自动调温水龙头的设计思路分析

蔡雨冬 胡永强

摘    要：当前流通于社会中的水龙头多以机械阀门手动调节为主，难以在短时间内迅速调节至预期温度，加之稳定不具备稳定性的缘故，烫伤或忽冷忽热等不适感情况极易产生。此外，调节过程中还会出现大量水源浪费的情况。所以，消费者对于自动调温水龙头也逐渐予以了更高的认可与青睐。本文就自动调温水龙头的优化设计思路展开分析，以供参考。

关键词：自动调温;水龙头;设计思路

1  前言

人们日常生活中，水龙头是必不可少的一种日用品。传统以机械阀门手动调节的水龙头由于无法将预期温度迅速达成的缘故，难以将人们日益提高的需求满足。同时，此类水龙头在使用期间稍不注意就会出现烫伤的情况，且浪费水资源。而自动调温水龍头则可将上述问题顺利解决。对此，本文围绕自动调温水龙头展开研究，分析了设计思路。

2  水龙头定义

相关教材中所定义的水龙头为：水龙头这一装置主要负责启、闭水介质并对出水口流量与水温进行控制。根据这一定义不难了解水龙头所具备的功能主要包含下述几项：其一，启、闭水介质;其二，水介质流量控制;其三，水介质温度控制。传统调温水龙头的组成包含柄和控两部分，功能一可通过柄实现，而功能二和三则可通过控实现。水龙头使用过程中，在对柄幅度调节下实现水量大小的间接控制，而在柄角度的调节下实现水温度的间接控制。因每次冷、热水源都有着不确定的温度，传统调温水龙头也就有下述缺点存在：其一，温度调节难度偏高。例如冬季洗澡时，往往需要持续一段时间的调节之后才能将温度调整至适宜，而在这一过程中造成了时间与水资源的浪费，同时也是在考验我们的身体;其二，热水减少时，即便柄控角度相同却也会产生不一样的温度，所以难以实现精确调温。对于传统调温水龙头缺点而言，可归纳为短时间内难以完成所需温度的精确调节。而嵌入式系统具备精确监测与控制的功能，可将传统水龙头中存在的不足弥补。所以，两者之间的结合即可完成自动调温水龙头的制成。

3  自动调温水龙头具体组成及工作原理

混合两部分温度不同的水之后，结合物理知识即可将混合后水的温度计算出来。在与上述原理相结合的基础上，进行自动调温水龙头系统的设计[1]。该系统中，核心部件为单片机，单片机主要负责对用户水温需求、温度传感器中冷热水源温度等信息的接收，并以此类信息为依据对冷、热水源进水量进行计算，如此一来即可将温度自动调节的功能实现。

图1为自动调温水龙头的基本结构图。在水龙头阀芯下方空腔内，装设了电机热管和温度传感器，而在空腔底部外侧，则进行了温控器的装设，且将开关按钮和调温旋钮装设在温控器外壳上，同时于外壳下方好和外壳上进行红外线温度感应器及其启动按钮的装设。为了使温度调节更加便利，在调温旋钮上进行指示线的设计，调温旋钮外壳上进行温度刻度线的设计，或是将“洗菜”、“洗脸”等标注在温度刻度线上，以便温度调节更加便利。此外，电加热管及电插头内均设有漏电保护，有助于安全性的提升。

旋柄式调温水龙头使用过程中，将水龙头拧开之后，按下开关按钮启动电加热管，在调温旋钮的控制下即可完成水温的调节;将红外线温度感应器启动按钮按下之后，旋柄式调温水龙头会以红外线温度感应器探测到的水温作为依据，依托温度传感器实现水温的自动调节[2]。而当手移开之后，红外线温度感应器无法将物体温度感应到，此时电加热管就会中断，不再加热，可减少电能的消耗。

4  关键元件设计

首先，温控元件设计。自动调温水龙头空腔底部外侧进行温控器的设计，而温控器外壳上进行了开关按钮与调温旋钮的设计，阀芯下方空腔内集中安置温控元件，实现了空间和体积的有效利用，具有更高的线路安全度。

其次，红外线温度感应器设计。自动调温水龙头外壳下方处进行红外线温度感应器的设计，同时增设启动红外线温度感应器的按钮，可对手部温度自动进行探知。随后，在温控器的调节下，即可将与水温适合的热水调节出来。

最后，漏电保护器设计。由于电加热管内及电插头处都装有漏电保护器，在此类双漏电保护的作用下，能使安全性得到进一步提升。

5  结语

本文提出了一种利用红外线温度传感器、温控器及温度感应器级其他控制电路进行水龙头恒温出水控制的设计方法。此类自动调温水龙头将传统手动调温中的不便有效解决，同时还将调温过程中产生的大量水源浪费情况避免，为用户使用提供了便利，实现了水温的精确设定与用水的恒温，实用价值十分丰厚。

参考文献：

[1] 罗保同.自动调温水龙头[J].山东工业技术，2016（15）：266.

[2] 姜国友，王勤忠，薄纯志，杨亚中.智能水龙头[J].通讯世界，2017（13）：294.