| 标题 | 家庭智能高效节水器的设计 |
| 范文 | 郭世旭 刘健 王鹤 陈炜坪 张慧山 摘 要：本文设计了一种家庭智能高效节水器。该节水器由水流传感器、控制模块和电磁阀组成。通过流量开关传感器检测水流信号，将信号传递给控制模块进行分析后控制电磁阀的通断。这种节水器可以有效地控制水的通断，避免不必要的浪费，实现节水的目的。 关键词：家庭智能高效节水器；水流传感器；控制模块；电磁阀 生活中无处没有水龙头和管道的存在，每天水龙头都会流通大量的水供给使用，无论是家庭，学校，车站，商场等公共场所，都会发生这些情况。可是在断水的时候，由于不知道什么时间来水，水龙头未关闭，就可能造成水的浪费流失。甚至水淹房间地面或者家具的情况。因此，部分专家对于节水器进行了研究：曹行等[1]提出了以基于HX711的重力传感器以及Zigbee模块为核心器件的自动节水方案，当储水的重量达到一定数值后，Zigbee协调器模块与Zigbee终端进行通信，从而控制继电器的开闭。兰建军等[2]设计了一种可自行发电的感应式节水器，利用微型水轮机和发电机回收管道中的水流动能进行发电，为感应式节水器供电。罗钛龙等[3]设计了一种无线遥控节水灌溉自动控制器，采用NRF24L01构成无线通信收发模块，设计结构上增加了LED指示灯功能，可通过观察LED的状态来识别远程控制的工作状态。郭宏[4]研制了一种新型的节水器，该节水器融合了红外测控、电子技术以及机械设计的技术，做到了光、机、电的有机结合。 以上的节水器结构复杂，体积较大，大部分应用于工业生产中。为此，我们设计了一种家庭智能高效节水器，结构上更加精巧安装方便，可以高效地控制水的通断。 1 家庭智能高效节水器总体结构设计 节水器主体结构如图1所示：由水流传感器、控制模块和电磁阀组成。 水流传感器：利用一对永磁铁浮子的磁性相斥力和水流的冲击力来相互作用，配合干簧管输出开关信号（0/1），靠永磁铁之间的相斥力来复位，相对于机械性的弹簧更稳定更可靠，使用寿命更长，启动流量更小，通水通电，没水断电。 控制模块：接收水流传感器的开关信号，并输出控制信号对电磁阀的通断进行有效控制。 电磁阀：采用先导式结构，利用压差打开后者关闭阀门（由线圈通断电信号控制），动作可靠，启闭迅速，性能稳定。 2 控制模块软硬件设计 2.1 硬件设计 控制器：STC89C52性能参数下；8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断。控制电路如图2所示 在STC89C52单片机最小系统下，通过p1.0引脚连接水流传感器，p3.6引脚连接继电器。 2.2 软件设计 使用Keil μVision4 编写控制程序，编译、仿真、调试，最后生成hex文件，通过下载器将hex文件下载到MCU中。编程思想：有水流信号，超过t秒后，继电器吸合，复位之后，继电器停止控制。流程图如图3： 3 应用 角阀是总阀，角阀开启，軟管中有水流通过，电磁阀安装在角阀之上，保持常开的状态，正常工作的情况下允许水流通过，水流传感器安装在电磁阀和软管之间，检测水流输出信号，继电器模块与电磁阀、水流传感器串连，识别水流传感器的输出信号控制电磁阀的通断。节水器整体结构设计图如图4。 4 结论 围绕节能环保的理念，设计了一种家庭智能高效节水器，首先在硬件上基于STC89C52单片机设计了控制系统实现了检测到水流后关闭电磁阀的功能。最后通过不同的测试方案测试了这种智能高效节水器，都可以实现预期结果。 参考文献： [1]曹行，张立增，尹辉娟.基于Zigbee的智能节水器系统设计[J].中国新通信，2016，18（13）：78-79. [2]兰建军，蔡晓霞，姜楚盈，等.自发电感应式节水控制系统[J].化工自动化及仪表，2015，42（9）. [3]罗钛龙，于洋.无线遥控节水灌溉自动控制器设计[J].民营科技，2016（2）：61. [4]郭宏，毛献辉，朱昊，等.红外测控技术在节水器中的应用[J].实验技术与管理，2004，21（4）：32-35. [5]陈瑚容，谢柯阳，王怡波，等.自发电数控双阀红外感应节水器设计[J].江苏科技信息，2017（9）：58-60. 资助项目：辽宁科技大学大学生创新创业训练计划专项经费（No.201810146049） 指导老师：刘健，王鹤。 |
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