根据输送到饮料配送器中的水的状况 进行可控水处理的设备和方法 本发明涉及用于软饮料和其它配送器中以在这样的配送器中处理水时净化水的水处理设备。在软饮料或后混合配送器中，对水进行处理、碳酸化并与糖浆混合以生产配送到顾客或用户的软饮料。
在无酒精饮料厂中的软饮料生产中，全面性水处理根据提供到饮料厂的水的质量来净化水。这样的水处理通常降低硬度、确保无菌以及除去悬浮的固体颗粒、溶解的有机物和可能是如钠和硝酸盐的其它物质。
与设在无酒精饮料厂级别的复杂的大型水处理相比，后混合(软饮料)饮料配送系统使用小规模的水处理设备，。然而，题目为“FULLWATER TREATMEAT APPARATUS FOR USE IN SOFT DRINKDISPENSING SYSTEM”的美国专利4，844，796(George Plester1989年7月4日发表并被转让给本发明的受让人)公开了一种用于后混合饮料配送器中的相当简单、成本低廉但有效的水处理设备。
普通水源的水质量通常符合当地地净化要求，但水质量随地点的不同而变化。因此，对于每个后混合饮料配送器的地点所需的额外水处理根据当地水源而变化。特别地，由于过大的浊度(悬浮颗粒)、微生物或化学问题或不需要的味道和气味，世界上许多地方的当地饮用水质量需要地点性处理。
结果，根据地点性水处理的要求，通常效率不高地逐个设计用于后混合饮料配送器的水处理设备。另外，这样的现有技术设计常常导致设备缺少与安装地点的水问题相匹配的处理装置。换句话说，一些设想已被用于现有技术的安装到特定地点的水处理设备的创造性设计中。
而且，甚至在被安装的处理单元和地点性水问题的可接受匹配的情况中，当安装的过滤器已用完时，操作者常常预先不知道或没有充分计划。在这些情况下，缺水导致碳酸化器泵烧毁。
此外，如果被提供到已安装的现有技术的水处理设备中的水的问题在安装后有改变时，需要一种新的设计和一种新的或改进的水处理设备以匹配水源中的变化问题。另外，新的或改变的设备通常涉及一些设计设想。在任何情况中，将导致过高的成本并且可能或不可能符合新的水处理要求。
因此，为了生产和分配的经济性，后混合水处理设备要如下构造：其易于并经济地与安装时安装地点处的水处理的要求相适应，以及在随后的设备操作寿命期间如果该地点的水处理要求发生变化时，其同样易于并经济地适应水处理的要求。
此外，当长时间使用时，后混合水处理设备需要维护以确保水处理的持续效力。维护通常是定时更换处理箱体、以及在一些情况下，响应箱体寿命的终止的自动指示。因此，存在一种这样的需求，即在配送器水处理设备中更好地实时监测和控制以使物主/使用者能更好地维护，从而具有更高的水处理效力。
本发明旨在一种水处理设备，其具有模块化结构以利于当地使用的设备的经济适用性，并具有使得在软饮料后混合配送器和其它应用中能更好地设备维护和更有效的水处理的监测和控制能力。
根据本发明，水处理设备包括模块的布置，其可通过改变所选择的包括在一个特定的地点的水处理结构中的模块变化地构造，来自该地点水源的水在该地点被检测以识别水问题。所述模块包括一个基本过滤器和其它水处理模块，当被连接到一起时，其提供完全水处理的。
该模块布置被构造为一个新颖的结构，对于特定的地点，所述模块布置包括基本过滤器模块和根据至少匹配已识别的水问题所需的水处理而连接到一起的其它水处理模块，其它水处理模块可以是任何模块、所有模块或不需要这些水处理模块。当确定低水压是一个水问题时，一个增压泵模块最好操作从而增加入口的水压。一个监测和控制系统最好和水处理设备接口并响应传感的系统参数从而提供数据读出、产生报警、和将控制动作提供到设备上。
通过具有处理水的水流通道的设备来进一步实施本发明的目，该设备具有包括增压泵、基本过滤器、和离子交换腔，该离子交换腔被连接到所述流动通道中。一个压力传感器和一个流量传感器也被连接到该流动通道中。
监测和控制系统响应压力传感器的输出以提供用于出口水压控制的增压泵的ON/OFF循环控制。
监测和控制系统还响应流量传感器的输出以确定所经过时间的总流量。当检测到一个低水压设定点时，监测和控制系统产生至少一个基本过滤器更换报警，当达到设定的总的水量时，产生离子交换树脂更换报警。
通过组装用于处理输送到特定地点的水的水处理设备的方法来进一步实施本发明的目的。该方法的步骤包括检测地点性水以确定地点性水问题并确定水处理模块的布置，通过改变所选择的用于包括在一个特定的地点的水处理结构中的模块可变化地构造水处理模块，这些模块包括一个基本过滤器和其它水处理模块，其当被连接到一起时，这些模块提供完全性水处理。
该结构被构造为新颖的结构，对于特定的地点，其包括基本过滤器模块和被连接到一起以匹配由水检测步骤识别的水问题的任何、全部、或没有其余的水处理模块。
根据下文的详细描述本发明的其它应用范围将更加明显。然而，应当理解，由于通过这样的详细描述，在本发明精神和保护范围内的各种变化和改型对于本领域的技术人员来说是明显的，因此，在说明本发明的优选实施例时，给出的详细描述和具体例子仅用于说明目的。
附图描述本发明的优选实施例，其被结合到说明书中并是说明书的构成部分。说明书中的附图和描述提供本发明目的、优点、和原理的说明。在附图中：
图1是表示包括配送器和水处理设备的后混合饮料配送系统的方框图，该水处理设备根据本发明原理构造并操作；
图2是说明图1的水处理设备的优选模块布置的示意图；
图3表示图1和2的水处理设备的模块组成的方框图；
图4A-4I是各种模块结构的示意性透视图，在该结构中模块化水处理设备以这些图的名称来说明；
图5A-5I是位于图1和2的水处理设备的控制盒中并用于监测和控制该设备的各种电路的示意图；
图5J是用于图1和2的水处理设备中的微控制器的逻辑流程图；
图6A是在操作者和控制盒中的控制电路系统之间提供控制接口界面的手持控制器的俯视图；
图6B示意说明优选用于手持控制器中的电路系统；
图6C是表示由图6A的手持控制器中的微处理器执行的程序化逻辑步骤的功能性方框图；
图7A是紫外线(UV)传感器的平面图，该传感器能实现包括在本发明的模块化组成的水处理设备中的紫外线(UV)模块的检测；
图7B表示沿图7A中所示的参考线的纵向断面；以及
图7C是图7A的UV传感器的组装图。
本发明的模块化水处理设备经济、有效并可靠地解决了世界上许多地方的饮用水中通常存在的问题，所述问题包括：过大的浊度、微生物、化学、和不需要味道及气味。这些水问题使得当地饮用水不适于或不希望用于软饮料的后混合配制中，或在很多情况下，不适合或不希望用于配制饮用水和咖啡、茶、和饮料类的其它水的配送。这些水问题极大地影响了后混合经营量，除非正确地解决这些水问题。
本发明的水处理设备的模块化特征有利于结合处理单元以构成一个解决特定水问题的具体的水处理设备。在本发明的应用中，通过对要安装具体水处理设备的地点的供水分析来识别这样的问题。由于公知每种处理模块可有效地完全满足其初始目的，模块的任意组合也可产生一个有效的水处理系统。由于在软饮料后混合操作中使用本发明，灌瓶操作者不必要注意在确定怎样构成一个水处理系统中水处理部件的选择、部件性能要求的确认以及对供应商的依赖。
图1中所示的系统60位于一个具体的地点，并用已处理水来配送后混合软饮料以符合或超过根据本发明的后混合标准。位于一个具体地点的普通水源64将水提供到系统60的水处理设备62中。处理后，水流到软饮料配送器66中，在那里通过碳酸化器68碳酸化并且与来自供糖器70的糖浆混合以由标号72所示分发。
水处理设备62包括一个控制单元74，其在设备62的操作中执行各种监测、报警、和控制功能。手持控制器76最好设有接口界面以供操作者起动和控制设备62。
水处理设备62最好模块化布置如图3中所示。在其优选的模块组成中，设备62具有包括基本过滤器模块80、离子交换模块82、和UV模块84的处理模块。设备62还包括一个控制模块(对应于图1的控制单元74)和泵模块86。处理模块和泵模块具体可以是商业可得到的单元。
水处理设备62为模块化结构以提供一个解决确定存在于要安装的具体设备的地点上的水问题的具体的设备。因此，设备62方便地适用于在大范围地域内提供水处理。
应用优选的模块化结构，安装者通过从至少以下模块组成(每个包括控制模块)中作出选择来定制水处理设备62：
a．具有或没有包含一个分路的水压增压泵的基本过滤器；
b．具有或没有包含一个分路的水压增压泵的UV系统和基本过滤器；
c．具有或没有包含一个分路的水压泵的离子交换系统和基本过滤器；
d．具有或没有包含一个分路的水压泵的离子交换系统、基本过滤器、和UV系统；
e．具有囊的a.至d.中的任意一个和分路泵的位置没有分路的泵；
此外，被安装的专用水处理设备62的物主和操作者可方便地重新组合被安装的设备以匹配水问题的变化。例如，可将具有一个分路的泵加入到最初安装的没有泵的设备中，从而解决变化的水压缺陷。另一个例子中，如果最初没有安装离子交换器而新的水问题要求使用离子交换器时，可方便地将一个离子交换器加入到的设备中。
本发明的优选模块化结构被构造为仅接受指定的模块，也可符合大范围的水处理要求以适应不是极特殊地点的许多地点。然而，在本发明的应用中，水处理单元的其它模块化结构和其它操作单元可根据本发明的模块化来实施。
例如，优选设备模块的一些或全部和反向渗透模块一起可包括在另一个模块布置中以提供专用化水处理设备的另外水处理能力。另一个例子中，进一步变化的水处理模块被包括在本发明的模块化设计中以在匹配水处理设备的结构和水问题中提供这样的模块的处理能力，所述水问题存在于要安装设备的地点上。
图2中说明模块化设备62的整个结构的优选物理布置。附录B表示具有相应标号的整个结构的元件列表。
后挡板24被规定大小并布置为支持水处理设备62的元件。ON/OFF阀门47控制将输入水提供到具有流量可控分路并被固定在后挡板24上的增压泵43中。来自泵43的加压水流到基本过滤器90中，其中基本过滤器90被固定在后挡板24上并包括具有最好为5微米的粗过滤器的一个沉淀物过滤器92和具有0.5碳精块的碳微过滤器94或碳预涂过滤器。粗过滤器通过除去较大颗粒来保护微过滤器免于过早的堵塞。
水从基本过滤器90流到离子交换腔41中。通常，离子交换腔相当重，从而腔41最好不要固定到后挡板24上，相反，其被设置在在后挡板24下面用于竖直支撑的地板或其它平面上。
柔性线路最好形成到离子交换腔41和从离子交换腔41的水流连接。通常，快速连接/断开连接器用于在设备62中的水流通道上形成必要的模块和线路连接。水从离子交换腔41流到固定在后挡板24上的UV腔42中以用于输出到配送器66中的碳酸化器68(图1中)中之前的最后处理。低成本的UV强度传感器93被设在UV腔42中以产生用于监测和控制目的的UV强度信号。另外，流量计44被连到出口水流上以产生用于监测和控制目的的流量信号。
控制盒45被固定在后挡板24上以容纳水处理设备62的监测和控制电路系统。从控制盒45到各种传感器或水处理设备62的电操作元件之间进行必要的电连接(图2中未示)。
压力指示线路22从出口流程通道被连接到控制盒45上从而能监测和控制变化的出口压力信号。
通常，通过固定在竖直壁或类似物上的后挡板24，水处理设备62可放置在隐蔽位置。在这种情况下，连接线路通过用于在此公开优选实施例中的最好不超过30英尺的距离连到配送器66中。
可选择地，水处理设备62可位于柜台下面，配送器66位于快餐店或类似场所中所述柜台上。在这种情况下，内连接线路非常短。
在本发明的全部软饮料后混合应用以及如饮用水和其它饮料的其它应用中，基本滤波器模块90(或图3中的80)最好固定到后挡板24上。该基本过滤器模块包括一个粗过滤器39(图4A)和碳精块过滤器40(图4A)，并作为通过0.5微米或更大尺寸的微粒的隔板，将浊度降低到0.5NTU或更小，并除去水中的相关胞囊，如Giarda Lamlia和Cryptosporidium。碳精块过滤器40执行过滤功能，其还包括减少过大的氯浓度，消除不需要的味道和气味，以及除去一些有机物。过滤器39除去较大的颗粒从而延长过滤器40的使用寿命。过滤器39和40最好设有专用固定件(未具体示出)，该固定件限制更换符合设备62的处理标准设定的单元。
在没有水压增加的基本过滤系统中(图4A)，水处理设备62包括基本过滤器90、进口ON/OFF阀门46、水压传感器、和流量累加器，其中，水压传感器包括具有压力指示线路22的压力传感器、流量计44、放泄阀91、和具有用于压力传感器的其包含的控制电路系统的控制盒45。
在水压增加的基本水过滤系统中(图4B)，设备62还包括增压泵43(具有分路)。控制盒45包括用于泵43的控制电路系统。对泵43进行必要水流和电连接。泵直接插入到控制盒45中。
后挡板24被制成规定的大小以对基本过滤器模块90和构成专用化应用的水处理系统的其它模块提供公共支持。在优选实施例中，UV模块84(或42)和离子交换器模块82(或41)是可与基本过滤器80(或90)组合以形成用于专用化应用的不同结构的水处理模块，并具有固定在后挡板24上的UV模块84。当所选择的增压泵43包括在专用化结构中时，该增压泵43为固定到后挡板24上的另一个模块。
在具有不同模块组合的本发明的其它应用中，根据不同模块的处理/进行能力来确定可组合的模块。
由水压测量确定为需要时增压泵43被组合在特定的应用中。泵43电连接到包括泵驱动电路系统的控制盒45上。另外，两水路将泵43连接到基本过滤器90上。
通常，进水的压力在基本过滤器的使用寿命中起很重要的作用。进水的压力优选大于45磅/平方英寸(psig)(流动)。当增压泵包括在设备62中时，使用者操作手持控制器以设置低或高压设置点。
通过组合UV模块42和基本过滤器系统(图4G)来构成压力没有增加的UV水处理系统。UV模块42安装在后挡板24上，UV控制板安装在控制盒45中。UV模块42包括用于监测UV处理有效性的UV强度传感器93。如基本水过滤系统的情况中一样，也可增加水压(图4H)。
通常，UV水处理系统解决了在后混合水中的所有已知的细菌问题。精细过滤除去Giardia Lamblia和Cryptosporidium cysts，UV射线使得细菌和病毒失去活力。该系统还提供碳精块过滤器40所述的水处理效果。
离子交换水处理系统将基本过滤系统和离子交换模块41组合。当在定制系统的地点存在低水压时，同样包括水压增压泵43。此外，只有当进水在连续基础上满足微生物条件并且在该系统中过多的细菌不存在危险时，可以不包括UV模块42。在图4C-4F中示出了不同的离子交换系统的透视图。
离子交换系统降低了过大的碱度和硬度并从水中除去了溶解的化学物质以改善软饮料和其它系统产品的味道。一些化学物质可产生变味的问题，如苦味、咸味，或可能导致引起平淡味道饮料的中和味道。
根据哪些化学物质在定制系统的地点导致问题，可选择用于离子交换模块41中的树脂以解决这些变味问题。树脂降低了导致问题的化学物质的浓度。
使用者将水的化学分析结果输入到手持控制器中以确定被选择树脂的大致水处理能力。然后通过计算机程序控制来计算并在手持控制器上显示该期望的树脂处理能力。同时，产生报警设置点，从而当树脂达到其使用寿命的尽头时，产生报警。在操作期间，使用者也可操作手持控制器来读取通过系统的水量，以作为需要再生之前剩余的树脂使用寿命的指示。
离子交换系统还具有基本过滤系统中描述的水处理效果和UV模块42中描述的水处理效果(如果包括UV模块的话)。
图4I说明一种基本系统结构，其中没有分路的泵43B与囊48(存贮箱)组合而不是与图4B的结构的增压泵43(具有分路)组合。通过加压的空气来改变囊48中需要的水压。在图4E、4F和4H的其它示出的结构的每个中都可进行同样的更换，从而提供设备62的其它可能的结构。
在确定怎样定制水处理设备62中，供应商或物主检查水压并获得来自当地水源64的水的检测结果从而确定要解决的水问题。水检测最好包括微生物和化学分析。
在优选软饮料后混合的实施例中，通过将水检测结果和适用于后混合水的标准相比较来识别水问题。附录A中的表提供了用于各种水状况或问题的系统构造的一些例子。如果水压低于阈值条件(即，优选实施例中以1.7加仑/分钟的流速下，低于45psig)，应当在专用化结构中包括一个增压泵。
监测和控制
通常，水压低于程序值时监测系统产生报警，从而警告操作者根据六个月的使用寿命来更换过滤器，并当其被包括在设备62中时，用于水增压泵的控制和驱动电路。另外，使用者最好通过手持控制器设置或读取许多系统参数，包括当前水压、由过滤器更换日测量的总水量、和先前过滤器更换后经过的时间。
在优选实施例中，当设备62包括UV模块时，检测UV灯的使用寿命和UV灯的强度。如果UV灯已经使用了超过一年或如果UV强度低于30，000微瓦特.秒/平方厘米时，该系统会报警。
在优选实施例中，三个传感器监测水处理过程，这种监测是系统监测和控制的基础。控制盒45包括主微处理器，其处理来自传感器的反馈信号，从而当出现故障或需要维护时，产生可视或可听到的警报。
手持控制器100(图6A)作为操作者界面操作。控制器100直接被连接到控制盒45中，并具有包括微控制器的电路系统，微控制器用于处理操作者输入指令、用于产生来自控制盒45的处理数据读出并用于选择控制盒45的各种处理参数。如果需要，可使用遥控无线电耦合(未示)来代替直接连接，从而将手持控制器100耦连到控制盒45中。
控制盒45执行一些控制、状态、和设置点调整功能，通过手持控制器查看或重新设置，可执行所有的这些功能。在控制盒45的前面，三个彩色LED灯指示器表示系统的操作状况。
绿灯表示系统操作正常。当系统中出现警告状况时，黄灯每隔5秒闪烁并且每分钟发出一次嘟嘟声。当系统中出现损坏情况时，红灯闪烁并且每5秒发出一次嘟嘟声。
系统最好根据次序优先基础来处理在所有的报警和警告，从而显示最优先产生的警报。如果产生多个警报并清除了优先的警报时，指示下一个最优先的警报。最好，每个停用警报关断增压泵(如果包括的话)和位于配送器中的碳酸化器泵马达的电源。附录C提供建议的警报优先级的列表。
在这种情况下，常规压力感应器51(图2)被设在控制盒74中以产生表示指示线路22中感应到的出口水压的电信号。在本发明的其它应用中，压力感应器可与出口线路中的流量计44连接或位于流量计44附近。压力反馈信号被处理，从而当水压达到8psig的下限时产生过滤器需要更换的警报并产生增压泵43的ON/OFF控制信号。
设置流量计主要是为了能检测总的水流量并作为离子交换腔41的监测器。输入总的水量设置点作为根据被选择的用于离子交换腔41中的树脂在系统起动期间的编程警报。同样可得到总的水量以当设备62的使用者/物主是一家餐厅或其它商用地时用于估计饮料销售情况，并用于估计水的化学分析(出现的不需要化学物质的量，比如可导致过大的碱度或硬度的化学物质)结果。
如果设备62包括UV腔42时，低成本UV强度传感器93持续监测UV处理的效力。当UV强度下降到低于下限或出现灯烧毁时，通过主控制盒微处理器产生可听的或可见的警报。
UV强度传感器93最好位于UV腔42中的管式水流通道的外面，从而UV射线在测量前从中间位置的灯穿过水。
如图7A至7C中所示，UV传感器93具有一个外壳7A，其通过一个螺母11A固定到UV腔42上。外壳7A最好由塑料形成，而其它结构部分最好由不锈钢形成。这种结构极大地降低了制造成本而基本不影响运行质量。
在外壳7A中，设有UV二极管13A以通过开口14A接收UV射线。二极管13A传感UV射线的强度并通过其端子将电信号传输到控制盒45的电连接器上。图7C说明一种方法，其中组装所有的传感器部件以形成一个完整的单元。
控制盒
图5A至5I中所示的电路系统在控制盒45中操作以监测和控制水处理设备62。电源系统通过连接器122接收输入功率。通过连接器124将电压源直接供到UV压载(ballast)线路和降压变压器126上。
硅二极管128抑制变压器126二次侧12V输出中的浪涌电压。桥式整流器130将交流电压整流以提供12V直流输出132用于控制盒45中某电路系统的电源。
整流器的输出也提供到电压调节器134上，沿相关电容器和二极管电路系统，电压调节器134在端子136上产生5V的直流信号以用于控制盒45中数字电路的电源。
另一个桥式整流器138整流交流电源电压以产生通过连接器140给增压泵43供电的直流电压。继电器142用作ON/OFF开关，用于泵43的操作，通过放大器电路146放大的微控制器增压泵信号144来控制它。下文将更详细地说明增压泵控制。
图5B中所示的电路系统提供碳酸化器泵的ON/OFF操作。微控制器的信号150通过放大器电路151放大用以操作ON／OFF继电器152。连接线路154和156延伸到配送器，在那里通过电源160来连接碳酸化器泵马达158。
当接通继电器152时，马达158操作，并且马达电流激励反馈降压变压器162的初级绕组。在由桥式整流器166整流前，硅二极管164抑制变压器二次输出中的浪涌电压。
通过二极管和电容器电路系统168提供的输入电压调节，将整流器的输出提供到运算放大器165上。数字电平输出信号170用作确定碳酸化器泵激励的微控制器输入来操作。
在图5C中，通过来自UV传感器93的连接器181，电路180接收一个低电压、阳极/阴极反馈信号并处理该信号以用于微控制器的输入。通过第一级微分放大器电路182，接着通过第二级微分放大器电路184，最后通过第三级微分放大器电路186来放大UV传感器信号。以如3或4伏的电压电平输出模拟UV传感器反馈信号188以用于微控制器的输入。
报警电路180(图5E)响应微控制器报警信号182(绿色)或微控制器报警信号184(红色)以激励控制盒的绿色指示灯186或红色指示灯188。如果同时产生两个报警信号，灯186和灯188都被激励，由于灯是并排安装的，观察者看到黄色灯。当由信号182或182激励时，相应的半导体放大器/开关190和192通过电源VCC激励指示灯186和188。
报警信号182和/或184的循环产生可导致灯闪烁。如上所述，系统正常操作只能引起绿灯亮。产生的警告报警信号引起绿灯和红灯都亮，从而引起黄灯亮。产生的停用报警仅引起红灯亮。附录C中的优先级表提供了建议的各种报警条件的级别。
当接收到微控制器声音报警信号198时，声音报警电路194(图5F)应用固态放大器/开关196以通过12V直流电压源来激励扬声器197。当扬声器197被激励时发出蜂鸣音。
图5G中示出了压力反馈处理电路200。通过位于控制盒45的控制板上的压力感应器204的输入连接器202接收反馈水压信号。微分放大器电路206放大该压力信号以产生微控制器输入信号208。
如果电压源VCC的值降到低于其下阈值时，微控制器复位电路220(图5H)产生一个用于支柱微控制器254(图5D)的二进制LO复位信号222，或微控制器复位电路220产生一个用于主微控制器252的二进制HI复位信号224。如果VCC电压电平超过阈值，常规半导体电压检测器芯片电路226响应VCC输入228以产生一个VCC电压电平的输出。
如果VCC电压电平降到低于阈值，检测器电路226输出一个接地电位。接着产生RESET-LO信号，操作半导体开关224以输出RESET-HI。如果VCC电压电平返回到超过该阈值，复位信号终止，从而允许微控制器恢复操作。接下来进一步描述微控制器响应复位信号。
插头连接器240(图5I)用于接口手持控制器100和控制盒45中的电路系统。引线2将电源输送到控制器100上，引线4和5分别将数据传送TXD输送到手持控制器100和从手持控制器100接收数据接收RXD。
微控制器系统250(图5D)接收反馈信号并根据程序控制操作以产生控制命令和产生系统报警。可取的是，系统根据计算负载分配基础操作，从而包括主微控制器252和处理用于主微控制器252中的反馈信号的支柱微控制器254，主要通过8位数据总线256。
流量计44(图2)被连接到放大器258上，其产生通过引线1输入到支柱微控制器254中的模拟水流信号。通过相应引线17和18模拟UV传感器及水压信号208和188被输入到支柱微控制器254中。一个内部模拟-数字转换器系统将模拟信号188、208和260转换为用于计算机处理的数字信号。
共鸣器时钟262产生时钟信号，其被连接到支柱微控制器254的输入引线15和16上以控制其循环操作。通常微控制器254通过引线3接收来自电源VCC的功率。
如果电源电压VCC太低，RESET-LO信号222(一个低的或0个二进制信号)被提供到微控制器254的输入引线4上。接着产生复位操作，并保持该复位直到纠正触发条件。触发条件纠正后，重新启动微控制器使得其处于等待来自主微控制器252指令的状态。
操作中，支柱微控制器254将反馈压力和UV模拟信号转换为数字值，该数字值被保持直到主微控制器提出需求。输入流量计信号260是一个脉冲串，其脉冲频率取决于通过水处理设备62的水流速。微控制器254追踪最好是10加仑的单位水流，并将用于每个水流单元的每个信号264直接输送到主微控制器252的引线13的中断输入上。
通过主微控制器252的引线32，支柱微控制器254通过数据总线256输出数据到输入引线39上。块257表示用于数据总线256的常规上拉电阻器组件。在主微控制器252中，将碳酸化器泵运行信号170提供到输入引线28上，通过连接器240，引线11和10分别用于将数据输送到手持控制器和从手持控制器接收数据。如果安装期间未出现碳酸化器泵运行信号170，水处理设备62不能起动直到建立了必要的连接以激励碳酸化器马达从而产生泵反馈信号。
产生RESET-HI信号224为“1”，或如上所述的高二进制信号，当其产生后，将其输送到主微控制器252的输入引线9上。然后，与支柱微控制器254所述相似的方法，主微控制器252复位、保持和重新起动。当复位时，就会丢失当前正在处理的数据，但至少包括用户设置的参数、起动所需数据的所有重要数据被自动保存到外部非易失性的存储器268中。当起动时，由主微控制器252回用所保存的数据。
晶体钟266被连接到输入引线18和19上以控制主微控制器252的循环操作。
依次地，微控制器252在输出引线6上产生一个时钟信号，该引线6被连接到外部存储器268和外部经过时间计算器270上以使外部的单元和主微控制器252同步。
经过时间计算器270在被主微控制器252初始化后连续计算2秒钟。微控制器通过一系列线路(计算器引线3)和时钟线路(计算器引线5)和复位线路(计算器引线2)与计算器串联通信。当一个事件发生(安装过滤器、安装UV灯、或安装离子交换腔)时，主微控制器读取计算器270的当前秒数并将所计算的天数(秒数除以86，400)保存到非易失性存储器。当安装系统时，微控制器也保存起动日期。
微控制器以规定间隔读时间计算器270并计算当前的天数(秒数除以86，400)。然后将该当前的天数和读非易失性存储器时记录的所有开始的天数相比以确定从每项被安装或复位所经过时间。接着主微控制器将这些经过时间和其适当的周期相比，如果超过了其允许的周期，设置适当的报警。
主微控制器252根据存储的程序控制来操作以处理各种输入以及产生输出报警和控制信号。特别地，输出信号包括扬声器和灯报警信号182、184和198，以及泵控制信号144和170。
程序化计算机操作
当首先接通微控制器的电源时，执行如功能块280(图5J)所示的初始化。从存储器读取如设备结构、UV阈值等的各种数据值，并执行如块280中所示的各种命令。
接着输入程序循环282用于循环地执行这里包括的步骤。在块284中，由每秒的水流单元或其它时间单元的量来计算水流速，并保持该水流速以从手持控制器100读取命令。如上所示的，输入流量信号260包括连续脉冲或表示输出水流的连续测量单元的记号，在该实施例中这些测量的单元被结合以形成流量为10加仑单元的表示法。
块285产生用于每个新流量计脉冲的主微控制器中断，如虚线287所示。
在块286中，如果该系统计算一个10加仑的新单元时，写入用于添加到存储在非易失性RAM存储器中的总流量的一个新的10加仑计数。
如果激发停用报警，发出关断增压器和碳酸化器泵的命令，如块288所示，这仅在外部电路系统没有这样做的情况下。如果关断这些泵，如块290所示检查超时报警。通过读取经过时间计算器270的每个超时报警的经过时间来检查超时报警。
如块292所示，通过检查反馈信号170的状态来检查碳酸化器的状态。在安装设备期间，产生警告报警信号直到反馈信号指示已接通碳酸化器泵，如上所述。
如块294所示，由UV强度反馈输入来检查UV灯的状态。如果UV强度很低，则产生报警。
如块296所示检查反馈水压值，从而确定是否应产生低压报警，并通过增压泵43的ON/OFF循环控制来激发水压的控制报警。
当需要将水输出到碳酸化器泵中时，水处理设备62输出水到配送器中，并通常由增压泵的输出到增压泵的输入之间的可控分路水流297(图5K)来平衡增压泵和碳酸化器泵流。
一个机械可控阀299响应增压泵43的出口压力。即使增压泵的流量容量大于碳酸化器泵的情况下，也能平衡系统的水流。同时，在增压泵工作期间，分路流限制水压的形成。
根据块296中作出的判定，主微控制器252执行增压泵43的接通/关断循环控制。如果水压低于存储的低设置点的值，如50psi，接通增压泵。增压泵保持接通直到水压值达到存储的高设置点的值。接着，关断增压泵。在增压泵接通期间，作为上述分路流的结果是进行某些水压调节。
在程序循环282的块298中，如果水处理设备62中包括离子交换腔41，由经过时间计算器270确定离子交换超时。当达到预期的树脂使用寿命时，产生报警。
其次，在块300中，使用一个报警状态机。换句话说，程序循环操作引发的报警被记录到对应于附录C中所示表的存储报警优先级表中。在任一次中，存在一个或多个报警或停用报警。
如果多个报警同时存在，优选仅显示最高优先级的报警。当清除一个被显示的报警时，显示下一个较低优先级的报警。通过登记的停用报警接着通过记录的警告，报警的优先级状态下降。根据手持控制器100的命令可访问整个报警优先级表，从而提供可被报警的任何情况状态的读出。
最后，块302提供来自手持控制器100的指令的维护。从而，通过来自手持控制器100的RXD数据可设置参数设置点，或从主微控制器252可读取数据并作为TXD数据传送到手持控制器100上。以下部分中详细说明该控制接口界面。
手持控制器
手持控制器100(图6A)提供提供一个控制界面，其使得用户能执行包括系统起动和更换程序、系统状态监测、预期的离子树脂使用寿命计算以及设置报警阈值的各种操作。
单元100插入到位于控制盒45的一个侧面上的连接器中，在完成连接后，手持控制器显示一个所谓STATUS的最顶级菜单。这表明手持控制器100准备使用。
手持控制器100有两种操作模式，即菜单系统和编辑模式。在菜单模式中，手持单元100用于从一个菜单移动到另一个菜单，而在编辑模式中，可输入和/或改变该系统的一些参数和阈值。当首次插入手持单元100时，其总是处于菜单模式。下面是按钮及其功能：
菜单模式
按钮 功能
菜单101 在当前级菜单中滚动
复位102 不执行任何指令返回上一个菜单
进入103 选择要进入的子菜单编辑模式上箭头 增加一个所选择的数据(闪烁)或选择Yes或No选项下箭头 减少一个所选择的数据(闪烁)或选择No选项左箭头 将光标从当前位置移动到左边的编辑数字右箭头 将光标从当前位置移动到右边的编辑数字设置104 保存新值复位102 不做任何改变退出编辑数字命令
下表中给出了每个主菜单(STATUS、NEW和SETTING)的菜单结构和可得到的选择：[]表示取决于该单元的结构设置的选项菜单在STATUS菜单中，可方便地访问并查看该系统的所有警告、报警、和操作状态。另外，也可访问系统中使用的软件版本以用来参考。对于特定的处理模块，仅可得到一些子菜单。例如，如果该系统仅装有离子交换级时，仅出现“Time”子菜单下的“T IonEx”选择、和“Gallon”子菜单下的“G IonEx”选择。
“Warnings”子菜单示出系统警告的当前状态。如上所述，所有警告根据优先级系统工作，从而仅显示最高优先级。警告格式为：
U UV灯传感器
P 水压低
C 碳精块过滤器超时使用
S 沉淀物过滤器(粗过滤器)超时使用
I 离子交换90％用尽
N 已安装的碳酸化器没有切断
B 增压泵超时使用
“Alarms”子菜单示出停用报警的当前状态。如上所述，所有警告根据优先级系统工作，从而仅显示最高优先级。警告格式为：
U UV灯传感器报警
P 水压低
C 碳精块过滤器超时使用
S 沉淀物过滤器超时使用
I 离子交换100％用尽
B 4次报警后关断增压泵
“Time”子菜单示出从新的或更换安装系统的下述部件后的运行时间，所述部件为：UV灯：(“T Lmp”子菜单选择)、碳精块过滤器(“T CBf？”选择)、粗过滤器(“T SDf？”选择)、离子交换(“T IonEx”选择)以及安装日后的整个系统(“T System”选择)。“Gallons”子菜单显示通过碳精块过滤器(“T CBf？”)、粗过滤器(“ T SDf?”)、离子交换(“T IonEx”)、最新安装或复位后的系统(“G System”)的水量(以加仑为单位)。
子菜单“W Flow?”、“W Press?”、“UV Snsr”、和“F/W Ver。”分别显示当前的流速、水压、UV传感器的值、和软件版本。软件版本可以是初始软件或升级软件。
当更换失去效能的部件、复位一些警告和停用报警、增加新的处理模块、以及将化学分析结果输入到系统中以计算离子交换模块的大致使用寿命时，在系统初始化安装过程中使用NEW菜单。当第一次安装一个新系统时，用“New Sys?”子菜单。其设置所有的系统参数并设置作为完全系统(假定安装了包括增压泵的所有模块)的系统结构。如被安装的系统不是完全系统，必须用所谓“New Cfg?”来将系统结构的组成形式指示到控制盒45。
当被安装的系统不是完全结构或当在目前的安装中增加或去除处理模块时，才使用“New Cfg?”子菜单。在该子菜单下，可加入或去除UV模块(“CfG UV?”选择)、增压泵模块(“CfG BP?”选择)或离子交换(“：CfG IE?”选择)。例如，对于去除UV模块，选择“Cfg UV?”并按输入按钮。然后显示“UV=yes”。按下箭头可以将当前显示改变为“UV=no”，用设置按钮可保存该新配置。按设置按钮后，该单元嘟嘟响来确认该改变。
“New Cap”子菜单仅用于将水的参数输入到计算机中以计算离子交换树脂的预期寿命。这些参数是碱度、硬度、氯化物、硫酸盐、硝酸盐、水温(单位为F)、水流速(加仑/分钟)、树脂的量、和分路系数。该子菜单的缺省值为：
“Alka 246”-碱度为246ppm(部分数/百万)
“Hard 204”-硬度为204ppm
“Chlo 060”-氯化物为60ppm
“Sulf 100”-硫酸盐为100ppm
“Nitr 010”-硝酸盐为10ppm
“Temp 080”-水温为80F
“Flow 1.7”-水流速为1.7加仑/分钟
“Resi 0.5”-离子交换树脂的量为0.5立方英尺
“Bypa 000”-0％的分路通过离子交换箱
“C=000630”-再生前所需的计算出的树脂处理能力为630Gal。
用如上所述的方法使用“New Cap”子菜单的新值输入、箭头和设置按钮。在离子交换模块的所有新值被存储后，计算新的树脂处理能力。能力选择“C=.....1”代表新值。按设置按钮来保存该值。保存后，新计算出的能力为离子交换报警的设置点。
如果处理系统包括UV模块时，才显示“NeW Lmp”子菜单。每当安装新的UV灯时，访问该子菜单。当显示屏上显示该子菜单时，按输入按钮。接着屏幕显示“RU Sure”并且点击设置按钮以确定新的UV灯已被安装到该系统中。
以与“New Lmp?”子菜单的相同的方式操作“New CBf？”、“NewSDf？”和“New Ion?”子菜单。“New CBf？”和“New SDf？”通知碳精块的系统和粗过滤器变化并通常是可得到的。“New Ion?”表示离子交换树脂箱已被更换，当系统有包括在系统结构中的离子交换模块时，才使用“New Ion?”。
SETTING菜单允许改变用于停用报警和警告中的缺省系统阈值设置。根据处理系统的结构，可得到上述的7个子菜单。
“CB days?”和“Cd Days?”子菜单可以访问分别用于碳精块和粗过滤器元件的运行周期设置。每种形式过滤器的缺省值为183天。如果需要改变，应将该周期设置为小于缺省值。
“PSI ALM?”和“PSI WRN?”子菜单允许改变用于低水压停用和警告报警的压力设置。停用和警告报警的缺省值分别为10psig和20psig(流动时)。在没有向制造厂咨询可获得效益的情况下，不应改变这些值。
“BP On?”和“BP OFF”子菜单用于访问增压泵的接通/关断设置。该接通和关断条件的缺省值分别为50psig和65psig。
“UV Snsr?”子菜单设置UV灯低强度报警的值。该缺省值为83，在没有制造厂咨询意见的情况下，不应改变该值。
控制器单元100中的电路系统105(图a)执行所述的控制功能。如图6B的左上部分所示，所述按钮操作相应的ON/OFF开关。这些开关被作为输入连接到微控制器106上。当插入式连接器107被插到控制盒连接器240(图5I)上时，将电源VCC提供到电路系统105上。晶体振荡器108被连到微控制器106的一个输入端上以控制其循环操作。如上所述通过用于数据交换的连接器107对主控制盒微控制器进行TXD和RXD连接。
电路111操作手持单元100上的一个LED显示器112。微控制器106根据程序控制操作以输出SD时钟、负载和用于产生由LED显示器电路111显示的数据信号。当发生复位时，显示复位信号115。
ROM存储器116存储程序指令，该程序指令通过地址数据总线117来控制微控制器106的操作。锁存器118连到总线117上以使得在总线117上多路复用操作数据和地址数据。
微控制器106通常如图6C的功能块图330所示操作。该高级别图表示其中微控制器106通过执行程序RAM116的指令来响应按钮输入的一般方法。
如块332所示显示当前菜单或当前数据的输入或当前数据从主控制器262的读取或任何数据写入到主控制器中。如块334所示，等待接下来点击编辑键或输入键。
如果键输入要求编辑输入数据，如块336所示执行编辑，并将在块332显示被编辑的值。在块334等待下一个按键。
如果按输入键将数据需求或参数命令或安装的装置消息发送到控制盒45中，形成该消息并被送到控制盒45中，如块338所示。接着等待来自控制盒45的承认、确定、或数据消息，当收到时，在块334返回等待按键状态之前，在块332产生相应的显示。附录D提供了优选命令的列表，将所有的优选命令从手持控制器100发送到控制盒45中的主微控制器252中。
附录A 水状况 被推荐的系统配置各种技术标准的水，流动压力大于45psig无水压增压器的基本过滤系统各种技术标准的水，流动压力大于45psig具有水压增压器的基本过滤系统过大浊度和/或氯化物和/或有味道和气味，流动压力小于45psig无水压增压器的基本过滤系统过大浊度和／或氯化物和／或有味道和气味，流动压力小于45psig具有水压增压器的基本过滤系统存在细菌学问题，流动压力大于45psig无增压器的UV系统存在细菌学问题，流动压力小于45psig具有增压器的UV系统硬度和/或碱度和/或TDS超过规定，没有细菌学问题，流动压力大于45psig无增压器的离子交换系统硬度和/或碱度和/或TDS超过规定，没有细菌学问题，流动压力小于45psig具有增压器的离子交换系统硬度和/或碱度和/或TDS超过规定，存在细菌学问题，流动压力大于45psig无水压增压器、具有UV模块的离子交换系统硬度和/或碱度和/或TDS超过规定，存在细菌学问题，流动压力小于45psig具有水压增压器和UV模块的离子交换系统超过规定的氯化物和/或硫酸盐不使用Lancer模块化水处理系统
附录B
参考标号参考标号 说明 数量 1配件，3/8NPTx3/8 Flare 1 2配件，适配器，ION至3/8FL 2 3配件，3/8NPTx3/8NPT 1 4配件，肘状，3/8flx3/8NPT 2 5配件，水表至3/8 Flare 1 6套管，3/4x3/8 2 7配件，TEE 1 8 O形环，2-012 4 9 O形环，2-111 4 10 E形环，TRUARC 5133-62 2 11盖，防护型，7/16-20 2 12螺钉，10-24x.375，PH，PH，TT，SS 4 13螺钉，10-24x.500，HHD，W/W.SL 2 14螺钉，10-32x1.00，PH，PH，TT，ST，ZP 4 15螺钉，10-32x1.50，PH，PH，TT，ST，ZP 2 16螺钉，10-32x0.50，PH，PH，TT，ST，ZP 14 17螺钉，10-14x0.50，PH，PH，PL，ST，ZN 6 18密封件，Flare 22 19支架，固定件，UV腔 2 20盖，电气盒组件 1 21夹子，Oeitiker 1 22管，压力指示 1 23管，净化线路 1 24板，MTG，水过滤系统 1 25支架，粗过滤器组件 1 26支架，碳过滤器组件 1 27板，垫片 1 28结合板，Regen.组件 1 29管组件，输入阀到过滤器 1 30管组件，UV到水表 1 31管组件，过滤器到UV 1 32管组件，输入阀到泵 1 33管组件，泵到过滤器 1 34管组件，过滤器到水表 1 35软管，过滤器到离子 1 36软管，离子到UV 2 37软管，泵到囊箱 1 38软管，囊箱到过滤器 1 39过滤器组件，沉淀物粗过滤器 1 40微过滤器组件，碳 1 41离子交换组件 1 42 UV腔组件 1 43泵组件 1 43B无分路的泵组件 1 44流量计，水 1 45电气盒组件，瓦特 1 46固定/阀门组件，输出 1 47固定/阀门组件，输入 1 48箱体组件，囊 1 1AUV二极管配件(Harness)，Lancer 1 2A孔，传感器子部件 1 3A插销，传感器子部件 1 4A镜头，传感器子部件 1 5A垫圈，特氟隆，传感器 1 6A盖，传感器子部件 1 7A主体，传感器子部件 1 8A O形环 1 9A O形环 1 10A O形环 1 11A螺母，探针 1 12A DP190，Expoxy.1038 IN3
附录C优先级 描述类型 可听/可视代码 复位 1 连续5秒UV强度低停用每隔5秒1个红色闪 烁，扬声器发声当强度恢复时，自 动复位 2水压低于临界设置点(在尝试10分钟后低水压重试报警失败)，参见表后面的注释停用每隔5秒2个红色闪 烁，扬声器发声将系统的电源断开 和重新连接 3碳精块过滤器的使用天数超 过设置的阈值加14天停用每隔5秒3个红色闪 烁，扬声器发声在手持菜单上选择 新的CBf 4粗过滤器的使用天数超过设 置的阈值加14天停用每隔5秒4个红色闪 烁，扬声器发声在手持菜单上选择 新的SDf 5离子交换超过允许的加仑处 理能力停用每隔5秒5个红色闪 烁，扬声器发声在手持菜单上选择 New Ion 6在4次泵警告报警后(近两小时后)增压泵未增加水压运行时，增压泵超时使用停用每隔5秒6个红色闪 烁，扬声器发声将电源断开和重新 连接到系统 7低水压重试失败，参见表后 面的注释停用每隔5秒7个红色闪 烁，扬声器发声将系统的电源断开 和重新连接 8 UV强度仅大于临界UV报警 阈值的5％警告每隔5秒1个黄色闪烁，每隔1分钟扬声器 发声当强度恢复时，自 动复位 9碳精块过滤器的使用天数超 过设置的阈值警告每隔5秒2个黄色闪烁，每隔1分钟扬声器发声(两周时间)在手持菜单上选择 新的CBf 10粗过滤器的使用天数超过设 置的阈值警告每隔5秒3个黄色闪烁，每隔1分钟扬声器发声(两周时间)在手持菜单上选择 新的SDf 11以计算的能力(加仑)的90％ 进行离子交换警告每隔5秒4个黄色闪烁，每隔1分钟扬声器发声在手持菜单上选择 New Ion 12新系统安装后，碳酸化器泵未使用(不连接或没有使用)警告每隔5秒5个黄色闪烁，每隔1分钟扬声器 发声配送足够的饮料以使碳酸化器泵运行 13 水压低于设置的阈值警告每隔5秒6个黄色闪烁，每隔1分钟扬声器 发声当水压恢复时，自 动复位 14当增压泵连续运行3分钟而未将水压增加到大于上阈值时，增压泵超时使用。接着在增压泵作出再次增加系统压力的重试前，其停用30分钟。在增压泵被停用时的30 分钟期间发出该警告警告每隔5秒7个黄色闪烁，每隔1分钟扬声器 发声将系统的电源断开 和重新连接
附录D具有手持单元的系统的通信命令GET_CAPACITY 获得离子交换能力(加仑)SET_CAPACITY 设置离子交换能力(加仑)NEW_IONS 安装新的离子交换单元NEW_LAMP 安装新的UV灯NEW_CB_FLTER 安装新的碳过滤器NEW_SD_FILTER 安装新的沉淀物过滤器GET_TIME_LAMP 获得UV灯的安装时间GET_TIME_CB_FILTER 获得碳过滤器的安装时间GET_TIME_SD_FILTER 获得沉淀物过滤器的安装时间GET_TIME_ION_EXCH 获得离子交换单元的安装时间GET_TIME_SYSTEM 获得当前系统时间GET_GALS_CB_FILTER 获得碳过滤器的安装加仑GET_TIME_SD_FILTER 获得沉淀物过滤器的安装加仑GET_GALS_ION_EXCH 获得离子交换单元的安装加仑GET_GALS_SYSTEM 获得当前系统的加仑GET_WATER_FLOW_RATE 获得当前的水流速GET_WATER_PRESSURE 获得当前的水压GET_CARBONATOR_STATE 获得碳酸化器泵的ON/OFF状态GET_UV_SENSOR_VALUE 获得当前UV传感器的读数SET_CONFIG 设置被安装选项的配置*GET_CONFIG 获得被安装选项的配置GET_ALARM 获得报警状态SET_BP_ON 设置接通增压泵压力SET_BP-OFF 设置关断增压泵压力GET_UV_ALARM 获得当前UV报警阈值设置GET_VERSION 软硬件版本 SET_UV_ALARM 设置当前UV报警阈值设置GET PSI WARNING 获得压力警告报警阈值SET PIS WARNING 设置压力警告报警阈值GET PSI ALARM 获得当前压力报警阈值sET PSI ALARM 设置当前压力报警阈值INSTALL RESET 请求新系统初始化程序GET CB PERIOD 获得当前碳过滤器的天数周期GET SD PERIOD 获得当前沉淀物过滤器的天数周期SET CB-PERIOD 设置当前碳过滤器的天数周期SET SD PERIOD 设置当前沉淀物过滤器的天数周期GET BP ON 读出增压泵接通压力SET BP OFF 读出增压泵关断压力*配置选项为UV灯、离子交换和增压泵
很明显可以对如上所述的本发明进行各种变形。这样的变形并不认为脱离本发明的精神和范围，对于本领域的普通技术人员来说所有明显的变形都被包括在下述的权利要求书的保护范围内。