dòng)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(jìn)行指示線的設(shè)計(jì)，調(diào)溫旋鈕外殼上進(jìn)行溫度刻度線的設(shè)計(jì)，或是將“洗菜”、“洗臉”等標(biāo)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(hù)，有助于安全性的提升。

旋柄式調(diào)溫水龍頭使用過(guò)程中，將水龍頭擰開(kāi)之后，按下開(kāi)關(guān)按鈕啟動(dòng)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(dòng)按鈕按下之后，旋柄式調(diào)溫水龍頭會(huì)以紅外線溫度感應(yīng)器探測(cè)到的水溫作為依據(jù)，依托溫度傳感器實(shí)現(xiàn)水溫的自動(dòng)調(diào)節(jié)[2]。而當(dāng)手移開(kāi)之后，紅外線溫度感應(yīng)器無(wú)法將物體溫度感應(yīng)到，此時(shí)電加熱管就會(huì)中斷，不再加熱，可減少電能的消耗。

4? 關(guān)鍵元件設(shè)計(jì)

首先，溫控元件設(shè)計(jì)。自動(dòng)調(diào)溫水龍頭空腔底部外側(cè)進(jìn)行溫控器的設(shè)計(jì)，而溫控器外殼上進(jìn)行了開(kāi)關(guān)按鈕與調(diào)溫旋鈕的設(shè)計(jì)，閥芯下方空腔內(nèi)集中安置溫控元件，實(shí)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(jì)。自動(dòng)調(diào)溫水龍頭外殼下方處進(jìn)行紅外線溫度感應(yīng)器的設(shè)計(jì)，同時(shí)增設(shè)啟動(dòng)紅外線溫度感應(yīng)器的按鈕，可對(duì)手部溫度自動(dòng)進(jìn)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(lái)。

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

5? 結(jié)語(yǔ)

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(jí)其他控制電路進(jìn)行水龍頭恒溫出水控制的設(shè)計(jì)方法。此類自動(dòng)調(diào)溫水龍頭將傳統(tǒng)手動(dòng)調(diào)溫中的不便有效解決，同時(shí)還將調(diào)溫過(guò)程中產(chǎn)生的大量水源浪費(fèi)情況避免，為用戶使用提供了便利，實(shí)現(xiàn)了水溫的精確設(shè)定與用水的恒溫，實(shí)用價(jià)值十分豐厚。

參考文獻(xiàn)：

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

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