CN1787738A - 用于软管操作的遥控装置 - Google Patents

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Abstract

一种软管控制系统，包括接收器(40，42)和发射机(50)，通过它们可以遥控流经软管(16)水的流通并将软管在卷轴上的缠绕和解绕。系统优选地具有节能的优点，例如，通过使用能量控制单元，可以减少系统内电子设备(40)的能量消耗，却不会无故打断设备使用。接收器可被用于软管控制系统的不同方面或整个软管控制系统。

Description

用于软管操作的遥控装置
技术领域
本发明总体上涉及软管系统，更具体地说，涉及控制软管系统的流体流动和缠绕操作。本发明进一步涉及软管系统的节能方面。
背景技术
典型的软管用于连接位于软管近端或远侧端的开/关阀门。例如，花园软管被安装到房子或其他建筑物外的龙头上，用传统的手动拴或阀门打开或关闭龙头处的水流。由于软管被设计成从龙头伸出许多码远的距离，具有一种在软管远侧端或喷嘴端打开或关闭水流的方法将很方便。因此，许多手动设备，例如喷枪，被提供成用于安装在软管的喷嘴端，这样不必重复地返回龙头处就能打开或关闭水流。
尽管这些附属装置在喷嘴端打开或关闭水流方面是有效的，但当不再使用软管时，水源处的水流依然开放常常不合人意。沿软管整个长度的持续水压由于很多原因不合人意。在多种长度软管之间的结合部，喷嘴和喷嘴附属装置(例如喷枪)的结合部，龙头和软管之间的结合部，压力将趋于形成泄漏通道。另外，持续的压力也会沿软管本身形成泄漏。这些部位持续的泄漏将导致花园地面被淹没或泥泞，特别是在用户必须去打开或关闭水流的靠近龙头的地方。此外，由于沿软管线的持续压力，操作软管、将其搬来搬去或盘绕起来储藏将很困难。这导致用户到水源处用例如外面龙头上的手动拴来关闭水流。然而，够到龙头通常不太方便。通常龙头被阻隔或很难够到，龙头周围的区域也往往因漏水而很泥泞。
通过在软管内提供一种可遥控的电力驱动阀或流通控制器，这些问题已经在一定程度上被解决。通过遥控，阀门可选地打开或关闭软管内的流体流通通道。然而，存在着限制遥控设备使用的能量消耗问题。遥控系统主要涉及由电池或低能电源供电的遥控发射机及其受控单元。该受控单元连接到通常由持续电源、而不是电池供电的接收器上。因此，遥控发射机会典型地由电池供电而成为真正的“无线”，但接收器通常用电线连接到较大的或持续的电源上。发射机之所以可以依靠电池或低能电源工作，是因为它仅需要在向接收器发射无线信号时吸收能源；因此，发射机不需要时时吸收能源。另一方面，接收机不能以此方式工作，因为它不知道何时会有指令送来。换句话说，在传统装置中，接收器必须持续监测输入信号，因此必须时时运行。持续监测输入信号所需的能量通常会在几天内耗尽电池能源。这就造成了完全无线，或全电池操作的遥控设备是不实用的。
还存在电机化的软管卷筒。该卷筒本身带有机械的和电子的控制器。
发明内容
因此，存在对软管系统内的流体流动以及电机化卷筒改进控制的需求。还存在减少操作各种附加的流体流动控制器和/或电机化卷轴的遥控系统所需能源的需求。为满足这些需求，本申请为软管系统提供了允许遥控附加的流通控制器和电机化卷轴的各种实施例。
另一方面，本发明提供一种软管控制系统，包括：流通控制器、软管卷绕设备、电子部件以及遥控装置。该流通控制器包括：入口、出口、限定在入口与出口之间的流体流通通道、以及被安置成可选择地关闭流体流通通道的电力驱动阀。与流通控制器的出口流体连通的软管卷绕设备包括：软管可缠绕在其上的可旋转卷筒、以及连接成用于旋转该卷筒的电动机。电子部件与阀门和电机通信，并被构造成传送电力以驱动阀门和电机。电子部件包括被构造成接受用于控制阀门与电机的无线指令信号的无线接收器。遥控装置包括手控装置和无线发射机。无线发射机被构造成向无线接收器发射用于控制阀门与电机的指令信号。手控装置连接到无线发射机上以允许对无线发射机的控制。
另一方面，本发明提供一种软管控制系统，包括：流通控制器、软管可缠绕在其上的可旋转的软管卷轴卷筒、被连接成旋转该卷筒的可控电机、电子部件、以及遥控装置。流通控制器具有入口、出口、限定在入口与出口之间的流体流通通道、以及被安置成能可选择地关闭流体流通通道的电力驱动阀门。电子部件与阀门与电机通信。遥控装置被构造成发送无线指令信号给电子部件，以控制阀门与电机。
另一方面，本发明提供一种软管控制系统，包括：流通控制器、软管可缠绕在其上的可旋转的软管卷轴卷筒、被连接成旋转该卷筒的可控电机、电子部件、以及遥控装置。流通控制器具有入口、出口、限定在入口与出口之间的流体流通通道，以及被安置成能可选择地关闭流体流通通道的阀门。入口被构造成与家用水龙头相配合，出口被构造成与水软管相配合。接收器被构造成接收用于控制阀门与电机的无线指令信号。遥控装置被构造成向接收器发射用于控制阀门与电机的无线指令信号。
另一方面，本发明提供一种节能系统，包括无线接收器和能量控制单元。无线接收器被构造成接收无线信号，该无线信号控制至少一个用于驱动软管卷轴旋转的电机和用于控制流经软管系统的流体流动的电力驱动阀。无线接收器只有在通电状态下才能接收无线信号。能量控制单元被构造成在一个周期中，对无线接收器在通电与不通电状态之间反复切换。在一个实施例中，能量控制单元被构造成在每个周期期间将无线接收器保持在不通电状态不大于设定时间。在此实施例中，系统进一步包括遥控装置，其被构造成发射控制至少一个电机和阀门的无线指令信号，该遥控装置被设置成每个信号发射的持续时间至少和设定时间期间一样长。
另一方面，本发明提供一种节能系统，包括无线接收器和能量控制单元。无线接收器被构造成接收无线信号，该无线信号控制至少一个用于驱动软管卷轴旋转的电机和用于控制流经软管系统的流体流动的电力驱动阀。无线接收器只有在通电状态下才能接收无线信号。能量控制单元被构造成通过施加用于启动机械设备移动的初始电压并且随后在机械设备开始移动之后和将要停止之前减小机械设备的电压而减少能量消耗。在一个实施例中，机械设备是阀门。另一个实施例中的机械设备是电机。
另一方面，本发明提供以下方法：无线阀门指令信号被接收用于控制电力驱动阀，该阀门被安置成能够可选择地关闭流经软管系统的流体流通通道。阀门被安置并用于响应无线阀门指令信号。无线卷轴指令信号被接收用于控制电机，该电机连接成旋转软管可缠绕在其上的卷筒。电机响应无线卷筒指令信号而被启动。
另一方面，本发明提供以下方法：无线阀门指令信号从遥控装置发射给无线接收器。依据此无线阀门指令信号控制流经软管系统的流体流动。无线卷筒指令信号从遥控装置发射给无线接收器。依据此无线卷轴指令信号控制电机，该电机被连接成旋转软管可缠绕在其上的卷筒。
另一方面，本发明提供一种通过检测来自遥控发射机的无线信号以节约能源的方法。依照此方法，在一个周期中，无线接收器在通电与不通电状态之间被反复切换。无线接收器被构造成接收无线信号，该无线信号控制至少一个用于用于驱动软管卷轴旋转的电机和用于控制流经软管系统的流体流动的电力驱动阀。无线接收器只有在通电状态下才能接收无线信号。如果无线接收器在通电状态接收到无线信号，则停止向不通电状态的转换。
另一方面，本发明提供一种节能阀门控制器，包括：流通控制器及与该流通控制器连接的电子部件。流通控制器包括：入口、出口、限定在入口与出口之间的流体流通通道、以及被安置成能可选则地关闭流体流通通道的电力驱动阀。电子部件包括被构造成接收用于控制阀门的无线指令信号的无线接收器，而且能量控制单元被构造成在一个周期中，对无线接收器在通电与不通电状态之间反复切换。
另一方面，本发明提供一种节能阀门控制器，包括：流通控制器及与该流通控制器连接的电子部件。流通控制器包括：入口、出口、限定在入口与出口之间的流体流通通道、以及被安置成能可选择地关闭流体流通通道的电力驱动阀。电子部件包括无线接收器和能量控制单元。接收器被构造成接收用于控制阀门的无线指令信号。能量控制单元被构造成通过施加用于启动阀门移动的初始电压并在阀门开始运转之后和将要停止阀门的移动之前减小阀门的电压来减少能量消耗。
另一方面，本发明提供一种通过流通控制器减少能量消耗的方法。依照此方法，接收器被反复打开或关闭，接收器被构造成接收无线指令信号来控制流通控制器的电力驱动阀。如果接收器接收到无线指令信号，则接收器保持打开以允许接收器向电力驱动阀传送指令信号。
另一方面，本发明提供一种通过流通控制器减少能量消耗的方法。依照此方法，在检测单元检测到无线信号之前，电子逻辑单元保持不通电状态。电子逻辑单元被构造成从检测单元接收信号并处理信号以控制流通控制器中的阀门。当检测单元检测到无线信号时，电子逻辑单元开始启动。
还有另一方面，本发明提供一种减少系统能量消耗的方法，用于控制软管系统内的至少一个流体流动和电机，该电机用于驱动卷轴旋转以缠绕软管系统的软管。依照此方法，施加初始电压以启动机械设备的移动。该初始电压在机械设备开始运转之后和被指令将要停止移动之前被减小。
为概述发明及相对于在先技术而实现的优点，以上描述了本发明的某些目的与优点。当然，容易理解，在依照发明的某些特定实施例，并非所有这些目的或优点都必须实现。因此，例如，本领域的技术人员会发现，本发明可以用一种完成或优化本文所教导的一个或一组优点的方式，而非一定完成本文所教导或建议的其他目的或优点的方式来体现或实现。
所有这些实施例均试图包括在本文所公开的本发明的保护范围内。在以下参照所附附图对优选实施例的具体描述中，本发明的各种实施例对本领域的技术人员将显而易见，本发明不局限于所公开的任何具体优选实施例。
附图说明
图1A所示为根据优选实施例的遥控阀门的示意图。
图1B所示为根据优选实施例构造的流通控制器的剖面示意图。
图2所示为根据另一个实施例的遥控阀门的示意图，该阀门置于软管的两段之间。
图3A示意性地说明了根据实施例的遥控装置。
图3B示意性地说明了根据另一个实施例的遥控装置。
图4示意性地说明了根据另一个实施例的用于遥控流体流动和卷筒操作的系统。
图5所示为一种实施例的电子装置的图示。
图6所示为能量控制单元的实施例。
图7A所示为图6所示的运算放大器的输出管脚1处的电压曲线。
图7B所示为图6所示的正相输入管脚3处的电压。
图7C所示为图6所示的反相输入管脚4处的电压。
图8所示为另一个实施例的能量控制单元。
图9所示为另一个实施例的能量控制单元。
图10A所示为说明图9所示的点p2处的电压图。
图10B所示为图9所示out1处的电压图。
图10C所示为图9所示out2处的电压图。
图10D所示曲线显示了当点p2处电压降至1.4伏以下时，图9所示的端口out1与out2两端电压会变为0。
具体实施方式
以家庭浇水或洗涤应用的花园软管为背景做说明，技术人员将会容易地理解优选实施例的原理和优点能应用到其他类型的软管产品中。例如，除示出的流体应用外，流经软管的流体流动可以包括其他应用的压缩空气或负压抽气。
图1A示出了本发明的一个实施例。流体源以建筑12的墙延伸出的水龙头10的形式为例示出。龙头10包括具有手控装置14的阀门或栓塞。与龙头10连通的软管管道16从近侧端18延伸至远侧端20，并终止于喷嘴22。喷嘴22通常被构造成接收附加装置。优选地，喷嘴接收手工启动的喷嘴附加装置(未显示)，例如水枪。
流通控制器30被置于软管管线16的远侧端20与水龙头10之间的某处。图1B中具体显示的流通控制器30限定了从入口34到出口36的流体流通通道。理想的是，入口34配备有内螺纹以便接收常规水龙头出口的外螺纹。类似的，流通控制器出口36限定了标准直径和螺距的外螺纹以便接收常规花园软管结合部的内螺纹。沿流通通道32的电力驱动阀38，例如电磁阀，可选地允许或禁止经其流通。这些具有入口和出口的电力驱动阀为市场上可购买的洒水器计时系统。如果术语“辅助的”用于描述流通控制器30，则该流通控制器可能仍是系统中唯一的控制器。换句话说，术语“辅助的”不一定意味着一定存在控制流通的其他方法；而是指，该术语用于作为区分流通控制器与例如手控装置14之类的其他项目的辅助。
在示出的实施例(图1A，1B，2，4，5)中，流通控制器30包括电子设备40，其被构造成从例如发射机或遥控装置50(图1A，2，3A，3B，4，5)的遥控源接收和传送信号，或指令信号。因此，辅助以天线42的电子设备40包括无线接收器，其被构造成从遥控源接收电磁信号的，并将这些信号转换成能打开或关闭电力驱动阀38的信号。另外，如图4所示，流通控制器30可通过一根或多根电线118连接到用于驱动卷轴卷筒116旋转的电机114。因此，流通控制器30可发送信号以控制电机114对卷轴的操作，电机指令信号通过接线118传送给电机。该接线也可向流通控制器30和电机114中的一个或两个传送电源。在示出的实施例中，电机114由连接到电源的电插头120供电。接线118向流通控制器30传送电源。通信方式的实例包括红外线(IR)和射频(RF)通信。
如图5所示，无线接收器41包括某种类型的检测单元44，例如RF接收器集成电路(IC)芯片，其被构造成检测引入的无线信号。另外，接收器41可包括逻辑单元或电路43，其被构造成分析和译码由检测单元检测到的引入的无线信号，如果有的话，并判断要产生什么响应。接收器41更优选地被构造成和电力驱动设备进行电力通信，以便使电信号转换成物理变量，例如阀门的冲力。检测单元44和逻辑单元43不需要在物理上局限于设置在单个外壳或接收器41内。
要说明的是，尽管被图示为外部部件，天线42仍然能可选地合并到流通控制器30的外壳内。同样在图1B中示出的是以电池47形式出现的独立DC电源。可以理解的是，流通控制器30能可选地由建筑物12上的电插座或太阳能电池或其它的AC电流供电。
在另一个实施例中，逻辑单元位于接收器之外。该逻辑单元可以是专用集成电路(ASIC)，或标准IC译码单元。更优的，逻辑单元在不需要时能够关闭。
另外，如图5所示，电子设备40可包括降低接收器41能量消耗的“能量控制单元”。当接收器41由电池47供电时，能量控制单元45将特别有价值。如以上背景技术部分介绍的，由于接收器必须持续监测无线信号，常规的无线接收器消耗大量能源。如果接收器由电池供电，电池电源会在非常短期内耗尽，例如一周或更短。能量控制单元45克服这种限制。在一个能量控制单元45的实施例中，接收器41可以工作达六个月。在一个实施例中，能量控制单元可使接收器工作比不带能量控制单元的接收器的工作时间的长二十倍。
在一个实施例中，能量控制单元45一般通过关闭接收器41的检测单元44和在“合理响应时间内”关闭所有其他电子设备而进行操作。“合理响应时间”指用户在操作遥控发射机50时不会注意或不在意的时间间隔。在另一个实施例中，“合理响应时间”被定义为比来自遥控发射机50的信号持续时间稍短。例如，当发射机50启动导致信号持续3秒钟时，检测单元44的关闭时间最好短于3秒钟。在可选择的实施例中，检测单元44的关闭时间比来自发射机50的信号持续时间长。在这些实施例中，发射的信号可能没被检测单元44检测到，这将造成充足的等待时间。在一个可选实施例中，合理响应时间体现在以下方面，一些实施例是作为水龙软管操作设备的，用户可以容忍在所在位置发生变化前等待几秒钟。在一个可选实施例中，合理响应时间是由电池的必要寿命和电池中的当前能量决定的时间间隔。例如，如果电池，或电池组，应当在接收器41内持续使用一年，但电池组只能对检测单元提供一周时间的持续动作，能量控制单元45将只在每52秒中的大约1秒内启动检测单元。51秒的向下循环会在从发射机50发出的信号初期到软管16内有水流流动之间造成很长时间的延迟，但这仅仅是时间间隔如何设置的一个事例。尽管如此，检测单元44只需在一秒内的一小段时间监测信号是否正被接收。例如，检测单元44可只在每秒中的1/50秒，或20毫秒内打开。这是充足的时间来识别信号是否正被接收并可节省数量可观的能源。
一旦能量控制单元45启动了检测单元44，就检测单元查找信号。反复开关检测单元44的过程和其他耗电设备限制了用于持续监测引入的无线信号的能量。如果检测单元在设定的时间内检测不到信号，能量控制单元45就优选地在另一时间间隔内关闭检测单元的电源，从而重复一次循环。
在另一实施例中，能量控制单元45同样关闭逻辑单元43。逻辑单元43不需要在一定时间后自动重新打开。而是，只有在检测单元44检测到无线信号后，逻辑单元43才需要打开。在一种实施例中，信号是从遥控发射机50发出的用于打开或关闭阀门38或驱动电机114的有效指令。
在这些节能实施例的任意一个中，设备被构造成在无线信号被检测到和信号停止之后返回其节能模式。也就是，检测到信号导致能量控制单元45允许设备用更多能源，信号结束也会使得能量检测单元让电子组件40返回其低能耗状态。在一些实施例中，包含信号停止后的延迟会更理想，以免另一信号可能紧随其后。例如，即便在关闭阀门的信号停止发送之后，仍保持电子组件40完全运作可能是有效的，因为有可能倒卷软管的信号会随后到达。
一方面，为了节省电池寿命，能量控制单元45使用运算放大器反复选开关择检测单元。
图6显示了能量控制单元的优选实施例。能量控制单元优选包括超低耗双稳态振荡器。该振荡器包括运算放大器U1A，多个电阻R1、R2、R3、R4和R5，电容器C1和二极管D1。除此之外，预算放大器U1A具有正相输入管脚3、反相输入管脚4、输出管脚1。电阻R1、R2和R3组成分压器，其提供运算放大器U1A正相输入管脚3的两个电压之一。电阻R3提供磁滞以稳定运算放大器。此实施例中接收器是RF接收器，其他通信方式也可用于替代RF通信。图7A、7B和7C显示了运算放大器各管脚处的电压。图7A是运算放大器输出管脚1处的电压，图7B是正相输入管脚3处的电压，图7C是反相输入管脚4处的电压。
由于分压器的作用，正相管脚3处的电压在输出管脚1电压为高时为高高。电容器C1充电，逐渐增大反相管脚4处的电压直到与正相管脚3处电压相等为止。此时运算放大器U1A将输出管脚1降至其低电平Vol。由于没有电容器连接到正相管脚3，因此没有时间延迟，管脚1处的低输出立即减小管脚3的电压。低输出电压同样造成电阻R4与R5内的电流流动并降低电容器C1两端的电压。电容器两端的电压不能立即改变，因此，反相输入4的电压逐渐减小。当管脚4处的电压减少至正相管脚3的电压时，运算放大器U1A的输出管脚1升高到运算放大器的高电平Voh。输出管脚1的高输出造成电阻R4内的电流流动，并升高电容器C1两端的电压。随着电容器充电，反相输入管脚4处的电压升高。当反相管脚4处的电压等于正相管脚3的电压时，输出管脚1切换到Vol，因此重复了一次持续循环。正相期间(Tp)与时间常数成比例，该常数由电阻R4的阻值乘以电容器C1的容量决定。反相期间(Tn)与时间常数成比例，该常数为电阻R3与R4并联的合成电阻乘以电容器C1的容量。时间常数定义为((R4*R3)/(R4+R3))*C1。
当运算放大器U1A的输出管脚1为高电平时，三极管Q1没有基极电流且不导通。这就断开了RF接收器U2的电源。当运算放大器U1A的输出管脚1为低电平时，三极管Q1有基极电流流通于电阻R6内并且打开，于是三极管Q1的集电极电压接近于Battery+的电压。这就接通了RF接收器U2的电源。如以上描述的，RF接收器U2接收能量的时间Tn与时间常数成比例。在优选实施例中，Tn为总循环时间Tn+Tp的1/20。优选地，RF接收器在每次循环的2％到20％时间内打开，更优选的是，在大约3％到10％之间。通过使电阻R1与R2不等以组成另外的分压器，开关持续时间将被进一步改进。
如果接收到RF信号，RF接收器U2会输出信号到数据管脚10。当数据管脚10的输出为高电平时，电流导通二极管D2，给电容器C2充电。当电容器C2两端电压高于0.6伏时，电流导通电阻R8和三极管Q2的基发射极接点。当电流导通三极管Q2的基发射极接点时，三极管Q2接通并且集电极电压接近于接地电压。这就造成电流流经电阻R7和三极管Q1基发射极接点，因此保持三极管Q1在接通状态，给RF接收器U2提供电源。这就完成了当指令译码和执行后给RF接收器U2提供电源的功能。在此实施例中，RF接收器U2接收RF数据并将其译码。当RF接收器不再接收信号，数据管脚10变为低电平并且对RF接收器U2的能源控制恢复到双稳态振荡器。
RF接收器U2解译了指令之后，会输出结果到数据管脚D0、RF接收器U2的管脚2、和/或数据管脚D1、RF接收器U2的管脚3。如果功能1端口被允许，RF接收器U2输出高电平到数据管脚D0(管脚2)。如果功能0端口被允许，其输出高电平到数据管脚D1(管脚3)。数据管脚D0(管脚2)处的高电平会造成电流流经二极管D4内，并拉升允许功能1端口至高电平。数据管脚D1(管脚3)处的高电平会造成电流流经二极管D3，并拉升允许功能0端口至高电平。在如图8所示的另一能量控制单元实施例中，能量控制单元优选包括运算放大器U1A，多个电阻R1、R2、R3、R4和R5，以及电容器C1，以组成类似于上述实施例的超低耗双稳态振荡器。
当运算放大器U1A的输出管脚1为高电平时，三极管Q1没有基极电流且不导通。这就断开了RF接收器U2的电源。在此实施例中，RF接收器U2只作为接收器使用。如图8所示，RF接收器U2传送数据到ASIC U3进行译码。当运算放大器U1A的输出管脚1为低电平时，三极管Q1有基极电流流经电阻R6，并且接通，于是三极管Q1的集电极处的电压接近于Battery+的电压。集电极高电压接通RF接收器U2的电源。
当接收到指令时，数据管脚8上的RF接收器U2的输出用于维持RF接收器U2的电源。如果接收到RF命令，RF接收器U2会输出信号到数据管脚8。当数据管脚8的输出为高电平时，电流导通二极管D2，给电容器C2充电。当电容器C2两端的电压高于0.6伏时，电流导通电阻R8和三极管Q2的基发射极接点。三极管Q2接通并且集电极处的电压接近于接地电压。这就造成电流流经电阻R7和三极管Q1基发射极接点。因此，三极管Q1被保持在接通状态，在指令被译码的同时，给RF接收器U2提供电源。
当指令被译码时，数据管脚8上的RF接收器U2的输出同样用于维持ASIC U3的电源。当电容器C2两端电压高于0.6伏时，电流导通电阻R11和三极管Q3的基发射极接点。三极管Q3接通并且集电极电压接近于接地电压。这就造成电流流经电阻R12和三极管Q3基发射极接点，因此三极管Q4被保持在接通状态，给ASIC U3提供电源。当ASIC U3译码了指令并确定指令为有效指令时，其输出高电平到功能允许端口，该功能允许端口打开电子设备的电源以实现相应功能。RF接收器U2的数据管脚8被断开，能量循环返回到双稳态振荡器的控制下。
在如图9示出的另一实施例中，能量控制单元为打开或关闭阀门所需的时间间隔而改变施加在阀门操作设备上的电压。在一种实施例中，为启动阀门移动，能量控制单元在阀门上施加恒定电压并持续足够的时间以克服阀门的初始摩擦力。然后，当阀门移动时，能量控制单元在随后的时间期间内减小电压。这种过程减少了打开或关闭阀门所需的总能量。当用户按下开关S 1时，二极管D1的阳极连接到Battery+。二极管D1导通并且二极管D1阴极的电压升高至二极管的“击穿”电压(比如0.6伏)。同样的，当允许功能0的电压升高时，二极管D2导通并且二极管D1阴极的电压升高至0.6伏。当二极管D1或D2的阴极电压都为高时，电容器C1两端电压改变。电容器C1两端的电压不能立即改变，于是电流流经电阻R4和三极管Q1的基发射极接点。三极管Q1接通并使基发射极接点电压饱和。电流流经电阻R5和三极管Q2的基发射极接点。另外，电流流经电阻R6和三极管Q3的基发射极接点。最终电流足够使Q2和Q3饱和，因此有效地将Out1和Out2分别连到Battery+和Battery-上。
随着电容器C1充电，电阻R4两端的电压减小。当三极管Q1不再饱和时，电阻R5和R6内的电流会降低，这会造成三极管Q2和Q3不再饱和。Out1处的电压会从Battery+缓慢下降，Out2处的电压会从Battery-缓慢上升。这有效地减小了Out1与Out2间的电压，也就是水阀两端的电压。随着阀门两端的电压减小，阀门消耗的能量也减小。当三极管Q1、Q3和Q4关闭时，阀门的电源被断开。
图10A、10B、10C和10D说明了缓慢降低水阀两端电压的过程。图中数字仅为真实数字的参考值，并会随元件值的不同而变化。在图10A中，图表说明了点P2的电压，该点是电阻R3和R4与电容器C1的结点。图10B是Out1处的电压图。图10C是Out2处的电压图。注意当P2处的电压减至1.4伏以下时，电压不足以使三极管Q2和Q3饱和，端口Out1和Out2处的电压相等。如图10D中示出的，当P2处的电压减至1.4伏以下时，端口Out1和Out2两端的电压为0。电压的变化过程提供了施加在阀门两端的完整电压以减弱摩擦并开始阀门移动，然后在阀门移动的时期减小电压来最小化能量消耗。
类似电路可用于全部设备以进一步限制其他功能的能量消耗。在优选实施例中，针对每个功能允许设置都有一个电路。
在实施例中，几个上述能量消耗单元被一起使用。可以使用任意结合，并且设想所有三个能量消耗单元的结合。在一种实施例中，电压整形电路与任一能量控制单元一起使用。当能量控制单元涉及其对软管的流通控制器，尤其是控制阀门的操作被描述后，本领域技术人员会意识到该能量控制器可用于需要最小化能量消耗的任意情况。不管接收单元是否由电池供电或是否包括流通控制器，这都是正确的。
重新参照图1A，设备进一步包括遥控装置50，其能够与上述流通控制器30的电子设备40进行无线通信。相应的，遥控装置50包括无线发射机和电源(最好是电池47)。在一种实施例中，系统基于射频操作。在一种优选实施例中，使用从433MHz到900MHz范围内的频率。但是，在其它实施例中，红外线或其他范围的电磁射线也可使用。优选地，DC电流的发射机发射最小范围100英尺，更优选地，最小范围200英尺。在示出的实施例中，遥控装置50安装在软管16上，非常靠近喷嘴22。遥控装置50可用任何适当的方式安装在软管16上，包括图示的标准连接带。
现在参照图2，另一实施例说明了控制流通的系统。在此实施例中，流通控制器也位于水龙头10与终止于远端20的喷嘴22之间。但是，流通控制器30置于软管管线的中间位置，而不是直接置于软管管道的近端18。即，流通控制期30置于第一软管段或段16a和第二软管段或段16b之间。另外，遥控装置50被显示为由用户的手54自由地握住，而不是安装在软管上。如所示的，遥控器50可以非常小，例如遥控装置有时挂在钥匙链上或作为汽车安全遥控装置的钥匙的一部分。
图3A示出了钥匙链遥控装置50的简单实施例。在此简单实施例中，遥控装置50简单地固定位于打开和关闭状态之间的电力驱动阀38(图8B所示)。遥控装置50包括用于用户操作的手动操作控制器。在示出的实施例中，“ON”按钮58表示电力驱动阀38的打开状态，“OFF”按钮59表示电力驱动阀38的关闭状态。可以理解的是，在其他配置中，依据信号发出时的阀门的当前状态，按钮可用于打开或关闭电力驱动阀38。在更复杂的配置中，ON和OFF按钮之一或全部可用于从完全打开状态至完全关闭状态连续地部分打开或部分关闭阀门。相似的，通过控制电力驱动阀38的打开程度，单个标度盘可用于控制流通速率。
现在参照图3B示，其出了具有更复杂手控装置的遥控装置。从图4和相关下文中可以更好理解，此遥控装置操作所有流通控制器30和用于缠绕软管至软管卷筒和/或从软管卷筒解绕软管软管缠绕机械。例如，遥控装置50可以操作图4(下面描述)所示实施例的电机114。在此装置中，示出了单个阀门控制按钮62，按下按钮62将发送信号给流通控制器30的电子设备40(图1B)，以切换电力驱动阀于打开和关闭状态。可以理解的是，阀门控制按钮62可以被图3A所示的两个按钮代替，或被上段中提到的任意可选方式代替。
图3B的遥控装置也包括一个或多个用于控制软管缠绕操作的按钮。在示出的实施例中，遥控装置50包括“stop”按钮64，用于停止软管卷绕设备的电机操作；“forward”按钮66，用于从软管卷轴解绕软管；“rewind”按钮68，用于向软管卷轴卷筒缠绕软管。要说明的是，这些按钮符号的使用是效仿录音机、激光唱盘、视频重放设备的标准符号。在其他装置中，可以理解的是，当软管卷轴简单配置为通过牵拉软管而手工解绕时，“forward”按钮66可以取消。另外，在这种配置中可以提供一个按钮(代替“stop”和“rewind”按钮)，用于在再次缠绕和关闭状态之间切换软管卷轴电机。相关的电子设备和软管卷绕设备也可被构造成用于在一下快速轻击按钮时，导致短暂、定时的再次缠绕；在按钮被按下较长时间时，完全再次缠绕软管。熟练的技术人员容易接受，可以对电子设备进行许多改进，以操作流通控制器和软管卷绕设备。
现在参照图4，示出了一种软管控制设备100，包括软管卷绕设备110、流通控制器30和遥控装置50。软管的第一段16a从流体源或水龙头10传送流体到流通控制器30。在示出的实施例中，软管卷绕设备110包括软管卷筒外壳112内的流通控制器30，尽管在其他配置中，流通控制器30可在软管卷筒外壳112外与其相连。如所示的，软管卷绕设备110还包括用于旋转软管卷筒116的电机114。第二软管段16B缠绕在卷筒116上并终止于例如水枪或伸出杆(未显示)之类的软管喷嘴22或连接设备的远端20。如图所示，遥控装置50通过连接带52或其他适当方式连接到软管末端20，正位于喷嘴22的上游端。
优选的，流通控制器30被直接或间接地连接到软管卷筒的上游端。因此，流通控制器30内的水被关闭后，尽管水枪14被打开而且第一软管段16a内有水压，仍然不会遇到第二软管段16b内的水压带来的困难，第二软管段16b可以容易地缠绕到卷筒116上。流通控制器30和第二软管段16b间可以直接进行流体连通，但优选的是通过第三软管段16c进行引导，第三软管段16c形成完整的管道和该完整的管道与第二软管段16b之间的卷筒116上的进一步连接。在实施例中，来自遥控装置的一条信号指令从流通控制器30关闭流体流动并且启动软管卷绕设备的再次缠绕。此处描述的实施例的优点之一是，遥控操作阀门和遥控操作卷筒的结合使其他设备优点的更完全地展现出来。例如，如上所述，流通控制器30使卷筒更有效地缠绕和解绕软管。同样的，遥控装置对卷筒的优点使用户可以完全享受流通控制器30的遥控控制，因为没有它，如果用户想把软管放回，必须返回到软管的原始位置处。
流通控制器30还通过示出的电源接线118连接到软管卷筒电机114上，软管卷筒电机114又连接到电源上，例如相对大功率的蓄电池(未显示)，或通过连接到电源或建筑物12的出口的所示出的电缆120。注意电源接线118既可以传送来自电子设备40(图1B)的电信号，又可以传送来自软管卷绕设备110的电源的电能到流通控制器30，由此省略了流通控制器30的独立电源。接线118包括一根或多根电线。可以理解的是，如上述参照图3B讨论的，通过示出的接线118，流通控制器30译码和传递来自流通控制器50的信号，用于操作软管卷筒。本领域的技术人员会理解，在一些实施例中，电子设备40的精确位置不需要在流通控制器30体内。例如，包括无线接收器41的电子设备40可被放置在软管卷绕设备110或软管卷筒外壳112内，或甚至是软管卷绕设备外部或顶部的任何位置。确实，在一些实施例中，只要电子设备40能将其接收的信号传送给流通控制器30，实践上电子设备可放置在任何位置。决定将电子设备放置在何处的重要考虑因素包括本发明指出的那些指导原则，以及本领域普通技术人员都能意识到的。例如，图4的配置具有将可能的电源、电缆120放置在距离流通控制器30入口很远的地方的优点。这是有好处的，因为当电力驱动阀38关闭时，流通控制器的入口部分仍然承受着软管内物体的全部压力。封闭的流通控制器30的入口部分有比靠近喷嘴的软管部分更大泄漏的可能性。如果流体连电时是有危险的(例如，水或某些易爆气体)，设备在电流主源和流体的可能泄漏源之间提供尽可能大的距离是有益的。
在许多实施例中，电子部件40包含在流通控制器30内，在一些实施例中把某些电子设备置于其他位置会比较有益。例如，为了使某些遥控设备更易接触接收器，把无线接收器置于软管卷筒外壳112之外会比较有益。可选的，限制流通控制器30内的电子设备的数量会比较理想；因此，电子设备可放置在其他地方并通过携带打开或关闭阀门的信号的电线与电力驱动阀相连。在一个实施例中，电子设备40主要包含在软管卷绕设备110内。在另一实施例中，电子设备40包含在软管卷筒外壳112内或其上。在优选实施例中，电子设备40主要包含在流通控制器30内。
虽然未示出，仍然可以理解，软管卷筒优选地包括在软管缠绕时使其分散到卷筒表面的机械，由此避免缠结并使效率最大化。最优选的，软管卷绕设备110使用类似于2002年7月23号公布的Mead，Jr.的美国专利号6,422,500中公开的机械，该申请被转让给本申请的申请人，其公开的内容在本文中参照引用。特别的，该专利图示在图8A和8B中，相关正文涉及一种通过在具有软管孔的外壳和容纳在外壳内的卷筒之间的相对转动而把软管分布到软管卷轴上的方法。用于连接卷筒沿水平轴线的旋转和周围外壳的旋转的机械包括在所结合的专利权中示出的螺旋槽，或包括众多其他连接装置中的任何一种。
在实际操作中，软管卷绕设备110和流通控制器30可接到水龙头10上并放置在任何方便的位置。在不使用时，第二软管段16b缠绕在软管卷筒116上，或许只有喷嘴22从软管卷筒外壳112内伸出。在不使用时，尽管水龙头处的水枪10可能保持打开，流通控制器30仍然应优选处于关闭位置，这样第二软管段16b内部在不使用时具有比使用时更小的压力。因此把泄漏的风险最小化了，至少流通控制器30的上游端和软管段16b易于缠绕到卷筒上并由于软管的特性可被轻微压缩。在另一实施例中，由于当软管不被使用时软管段16b压强很小，为了有助于软管解绕，可增加软管段16b内的压力，因此使软管膨胀并有助于软管的解绕。这可以通过打开，至少部分打开电力驱动阀而实现。本领域技术人员可能意识到，图4所示的实施例中，这种软管的预膨胀会导致水流在用户需要水之前喷出软管。然而，第二流通控制器可放置在朝向喷嘴22的更下游端，或手控装置也被安置在喷嘴上。
在实施例中，由于很多原因，可在软管段上使用多重流通控制器。最主要地两个原因是，或许有多个流通出口，或者因为在软管的特定段需要有特定的软管特性。
当需要操作软管时，用户可牵拉喷嘴22并从卷筒116把软管自由地解绕下来。在其他实施例中，电机114可以启动(例如，通过使用遥控装置50)并自动展开和解绕软管。当用户充分牵拉软管并到达他想要使用流体的地方后，用户使用遥控装置50打开流体控制器30中的流体控制阀门38。由于水枪14已经打开，不需要为了打开软管跑到水龙头10处，那里可能很难够到，或由于漏水而很泥泞。在从打开水龙头到返回喷嘴间的去往水龙头10的特殊旅行中，水流也不会随便流通，甚至在没有手工驱动喷嘴连接装置可用时也是这样。而是，当水流开始时，用户已经到位并手持喷嘴了。更近一步的，用户不需要为了关闭水流返回水龙头10处，而是使用遥控装置50在流通控制器50处关闭水流。
如本领域技术人员意识到的，在一些实施例中，上述特定配置导致的情形下流体在软管中流通并接触到电流的机会大大减小了。然而，为进一步减少风险，有效地密封大部分用电的部件会非常有益。
本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明保护范围的情况下，可以对上述方法和结构作各种删除、增添、和改进。所有这些改进和更改均在如附加的权利要求所界定的本发明的保护范围之内。

Claims (40)

1.一种软管控制系统，包括：
流通控制器，包括：入口、出口、限定在入口与出口之间的流体流通通道、以及被安置成可选择地关闭流体流通通道的电力驱动阀；
与流通控制器的出口流体连通的软管卷绕设备，该软管卷绕设备包括软管可缠绕在其上的可旋转卷筒、以及连接并用于旋转该卷筒的电机；
与上述阀门和电机通信的电子部件，该电子部件包括被构造成用于接收无线指令信号以便控制阀门和电机的无线接收器，该电子部件被构造成传送电能来驱动阀门和电机；
遥控装置，包括手控装置和无线发射机，该无线发射机被构造成向无线接收器发射指令信号以便控制阀门与电机，该手控装置连接到无线发射机上以允许无线发射机的控制。
2.根据权利要求1所述的软管控制系统，其特征在于，所述无线接收器与流通控制器集成为一体。
3.根据权利要求1所述的软管控制系统，其特征在于，所述电子部件包括集成电路(IC)芯片。
4.根据权利要求1所述的软管控制系统，其特征在于，所述无线接收器为射频(RF)接收器。
5.根据权利要求1所述的软管控制系统，其特征在于，所述电子部件进一步包括电子逻辑单元，该电子逻辑单元被构造成从无线接收器接收无线指令信号并处理所述指令信号以便控制阀门和电机。
6.根据权利要求5所述的软管控制系统，其特征在于，所述逻辑单元包括IC译码单元。
7.根据权利要求1所述的软管控制系统，其特征在于，所述电子部件被构造成在下列位置定位阀门，所述位置为介于使流体流通通道完全关闭的完全关闭位置和使流体流通通道完全打开的完全打开位置之间的多个位置中的任意位置。
8.根据权利要求1所述的软管控制系统，其特征在于，所述流通控制器的入口被构造成和水龙头出口相配合，该出口被构造成和软管相配合。
9.根据权利要求1所述的软管控制系统，其特征在于，所述流通控制器的入口与出口被构造成和软管段的两端相配合。
10.根据权利要求1所述的软管控制系统，其特征在于，进一步包括软管，所述软管具有与流通控制器的出口流体连通的近端，遥控装置靠近软管的远端处安置。
11.根据权利要求1所述的软管控制系统，其特征在于，所述软管卷绕设备和流通控制器设置在同一外壳内。
12.根据权利要求1所述的软管控制系统，其特征在于，所述遥控装置的手控装置包括一个或多个用于向无线接收器发送指令信号以便控制电机的电机控制器，和一个或多个用于向无线接收器发送指令信号以便控制阀门的阀门控制器。
13.一种软管控制系统，包括：
流通控制器，包括：入口、出口、限定在入口与出口之间的流体流通通道、以及被安置成可选则地关闭流体流通通道的电力驱动阀；
软管可缠绕在其上的可旋转卷筒；
连接并用于旋转该卷筒的电控电机；
与所述阀门和所述电机通信的电子部件；
用于向电子部件发射无线指令信号以便控制阀门与电机的遥控装置。
14.一种软管控制系统，包括：
流通控制器，包括：入口、出口、限定在入口与出口之间的流体流通通道、以及被安置成可选择地关闭流体流通通道的阀门，该入口被构造成和家用水龙头相配合，该出口被构造成和水软管相配合；
软管可缠绕在其上的旋转卷筒；
被连接成旋转该卷筒的电机；
被构造成接收无线指令信号以便控制阀门和电机的接收器；
被构造成向接收器发射无线指令信号以便控制阀门与电机的遥控装置。
15.一种节能系统，包括：
被构造成接收无线信号的无线接收器，该无线信号控制至少一个用于驱动软管卷轴旋转的电机和控制流经软管系统的流体流动的电力驱动阀，无线接收器只有在通电状态下才能接收无线信号；
能量控制单元，被构造成在一个周期内对无线接收器在通电与不通电状态之间反复转换。
16.根据权利要求15所述的节能系统，其特征在于，所述能量控制单元使无线接收器在周期的大约2-20％的时间内保持通电状态。
17.根据权利要求16所述的节能系统，其特征在于，所述能量控制单元使无线接收器在周期的大约3-10％的时间内保持通电状态。
18.根据权利要求15所述的节能系统，其特征在于，所述无线接收器包括被构造成检测和接收无线指令信号的检测单元、以及被构造成从检测单元接收指令信号的电子逻辑单元，该逻辑单元进一步被构造成处理所述指令信号以控制至少一个电机和阀门，其中能量控制单元被构造成在无线接收器接收到无线信号之前，将逻辑单元保持不通电状态。
19.根据权利要求15所述的节能系统，其特征在于，所述能量控制单元包括运算放大器。
20.根据权利要求15所述的节能系统，其特征在于，所述无线接收器包括射频(RF)接收器。
21.根据权利要求15所述的节能系统，其特征在于，所述能量控制单元被构造成在每个周期期间保持无线接收器不通电的状态不大于设定的时间期间，该系统进一步包括被构造成发射用于控制至少一个电机和阀门的无线指令信号的遥控装置，该遥控装置被构造成每个指令的发射持续时间和所述设定的时间期间一样长。
22.一种节能系统，包括：
被构造成接收无线信号的无线接收器，该无线信号用于控制至少一个用于驱动软管卷轴旋转的电机和控制流体流经软管系统的流体流动电力驱动阀，该无线接收器只有在通电状态下才能接收无线信号；
能量控制单元，该被构造成通过对机械设备的初始移动施加初始电压并随后在机械设备开始移动之后和将要停止之前减小机械设备的电压来减少能量消耗。
23.根据权利要求22所述的节能系统，其特征在于，所述机械设备为阀门。
24.根据权利要求22所述的节能系统，其特征在于，机械设备为电机。
25.一种方法，包括：
接收无线阀门指令，该无线阀门指令信号用于控制电力驱动阀，该阀门被安置成可选择地关闭流经软管系统的流体流通通道；
响应于无线阀门指令信号设置阀门位置；
接收用于控制电机的无线卷轴指令信号，该电机被连接成旋转软管可缠绕在其上的卷筒；
响应于无线卷轴指令信号启动电机。
26.一种方法，包括：
从遥控装置发射无线阀门指令信号给无线接收器；
依据此无线阀门指令信号来控制流经软管系统的流体流动；
从遥控装置发射无线卷轴指令信号给无线接收器；
依据此无线卷轴指令信号来控制电机，该电机被连接成旋转软管可缠绕在其上的卷筒。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，控制流体流动包括控制电力驱动阀的运动，该电力驱动阀被安置成可选择地关闭流经软管系统的流体流通通道。
28.一种在检测来自遥控发射机的无线信号时保存能源的方法，包括：
在一个周期中，反复在通电与不通电状态之间切换无线接收器，该无线接收器被构造成接收无线信号，该无线信号控制至少一个用于驱动软管卷轴旋转的电机和控制流经软管系统的流体流动的电力驱动阀，该无线接收器只有在其通电状态下才能接收无线信号；
如果无线接收器在其通电状态下接收到无线信号，则停止将其切换到不通电状态。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，进一步包括使无线接收器在周期的大于2-20％的时间期间内保持通电状态。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，进一步包括使无线接收器在周期的大于3-10％的时间期间内保持通电状态。
31.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，进一步包括：
保持电子逻辑单元为不通电状态，该电子逻辑单元被构造成从无线接收器接收指令信号并处理所述信号以控制至少一个电机和阀门；
如果无线接收器接收到无线信号，则将电子逻辑单元切换到通电状态。
32.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，进一步包括：
从远处向无线接收器发射无线指令信号，每个信号的发射持续时间至少和设定时间期间一样长；
在每个周期期间，保持无线接收器为不通电状态不大于所述设定时间期间。
33.一种节能阀门控制器，包括：
流通控制器，包括：入口、出口、限定在入口与出口之间的流体流通通道、以及被安置成可选择地关闭流体流通通道的电力驱动阀；
与所述流通控制器通信的电子部件，该电子部件包括：
被构造成接收用于控制阀门的无线指令信号的无线接收器；以及
被构造成在一个周期中对无线接收器在通电与不通电状态之间反复切换的能量控制单元。
34.根据权利要求33所述的节能阀门控制器，其特征在于，进一步包括用于处理所述信号的电子逻辑单元，其中能量控制单元被构造成在无线接收器接收到无线指令信号之前将电子逻辑单元保持在不通电状态，能量控制单元被构造成在接收器接收到无线指令信号之后将电子逻辑单元切换到通电状态。
35.一种节能阀门控制器，包括：
流通控制器，包括：入口、出口、限定在入口与出口之间的流体流通通道、以及被安置成可选择地关闭流体流通通道的电力驱动阀；
与所述流通控制器通信的电子部件，该电子部件包括：
被构造成接收用于控制阀门的无线指令信号的无线接收器；以及
能量控制单元，该能量控制单元被构造成通过施加用于启动阀门移动的初始电压并在阀门开始移动之后和将要停止阀门的移动之前减小阀门的电压来减少能量消耗。
36.一种通过流通控制器减少能量消耗的方法，所述方法包括：
反复打开和关闭接收器，该接收器被构造成接收用于控制流通控制器的电力驱动阀的无线指令信号；
如果接收器接收到无线指令信号，则保持接收器打开以允许接收器向电力驱动阀传送指令信号。
37.一种通过流通控制器减少能量消耗的方法，所述方法包括：
在检测单元检测到无线信号之前，电子逻辑单元保持在不通电状态，电子逻辑单元被构造成从检测单元接收信号并处理所述信号以控制流通控制器中的阀门；
当检测单元检测到无线信号时，启动电子逻辑单元。
38.一种减少系统能量消耗的方法，该系统用于控制软管系统内的至少一个流体流动和电机，该电机用于驱动卷轴卷筒旋转以缠绕软管系统的软管，所述方法包括：
施加用于启动机械设备的移动的初始电压；以及
在机械设备开始运转之后和命令机械设备停止移动之前，减小所述初始电压。
39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述机械设备为被安置成可选择地关闭流经软管系统内的流体流通通道的阀门。
40.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述机械设备为驱动卷轴卷筒旋转的电机。
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