CN104455634A - 一种基于逻辑保护射极耦合式的触摸式节水龙头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于逻辑保护射极耦合式的触摸式节水龙头，主要由水龙头（1），电磁阀（2），继电器K，与电磁阀（2）相连接的变压电路，与变压电路相连接的控制电路，以及与控制电路相连接并设置于水龙头（1）两侧的触摸开触点（3）和触摸关触点（4）组成，其特征在于，在控制电路与变压电路之间串接有光束激发式逻辑放大电路和逻辑保护射极耦合式放大电路。本发明采用触摸开触点和触摸关触点来采集使用者触摸信息，并经控制电路和变压电路处理后来控制电磁阀的开启和关闭，进而实现水龙头的开启和关闭功能，其灵敏度非常高，稳定性非常强。

Description

一种基于逻辑保护射极耦合式的触摸式节水龙头
技术领域
 本发明涉及一种节能水龙头，具体是指一种基于逻辑保护射极耦合式的触摸式节水龙头。
背景技术
目前，节约水源（简称“节水”）已经成为人们非常关注的共同话题。在诸如公用的洗手间等需要经常用水的地方都贴有节水宣传用语。为了实现节水的目的，现在很多公用场合的水龙头都已经换成了按压式或感应式的水龙头。经过长期的使用发现，按压式水龙头在实际运用中仍存在以下缺陷：（1）由于按压式水龙头的内部控水部分为机械结构，在长期外力的按压下，其内部的机械结构很容易损坏，进而出现无法彻底关断水源，导致水源不断流出浪费的情况发生。（2）由于按压式水龙头为机械式整体结构，因此当其内部控水部件出现损坏时，只能换掉整个按压式水龙头，使用者无法针对其内部具体结构进行更换，因此其维护成本较高。
同理，对于感应式水龙头而言，由于其是采用传感器来作为控制信号输入源，因此其在使用时较按压式水龙头方便很多。但由于很多时候传感器会无法准确的感应人体手势动作，因此会经常导致水龙头无法喷出水来，不适于广泛推广和应用。
发明内容
本发明的目的在于克服目前按压式水龙头容易出现无法彻底关断水源及更换成本较高，以及感应式水龙头存在的感应器无法准确感应人体手势动作而出现的无法喷水的缺陷，提供一种结构简单，能有效克服上述缺陷的种基于逻辑保护射极耦合式的触摸式节水龙头。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于逻辑保护射极耦合式的触摸式节水龙头，主要由水龙头，电磁阀，继电器K，与电磁阀相连接的变压电路，与变压电路相连接的控制电路，以及与控制电路相连接并设置于水龙头两侧的触摸开触点和触摸关触点组成。同时，在控制电路与变压电路之间串接有光束激发式逻辑放大电路和逻辑保护射极耦合式放大电路；所述光束激发式逻辑放大电路主要由功率放大器P1，与非门IC1，与非门IC2，与非门IC3，负极与功率放大器P1的同相端相连接、正极经光二极管D3后接地的极性电容C2，一端与极性电容C2的正极相连接、另一端经二极管D4后接地的电阻R2，正极与电阻R2和二极管D4的连接点相连接、负极接地的极性电容C3，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P1的同相端相连接的电阻R3，串接在功率放大器P1的反相端与输出端之间的电阻R5，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与与非门IC3的负极输入端相连接的电阻R6，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极与与非门IC3的负极输入端相连接的电容C4，以及一端与极性电容C3的正极相连接、另一端与与非门IC2的负极输入端相连接的电阻R4组成；所述与非门IC1的正极输入端与功率放大器P1的反相端相连接，其输出端与与非门IC2的正极输入端相连接，与非门IC3的正极输入端与功率放大器P1的输出端相连接；所述与非门IC3的正极输入端和其输出端均分别与变压电路相连接，所述电磁阀则安装于水龙头的管道上。
所述逻辑保护射极耦合式放大电路主要由三极管Q3，三极管Q4，功率放大器P2，功率放大器P3，串接在功率放大器P2的反相端与输出端之间的电阻R8，串接在功率放大器P3的同相端与输出端之间的极性电容C7，串接在功率放大器P2的同相端与三极管Q3的集电极之间的电阻R7，串接在三极管Q3的集电极与三极管Q4的基极之间的电阻R9，与电阻R9相并联的电容C6，负极与功率放大器P2的同相端相连接、正极经电阻R10后与三极管Q3的发射极相连接的极性电容C5，串接在三极管Q4的基极与极性电容C5的正极之间的电阻R11，正极与三极管Q4的发射极相连接、负极顺次经稳压二极管D5和电阻R12后与功率放大器P2的输出端相连接的电容C8，P极与功率放大器P3的输出端相连接、N极经电阻R14和电阻R13后与稳压二极管D5与电阻R12的连接点相连接的二极管D6，以及P极与电容C8的负极相连接、N极与二极管D6与电阻R14的连接点相连接的稳压二极管D7组成；所述三极管Q3的基极与极性电容C5的正极相连接，其发射极与三极管Q4的发射极相连接，其集电极与功率放大器P2的反相端相连接；三极管Q4的集电极与功率放大器P3的反相端相连接，功率放大器P3的同相端与功率放大器P2的输出端相连接；所述极性电容C5的正极与非门IC3的负极输入端相连接，电阻R14与电阻R13的连接点与变压电路相连接。
所述的变压电路由变压器T，与变压器T的原边线圈相连接的继电器K的常开触点KH，以及与变压器T的副边线圈相连接的二极管D1和二极管D2组成；所述常开触点KH的一端与变压器T的原边线圈的同名端相连接，其另一端与变压器T的原边线圈的非同名端一起与电磁阀的控制端相连接；所述二极管D1的P极与变压器T的副边线圈的非同名端相连接，二极管D2的P极与变压器T的副边线圈的同名端相连接，二极管D1和二极管D2的N极则均分别与功率放大器P1的输出端和与非门IC3的输出端相连接，变压器T的抽头则与电阻R14和电阻R13的连接点相连接。
所述控制电路由三极管Q1，三极管Q2，功率开关集成电路A，以及电阻R1和电容C1组成；所述功率开关集成电路A的第1管脚与电容C1的正极相连接，其第4管脚与电容C1的负极相连接；继电器K的一端与功率开关集成电路A的第2管脚相连接，其另一端与电容C1的负极相连接；三极管Q1的基极与触摸开触点相连接，其集电极与电容C1的正极相连接，其发射极则与功率开关集成电路A的控制端相连接；三极管Q2的基极与触摸关触点相连接，其集电极与三极管Q1的发射极相连接，其发射极则与电容C1的负极相连接；电阻R1则串接在三极管Q1的发射极与功率开关集成电路A的第2管脚之间；所述极性电容C3的正极与电容C1的负极相连接，极性电容C2的正极与电容C1的正极相连接。
为了较好的实现本发明，所述功率开关集成电路A优先采用TWH8778型或QT3353型集成电路来实现。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明的整体结构较为简单，其制作和使用非常方便。
（2）本发明采用触摸开触点和触摸关触点来采集使用者触摸信息，并经控制电路和变压电路处理后来控制电磁阀的开启和关闭，进而实现水龙头的开启和关闭功能，其灵敏度非常高，稳定性非常强。
（3）本发明的各个电子元件在封装后，不仅具有防电功能，而且其体积较小，便于收藏和布置。同时，电磁阀属于常规部件，因此其更换和维护也非常方便。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的逻辑保护射极耦合式放大电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明主要由水龙头1，电磁阀2，继电器K，与电磁阀2相连接的变压电路，与变压电路相连接的控制电路，与控制电路相连接并设置于水龙头1两侧的触摸开触点3和触摸关触点4，串接在控制电路与变压电路之间的光束激发式逻辑放大电路，以及串接在光束激发式逻辑放大电路与变压电路之间的逻辑保护射极耦合式放大电路组成。所述电磁阀2则安装于水龙头1的管道上。
所述光束激发式逻辑放大电路主要由功率放大器P1，与非门IC1，与非门IC2，与非门IC3，负极与功率放大器P1的同相端相连接、正极经光二极管D3后接地的极性电容C2，一端与极性电容C2的正极相连接、另一端经二极管D4后接地的电阻R2，正极与电阻R2和二极管D4的连接点相连接、负极接地的极性电容C3，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P1的同相端相连接的电阻R3，串接在功率放大器P1的反相端与输出端之间的电阻R5，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与与非门IC3的负极输入端相连接的电阻R6，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极与与非门IC3的负极输入端相连接的电容C4，以及一端与极性电容C3的正极相连接、另一端与与非门IC2的负极输入端相连接的电阻R4组成。
为确保使用效果，所述与非门IC1的正极输入端与功率放大器P1的反相端相连接，其输出端与与非门IC2的正极输入端相连接，与非门IC3的正极输入端与功率放大器P1的输出端相连接。所述与非门IC3的负极输入端、正极输入端以及其输出端均分别与变压电路相连接。
所述的变压电路由变压器T，与变压器T的原边线圈相连接的继电器K的常开触点KH，以及与变压器T的副边线圈相连接的二极管D1和二极管D2组成。连接时，所述常开触点KH的一端与变压器T的原边线圈的同名端相连接，其另一端与变压器T的原边线圈的非同名端一起与电磁阀2的控制端相连接。所述二极管D1的P极与变压器T的副边线圈的非同名端相连接，二极管D2的P极与变压器T的副边线圈的同名端相连接，二极管D1和二极管D2的N极则均分别与功率放大器P1的输出端和与非门IC3的输出端相连接。
所述控制电路由三极管Q1，三极管Q2，功率开关集成电路A，以及电阻R1和电容C1组成；所述功率开关集成电路A的第1管脚与电容C1的正极相连接，其第4管脚与电容C1的负极相连接；继电器K的一端与功率开关集成电路A的第2管脚相连接，其另一端与电容C1的负极相连接；三极管Q1的基极与触摸开触点3相连接，其集电极与电容C1的正极相连接，其发射极则与功率开关集成电路A的控制端相连接；三极管Q2的基极与触摸关触点4相连接，其集电极与三极管Q1的发射极相连接，其发射极则与电容C1的负极相连接；电阻R1则串接在三极管Q1的发射极与功率开关集成电路A的第2管脚之间；所述极性电容C3的正极与电容C1的负极相连接，极性电容C2的正极与电容C1的正极相连接。
为确保使用效果，所述功率开关集成电路A优先采用TWH8778型或QT3353型集成电路来实现。
所述逻辑保护射极耦合式放大电路的结构如图2所示，其主要由三极管Q3，三极管Q4，功率放大器P2，功率放大器P3，串接在功率放大器P2的反相端与输出端之间的电阻R8，串接在功率放大器P3的同相端与输出端之间的极性电容C7，串接在功率放大器P2的同相端与三极管Q3的集电极之间的电阻R7，串接在三极管Q3的集电极与三极管Q4的基极之间的电阻R9，与电阻R9相并联的电容C6，负极与功率放大器P2的同相端相连接、正极经电阻R10后与三极管Q3的发射极相连接的极性电容C5，串接在三极管Q4的基极与极性电容C5的正极之间的电阻R11，正极与三极管Q4的发射极相连接、负极顺次经稳压二极管D5和电阻R12后与功率放大器P2的输出端相连接的电容C8，P极与功率放大器P3的输出端相连接、N极经电阻R14和电阻R13后与稳压二极管D5与电阻R12的连接点相连接的二极管D6，以及P极与电容C8的负极相连接、N极与二极管D6与电阻R14的连接点相连接的稳压二极管D7组成。
所述三极管Q3的基极与极性电容C5的正极相连接，其发射极与三极管Q4的发射极相连接，其集电极与功率放大器P2的反相端相连接；三极管Q4的集电极与功率放大器P3的反相端相连接，功率放大器P3的同相端与功率放大器P2的输出端相连接。连接时，所述极性电容C5的正极与非门IC3的负极输入端相连接，电阻R14与电阻R13的连接点与变压器T的抽头相连接。
运行时，使用者用手触摸一下触摸开触点3，则人体从周围空间感应到的各种杂波信号便会促使三极管Q1导通，功率开关集成电路A的控制端⑤便会获得大于1.6V的电压，从而控制电路内部开关电路导通，使功率开关集成电路A的第2管脚输出直流电压。而该直流电压则一方面经电阻R1反馈到功率开关集成电路A中，使得人手离开触摸开触点3后，功率开关集成电路A内部开关电路保持导通状态，实现自锁功能；另一方面，该直流电压也驱动继电器K得到，从而使得其常开触点KH闭合，此时电磁阀2则得电开启，管道内的水流在市政水压的作用下从水龙头1流出。
当用手触摸一下触摸关触点4后，人体感应的微弱电压信号使得三极管Q2导通，功率开关集成电路A的控制端⑤的电压下降至1.6V以下，此时功率开关集成电路A内部开关电路断开，其第2管脚使得继电器K失电，此时，继电器K的常开触点KH便复位开启，从而断开电磁阀2的电回路，进而关断水龙头1。
如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (4)

1.一种基于逻辑保护射极耦合式的触摸式节水龙头，主要由水龙头（1），电磁阀（2），继电器K，与电磁阀（2）相连接的变压电路，与变压电路相连接的控制电路，以及与控制电路相连接并设置于水龙头（1）两侧的触摸开触点（3）和触摸关触点（4）组成，其特征在于，在控制电路与变压电路之间串接有光束激发式逻辑放大电路和逻辑保护射极耦合式放大电路；所述光束激发式逻辑放大电路主要由功率放大器P1，与非门IC1，与非门IC2，与非门IC3，负极与功率放大器P1的同相端相连接、正极经光二极管D3后接地的极性电容C2，一端与极性电容C2的正极相连接、另一端经二极管D4后接地的电阻R2，正极与电阻R2和二极管D4的连接点相连接、负极接地的极性电容C3，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P1的同相端相连接的电阻R3，串接在功率放大器P1的反相端与输出端之间的电阻R5，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与与非门IC3的负极输入端相连接的电阻R6，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极与与非门IC3的负极输入端相连接的电容C4，以及一端与极性电容C3的正极相连接、另一端与与非门IC2的负极输入端相连接的电阻R4组成；所述与非门IC1的正极输入端与功率放大器P1的反相端相连接，其输出端与与非门IC2的正极输入端相连接，与非门IC3的正极输入端与功率放大器P1的输出端相连接；所述与非门IC3的正极输入端和其输出端均分别与变压电路相连接，所述电磁阀（2）则安装于水龙头（1）的管道上；
所述逻辑保护射极耦合式放大电路主要由三极管Q3，三极管Q4，功率放大器P2，功率放大器P3，串接在功率放大器P2的反相端与输出端之间的电阻R8，串接在功率放大器P3的同相端与输出端之间的极性电容C7，串接在功率放大器P2的同相端与三极管Q3的集电极之间的电阻R7，串接在三极管Q3的集电极与三极管Q4的基极之间的电阻R9，与电阻R9相并联的电容C6，负极与功率放大器P2的同相端相连接、正极经电阻R10后与三极管Q3的发射极相连接的极性电容C5，串接在三极管Q4的基极与极性电容C5的正极之间的电阻R11，正极与三极管Q4的发射极相连接、负极顺次经稳压二极管D5和电阻R12后与功率放大器P2的输出端相连接的电容C8，P极与功率放大器P3的输出端相连接、N极经电阻R14和电阻R13后与稳压二极管D5与电阻R12的连接点相连接的二极管D6，以及P极与电容C8的负极相连接、N极与二极管D6与电阻R14的连接点相连接的稳压二极管D7组成；所述三极管Q3的基极与极性电容C5的正极相连接，其发射极与三极管Q4的发射极相连接，其集电极与功率放大器P2的反相端相连接；三极管Q4的集电极与功率放大器P3的反相端相连接，功率放大器P3的同相端与功率放大器P2的输出端相连接；所述极性电容C5的正极与非门IC3的负极输入端相连接，电阻R14与电阻R13的连接点与变压电路相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于逻辑保护射极耦合式的触摸式节水龙头，其特征在于，所述的变压电路由变压器T，与变压器T的原边线圈相连接的继电器K的常开触点KH，以及与变压器T的副边线圈相连接的二极管D1和二极管D2组成；所述常开触点KH的一端与变压器T的原边线圈的同名端相连接，其另一端与变压器T的原边线圈的非同名端一起与电磁阀（2）的控制端相连接；所述二极管D1的P极与变压器T的副边线圈的非同名端相连接，二极管D2的P极与变压器T的副边线圈的同名端相连接，二极管D1和二极管D2的N极则均分别与功率放大器P1的输出端和与非门IC3的输出端相连接，变压器T的抽头则与电阻R14和电阻R13的连接点相连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于逻辑保护射极耦合式的触摸式节水龙头，其特征在于，所述控制电路由三极管Q1，三极管Q2，功率开关集成电路A，以及电阻R1和电容C1组成；所述功率开关集成电路A的第1管脚与电容C1的正极相连接，其第4管脚与电容C1的负极相连接；继电器K的一端与功率开关集成电路A的第2管脚相连接，其另一端与电容C1的负极相连接；三极管Q1的基极与触摸开触点（3）相连接，其集电极与电容C1的正极相连接，其发射极则与功率开关集成电路A的控制端相连接；三极管Q2的基极与触摸关触点（4）相连接，其集电极与三极管Q1的发射极相连接，其发射极则与电容C1的负极相连接；电阻R1则串接在三极管Q1的发射极与功率开关集成电路A的第2管脚之间；所述极性电容C3的正极与电容C1的负极相连接，极性电容C2的正极与电容C1的正极相连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于逻辑保护射极耦合式的触摸式节水龙头，其特征在于，所述功率开关集成电路A为TWH8778型或QT3353型集成电路。
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