一种停水自动关闭阀门电控装置的设计

2013-09-05 彭建贵州大学电气工程学院

　　本文介绍了一个在停水情况下能自动关闭供水总阀的电控装置。该装置主要由水压传感器、电磁阀、继电器、蓄电池和水管连接件等组成;具有工作稳定、可靠性高、功耗小、成本低、装配工艺简单、安装方便、适用范围广等特点;能有效避免水管“跑水”造成的水资源浪费和家庭财产损失;获得了国家实用新型专利，专利号：200320115361.8。

　　日常生活中停水是一种很普遍的情况，尤其在水资源缺乏地区或城市，或高层建筑的水压不足时，停水更是一种经常发生的事情。然而，就是因为这么一件平常而又司空见惯的事情，往往会因为一时的疏忽，一方面造成水资源浪费，甚至使自己或周围邻居的家庭财产遭受重大的损失;另一方面可能造成邻居之间不必要的纠纷。这里所谓的“疏忽”指的是：用户在打开水龙头发现停水后，常常会出现未及时关闭水龙头就离开了家;一旦中途来水时，由于家中无人，自来水就会白白地浪费掉，即通常所说的“跑水”现象。如果屋内的排水系统不完善或出现问题的话，后果将不堪设想。本文介绍的就是一种可以有效避免由于这种“疏忽”造成损失的电控装置。

1、设计思路

　　在水龙头和进水管之间接上一电控装置，装置中通过水压传感器对自来水管道内水压进行检测，然后根据水压的高低来控制装置内电磁阀阀门的开启或关闭——水压正常时表明自来水管道系统供水正常，没有停水，电磁阀阀门开启;无水压或非常低时表明已停水，电磁阀阀门关闭，切断管道向水龙头供水的通道，并显示停水信息。如果停水后再来水时，装置中的电磁阀阀门将一直保持关闭状态直到人为操控装置上的按钮发出“解除关闭状态”指令为止。当然要能够向装置发出“解除关闭状态”指令的话，一定是有人回家了，这样也就避免了由于所谓的“疏忽”可能造成的损失。该装置一般作水表前总阀使用。

2、装置的组成、结构及安装位置

　　装置主要由：水压传感器、电磁阀、继电器、指示灯、蜂鸣器、按钮开关、蓄电池、水管连接件及外壳等部件组成，其内部结构框图和安装位置如图1所示。装置中“水压传感器”用于对水管内水压进行检测，以确定是否停水;“控制按钮”用于控制电磁阀的动作;“显示”用于有水、停水的指示;“电磁阀”用于在停水时切断进水口与水龙头之间的水通道，以确保中途来水时，在没有人通过“控制按钮”解除电磁阀阀门关闭状态的情况下始终保持阻断进水口的水流向水龙头，起到防止“跑水”的作用;“控制单元”根据水压和控制按钮的动作情况向电磁阀发出动作指令，并向“显示及报警”电路送出相应的显示或报警信息;蓄电池为整个装置提供电源。

图1 组成、结构及安装位置图

3、电气控制电路及工作原理

　　本装置的电气控制电路原理图如下图2所示。图2中E为12V蓄电池，KY1为水压开关常开触点，KY2为水压开关常闭触点，K1为总电源开关，K2为来水打开电磁阀阀门按钮开关，K3为电磁阀阀门“开/闭”控制开关，JF为12V直流电磁阀(常开型)，J为12V直流继电器，J11、J12为12V继电器常开触点，R1、R2为1K限流电阻，D1、D2为发光二极管。

　　工作原理：

　　(1)K1闭合，给电路供电，K3置断开状态。在自来水管道中有水时，必然有一定的水压存在，此时水压开关中KY1闭合，KY2断开，D1通电发绿光以示有水，J和JF不得电，电磁阀阀门处于开启状态，水龙头的出水由水龙头阀门控制，装置处于正常供水状态。

图2 电气控制电路原理图

　　(2)停水时，水管中的水压降得很低或消失，这将导致水压开关中KY1断开，D1熄灭;KY2闭合，J得电，J11和J12闭合。J11保持J持续得电，J12使JF得电和D2通电发红光以示停水，JF得电开始工作使电磁阀阀门关闭，切断进水口与水龙头的连接通道，装置进入保护工作状态。

　　(3)停水后再来水时，由于水压升高，KY1闭合，D1通电发绿光以示有水了;同时KY2断开，但由于J11的自保作用使J仍然处于得电状态;J12、JF和D2仍然保持停水状态不变。这样即便水龙头的阀门没有关好，中途到来的水也会被电磁阀阀门阻挡住，而不会从水龙头中流出来了，达到了防止“跑水”的目的。这就是本装置防止跑水的原理。

　　(4)人回家后，打开水龙头发现没有水时，可立刻检查一下装置上的D1和D2，如果D1不亮D2亮，则说明现在仍处于停水状态;如果D1亮D2亮，则说明现在已来水了，但此时装置正处于保护状态。要恢复供水，必须按动K2，K2触点断开(此时KY2已是断开的)使J失电，J11、J12断开，则JF失电，电磁阀阀门打开，同时D2熄灭，解除了装置的保护状态使装置回到了以上“1”所述的状态，水龙头便可恢复正供水。

　　(5)装置中的K3是用来直接手动控制电磁阀阀门“开/闭”的，一般情况下处于断开状态，电磁阀阀门的“开/闭”受KY2和K2联合控制。当手动K3闭合后，JF和D2被强制得电，此时无论停水与否，电磁阀阀门都被强制关闭，同时D2通电发红光以示电磁阀阀门关闭，这为使用者提供了手动关“阀门”(未停水时)的功能，以便对该装置水龙头一侧的水管管道进行维护和维修。

4、结束语

　　本装置的控制电路可采用单片机控制，也可采用继电器控制。经分析和已有的经验，并结合本装置的特点和使用场合而言，采用继电器控制相对单片机控制来说具有工作稳定、可靠性高、成本低、装配工艺简单、安装方便等优点;特别是该装置处于正常供水状态下，几乎不耗电(只有一只发光二极管点亮)，而停水的累计时间所占的比例很小，所以一个蓄电池可使用好几年不用更换。从目前市场和应用情况来看，还没有一个正规的能进入普通家庭的产品;如该装置能得到推广使用的话，无疑会给广大使用者带来福音，给生产者带来可观的利润。它不仅可用作家庭供水总阀，还可用作宾馆、企事业、机关等单位的非腐蚀性中压管道流体或气体的总阀。本装置经过长期的试验性使用，其效果得到了充分的验证，并于2004年获得了国家实用新型专利。