水泵智能控温供水系统.pdf

本发明涉及一种能使生活与采暖用水及管道内循环水的水温基本稳定且能节约水资源和热能的水泵智能控温供水系统，包括：水泵、电源控制电路、中央控制单元以及温度传感器；水泵的入口与热水箱相连，水泵的出口与用水回管的入口端相连，用水回管的出口端与热水箱相连；温度传感器用于检测用水回管上的温度；中央控制单元根据由温度传感器测得的测量温度与预设温度的温度差值开启或关停水泵；当所述测量温度低于所述预设温度0.5～3℃时，开启水泵；当测量温度高于预设温度0.5～3℃时，关停水泵。另外，在不同时段内，中央控制单元根据由温度传感器测得的测量温度与对应不同的预设温度的温度差值通过电源控制电路开启或关停水泵。

1、  一种水泵智能控温供水系统，包括水泵(5)，其特征在于：还包括：与水泵(5)的电源端相连的电源控制电路(1)、与电源控制电路(1)的供电控制输入端相连的中央控制单元(2)、以及与中央控制单元(2)的温度信号输入端相连的温度传感器(6)；水泵(5)的入口与热水箱(9)相连，水泵(5)的出口与用水回管(10)的入口端(10-1)相连，用水回管(10)的出口端(10-2)与热水箱(9)相连；温度传感器(6)用于检测用水回管(10)上的温度；
中央控制单元(2)根据由温度传感器(6)测得的测量温度与预设温度的温度差值通过电源控制电路(1)开启或关停水泵(5)；即：当所述测量温度低于所述预设温度0.5～3℃时，中央控制单元(2)通过电源控制电路(1)开启水泵(5)；当所述测量温度高于预设温度0.5～3℃时，中央控制单元(2)通过电源控制电路(1)关停水泵(5)。

2、  权利要求1所述的水泵智能控温供水系统，其特征在于：还包括：与中央控制单元(2)的控制信号输入端相连的控制键盘(4)、以及与中央控制单元(2)的显示信号输出端相连的LCD(3)；所述水泵(5)上端设有控温盒(20)；控温盒(20)包括：底座(20-1)、设于底座(20-1)上的电路板(20-4)、以及与底座(20-1)相上下配合的上盖(20-2)；底座(20-1)的下端面(20-5)为与水泵(5)的上端面相配合的弧形曲面；上盖(20-2)上设有所述LCD(3)和控制键盘(4)的一对按钮(S1和S2)。

3、  根据权利要求1或2所述的水泵智能控温供水系统，其特征在于：温度传感器(6)设于距离所述用水回管(10)的出口端(10-2)1.5至3米处，且所述用水回管(10)的入口端(10-1)与出口端(10-2)相邻设置，以使所述用水回管(10)上的温度传感器(6)与水泵(5)的间距小于1米；所述用水回管(10)上设有出水龙头(11)，且出水龙头(11)位于所述用水回管(10)的入口端(10-1)与温度传感器(6)所设位置之间。

4、  根据权利要求3所述的水泵智能控温供水系统，其特征在于：中央控制单元(2)可在不同时段采用对应不同的预设温度；即：在不同时段内，中央控制单元(2)根据由温度传感器(6)测得的测量温度与对应不同的预设温度的温度差值通过电源控制电路(1)开启或关停水泵(5)；同时，所述中央控制单元(2)使LCD(3)显示“时段模式标志”。

5、  权利要求4所述的水泵智能控温供水系统，其特征在于：所述用水回管(10)上设有水流开关(12)，水流开关(12)具有水流动信号输出端，所述中央控制单元(2)具有水流动信号输入端；水流开关(12)的水流动信号输出端与所述中央控制单元(2)的水流动信号输入端相连；
当用水回管(10)中有水流动时，水流使水流开关(12)闭合，同时中央控制单元(2)接收得来自水流开关(12)的水流动信号；中央控制单元(2)即开启水泵(5)1～20分钟后停止，然后判断水流开关(12)是否仍然闭合；若水流开关(12)仍然闭合，则中央控制单元(2)再次开启水泵(5)1～20分钟后停止，并重复判断水流开关(12)是否仍然闭合，直至水流开关(12)处于断开状态时，中央控制单元(2)根据由温度传感器(6)测得的测量温度与预设温度的温度差值通过电源控制电路(1)开启或关停水泵(5)。

6、  权利要求5所述的水泵智能控温供水系统，其特征在于：在水泵(5)停机时，若中央控制单元(2)通过温度传感器(6)所测得的测量温度低于低温保护温度，则中央控制单元(2)通过电源控制电路(1)开启水泵(5)，直至所述测得的测量温度超过低温保护温度2-5℃时，中央控制单元(2)通过电源控制电路(1)关停水泵(5)；同时，所述中央控制单元(2)使LCD(3)显示“低温保护状态标志”；该低温保护温度为5-20℃。

7、  权利要求5所述的水泵智能控温供水系统，其特征在于：当水泵(5)开启运行的时间超过预设运行时间时，中央控制单元(2)通过电源控制电路(1)关停水泵(5)，同时，所述中央控制单元(2)使LCD(3)显示“超时运行停歇标志”；直至停机时间满预设停歇时间时，中央控制单元(2)通过电源控制电路(1)开启水泵(5)。

8、  权利要求7所述的水泵智能控温供水系统，其特征在于：通过所述控制键盘(4)设置中央控制单元(2)处于人工控制模式时，中央控制单元(2)根据当前的预设温度运行，即：中央控制单元(2)根据由温度传感器(6)测得的测量温度与当前的预设温度的温度差值通过电源控制电路(1)开启或关停水泵(5)；同时，所述中央控制单元(2)使LCD(3)显示“人工模式标志”。

9、  权利要求8所述的水泵智能控温供水系统，其特征在于：还包括与中央控制单元(2)的数据读写端双向电连接的数据存储器(7)，用于存储预设信息；预设信息通过所述控制键盘(4)设定；所述预设信息包括：所述预设温度、所述低温保护温度、所述预设运行时间和所述预设停歇时间。

水泵智能控温供水系统
技术领域
本发明涉及一种对室内用水管路中的生活与采暖用水及管道内循环水进行实时控温的水泵智能控温供水系统。
背景技术
中国专利文献CN2918804Y公开了一种电子自控式水泵，包括电机、泵体、以及电子控制电路，在泵腔中设有压力传感器、温度传感器，在泵的流道中还设有流量传感器，在壳体上还设有液晶显示屏和输入按键。
中国专利文献CN1995857Y公开了一种控制向热交换器给水的给水泵的给水压力的给水泵控制系统。根据供给至热交换器的水温度和自热交换器回来的水的温度差(亦即往返温度差)调整给水泵的给水压力设定值。
中国专利文献CN2222335公开了一种自动温控节能浴室供水装置，包括冷水与蒸汽的供应管路及水箱，在管路中设有自动控制装置，是由水位控制电路、水温控制电路及出水开关控制电路所组成，水位控制电路通过水位传感器将信号经水位信号接受电路、处理电路及执行电路传给水源电磁阀，水温控制电路通过水温传感器将信号经水温信号接受电路、处理电路及执行电路传给蒸汽电磁阀，二电路共同工作得到恒温洗浴水。
中国专利文献CN201032306公开了一种热泵装置，包含压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器、保温件及恒温组；其中压缩机、冷凝器、节流器及蒸发器依序管路连结进行冷冻循环，保温件设有容置空间供水源流通，冷凝器设于容置空间中进行排热提升水温，恒温组包含温度传感器及温度控制阀，温度控制阀装设于该保温件上进行入水流量控制，温度传感器装设于该保温件上进行入水温度感测，使保温件出水温度到恒温状态。
上述现有技术的不足之处在于：现有的室内用水管路都是单向管路，即室内用水管路中的水只能从室内的水龙头流出，不能实现回流。这导致进入室内用水管路中的水发生冷却，使用时必须白白放走管内已冷却的水，导致水资源的浪费。即现有技术不能实现既能使水龙头出水的水温始终稳定，又能避免水资源浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能使室内生活与采暖用水及管道内循环水的水温基本稳定且可节约水资源和热能的水泵智能控温供水系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种水泵智能控温供水系统，包括：水泵、与水泵的电源端相连的电源控制电路、与电源控制电路的供电控制输入端相连的中央控制单元、以及与中央控制单元的温度信号输入端相连的温度传感器；水泵的入口与热水箱相连，水泵的出口与用水回管的入口端相连，用水回管的出口端与热水箱相连；温度传感器用于检测用水回管上的温度；中央控制单元根据由温度传感器测得的测量温度与预设温度的温度差值通过电源控制电路开启或关停水泵；即：当所述测量温度低于所述预设温度0.5～3℃时，中央控制单元通过电源控制电路开启水泵；当所述测量温度高于预设温度0.5～3℃时，中央控制单元通过电源控制电路关停水泵。
上述方案中，还包括：与中央控制单元的控制信号输入端相连的控制键盘、以及与中央控制单元的显示信号输出端相连的LCD；所述水泵上端设有控温盒；控温盒包括：底座、设于底座上的电路板、以及与底座相上下配合的上盖；底座的下端面为与水泵的上端面相配合的弧形曲面；上盖上设有所述LCD和控制键盘的一对按钮。
上述方案中，温度传感器设于距离所述用水回管的出口端1.5至3米处，且所述用水回管的入口端与出口端相邻设置，以使所述用水回管上的温度传感器与水泵的间距小于1米；所述用水回管上设有出水龙头，且出水龙头位于所述用水回管的入口端与温度传感器所设位置之间。
上述方案中，中央控制单元可在不同时段采用对应不同的预设温度；即：在不同时段内，中央控制单元根据由温度传感器测得的测量温度与对应不同的预设温度的温度差值通过电源控制电路开启或关停水泵；同时，所述中央控制单元使LCD显示“时段模式标志”。
上述方案中，所述用水回管上设有水流开关，水流开关具有水流动信号输出端，所述中央控制单元具有水流动信号输入端；水流开关的水流动信号输出端与所述中央控制单元的水流动信号输入端相连；当用水回管中有水流动时，水流使水流开关闭合，同时中央控制单元接收得来自水流开关的水流动信号；中央控制单元即开启水泵1～20分钟后停止，然后判断水流开关是否仍然闭合；若水流开关仍然闭合，则中央控制单元再次开启水泵1～20分钟后停止，并重复判断水流开关是否仍然闭合，直至水流开关处于断开状态时，中央控制单元根据由温度传感器测得的测量温度与预设温度的温度差值通过电源控制电路开启或关停水泵。
上述方案中，在水泵停机时，若中央控制单元通过温度传感器所测得的测量温度低于低温保护温度，则中央控制单元通过电源控制电路开启水泵，直至所述测得的测量温度超过低温保护温度2-5℃时，中央控制单元通过电源控制电路关停水泵；同时，所述中央控制单元使LCD显示“低温保护状态标志”；该低温保护温度为5-20℃。
上述方案中，当水泵开启运行的时间超过预设运行时间时，中央控制单元通过电源控制电路关停水泵，直至停机时间满预设停歇时间时，中央控制单元通过电源控制电路开启水泵。
上述方案中，通过所述控制键盘设置中央控制单元处于人工控制模式时，中央控制单元根据当前的预设温度运行，即：中央控制单元根据由温度传感器测得的测量温度与当前的预设温度的温度差值通过电源控制电路开启或关停水泵；同时，所述中央控制单元使LCD显示“人工模式标志”。
上述方案中，还包括与中央控制单元的数据读写端双向电连接的数据存储器，用于存储预设信息；所述预设信息通过所述控制键盘设定；所述预设信息包括：所述预设温度、所述预设差值、所述低温保护温度、所述预设运行时间和所述预设停歇时间。
本发明具有积极的效果：(1)本发明中，中央控制单元根据由温度传感器测得的测量温度与预设温度的温度差值通过电源控制电路控制水泵的开启或停机，使热水箱内的热水送入用水回管，同时使用水回管的出口端的水送回热水箱，从而实现用水回管内的水流循环，从而确保了用水回管上的出水龙头的出水水温基本稳定，故能使室内生活与采暖用水及管道内循环水的水温基本稳定，且可节约水资源和热能。(2)本发明中，所述控温盒设于水泵上；上盖上设有所述LCD和控制键盘的一对按钮，LCD和控制键盘分别用于显示和控制水泵的工作状态。(3)本发明中，温度传感器设于距离所述用水回管的出口端1.5至3米处，以防温度传感器距离热水箱太近而影响测温的准确性；所述用水回管的入口端与出口端相邻设置，以使用水回管上的温度传感器与水泵的间距小于1米，从而可以使中央控制单元的温度信号输入端与温度传感器的温度检测信号输出端的电缆引线较短，减小了信号衰减，确保了温度传感器输出的温度检测信号的可靠性较好；所述用水回管上设有出水龙头，且出水龙头位于所述用水回管的入口端与温度传感器所设位置之间，确保了出水龙头的出水水温基本等于所述预设温度。(4)本发明中，所述热水箱内的水温为40℃，中央控制单元可在不同时段采用对应不同的预设温度，例如：在生活用水或取暖高峰时段(比如：6:30～7:30，18:00～11:30)，所述预设温度可高一些，如35℃；其他时段，所述预设温度可低一些，如25℃，这样既可满足用水要求，又延长了水泵关停的时间，有利于节能并延长水泵使用寿命。(5)本发明中，用水回管上设有水流开关，用于传感水流信息。当用水回管中有水流动时，即有用户在用水，在此时中央控制单元开启水泵1～20分钟，可尽快确保用户所用水的水温接近于预设温度或热水箱内热水的水温，进一步确保了用户用水的温度并确保水压稳定。(6)本发明中，在水泵停机时，若中央控制单元通过温度传感器所测得的测量温度低于低温保护温度(如5℃)时，则中央控制单元通过电源控制电路开启水泵，以防止用水回管发生冰冻而损坏整个用水回管。(7)本发明中，当水泵开启运行的时间超过预设运行时间时，中央控制单元通过电源控制电路关停水泵，直至停机时间满预设停歇时间时，中央控制单元通过电源控制电路开启水泵。从而有效防止了水泵因运行时间过长而损坏，确保了水泵的使用寿命。(8)本发明中，通过所述控制键盘可控制中央控制单元处于人工控制模式，方便了对水泵的直接控制，提高了易用性。(9)本发明中，还包括与中央控制单元的数据读写端双向电连接的数据存储器，用于存储预设信息；在本发明的水泵智能控温供水系统断电后，数据存储器中的预设信息不会丢失，提高了其可靠性，方便了使用。
附图说明
图1为本发明的水泵智能控温供水系统的电路框图；
图2为图1中的电源线、水泵、温度传感器、水流开关和继电器的电原理图；
图3为图1中的中央控制单元、数据存储器、控制键盘、LCD和继电器驱动电路的电原理图；
图4为图1中的水泵智能控温供水系统的电源电路；
图5为本发明的水泵的外形结构示意图；
图6为本发明中的热水箱、水泵、温度传感器、用水回管、水流开关及出水龙头的结构关系示意图；
图7为图5中水泵的分解结构示意图。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的水泵智能控温供水系统包括：水泵5、与水泵5的电源端相连的电源控制电路1、与电源控制电路1的供电控制输入端相连的中央控制单元2、与中央控制单元2的温度信号输入端相连的温度传感器6、与中央控制单元2的控制信号输入端相连的控制键盘4、与中央控制单元2的显示信号输出端相连的LCD3、与中央控制单元2的数据读写端双向电连接的数据存储器7、与所述中央控制单元2的水流动信号输入端相连的水流开关12。电源控制电路1的交流电源输入端与电源线13相连。电源线13上设有电源插头，以与市交流电插座相连。
数据存储器7用于存储预设信息；所述预设信息可通过所述控制键盘4设定。
水泵5的入口与热水箱9或其他热水水源相连，水泵5的出口与用水回管10的入口端10-1相连，用水回管10的出口端10-2与热水箱9相连。
热水箱9与燃气锅炉、电锅炉或油锅炉8通过进水管8-1和出水管8-2相连。使用时，燃气锅炉、电锅炉或油锅炉8适于将热水箱9内的水抽入并加热，同时将加热后的热水送入热水箱9。热水箱9内热水水温为40℃。
见图5-7，温度传感器6设于与所述用水回管10的出口端10-2相距1.5至3米处，且所述用水回管10的入口端10-1与出口端10-2相邻设置，以使所述用水回管10上的温度传感器6与水泵5的间距小于1米；所述用水回管10上设有出水龙头11，且出水龙头11位于所述用水回管10的入口端10-1与温度传感器6所设位置之间。
见图7，所述水泵5上端设有控温盒20；控温盒20包括：底座20-1、设于底座20-1上的电路板20-4、以及与底座20-1相上下配合的上盖20-2；底座20-1的下端面20-5为与水泵5的上端面相配合的弧形曲面；上盖20-2上设有所述LCD3和控制键盘4的一对按钮S1和S2。底座20-1上还设有用于控制水泵转速高中低档设置的旋钮20-3，底座20-1下方一侧设有用于连接水泵5的电源线的电源插接电路板20-6。
见图5，所述LCD3适于显示当前由温度传感器6测得的测量温度值、水泵5的开启或停机状态标志、人工模式标志、时段模式标志、低温保护状态标志及超时运行停歇标志等。
中央控制单元2根据由温度传感器6测得的测量温度与预设温度的温度差值通过电源控制电路1开启或关停控制水泵5；即：当所述测量温度低于所述预设温度1.5℃(可设置为0.5～3℃之间的任意值)时，中央控制单元通过电源控制电路1开启水泵5；当所述测量温度高于预设温度2℃(可设置为0.5～3℃之间的任意值)时，中央控制单元2通过电源控制电路1关停水泵5。
见图2-4，所述电源控制电路1包括：继电器k1和继电器驱动电路；中央控制单元2通过继电器驱动电路控制继电器k1闭合或断开，从而控制水泵5接入供电回路或与供电回路断开。图2中的k1M为继电器k1的控制线圈。
图4中的PW1为稳压器，220V交流电经R1、R2降压后再经由D1-4构成的整流电路整流，整流电路输出的直流电经稳压器PW1后得到稳定的直流电源VCC，作为中央控制单元2中的单片机U1等的电源。
所述中央控制单元2可在6个时段采用对应的6个不同的预设温度；即：在不同的时段内，中央控制单元2根据由温度传感器6测得的测量温度与对应不同的预设温度的温度差值通过电源控制电路1开启或关停水泵5；同时，中央控制单元2使LCD3显示“时段模式标志”。
当用水回管10中有水流动时，水流使水流开关12闭合，水流开关12的水流动信号输出端呈高电平，同时中央控制单元2接收得来自水流开关12的水流动信号；中央控制单元2即控制水泵5开启15分钟后停止，然后判断水流开关12是否仍然闭合。
若水流开关12仍然闭合，则中央控制单元2再次控制水泵5开启15分钟后停止，并重复判断水流开关12是否仍然闭合，直至水流开关12处于断开状态(此时的水流开关12的水流动信号输出端呈低电平)时，中央控制单元2根据由温度传感器6测得的测量温度与预设温度的温度差值通过电源控制电路1开启或关停水泵5。
在水泵5停机时，若中央控制单元2通过温度传感器6所测得的测量温度低于低温保护温度，则中央控制单元2通过电源控制电路1开启水泵5，直至所述测得的测量温度超过低温保护温度3℃时，中央控制单元2通过电源控制电路1关停水泵5；同时，所述中央控制单元2使LCD 3显示“低温保护状态标志”。该低温保护温度为5℃。
当水泵5开启运行的时间超过预设运行时间(例如2小时)时，中央控制单元2通过电源控制电路1关停水泵5，同时，所述中央控制单元2使LCD 3显示“超时运行停歇标志”。直至停机时间满预设停歇时间(例如15分钟)时，中央控制单元2通过电源控制电路1开启水泵5。
通过所述控制键盘4的一对按钮S1和S2控制中央控制单元2处于人工控制模式时，中央控制单元2根据当前的预设温度运行，即：中央控制单元2根据由温度传感器6测得的测量温度与当前的预设温度的温度差值通过电源控制电路1开启或关停水泵5；同时，所述中央控制单元2使LCD3显示“人工模式标志”。
见图3，所述中央控制单元2中的单片机U1采用的型号为SH69P55AF，接口J1用于与液晶屏LCD3相连，数据存储器7采用型号为HT24C02的闪存芯片。所述控制键盘4由图2中的S1、S2构成，所述控制键盘4通过KE1、KE2与中央控制单元2的控制信号输入端相连。
见图2-3，与所述电源控制电路1的供电控制输入端相连的中央控制单元2的供电控制输出端，即为单片机U1的D1端；中央控制单元2的温度信号输入端即为与单片机U1的38脚；中央控制单元2的控制信号输入端即为单片机U1的KE1和KE2端；中央控制单元2的显示信号输出端即为单片机U1的SEG5～8、SEG13～23和COM1～4端；中央控制单元2的水流动信号输入端即为单片机U1的D2端；中央控制单元2的数据读写端即为单片机U1的SCL和SDA端。