联在一起的，阀芯的另一端为阀锥，在丝杠相对水龙头出水端17做相向运动或相 离运动时，阀锥就与阀窝相接触并封闭通道或开启通道。阀锥工作行程为L，实际工作端点 分别由手感和即时状态确定。为保证封闭力矩不超值和开启量不过大，在两工作端设有限 位块。
[0023] ②自动状态： 驱动力矩由步进电机10提供，电机转矩带动电机输出端外花键?ο-b，该外花键与双环 内花键11上环啮合，双环内花键11下环与外花键12啮合驱动与12 -体的T型螺母转动， 在T型螺母4的驱动下，与之相啮合T型丝杠做轴向移动，而丝杠与阀芯是固联在一起的， 阀芯的另一端为阀锥，在丝杠相对水龙头出水端17做相向运动或相离运动时，阀锥就与阀 窝相接触并封闭通道或开启通道。
[0024] ③手动-自动状态转换的实现： 在手动-自动互转的过程中，应保证两种状态相对独立而互不干涉。因此，该水龙头 设有手动-自动互转的换位连接销8和啮合-脱开花键机构11-12。在手动转换为自动 状态时，按下手柄6至一定位置，换位连接销8下移，通过中间套推动与步进电机输出端相 配合的内花键11下移，从而将内花键11的双内环分别与步进电机输出端外花键和与T型 螺母为一体的外花键置于同时啮合状态，亦即是说，步进电机的转矩将通过步进电机输出 端-内花键-外花键-T型螺母-T型丝杠使阀锥上下直线运动，实现水龙头的开启和关闭。
[0025] 在自动转换为手动时，提起手柄6至一定位置，通过中间套将电机输出轴?而的外 花键与双环内花键11的上环、脱开，即花键机构11-12处于脱开状态。此时，换位连接销抬 起，连接销上固联一串行开关，此开关断开，保证步进电机为断电状态。
[0026] 此时，转动手柄6,通过隔套9和双环内花键11的下环与T型螺母4上的外花键啮 合。转动T型螺母时，T型螺母4只绕自身轴线回转，无轴向相对运动。故在T型螺母4的 驱动下，与之相啮合T型丝杠做轴向移动，而丝杠与阀芯是固联在一起的，阀芯的另一端为 阀锥，在丝杠相对水龙头出水端17做相向运动或相离运动时，阀锥就与阀窝相接触并封闭 通道或开启通道。
[0027] 换位连接销在下位时，通过推杆与中间套使与步进电机轴输出端外花键11处于 非啮合状态的内花键12下行并与11进入啮合状态，同时，与12联动的另一段内花键与T 型螺母上端的外花键啮合，T型螺母转动，驱动阀芯作轴向运动。
[0028] (3)智能水龙头手动-自动切换控制与动作-逻辑功能如下表：
水龙头壳体结构如下： 水龙头壳体采用整体对称铸造结构，可接两个来水口的任意一个；外上部用外螺纹与 上外盖连接，阀窝为90度锥角的锥面，它与带高强度橡胶密封环的阀锥相配合，不仅能够 保证开闭的可靠，而且重复精度高；中部制有内圆柱面，以便安装轴承。
[0029] (1)本发明提供一个能手动和自动开关的智能式水龙头，其基本特征是，在手动状 态下它具有一般水龙头的功能特征；在自动状态下，水龙头根据需要使自己处于"开"、"关" 或"保持"原有状态； (2) 智能式水龙头的控制特征在于，事先设定"开"、"关"或"保持"原有状态三个阈值， 控制信号直接取自盛水器皿的水位信息，水位在阈值Pl以下时，水龙头取位"开"；水位在 阈值Ρ2以上时，水龙头取位"关"；水位在阈值Pl和Ρ2之间时，水龙头取位"保持"。整 个控制过程由单片机完成； (3) 智能式水龙头的结构与运动特征在于，在同一个水龙头壳体内分别有两条运动通 道。在手柄与阀芯相联通时，转动手柄即可开启或截止阀芯，实现水龙头的手动开关功能； 在步进电机与阀芯相连通时，阀芯上部装有步进电机，电机轴输出端与螺母形成运动链，电 机转动通过中间环节带动螺母转动，螺母只绕自身轴线回转，它推动与之相配合的丝杠做 轴向运动，丝杠的另一端即是阀锥，阀锥的直线运动实现水龙头的开和闭； (4)实现水龙头手动与自动转换功能的元件是换位连接销及其转换装置，它有 "Manual"和"Auto"两个工作位置。在"Manual"位时，手柄与步进电机及其所属丝杠机 构拖开，转动手柄，即转动螺母从而使锥形阀芯做直线运动；在"Auto"位时，步进电机与螺 母相联通，步进电机转动带动螺母运动，驱动锥形阀芯做直线运动，实现"开"或"关"。在 "Manual "和"Auto"转换中，提起或按下换位连接销，使步进电机的一个触点处于断开或接 通状态；借助于手柄的上拉或下压使中间套上移或下移，造成步进电机轴输出端与花键机 构的脱开或啮合。在脱开状态，手柄与阀芯形成运动链，实现手动；在啮合状态，电机轴输出 端与阀芯形成运动链，形成自动。
[0030] 需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域 技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本 发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目 的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1. 一种智能水龙头，其特征在于，所述水龙头包括进水端（I)、出水端（18)、带外花键 的T型螺母（4)、上盖（5)、手柄（6)、螺帽（7)、换位连接销（8)、双环内花键（11)、外花键 (12)、T型丝杠（13)、阀芯（14)及阀锥（17)， 所述水龙头由微处理器和液位传感器控制，微处理器的控制端口连接三极管的基极， 三极管的基极连接步进电机（10 )， 所述微处理器实时监测液位传感器输出信号的变化，微处理器内事先将水龙头设定 "开"、"关"或"保持"初始状态三个阈值，液位传感器的信号取自盛水器皿的水位信息，盛水 器皿的水位在阈值Pl以下时，液位传感器输出信号给微处理器，微处理器控制水龙头取位 "开";水位在阈值P2以上时，微处理器控制水龙头取位"关"；水位在阈值Pl和P2之间时， 微处理器控制水龙头取位"保持"。2. 如权利要求1所述的智能水龙头，其特征在于，所述水龙头壳体内分别有两条运动 通道，在手柄（6)与阀芯（14)相联通时，实现水龙头的手动开关功能；在步进电机（10)与 阀芯（14)相连通时，通过阀芯、螺母、丝杠及阀锥实现水龙头自动开关功能。3. 如权利要求1所述的智能水龙头，其特征在于，所述换位连接销（8)有"Manual"和 "Auto"两个工作位置，所述换位连接销通过上拉或下压运动实现"Manual"和"Auto"工作 位置的切换。4. 如权利要求1-3之一所述的智能水龙头，其特征在于，所述水龙头壳体为整体对称 铸造结构，壳体外上部通过外螺纹与上盖连接，所述阀锥（17)形成90度锥角的阀窝，阀窝 与带橡胶密封环的阀锥（17)相配合，阀窝与阀锥的中部制有内圆柱面。
【专利摘要】本发明公开了一种智能水龙头，由微处理器和液位传感器控制，液位传感器内部设置三极管，微处理器的控制端口连接三极管的基极，三极管的基极连接步进电机，微处理器实时监测液位传感器输出信号的变化，盛水器皿的水位在阈值P1以下时，液位传感器输出信号给微处理器，微处理器控制水龙头取位“开”；？水位在阈值P2以上时，取位“关”；？水位在阈值P1和P2之间时，取位？“保持”。本发明的水龙头能自动打开接水，水接到一定位置能自动关闭，不需要供水时水龙头不打开。有人在家时，可置水龙头手动状态或自动状态；人离开房间时根据需求将水龙头置于自动状态。此水龙头亦可用于工业给水及其他行业的智能化/自动化/手动供给水。
【IPC分类】F16K31/05, F16K1/00
【公开号】CN105179709
【申请号】
【发明人】顾立志, 辛运霞, 王少英, 刘丽娜, 马鑫
【申请人】黄河交通学院
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月22日