CN104269972B - 一种具有发电机的自发电智能灌溉定时系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其包括控制器和发电机，控制器设置在发电机的上端；控制器包括定时微控制器，其输出端口与电磁阀驱动器连接，其驱动电磁阀的开关；所述的发电机，其包括发电组件，还包括底盖、上盖、导水盖和电磁阀，其中，所述的发电组件设置在上盖内部，所述的底盖的两侧分别设置有进水口和出水口，在进水口侧的底盖内部设置叶轮腔，在出水口侧的底盖内部设置出水腔以及电磁阀座。本发明将控制器与发电机结合在一起，通过控制器对电机进行控制，并且，控制器以及电磁阀消耗电能基本来源于电机自身产生的电能，大大节约了电能，同时具有环保功效，实现了能源的循环利用。

Description

一种具有发电机的自发电智能灌溉定时系统

技术领域

本发明涉及水流发电机领域，尤其涉及一种具有发电机的自发电智能灌溉定时系统。

背景技术

水流发电机是一种节能环保的新产品。现如今感应洁具、智能卫浴、智能灌溉、智能IC水表等各个领域，它们所用的电源都为220V交流电或用干电池，这些电源有着布线不方便或污染等等各方面的问题，随着时代的发展，这些领域新的节能环保的电源来源，水流发电机就可以解决这些问题，实现水流不止、永不断电，体现其巨大的市场价值。

现有的智能灌溉行业里都是布线，用220V交流电作为电源来使用，灌溉面积大，布线需要花费大量的人力物力，还需另外人员长期看护，提高了成本；另外还有漏电、触电等安全隐患。

中国专利《微型水力发发电装置》公开了一种微型水力发电装置，包括有外壳、水轮机、发电机、电子电路与释压阀，外壳包含有管道壳体与机电壳体，水轮机、发电机与电子电路设置在机电壳体内，管道壳体内部形成有供水流通的流入口与流出口，在流入口与流出口之间形成有收纳释压阀用的阀室与释放过量压力用的旁路，阀室外侧靠近流入口处形成有进水通道，阀室内侧下方靠近流出口处形成有排水通道，水从进水通道流进机电壳体推动水轮机带动发电机产生交流电，并经电子电路整流稳压输出后，从排水通道排入流出口。

但在上述及相关的专利技术中，开关部分用电的需要大量布线，花费巨大；开关部分用电存在漏电、触电等安全隐患；使用后废旧电池带来的环境污染；手动开关的需要每天开关，十分不方便，效率低下。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其包括控制器和发电机，控制器设置在发电机的上端；控制器包括定时微控制器，其输出端口与电磁阀驱动器连接，其驱动电磁阀的开关，当电磁阀打开时，水流发电机开始工作，水流发电机产生电能；水流发电机连接电源充电模块，通过电源充电模块，把水流发电机发出的电量储存在储电器中；

所述的发电机，其包括发电组件，还包括底盖、上盖、导水盖和电磁阀，其中，所述的发电组件设置在上盖内部，所述的底盖的两侧分别设置有进水口和出水口，在进水口侧的底盖内部设置叶轮腔，在出水口侧的底盖内部设置出水腔以及电磁阀座；

所述的导水盖安装在底盖的上端，其上设置导水槽，水流经叶轮腔经导水槽流入出水腔及电磁阀座中流出；

所述的电磁阀设置在电磁阀座上，其上下运动控制流经电磁阀座的水流的流动。

进一步地，所述的定时微控制器，其包含微功耗单片机，晶体振荡电路，电源稳压滤波电路，液晶驱动芯片，电磁阀驱动芯片，按键输入接口；

所述的微功耗单片机与晶体振荡电路、电源稳压滤波电路、液晶驱动电路、电磁阀驱动芯片连接，所述的微功耗单片机对接收的数据进行处理，并发出控制指令；晶体振荡电路，其为单片机的时钟来源；电源稳压滤波电路，为单片机提供稳定的电源；液晶驱动芯片连接在单片机的总线上面，另外一端连接液晶屏；电磁阀驱动芯片的信号线连接单片机，驱动线连接脉冲电磁阀，电磁阀驱动芯片。

进一步地，所述的导水槽设置在导水盖的下部，其包括设置在导水盖下部的叶轮上腔中的聚水槽，设置在叶轮上腔的侧部的过渡槽和与过渡槽连接的排水槽，其中，聚水槽、过渡槽和排水槽在导水盖下部的高度依次升高，排水槽位于出水腔上侧，水流先后经过聚水槽、过渡槽和排水槽，进入出水腔中。

进一步地，所述的聚水槽为弧形槽，其开设在叶轮上腔的底部边缘，并且，所述的弧形槽与过渡槽在轴向方向上的投影有重合部分。

进一步地，在所述的导水盖底部的叶轮上腔的底部设置一贯通孔，叶轮轴穿过所述的贯通孔，与传动件连接。

进一步地，所述的传动件包括第一齿轮和设置在发电组件下端的第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮相互啮合，叶轮转动带动第一齿轮转动，第二齿轮带动发电组件中的转子转动。

进一步地，所述的电磁阀与一控制器连接，所述的控制器为控制电路板，其控制电磁阀按照预设的指令动作。

进一步地，在所述的导水盖上还设置上下贯通的电磁阀孔，安装后，电磁阀孔与底盖上的出水腔相对应，电磁阀穿过电磁阀孔。

进一步地，在所述的上盖上设置电磁阀支撑体，其包括支撑孔，在支撑孔的圆周处设置固定凹槽，在固定凹槽上设置一周固定孔；

在所述的电磁阀上设置凸缘，所述的凸缘与所述的固定凹槽通过螺钉固定。

进一步地，在所述的叶轮腔的进水口侧设置有一凹口，水流从该凹口进入叶轮腔中；在叶轮腔与出水腔之间设置一弧形隔壁。

与现有技术相比较本发明的有益效果在于：本发明具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，将控制器与发电机结合在一起，通过控制器对电机进行控制，并且，控制器以及电磁阀消耗电能基本来源于电机自身产生的电能，大大节约了电能，同时具有环保功效，实现了能源的循环利用。

在电机内部设置导水部件，方便电磁阀在水流通道上进行控制，提供了控制的精度以及控制的简便性。

为了增加发电机的产能，在叶轮组件上设置传动件，使得磁铁组件获得倍数于叶轮组件的转动速度。

附图说明

图1a为本发明的具有发电机的自发电智能灌溉定时系统的整体结构示意图；

图1b为本发明的水流发电机的整体结构示意图；

图1c为本发明的自发电智能灌溉定时系统的功能框图；

图1d为本发明的控制器的整体结构示意图；

图1e为本发明的储电器的整体结构示意图；

图1f为本发明的保护盖的结构示意图；

图2为本发明的水流发电机的爆炸结构示意图；

图3为本发明的底盖的结构示意图；

图4为本发明的导水盖的结构示意图；

图5为本发明的叶轮的结构示意图；

图6为本发明的上盖的结构示意图；

图7为本发明的发电组件的结构示意图；

图8为本发明的电磁阀的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1所示，其为本发明的具有发电机的自发电智能灌溉定时系统的整体结构示意图，其包括控制器91和发电机92，控制器91设置在发电机92的上端。所述的发电机92在水流的驱动下产生电能，并存储在储电器中，在本发明中，储电器设置在控制器91中。为了保证控制器的使用安全性，在所述的控制器91上还设置保护盖，用以保护控制器中的液晶显示模块；请结合图1d-1f所示。

请参阅图1c所示，其本发明的智能灌溉定时系统的功能框图，在本发明中的控制器包括定时微控制器，其输出端口与电磁阀驱动器连接，其驱动电磁阀的开关，即控制灌溉水龙头的打开与关闭，当电磁阀打开时，水流发电机开始工作，水流发电机产生电能；水流发电机连接电源充电模块，通过电源充电模块，把水流发电机发出的电量储存在储电器中，在本实施例中，其为锂电池。锂电池充电模块，提供整个灌溉系统的电源，来保证定时微控制器的正常工作。

按键输入模块连接定时微控制器，通过按键输入模块，可以设定喷灌时间，喷灌频率，当前时间等。液晶显示模块连接定时微控制器，把设定好的喷灌时间，喷灌频率，当前时间，都显示在上面。

本实施例中，定时微控制器，包含微功耗单片机，晶体振荡电路，电源稳压滤波电路，液晶驱动芯片，电磁阀驱动芯片，按键输入接口。

所述的微功耗单片机与晶体振荡电路、电源稳压滤波电路、液晶驱动电路、电磁阀驱动芯片连接。所述的微功耗单片机对接收的数据进行处理，并发出控制指令；晶体振荡电路，其为单片机的时钟来源；电源稳压滤波电路，为单片机提供稳定的电源，保证其正常工作；液晶驱动芯片连接在单片机的总线上面，另外一端连接液晶屏，单片机通过特定的指令来控制液晶驱动芯片，从而控制液晶屏的显示。电磁阀驱动芯片的信号线连接单片机，驱动线连接脉冲电磁阀，电磁阀驱动芯片，内部集成了H桥电路，驱动电流可达800MA，且静态待机功耗低(＜5UA)。

按键输入模块，选用了独立按键检测模式，按键的一端通过10K的上拉电阻直接连接在单片机引脚上，另外连接电源的负极。

请参阅图2所示，其分别为本发明的水流发电机的爆炸结构示意图；本发明的水流发电机包括发电组件7、底盖1、叶轮3、传动件4、导水盖2、上盖5、电磁阀6以及发电组件盖板8。

其中，所述的发电组件7设置在上盖5内部，所述的底盖1的两侧分别设置有进水口11和出水口17，在进水口侧的底盖内部设置叶轮腔13，在出水口侧的底盖内部设置出水腔15以及电磁阀座16；

所述的导水盖2安装在底盖1的上端，其上设置导水槽，水流经叶轮腔13经导水槽流入出水腔15及电磁阀座16中流出；

所述的电磁阀6设置在电磁阀座16上，其上下运动控制流经电磁阀座16的水流的流动。

请结合图3所示，在所述的叶轮腔13的进水口侧设置有一凹口18，水流从该凹口18进入叶轮腔13中；在叶轮腔13与出水腔15之间设置一弧形隔壁，该弧形隔壁将两个腔隔开，方便形成水流。

所述的电磁阀座16于所述的出水腔15其上端开口，下侧设置与出水口贯通的出水孔；在本实施例中，当水流进入出水腔中时，从上侧进入电磁阀座16中，若此时，电磁阀与电磁阀座脱离，则从电磁阀座底部流向出水口17。

在叶轮腔13的底部设置有叶轮轴安装孔14，用以安装叶轮。在本实施例中，进水口和出水口在同一直线上，保证具有较高的流速，产生电能。在进水口11的一侧的底盖中设置聚水腔12，水流流入聚水腔12中，从凹口18中流入叶轮腔13中冲击叶轮，进而发电。

在本实施例中，底盖1的边缘四周设置连接孔19，用以与上盖5连接。

本发明中的底盖将进水与出水部分分割开来，便于在进水端或出水端对水流进行控制，本发明采取在出水端对水流进行控制的方式。

请结合图4所示，所述的导水槽设置在导水盖2下部，其包括设置在导水盖2下部的叶轮上腔21中的聚水槽23，设置在叶轮上腔21的侧部的过渡槽26和与过渡槽26连接的排水槽24，其中，聚水槽23、过渡槽26和排水槽24在导水盖下部的高度依次升高，排水槽24位于出水腔15上侧，水流先后经过聚水槽23、过渡槽26和排水槽24，进入出水腔15中。

在本实施例中，所述的聚水槽23为弧形槽，其开设在叶轮上腔21的底部边缘，并且，所述的弧形槽与过渡槽26在轴向方向上的投影有重合部分。这样水流经过弧形槽后可有效的进入过渡槽中，并且，聚水槽23的弧形槽仅为叶轮上腔21的一端，避免水流再次流经叶轮，造成干涉。

在本实施例中，过渡槽也为一弧形槽，在安装完成后，其位于叶轮腔与出水腔之间的隔壁的上侧。水流依次经过上述各槽，保证水流能够顺利流出。

在所述的导水盖底部的叶轮上腔21的底部设置一贯通孔22，叶轮轴32穿过所述的贯通孔22，与传动件4连接。所述的传动件4包括第一齿轮41和设置在发电组件下端的第二齿轮71，第一齿轮41和第二齿轮71相互啮合，叶轮31转动带动第一齿轮41转动，第二齿轮71带动发电组件中的转子转动。本发明的水流发电机因为传动件的存在，可以使得磁铁组件获得数倍原来的转数，提高产电能力。

同时，在叶轮轴上还设置一阻挡件34，在本实施例中，其为一圆环段，在安装后，圆环段的端部抵靠在导水盖2的上部。

在所述的导水盖上还设置上下贯通的电磁阀孔25，安装后，电磁阀孔25与底盖上1的出水腔15相对应，电磁阀穿过电磁阀孔25。

请结合图6所示，在所述的上盖5上设置电磁阀支撑体51，其包括支撑孔58，在支撑孔58的圆周处设置固定凹槽52，在固定凹槽52上设置一周固定孔53；在所述的电磁阀上设置凸缘63，所述的凸缘63与所述的固定凹槽52通过螺钉固定。

在上盖5上还设置有发电组件容置腔55，容置腔55的上端为开口54，其与所述的发电组件盖板8连接，用以对发电组件进行密封；在上盖的边缘57设置螺纹孔56，用以与底盖1连接。

在所述的电磁阀上设置有导线61以及电磁阀壳体62，所述的电磁阀与一控制器连接，所述的控制器为控制电路板，其控制电磁阀按照预设的指令动作，控制电磁阀上下运动。

并且，在电磁阀下部设置安装孔，其与所述的电磁阀座16结合，能够完好的密封电磁阀座16上端开口；或者，所述的电磁阀下部为平面结构，能够完好的覆盖电磁阀座16的开口，实现水流出水的阻断。

请结合图7所示，在本发明中，发电组件融合了骨架75，以及其内部的转子线圈、导线72，其能够完成发电功能。在骨架结构的上端74设置上连接孔73，在下边缘76设置下连接孔，分别与发电组件盖板8以及上盖连接。发电机产生的电能经过导线引出，储存在储电器中，并且，储电器与电磁阀相连接，在电磁阀需要动作时，提供电磁阀开关所需的电量。

在本实施例中，储电器可与电磁阀结合为一体，既能够节省空间，又可以提供电能，实现自我供电的功能。

本发明中的水流发电机采用的是PPO材料，具有刚性大、耐热性高、难燃、强度较高电性能优良、耐磨、无毒、耐污染等优点，在任何环境中，电机都可以正常工作。

本发明智能灌溉定时系统的基本工作过程为：水流经进水口进入电机的叶轮腔，冲击叶轮转动，一方面，水流经导水盖流经出水腔以及电磁阀座从出水口流出；另一方面，叶轮转动，通过传动件使得磁铁组件获得倍数于叶轮组件的转动速度，线圈不断切割磁铁产生的磁感线产生交流电，通过导线引出；电能储存在储电器中，当电磁阀需要开关时，提供电磁阀开关所需的电量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其特征在于，其包括控制器和发电机，控制器设置在发电机的上端；控制器包括定时微控制器，所述的定时微控制器的输出端口与电磁阀驱动器连接，所述的电磁阀驱动器驱动电磁阀的开关，当电磁阀打开时，水流发电机开始工作，水流发电机产生电能；水流发电机连接电源充电模块，通过电源充电模块，把水流发电机发出的电量储存在储电器中；

所述的发电机，其包括发电组件，还包括底盖、上盖、导水盖和电磁阀，其中，所述的发电组件设置在上盖内部，所述的底盖的两侧分别设置有进水口和出水口，在进水口侧的底盖内部设置叶轮腔，在出水口侧的底盖内部设置出水腔以及电磁阀座；

所述的导水盖安装在底盖的上端，其上设置导水槽，水流从叶轮腔和导水槽流入出水腔，从出水腔及电磁阀座中流出；

所述的电磁阀设置在电磁阀座上，其上下运动控制流经电磁阀座的水流的流动。

2.根据权利要求1所述的具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其特征在于，所述的定时微控制器，其包含微功耗单片机，晶体振荡电路，电源稳压滤波电路，液晶驱动芯片，电磁阀驱动芯片，按键输入接口；

所述的微功耗单片机与晶体振荡电路、电源稳压滤波电路、液晶驱动电路、电磁阀驱动芯片连接，所述的微功耗单片机对接收的数据进行处理，并发出控制指令；晶体振荡电路，其为单片机的时钟来源；电源稳压滤波电路，为单片机提供稳定的电源；液晶驱动芯片连接在单片机的总线上面，另外一端连接液晶屏；电磁阀驱动芯片的信号线连接单片机，驱动线连接脉冲电磁阀，电磁阀驱动芯片内部集成了H桥电路。

3.根据权利要求1或2所述的具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其特征在于，所述的导水槽设置在导水盖的下部，其包括设置在导水盖下部的叶轮上腔中的聚水槽，设置在叶轮上腔的侧部的过渡槽和与过渡槽连接的排水槽，其中，聚水槽、过渡槽和排水槽在导水盖下部的高度依次升高，排水槽位于出水腔上侧，水流先后经过聚水槽、过渡槽和排水槽，进入出水腔中。

4.根据权利要求3所述的具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其特征在于，所述的聚水槽为弧形槽，其开设在叶轮上腔的底部边缘，并且，所述的弧形槽与过渡槽在轴向方向上的投影有重合部分。

5.根据权利要求3所述的具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其特征在于，在所述的导水盖底部的叶轮上腔的底部设置一贯通孔，叶轮轴穿过所述的贯通孔，与传动件连接。

6.根据权利要求5所述的具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其特征在于，所述的传动件包括第一齿轮和设置在发电组件下端的第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮相互啮合，叶轮转动带动第一齿轮转动，第二齿轮带动发电组件中的转子转动。

7.根据权利要求3所述的具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其特征在于，所述的电磁阀与一控制器连接，所述的控制器为控制电路板，其控制电磁阀按照预设的指令动作。

8.根据权利要求3所述的具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其特征在于，在所述的导水盖上还设置上下贯通的电磁阀孔，安装后，电磁阀孔与底盖上的出水腔相对应，电磁阀穿过电磁阀孔。

9.根据权利要求8所述的具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其特征在于，在所述的上盖上设置电磁阀支撑体，所述的电磁阀支撑体上设置支撑孔，在支撑孔的圆周处设置固定凹槽，在固定凹槽上设置一周固定孔；

在所述的电磁阀上设置凸缘，所述的凸缘与所述的固定凹槽通过螺钉固定。

10.根据权利要求3所述的具有发电机的自发电智能灌溉定时系统，其特征在于，在所述的叶轮腔的进水口侧设置有一凹口，水流从该凹口进入叶轮腔中；在叶轮腔与出水腔之间设置一弧形隔壁。