一种物联网安全水阀控制电路的制作方法

1.本实用新型涉及阀门设备技术领域，尤其涉及一种物联网安全水阀控制电路。


背景技术：

2.随着互联网的普及应用,物联网控制的家用电器有飞速发展的趋势。如通过网络远程控制家里的空调、净水器、热水器的等电器的使用，提升人们的生活品质。
3.家庭用水一般通过水阀连通市政的供水管网。由于种种原因,供水管网的某区域或某段管道有时会发生爆管情况，此时如果家庭内的水阀未及时切断与供水管网的连接，则会导致家用的管道及用水设备如热水器等出现损坏而造成财产损失。
4.目前家用的水阀都是人手动进行控制，当人不在家时，如出现水网爆管，则无法处理上述事故。
5.因此，现有技术还有待改进。


技术实现要素：

6.鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提出一种物联网安全水阀控制电路，旨在使得水阀能够被远程智能开启和关闭，在水网爆管时及时切断连接避免对家居设备造成破坏。
7.为实现上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：
8.一种物联网安全水阀控制电路，应用于电磁水阀的自动打开或关闭，电磁水阀内设置有电磁铁，其中，
9.所述控制电路包括主控电路，与主控电路电连接的压力传感器、无线通讯电路、及电磁水阀驱动电路，还包括为主控电路、压力传感器、无线通讯电路、及电磁水阀驱动电路供电的电源电路；
10.所述压力传感器采集电磁水阀内的水压信号并发送至主控电路；
11.所述主控电路将水压信号通过无线通讯电路发送至外部云端服务器，并通过无线通讯电路接收云端服务器返回的控制指令；
12.所述电磁水阀驱动电路电连接所述电磁铁，在主控电路的控制下使所述电磁铁上的电流正向或反向流动以控制电磁水阀的启闭。
13.其中，所述无线通讯电路为wifi 蓝牙双模芯片。
14.其中，所述主控电路内设置有主控芯片，所述主控芯片的型号为stm32f103c8t6。
15.其中，还包括与主控电路连接的流量传感器，流量传感器采集电磁水阀的水流量。
16.其中，所述压力传感器、流量传感器与主控电路之间均采用可拆卸的接口电路连接。
17.其中，所述压力传感器与主控电路之间连接的接口电路上设置有稳压保护管以保护所述主控电路。
18.其中，所述电磁水阀驱动电路为一桥式驱动电路，为电磁铁两端提供正反向电压。
19.其中，桥式驱动电路包括npn型三极管q9，q5，q4，q10，及pnp型三极管q2，q3，q2和q5为电磁铁提供正向电压，q3和q4为电磁铁提供反向电压，所述q9和q10接收主控电路的控制信号导通q2和q5时关闭q3和q4或导通q3和q4时关闭q2和q5。
20.其中，所述电源电路包括电源输入接口，与电源输入接口连接的5v输出稳压电路，及与5v输出稳压电路连接的3.3v输出稳压电路。
21.其中，所述5v输出稳压电路采用型号为7805的稳压芯片，所述3.3v输出稳压电路采用型号为lm1117的稳压芯片。
22.本实用新型的物联网安全水阀控制电路，通过设置主控电路，压力传感器、无线通讯电路、电磁水阀驱动电路及电源电路，压力传感器采集电磁水阀内的水压信号并发送至主控电路，主控电路将水压信号通过无线通讯电路发送至外部云端服务器，并通过无线通讯电路接收云端服务器返回的控制指令，主控电路依据控制指令通过电磁水阀驱动电路控制电磁水阀上电磁铁的电流方向以控制电磁水阀的启闭，这样本实用新型的水阀控制电路根据水网压力结合云端服务器可自动控制电磁水阀的开启和关闭，以使得家用的电磁水阀具有智能化的保护功能，以保障家庭用水设备的安全性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
24.图1为本实用新型物联网安全水阀控制电路第一种实施方式的原理示意图；
25.图2为本实用新型无线通讯电路的电路连接示意图；
26.图3为本实用新型主控芯片的电路连接示意图；
27.图4为本实用新型压力传感器与主控电路之间的接口电路示意图；
28.图5为本实用新型流量传感器与主控电路之间的接口电路示意图；
29.图6为本实用新型电磁水阀驱动电路的电路连接示意图；
30.图7为本实用新型电源电路的电路连接示意图；
31.图8为本实用新型指示灯电路的电路连接示意图。
32.附图标记说明：
33.100
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控制电路，10
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主控电路，11
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主控芯片，20
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压力传感器，30
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无线通讯电路，40
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电磁水阀驱动电路，50
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电源电路，51
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电源输入接口，52
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5v输出稳压电路，53
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3.3v输出稳压电路，60
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流量传感器，71、72
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接口电路，711
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稳压保护管，80
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指示灯电路，200
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电磁水阀，201
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电磁铁，300
‑
云端服务器。
具体实施方式
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
38.请参考图1，本实用新型提出一种物联网安全水阀控制电路100，应用于电磁水阀200的自动打开或关闭，电磁水阀200内设置有电磁铁201。
39.所述控制电路100包括主控电路10，与主控电路10电连接的压力传感器20、无线通讯电路30、及电磁水阀驱动电路40，还包括为主控电路10、压力传感器20、无线通讯电路30、及电磁水阀驱动电路40供电的电源电路50。
40.电源电路50接外部电源，本实用新型中，电源电路50接电源适配器，电源适配器外接市用220v交流电，将220v交流整流降压为12v电压后提供给电源电路50。
41.本实用新型的压力传感器20采集电磁水阀200内的水压信号并发送至主控电路10。所述主控电路10将水压信号通过无线通讯电路30发送至外部云端服务器300，并通过无线通讯电路30接收云端服务器300返回的控制指令。
42.所述电磁水阀驱动电路40电连接所述电磁铁201，在主控电路10的控制下使所述电磁铁201上的电流正向或反向流动以控制电磁水阀200的启闭。
43.电磁铁201连接电磁水阀200内的机械结构，如可复位的阀芯，作为一实施例，当电磁铁201通正向电流时，电磁铁201吸合阀芯移动，以打开电磁水阀200使得水网的水流入家庭管道，而当电磁铁201通饭向电流时，电磁铁201释放阀芯，阀芯复位移动，以关闭电磁水阀200以切断水网与家庭管道的连接，起到保护家庭管理及设备的作用。
44.本实用新型的控制电路100由于采用无线通讯电路30实时反馈数据至云服务端300或接收云服务端300的指令数据，故本实用新型的控制电路100可以接入物联网络以对电磁水阀200进行智能控制，适用于智能家居的推广应用。
45.可以理解，本实用新型的控制电路100还可以通过程序设置，使得主控电路10直接判断压力，并直接控制电磁水阀驱动电路40来打开或关闭电磁水阀200。
46.优选地，本实用新型的无线通讯电路30为wifi 蓝牙双模芯片。如图2所示，本实用新型的wifi 蓝牙双模芯片型号为wb3s。wb3s是一款低功耗嵌入式wi
‑
fi ble双协议模组。它由一个高集成度的无线射频芯片bk7231t和少量外围器件构成，内置了wi
‑
fi网络协议栈和丰富的库函数。
47.本实用新型的wifi 蓝牙双模芯片通过串口和主控电路100中单片机的串口相互通迅,单片机发送水阀的实际数据到wifi 蓝牙双模芯片，再通过wifi 蓝牙双模芯片上传至互联网络的云端服务器300。
48.同时wifi 蓝牙双模芯片wb3s将接受到的云端服务器300的命令后通过串口将云端服务器300的指令发送到单片机,单片机在接收到指令后执行相应的命令,控制电磁水阀200的开启和关闭工作以及其它工作。
49.如图3所示，本实用新型的主控电路10内设置有主控芯片11，所述主控芯片11的型号为stm32f103c8t6。
50.由于本实用新型的控制电路100整个控制过程比较复杂,程序代码比较长,所以需要容量比较大的单片机。故本实用新型的主控芯片11选用stm32f103c8t6高性能32位单片机来做为整个电路的主控芯片11。
51.图3中的u3为主控电路10的主控芯片11,它采用高级32位stm32类型单片机，该单片机具有128k的内存,足够存储比较复杂的应用程序。该单片机的型号是stm32f103c8t6，采用3.3v电压，并采用外部8m的晶振，还连接有写程序jtag接口。同时负责拉低单片机的boot0引脚连接有下拉电阻，使得单片机在启动的时候使用内部flash启动。
52.优选地，本实用新型的控制电路100还包括与主控电路10连接的流量传感器60，流量传感器60采集电磁水阀200的水流量。流量传感器60能实时反馈该电磁水阀200的用水流量，以便于后续的数据统计分析。
53.进一步地，本实用新型的压力传感器20、流量传感器60与主控电路10之间均采用可拆卸的接口电路连接。这样便于压力传感器20、流量传感器60与主控电路10的快速安装连接，也便于压力传感器20、流量传感器60的维护更换。
54.如图4所示，压力传感器20与主控电路10之间设置有接口电路71。
55.压力传感器20是使用一个带模拟电压反馈的水压传感器。模拟电压的大小反应压力的大小,通过图4中的j1接口(即接口电路71)与单片机u3相连。压力的模拟信号电压大小结果做为模拟信号传输到单片机u3的pa9引脚上，单片机u3通过内部的模数转换器转换用程序转换成数字信号,然后经过程序计算得到外部的水压力值，然后通过串口传送到u2通讯模块,最后通过u2通讯模块传送到互联网的云端服务器300。
56.优选地，压力传感器20与主控电路10之间连接的接口电路71上设置有稳压保护管711以保护所述主控电路10。
57.即图4接口电路中的3.3v稳压保护管z1，是为了防止外部有异常的时候,保护单片机u3的pa9口，使得单片机u3引脚上的电压不得超过3.3v,因此保护单机不被击穿。
58.如图5所示，本实用新型的流量传感器60与主控电路10之间设置有接口电路72。
59.流量传感器60通过j6(即接口电路72)的 12v线得到其工作电源,流量传感器60的脉冲反馈接在j6的第3脚，该引脚与单片机u3的pa2引脚连接。二极管d8是为了防止外部有干扰电压时输入到单片机u3引脚,避免烧毁单片机u3,同时又使得流量传感器60的脉冲处于低电平时可以使用这个二极管把单片机u3的输入引脚拉低。
60.可以理解，本实用新型的控制电路100可以不包括流量传感器60，而设置可以与流量传感器60连接的接口电路72来外接流量传感器60，即量传感器60采用外购件并通过接口电路72来与本实用新型的控制电路100插接连接使用。
61.本实用新型控制电路100的电磁水阀驱动电路40为一桥式驱动电路，为电磁铁201两端提供正反向电压。
62.具体地，如图6所示，本实用新型的桥式驱动电路包括npn型三极管q9，q5，q4，q10，
及pnp型三极管q2，q3，q2和q5为电磁铁201提供正向电压，q3和q4为电磁铁提供反向电压，所述q9和q10接收主控电路10的控制信号导通q2和q5时关闭q3和q4或导通q3和q4时关闭q2和q5。
63.本实用新型的电磁水阀200是一个保持式电磁阀,当它的电磁铁r2的线圈通正向电压的时候,电磁水阀200的阀门就会打开，当它的电磁铁r2的线圈通反向电压的时候，电磁水阀200的阀门就关闭。当电磁水阀200没有通电压的时候,电磁水阀200保持原来的状态不变。
64.本实用新型桥式驱动电路中，单片机u3的pa12引脚连接q5和q9的基极，单片机u3的pa11引脚连接q4和q10的基极。pa12引脚、pa11引脚有单片机u3控制输出pwm信号。
65.本实用新型桥式驱动电路的工作过程如下：
66.当单片机u3的pa12输出高电平的时候,高电平分为两个回路,一条回路通过r26加在npn型的q5的基极上面,使得q5三极管导通，另一路通过r36加在npn型的q9的基极上面,因此q9导通,进而拉低pnp型q2的基级,使得q2导通，这样电流就从 12v电源流入,经过q2到电磁铁r2的下端,然后流出电磁阀r2的上端到q5，经过q5最后到电源的负极,形成一个正向导通的电流回路，使得电磁水阀200的阀门打开。
67.当单片机u3的pa11输出高电平的时候,高电平同样也会分为两路,一路通过r27加在npn型的q4的基极上，使得q4导通，另一路通过r24加在npn型的q10的基极上面，因此q10导通，q10导通后拉低pnp型q3的基极,使得q3导通，这样电流就从 12v电源流入，经过q3到电磁铁r2的上端,然后流出电磁铁r2的下端到q4，经过q4最后流到电源的负极,形成一个反向导通的电流回路，使得电磁水阀200的阀门关闭。
68.本实用新型的单片机u3的控制程序，有严格的时序控制：
69.1、pa11和pa12不能同时取高电平。
70.2、如果需要立即导通或关闭,pa11和pa12也必须同时取一小段时间的低电平后才允许另外一个引脚取高电平。不能在其中一个引脚刚刚开始变成低电平后,另外一个引脚马上就变成高电平，避免短路损坏。
71.如图7所示，本实用新型的电源电路50包括电源输入接口51，与电源输入接口51连接的5v输出稳压电路52，及与5v输出稳压电路连接的3.3v输出稳压电路53。
72.优选地，所述5v输出稳压电路52采用型号为7805的稳压芯片，所述3.3v输出稳压电路53采用型号为lm1117的稳压芯片。
73.j3(即电源输入接口51)是和外接12v电源适配器的标准接口,d5是为了防止外部电压接反造成电路板的损坏而接的保护二极管,7805稳压芯片将12v稳定为5v电压，以预先为lm1117稳压芯片提供5v的电压。而lm1117稳压芯片将5v电压稳定输出为稳压3.3v，从而为单片机u3、wifi 蓝牙双模芯片u2等提供稳定可靠的电源。
74.如图8所示，本实用新型的控制电路100还包括指示灯电路80，所述指示灯电路80包括信号指示灯d1、d2、d4、d6以及电源指示灯d7。指示灯电路80能反应控制电路100的工作状态。
75.本实用新型实施例提出的物联网安全水阀控制电路100，通过设置主控电路10，压力传感器20、无线通讯电路30、电磁水阀驱动电路40及电源电路50，压力传感器20采集电磁水阀200内的水压信号并发送至主控电路10，主控电路10将水压信号通过无线通讯电路30
发送至外部云端服务器300，并通过无线通讯电路30接收云端服务器300返回的控制指令，主控电路10依据控制指令通过电磁水阀驱动电路40控制电磁水阀200上电磁铁201的电流方向以控制电磁水阀200的启闭，这样本实用新型的水阀控制电路100根据水网压力结合云端服务器300可自动控制电磁水阀200的开启和关闭，以使得家用的电磁水阀200具有智能化的保护功能，保护了家庭用水设备的安全。
76.以上所述仅为清楚地说明本实用新型所作的举例，并非因此限制本实用新型的专利范围，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型技术方案中的内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。