一种自发电储能补充式水龙头装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自发电储能补充式感应水龙头装置，它包括连接装置、壳体、电磁阀、水阀本体、出水装置、微型水力发电机装置、感应传感器组和储能充电及控制处理模块，所述微型水力发电机装置置于水阀本体的管道内，通过电磁阀的水流经过水力发电机后，由导流环侧面内收的开孔直射在叶轮上，推动水力发电机转动发电，冲击叶轮的水流直接经过出水装置流出；所述感应传感器组通过人、手或物的组合感知，决策打开或关闭电磁阀，并能根据水力发电机工作状态的判断电磁阀是否故障，从而实施告警；所述储能充电及控制处理模块将水力发电机所发电经过整流稳压后给超级电容充电储能，然后再根据超级电容充电状态和时间，控制充电电路给充电电池充电。

【技术实现步骤摘要】
一种自发电储能补充式水龙头装置
本专利技术涉及一种水龙头，特别涉及一种利用自来水水流冲击微型管道发电机发电储能再充电式感应水龙头装置。
技术介绍
水龙头即为一种水阀，有用水的地方就有它的存在，贯穿于日常生活的方方面面。传统采用人工调控的水龙头由于使用后忘记关闭或关闭不到位，会造成水资源的极大浪费，且由于人与水龙头接触从而造成二次污染。为了克服传统人工调控的水龙头的不足，专利公告号为CN86204768、CN93217101.X、CN96200516.9等专利和蔡卫东等在《通信与广播电视》上发表的“一种新型红外感应式水龙头”、林长浩在《电子世界》上发表的“红外线控制全自动水龙头”等文献，设计出一种感应式自动水龙头，这种水龙头一般通过红外线等传感器来敏感物的靠近或远离，然后控制电磁阀来打开或关闭，它克服了传统水龙头的不足，但也存在由于需要外接电源而造成的不方便、不安全，特别是没有电源或接电不方便的地方，难以应用。而傅国迎在《电子制作》上发表的“电池式感应水龙头制作”、CN03150944.4、CN200420094857.6专利等文献采用电池给感应水龙头供电，但用电池供电的感应水龙头在频繁使用的场所，需要经常更换电池或者充电，并不十分方便，从而影响它的推广应用。为了解决供电问题，有的文献如何宏彬等在《黑龙江水利科技》上发表的“微型涡轮发电式自感应水阀的应用和发展”、周巧仪等在《科技创新与应用》上发表的“基于水流蓄能的智能水龙头设计”，以及CN111456163A、CN210830685U等专利，提出利用水流发电储能给感应水龙头供电的概念，这是解决感应水龙头供电问题的一个很好的方案，但它们都是采用微型水力发电机发电，然后经处理后就直接给电池充电，水龙头每次使用都会进行充放电，由于受到充电电池充放电次数的限制，这种方式的产品并不成熟。采用这种微型水力发电机主要有两种安装方式，一种是置于管道外与管道呈90度安装发电机，公告号为CN104633226A的专利就采用这种方式，如图1所示，水流单通道冲击水力发电机的叶轮发电，这种方式水压差较小时发电效率不高；另一种方式是将发电机置于管道内，如公告号为CN210769125U、CN110005568A等专利就采用这种方式，如图2、图3所示，它们是水流通过上盖上的小孔斜向下去冲击叶轮带动发电机发电，由于水流斜向下去冲击发电机的叶轮存在能量损失，从而影响发电效率，而公告号为CN203067162U、CN205135886U等专利，则将水流引至侧面实现垂直入射去冲击叶轮，从而提高发电效率，如图4所示。但采用管道内置发电机的都是水流冲击叶轮后通过发电机，这种方式由于发电机的阻碍，减小了水压差，从而影响了发电效率。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术目的在于，提供一种充分利用自来水的水压差实现低流阻、高发电效率的储能再充电式感应水龙头装置，以延长感应水龙头的充电间隔时间或实现自供电，并具有使用寿命长、方便可靠等特征。本专利技术解决其技术问题采用如下的技术方案：本专利技术提供一种自发电储能补充式感应水龙头装置，包括连接装置、壳体、电磁阀、水阀本体、出水装置、感应传感器组、微型水力发电机装置和储能充电及控制处理模块。所述连接装置内腔中空，前端与使用的水龙头出水口连接，后端与水阀本体入水口相连；所述电磁阀安装于水阀本体，位于连接装置后端；所述水阀本体用于安装连接装置、壳体、储能充电及控制处理电路模块、感应传感器组、电磁阀、微型水力发电机装置和出水装置；所述出水装置通过其内螺纹与水阀本体出水口连接；所述微型水力发电机装置安装于水阀本体下端腔内。从而形成由连接装置、电磁阀、微型水力发电机装置和出水装置构成的水流通道。所述感应传感器组包括人体感应传感器、下视感应传感器和侧面感应传感器；所述感应传感器组都采用红外反射式光电传感器，利用红外线反射的原理，当人或物在感应区域内时，红外线发射管发出的红外光经过人或物反射到红外线接收管，并输出信号给感应传感器检测电路；所述人体感应传感器安装于储能充电及控制处理电路板上，从外壳正面伸出，用于感应人的靠近，当有靠近时输出信号给感应传感器检测电路；所述下视感应传感器安装于储能充电及控制处理电路板上，从外壳下端面伸出，沿出水方向向下，用于感应人手的靠近，当人手靠近时输出信号给感应传感器检测电路；所述侧面感应传感器安装于储能充电及控制处理电路板上，从外壳侧面伸出，用于感应人手的靠近，当人手靠近时输出信号给感应传感器检测电路。所述微型水力发电机装置由水力发电机、叶轮、螺钉和导流环组成，所述水力发电机通过螺钉与导流环连接，水力发电机经过防水处理；所述叶轮安装于水力发电机轴上；所述导流环上端面用于安装水力发电机，侧面开有棱台状进水孔；所述的微型水力发电机装置通过导流环上的螺纹旋入水阀本体下端腔内，便于拆装；所述水力发电机在水阀本体腔内水流的流入方向，叶轮与导流环在出水方向，水流在经过水力发电机后，通过导流环侧面棱台状进水孔，直射在叶轮上，从而推动水力发电机转动发电，冲击叶轮的水流直接经过出水装置流出，水流流阻很小；所述导流环上棱台状进水孔是为形成收缩的入射水流，从而提高水流流速，水流流向尽量靠近导流环外侧且与导流环相切。所述储能充电及控制处理模块包括储能充电及控制处理电路板、充电接口、欠压指示灯、超级电容和充电电池；所述储能充电及控制处理电路板由整流稳压与储能电路、充电电路、感应传感器检测电路、电磁阀控制电路、电压变换电路、蜂鸣器、处理器和控制程序组成；所述整流稳压与储能电路由整流稳压电路、超级电容储能状态检测电路组成，所述整流稳压电路对水力发电机输出信号进行整流稳压，并给超级电容充电；所述超级电容储能状态检测电路用于检测超级电容储能状态和水力发电机的工作状态，输出超级电容储能状态和水力发电机的工作状态；所述充电电路用于给充电电池充电，一方面是当超级电容储能满足充电条件时给充电电池充电，另一方面是当有外部电源从充电接口接入的时给充电电池充电，所述充电条件由超级电容的储能状态和时间综合确定，并且充电电路根据充电电池电量状态，控制欠压指示灯；所述感应传感器检测电路用于检测感应传感器组输出信号，并输入处理器；所述电磁阀控制电路用于根据处理器给出的信号控制电磁阀；所述电压变换电路将充电电池的电压变换为处理器、感应传感器组以及其它电路提供工作电源，并为电磁阀提供驱动电源；所述处理器采用单片机，用于为实现充电储能、人手感应信号获取和电磁阀控制的控制程序提供硬件条件。所述控制程序包括充电储能控制单元、人手感应信号获取决策单元和电磁阀故障告警单元，所述充电储能控制单元根据超级电容充电状态检测电路获取的超级电容充电状态来控制充电电路给充电电池充电；所述人手感应信号获取决策单元根据感应传感器组获取的人手感应信号来控制电磁阀；所述电磁阀故障告警单元根据电磁阀关闭状态和超级电容充电状态，确定水力发电机仍在工作而判断电磁阀是否故障，从而控制蜂鸣器进行告警。控制程序特征在于：包括低功耗模式、充电储能控制、人手感应信号获取决策和电磁阀故障告警四个步骤，具体如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自发电储能补充式感应水龙头装置，包括连接装置(1)、壳体(2)、电磁阀(5)、水阀本体(6)、出水装置(8)、感应传感器组(4)、微型水力发电机装置(7)和储能充电及控制处理模块(3)，其特征在于：所述连接装置(1)内腔中空，前端与使用的水龙头出水口连接，后端与水阀本体(6)入水口相连；所述电磁阀(5)安装于水阀本体(6)，位于连接装置(1)后端；所述水阀本体(6)用于安装连接装置(1)、壳体(2)、储能充电及控制处理电路模块(3)、感应传感器组(4)、电磁阀(5)、微型水力发电机装置(7)和出水装置(8)；所述出水装置(8)通过其内螺纹与水阀本体(6)出水口连接；所述微型水力发电机装置(7)安装于水阀本体(6)下端腔内、从而形成由连接装置(1)、电磁阀(5)、微型水力发电机装置(7)和出水装置(8)构成的水流通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种自发电储能补充式感应水龙头装置，包括连接装置(1)、壳体(2)、电磁阀(5)、水阀本体(6)、出水装置(8)、感应传感器组(4)、微型水力发电机装置(7)和储能充电及控制处理模块(3)，其特征在于：所述连接装置(1)内腔中空，前端与使用的水龙头出水口连接，后端与水阀本体(6)入水口相连；所述电磁阀(5)安装于水阀本体(6)，位于连接装置(1)后端；所述水阀本体(6)用于安装连接装置(1)、壳体(2)、储能充电及控制处理电路模块(3)、感应传感器组(4)、电磁阀(5)、微型水力发电机装置(7)和出水装置(8)；所述出水装置(8)通过其内螺纹与水阀本体(6)出水口连接；所述微型水力发电机装置(7)安装于水阀本体(6)下端腔内、从而形成由连接装置(1)、电磁阀(5)、微型水力发电机装置(7)和出水装置(8)构成的水流通道。


2.根据权利要求1所述的自发电储能补充式感应水龙头装置，其特征是所述微型水力发电机装置(7)由水力发电机(701)、叶轮(703)、导流环(702)和螺钉组成，所述水力发电机(701)通过螺钉与导流环(702)连接；所述导流环(702)上端面用于安装水力发电机(701)；所述水力发电机(701)在水阀本体(6)腔内水流入水方向，叶轮(703)与导流环(702)在出水方向，水流在经过水力发电机(701)后，通过导流环(702)直射在叶轮(703)上，从而推动水力发电机(710)转动发电。


3.根据权利要求2所述的自发电储能补充式感应水龙头装置，其特征是所述的微型水力发电机装置(7)通过导流环(702)上的螺纹(7023)旋入水阀本体(6)下端腔内，便于拆装。


4.根据权利要求3所述的自发电储能补充式感应水龙头装置，其特征是所述导流环(702)侧面开有棱台状进水孔(7022)，水流由棱台状进水孔(7022)，直射在叶轮(703)上，从而推动水力发电机(701)转动发电；所述棱台状进水孔(7022)右侧面(7021)与导流环(702)内腔圆柱面相切或近似相切，进水孔内收，这样就形成水流经过棱台状进水孔(7022)收缩入射，并直射叶轮(703)上，提高了水流流速，并且经过叶轮(703)的水流直接由出水装置(8)流出，水流流阻很小，从而提高了发电效率。


5.根据权利要求1所述的自发电储能补充式感应水龙头装置，其特征是所述储能充电及控制处理模块(3)包括储能充电及控制处理电路板(301)、充电接口(302)、欠压指示灯(303)、超级电容(304)和充电电池(305)，所述储能充电及控制处理电路板(301)由整流稳压与储能电路(3011)、充电电路(3012)、感应传感器检测电路(3013)、电磁阀控制电路(3014)、电压变换电路(3015)、蜂鸣器(3016)、处理器(3017)和控制程序(3018)组成；所述整流稳压与储能电路(3011)由整流稳压电路(30111)、超级电容储能状态检测电路(30112)组成，所述整流稳压电路(30111)对水力发电机(701)输出信号进行整流稳压，并给超级电容(304)充电；所述充电电路(3012)用于给充电电池(305)充电，当超级电容(304)储能满足充电条件时给充电电池充电，所述充电条件由超级电容(304)的储能状态和时间综合确定。


6.根据权利要求5所述的自发电储能补充式感应水龙头装置，其特征是所述控制程序(3018)包括充电储能控制单元(30181)、人手感应信号获取决策单元(30182)和电磁阀故障告警单元(30...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈黎，周思颖，彭明，陶文铨，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61