調(diào)溫按摩節(jié)水浴缸控制系統(tǒng)的設計與研究

管保晉 王延玉

（ 濰坊科技學院，山東 濰坊262700）

隨著社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，人們對精致生活的追求日益提升，一天疲憊之后，用水流按摩身體，按摩浴缸就成了放松身心和展現(xiàn)自我品位的場所。 然而市場上那些傳統(tǒng)的一體化功能衛(wèi)生間已經(jīng)無法滿足大部分人的需求，為了滿足人們的更高需求，本文設計了一個調(diào)溫按摩節(jié)水浴缸控制系統(tǒng)，按摩浴缸在保證舒適溫度洗浴的同時，通過水流循環(huán)和噴沖，來達到按摩身體的效果，為人們提供了更加舒適的洗浴享受。

1 總體設計

根據(jù)調(diào)溫按摩節(jié)水浴缸系統(tǒng)的功能要求， 本系統(tǒng)包含水溫采集電路、加熱電路、顯示電路、提示電路、電磁閥開關電路及驅(qū)動電路。 本設計由加熱保溫箱和浴缸兩個主要部分構成， 加熱保溫箱和浴缸是分離的，兩者之間裝有凈水裝置，兩者導通形成水循環(huán)通路，從而控制水溫恒定，以滿足長時間恒溫沐浴的效果，同時，也響應國家號召，減少了水資源的浪費。

2 系統(tǒng)設計及原理分析

2.1 系統(tǒng)設計

該系統(tǒng)裝置如圖1 所示。 在加熱保溫箱左側(cè)設有一個直動式電磁閥控制的上水管，箱體內(nèi)裝置有電熱板，箱體下部連接有水泵①和電磁閥②控制的出水管，并與浴缸連接，浴缸上設有控制面板，缸體內(nèi)設有電動機，浴缸下部通過Showerloop 凈水設備（ 由芬蘭設計師Jason Selvarajan 設計而成，設備內(nèi)有多重濾芯，過濾毛發(fā)和其他雜質(zhì)、顆粒等，再通過活性炭祛除異味和化學物質(zhì)后利用紫外線進行殺菌消毒）連接的出水管上設有電磁閥③、水龍頭（ 將系統(tǒng)內(nèi)的水排到系統(tǒng)外）、水泵②，并最終與加熱保溫箱連接， 以此實現(xiàn)浴缸和加熱保溫箱之間的水流循環(huán)。 本設計秉承節(jié)約用水、綠色環(huán)保的宗旨給用戶提供水流推動按摩服務。

圖1 系統(tǒng)裝置

2.2 工作原理

用戶通過控制面板打開水箱上水開關，即打開電磁水閥①，實現(xiàn)水流流入加熱保溫箱。 箱體內(nèi)設有氣壓平衡口，以確保水流能夠順利流入箱體。 當加水完成后，用戶可以通過控制面板控制電磁閥①的關閉。 加熱保溫箱內(nèi)設有溫度傳感器①，溫度傳感器①可將信號實時反饋給控制面板系統(tǒng)，從而實現(xiàn)用戶對水溫的實時控制。 加熱保溫箱內(nèi)壁設置有加熱板。 加熱板與控制面板、溫度傳感器①構成水溫加熱實時反饋系統(tǒng)。 增加用戶的人機交互體驗。 用戶可以通過控制面板預設加熱保溫箱內(nèi)的加熱水溫，當加熱保溫箱內(nèi)水溫達到預設水溫時，加熱保溫箱內(nèi)加熱板停止加熱并保持恒溫。 同時將水溫通過溫度傳感器①反饋給控制面板，并控制蜂鳴器提示入浴。

用戶入浴時，可通過控制面板打開浴缸注水開關，此時電磁閥②和水泵①同時工作，將水由加熱保溫箱注入浴缸內(nèi)。 浴缸內(nèi)部設有溫度傳感器②， 可將浴缸內(nèi)水溫實時反饋給控制面板。 如果浴缸內(nèi)水溫有所下降，用戶可以根據(jù)控制面板顯示的浴缸水溫開啟水流循環(huán)加熱系統(tǒng)，即水泵①、水泵②、電磁閥②、電磁閥③同時工作。 當水流回流，加熱保溫箱內(nèi)水溫低于預設水溫時，加熱板即會工作實現(xiàn)對水的加熱，如此一來，在保證節(jié)約水資源的前提下用戶可以長時間進行恒溫浴。 浴缸內(nèi)設有微型電機，微型電機放置于萬向沖浪口內(nèi)，可以隨時調(diào)節(jié)水流推動方向，與網(wǎng)狀回水器構成水流循環(huán)推動系統(tǒng)。 當微型電機啟動，微型電機飛速轉(zhuǎn)動從而推動水流流動，為人們提供一種沖浪式按摩的享受，浴缸內(nèi)壁配備了6 臺微型電機驅(qū)動系統(tǒng)，構成了對流式水流流動體系， 通過微型電機攪動水流產(chǎn)生的推力， 給人們一種360 度全方位按摩效果。

圖2 控制系統(tǒng)電路仿真圖

3 硬件設計及仿真

控制系統(tǒng)由AT89C52 單片機、 電動機、數(shù)碼管、蜂鳴器、DS18B20 溫度傳感器、直動式電磁閥、水泵、電熱板構成，單片機起控制整個電路的作用； 電動機在浴缸內(nèi)壁起推動水流的作用；數(shù)碼管起顯示水溫的作用；蜂鳴器起提示入浴的作用； 溫度傳感器起溫度采集的作用， 直動式電磁閥和水泵起推動水循環(huán)的作用；電熱板起加熱水溫的作用。控制系統(tǒng)仿真電路圖如圖2 所示。DS18B20 中文名為數(shù)字溫度傳感器，DS18B20 具有積小、抗干擾能力強等優(yōu)點。DS18B20 的工作電壓為3V～5.5V，功耗比較低，溫度的測量范圍在-55℃～+125℃，該器件可以并聯(lián)使用，實現(xiàn)對浴缸多點測溫，可以達到調(diào)溫按摩浴缸的使用要求。 采用DS18B20 對水溫進行實時采集，采集的水溫送給單片機后經(jīng)過處理輸出顯示到顯示屏上，讓用戶一目了然，同時反饋給單片機，單片機根據(jù)設定的水溫調(diào)整浴缸的水溫溫度， 確保水溫能夠準確達到預定水溫。 圖2 中由上到下六個按鍵的作用分別是：（ 1）S1 為溫控切換鍵：從溫度顯示狀態(tài)切換到預設溫度值設置狀態(tài)。（ 2）S2 為溫度增加鍵：當處于設置狀態(tài)時， 按動此按鍵使預設溫度值增加。（ 3）S3 為溫度減少鍵：當處于設置狀態(tài)時，按動此按鍵使預設溫度值減少。（ 4）S4為設置電磁閥和水泵開關狀態(tài)鍵。（ 5）S5 為水泵和電磁閥運行鍵（ 當按下S4 時，按一下S5 打開電磁閥①，關閉電磁閥①重復操作上述步驟；三秒內(nèi)，按兩下S5 打開電磁閥②和水泵①，關閉電磁閥②和水泵①重復操作上述步驟；三秒內(nèi)，按三下S5 打開電磁閥③和水泵②， 關閉電磁閥③和水泵②重復操作上述步驟）。（ 6）S6 為電機打開鍵（ 電機用MOTOR 表示）。 圖中用LED燈通斷模擬直動式電磁閥是否工作， 用MOTOR-CD 模擬水泵是否工作。

結(jié)束語

本文主要研究了調(diào)溫按摩節(jié)水浴缸控制系統(tǒng)的設計， 利用AT89C52 單片機作為控制核心，從需要其實現(xiàn)的功能及其功能效果等多方面綜合考慮選擇合適器件，并將器件進行合理組合和設計，最終完成系統(tǒng)設計，不僅能控制恒溫洗浴，同時還能通過水流循環(huán)和噴沖來按摩身體。 該系統(tǒng)具有穩(wěn)定、可靠、響應速度快等優(yōu)點，同時達到了節(jié)能減排、保護環(huán)境的目的。