调温按摩节水浴缸控制系统的设计与研究

管保晋 王延玉

（ 潍坊科技学院，山东 潍坊262700）

随着社会和经济的快速发展，人们生活水平不断提高，人们对精致生活的追求日益提升，一天疲惫之后，用水流按摩身体，按摩浴缸就成了放松身心和展现自我品位的场所。 然而市场上那些传统的一体化功能卫生间已经无法满足大部分人的需求，为了满足人们的更高需求，本文设计了一个调温按摩节水浴缸控制系统，按摩浴缸在保证舒适温度洗浴的同时，通过水流循环和喷冲，来达到按摩身体的效果，为人们提供了更加舒适的洗浴享受。

1 总体设计

根据调温按摩节水浴缸系统的功能要求， 本系统包含水温采集电路、加热电路、显示电路、提示电路、电磁阀开关电路及驱动电路。 本设计由加热保温箱和浴缸两个主要部分构成， 加热保温箱和浴缸是分离的，两者之间装有净水装置，两者导通形成水循环通路，从而控制水温恒定，以满足长时间恒温沐浴的效果，同时，也响应国家号召，减少了水资源的浪费。

2 系统设计及原理分析

2.1 系统设计

该系统装置如图1 所示。 在加热保温箱左侧设有一个直动式电磁阀控制的上水管，箱体内装置有电热板，箱体下部连接有水泵①和电磁阀②控制的出水管，并与浴缸连接，浴缸上设有控制面板，缸体内设有电动机，浴缸下部通过Showerloop 净水设备（ 由芬兰设计师Jason Selvarajan 设计而成，设备内有多重滤芯，过滤毛发和其他杂质、颗粒等，再通过活性炭祛除异味和化学物质后利用紫外线进行杀菌消毒）连接的出水管上设有电磁阀③、水龙头（ 将系统内的水排到系统外）、水泵②，并最终与加热保温箱连接， 以此实现浴缸和加热保温箱之间的水流循环。 本设计秉承节约用水、绿色环保的宗旨给用户提供水流推动按摩服务。

图1 系统装置

2.2 工作原理

用户通过控制面板打开水箱上水开关，即打开电磁水阀①，实现水流流入加热保温箱。 箱体内设有气压平衡口，以确保水流能够顺利流入箱体。 当加水完成后，用户可以通过控制面板控制电磁阀①的关闭。 加热保温箱内设有温度传感器①，温度传感器①可将信号实时反馈给控制面板系统，从而实现用户对水温的实时控制。 加热保温箱内壁设置有加热板。 加热板与控制面板、温度传感器①构成水温加热实时反馈系统。 增加用户的人机交互体验。 用户可以通过控制面板预设加热保温箱内的加热水温，当加热保温箱内水温达到预设水温时，加热保温箱内加热板停止加热并保持恒温。 同时将水温通过温度传感器①反馈给控制面板，并控制蜂鸣器提示入浴。

用户入浴时，可通过控制面板打开浴缸注水开关，此时电磁阀②和水泵①同时工作，将水由加热保温箱注入浴缸内。 浴缸内部设有温度传感器②， 可将浴缸内水温实时反馈给控制面板。 如果浴缸内水温有所下降，用户可以根据控制面板显示的浴缸水温开启水流循环加热系统，即水泵①、水泵②、电磁阀②、电磁阀③同时工作。 当水流回流，加热保温箱内水温低于预设水温时，加热板即会工作实现对水的加热，如此一来，在保证节约水资源的前提下用户可以长时间进行恒温浴。 浴缸内设有微型电机，微型电机放置于万向冲浪口内，可以随时调节水流推动方向，与网状回水器构成水流循环推动系统。 当微型电机启动，微型电机飞速转动从而推动水流流动，为人们提供一种冲浪式按摩的享受，浴缸内壁配备了6 台微型电机驱动系统，构成了对流式水流流动体系， 通过微型电机搅动水流产生的推力， 给人们一种360 度全方位按摩效果。

图2 控制系统电路仿真图

3 硬件设计及仿真

控制系统由AT89C52 单片机、 电动机、数码管、蜂鸣器、DS18B20 温度传感器、直动式电磁阀、水泵、电热板构成，单片机起控制整个电路的作用； 电动机在浴缸内壁起推动水流的作用；数码管起显示水温的作用；蜂鸣器起提示入浴的作用； 温度传感器起温度采集的作用， 直动式电磁阀和水泵起推动水循环的作用；电热板起加热水温的作用。控制系统仿真电路图如图2 所示。DS18B20 中文名为数字温度传感器，DS18B20 具有积小、抗干扰能力强等优点。DS18B20 的工作电压为3V～5.5V，功耗比较低，温度的测量范围在-55℃～+125℃，该器件可以并联使用，实现对浴缸多点测温，可以达到调温按摩浴缸的使用要求。 采用DS18B20 对水温进行实时采集，采集的水温送给单片机后经过处理输出显示到显示屏上，让用户一目了然，同时反馈给单片机，单片机根据设定的水温调整浴缸的水温温度， 确保水温能够准确达到预定水温。 图2 中由上到下六个按键的作用分别是：（ 1）S1 为温控切换键：从温度显示状态切换到预设温度值设置状态。（ 2）S2 为温度增加键：当处于设置状态时， 按动此按键使预设温度值增加。（ 3）S3 为温度减少键：当处于设置状态时，按动此按键使预设温度值减少。（ 4）S4为设置电磁阀和水泵开关状态键。（ 5）S5 为水泵和电磁阀运行键（ 当按下S4 时，按一下S5 打开电磁阀①，关闭电磁阀①重复操作上述步骤；三秒内，按两下S5 打开电磁阀②和水泵①，关闭电磁阀②和水泵①重复操作上述步骤；三秒内，按三下S5 打开电磁阀③和水泵②， 关闭电磁阀③和水泵②重复操作上述步骤）。（ 6）S6 为电机打开键（ 电机用MOTOR 表示）。 图中用LED灯通断模拟直动式电磁阀是否工作， 用MOTOR-CD 模拟水泵是否工作。

结束语

本文主要研究了调温按摩节水浴缸控制系统的设计， 利用AT89C52 单片机作为控制核心，从需要其实现的功能及其功能效果等多方面综合考虑选择合适器件，并将器件进行合理组合和设计，最终完成系统设计，不仅能控制恒温洗浴，同时还能通过水流循环和喷冲来按摩身体。 该系统具有稳定、可靠、响应速度快等优点，同时达到了节能减排、保护环境的目的。