家用太陽能節水控制閥設計

王幸運　王會　張釗

摘 要

針對日常生活中使用太陽能時對節水及便捷需求，本文設計一種家用太陽能節水控制閥，其可解決存留在太陽能熱水管中冷水未被利用和手動調節水溫時不穩定問題，為用戶達到節約了水資源同時又方便快捷的目的。

【關鍵詞】混水閥 節水控溫裝置 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走進了千家萬戶，隨之帶來了水資源浪費與控制復雜等問題。并且在智能家居飛速發展的今天，這些問題已經給人們的日常生活帶來諸多不便。于是本文便設計了一種智能控制混合閥，可解決存留在儲水箱到用戶的管道中冷水的利用問題，并避免了手動調節水溫帶來的水浪費與不便等問題。

2 配套混水閥設計及其原理

混水閥結構模型如圖1所示，其工作原理如圖2所示。

2.1 混水閥結構設計

此裝置較傳統的混水閥相比，升級為四通兩種模式的混水閥（模型見圖1）。增加一個存水箱與混水閥接通，并利用單向閥可使水流向冷水管，并防止產生回流現象。在熱水管和出水口分別安裝一個溫度傳感器，并有89C52單片機進行數據采集，經過數據處理，再去控制混水閥上安裝的步進電機，也將由89C52單片機對其進行控制。

2.2 工作原理

太陽能節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熱水管水溫，經過單片機對信號的處理，如果水溫未達到設定溫度時，此時混水閥由步進電機控制轉動到圖3所示位置，此時，熱水管中存留的涼水流進存水箱。

（2）當熱水管水溫達到設定溫度時，混水閥轉動到圖4所示位置，此時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，出水口的溫度傳感器可以采集水溫，再根據用戶事前設定的溫度，調節步進電機控制冷熱水進水比例，直到流出的水溫保持在預設范圍，確保出水口水溫恒定。

（4）當使用穩定后，進入（2）后存水箱的水由控制系統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

太陽能節水控制閥裝置電路控原理如圖5所示。

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

（2）單片機 P3^4，P3^5，P3^6，P3^7 端口的控制的步進電機。首先，根據熱水管的溫度的高低調節電磁閥的模式，控制水流向存水管或出水管。當熱水管溫度達到要求時，此時步進電機再根據出水口的溫度傳感器控制步進電機的左旋或右旋，調節熱水冷水的比例進入比。

（3）P3^0的單向電磁閥控制存水箱的水并入冷水管。

4 結論

本設計產品與傳統混水閥系統相比，不僅可以充分利用熱水管中的冷水，同時它還能夠解決平時困擾我們的熱水器出水的忽冷忽熱的問題，使水溫更穩定，使用過程更安全；與當前市場上同類產品相比較，不僅智能化的產品設計可以得到消費者的廣泛好評，并且該產品是在傳統基礎上進行的創新，所以成本較低、操作輕松、使用方便。所有這些，必將有利于本產品的使用和推廣。

參考文獻

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作者單位

德州學院機電工程學院 山東省德州市 253023