CN203202356U - 自动供水控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自动供水控制装置，包含电源处理单元、电容器、电容矩阵、降压电压变换回路、电磁驱动单元、感应单元以及微控制器组。电源处理单元，用以对微水发电机输出的交流电源进行处理，以提供稳定的直流电源；电容器，电性连接电源处理单元；电容矩阵，并联电容器，并通过二极管与电容器做区隔，电容矩阵由二个以上与电容器的异种电容器所组成；降压电压变换回路，电性连接电容矩阵与微控制器组；电磁驱动单元，电性连接电容矩阵及微控制器组；感应单元，电性连接微控制器组；微控制器组，电性连接降压电压变换回路、电磁驱动单元与感应单元，用以因应来自感应单元的感应讯号，控制电磁驱动单元，以驱动电磁线圈。

Description

自动供水控制装置

技术领域

本实用新型关于一种自动供水控制装置，特别是关于一种具有电容矩阵的自动供水控制装置。

背景技术

随着人类生活水平的提高，已将各种注意力及重心转移到对生活质量的要求，着重方便、舒适及卫生，因此就是卫浴设备也愈趋向人性化，诸如马桶自动上掀装置、感应式水龙头，手一伸水就来，免旋转龙头以保卫生，相同的还有男生用小便斗的自动感应冲水器，通常在公共场所使用，非常便利、卫生，并且更有节约用水的功效。

目前自动化给水用具大多使用电池或市电转直流的方式，电池具有必须常常更换电池的缺点；而使用市电则需布置电线，于施工时也是一大麻烦。

因此，也出现了为了改善上述缺点，而在自动感应式小便斗冲水控制器内使用水力发电机，以使能源使用更有效率，且不须使用电池，也不须进行复杂的施工。

由于一般的自动感应小便斗冲水控制器在有人欲使用时，红外线传感器便会侦测人体的接近，当合乎其致动条件时，微控制器便依照设定的程序，控制电磁阀开/关水，进行冲水，水力发电机透过冲水产生电能，并将此电能进行储存。或者，当连续无冲水动作的累计时间达到设定条件时；或者微控制器侦测内部单一大电容的电压，当其电压比系统设定值低时，便会依照设定的程序，控制电磁阀开/关水以进行冲水动作，以维持电能蓄存单元所储存的电能，能一直保持在微控制器所设定的安全值之上。

中国台湾专利公告号M404399揭露的内容中，提及利用一个电容器为主要电能蓄存组件，发电单元以水力发电机为主要发电组件，电子控制单元具有监测电容器电压的功能，并具有在电容器的电压低于电子控制单元所设定的范围时，依设定的运作程序驱动电控阀开闭水流通道执行冲水动作的功能。另外，其自动感应冲水控制装置设置一能由电控阀与手动操作阀各自独立开闭的水流通道，使电控阀与手动操作阀皆能各自独立开闭水流，以便于异常状态时能手动操作冲水。然而，单一大电容作为电能蓄存单元时，如要求自放电低时则其瞬间放电慢，无法两者并容，且单一大电容于蓄电力不足或发生故障时，将无法符合电磁阀门瞬间需要大电流的需求，故微控制器无法确定电磁阀门是否可以正确动作以进行冲水，是故此种设计往往会搭配手动开启阀门的方式，以使水流驱动发电机产生电力，以对单一大电容充电。

有鉴于此，一种能改善单一大电容瞬间放电慢，且结构简单，安装简易的自动供水控制装置，乃是本领域相关人员所极力企求的。

实用新型内容

本实用新型的主要目的，在于提供一种能有效改善单一大电容瞬间放电慢，且单一大电容在蓄电力不足或发生故障时，能不需使用手动开启阀门，即能有效应对的自动供水控制装置。

为了达成上述目的，本实用新型提供一种自动供水控制装置，包含电源处理单元、电容器、电容矩阵、降压电压变换回路、电磁驱动单元感应单元以及微控制器组。电源处理单元，用以对微水发电机输出的交流电源进行处理，以提供稳定的直流电源；电容器，电性连接电源处理单元，用以储存电能；电容矩阵，并联所述电容器，并透过二极管与所述电容器做区隔，电容矩阵由二个以上与所述电容器的异种电容器所组成，并因应直流电源，提供电磁驱动单元及降压电压变换回路的所需电能；降压电压变换回路，电性连接电容矩阵与微控制器组，用以变换直流电源的电压，以提供低于电源处理单元的直流电源；电磁驱动单元，电性连接电容矩阵及微控制器组，其所需驱动电能由电容矩阵所提供并受微控制组控制；感应单元，电性连接微控制器组，用以感测来自环境的变化，如人体近接、温湿度等变化；微控制器组，电性连接降压电压变换回路、电磁驱动单元与感应单元，用以因应来自感应单元的感应讯号，控制电磁驱动单元，以驱动电磁线圈，且微控制器组亦因应降压电压变换回路的电压值，预设电压值下降，便依据逻辑设定，控制电磁驱动单元，以驱动电磁线圈开水充电；降压电压变换回路由低压差稳压器所组成，电容器为超级电容器或金电容，电容矩阵由二个以上与所述电容器的异种电容器所组成。

本实用新型的自动供水控制装置具有下述优点：

1.采用本实用新型所述的电路线路，将可使电容器的储电达到最大，其电流的瞬间输出亦可因电容矩阵达到最大。

2.本实用新型的微控制器组不需对电容进行侦测，以决定开水与否，只要降压电压变换回路(LDO)之输出电压值下降，便驱动电磁驱动单元，以驱动电磁线圈进行开水。

3.本实用新型使用电容矩阵的方式，亦即储存电能的部份通过电容器以进行储电，需瞬间输出的以不同电容器构成的电容矩阵进行放电。一般只有单一大电容时瞬间放电慢，通过本实用新型的电容矩阵，只需加上另一种电容器，将可大幅提升装置反应效率，使本实用新型的自动供水控制装置运作更顺畅。

4.通过本实用新型的电容矩阵搭配另一个不同型态的电容器(超级电容器或金电容)，即使电容器发生蓄电力不足或故障时，电容矩阵亦能继续维持供电，达到互相补偿的作用。

5.通过本实用新型的降电压电路检测，将不需额外电压检查回路，同时能更快速适应电容矩阵的储电量变化，以确保自动供水控制装置所保有的电力能随时驱动开关，以进行开水。

为使本领域人员更加了解本实用新型的目的、特征及功效，现通过下述具体实施例，并配合附图，对本实用新型详加说明。

附图说明

以下结合具体附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

图1是本实用新型的自动供水控制装置的一个实施例的电路图；

图2是本实用新型的自动供水控制装置的另一个实施例的电路图；

图3是本实用新型的自动供水装置的水流通道示意图。

附图标记说明：1-自动供水控制装置、10-电源处理单元、101-交流电源(微水发电机)、102-全波桥式整流器、104-稽纳二极管、106-二极管、12-电容器、13-电容矩阵、14-降压电压变换回路、15-感应单元、16-电磁驱动单元、161～164-晶体管开关、165-电磁线圈、18-微控制器组、19-电磁阀驱动判断单元、20-水流通道、21-微水发电机、201-电磁控制阀、202-手动控制阀、203-空气控制阀、204-油压控制阀。

具体实施方式

以下将通过具体实施例来解释本实用新型内容，本实用新型提供一种自动供水控制装置。本新型的自动供水控制装置具备一电容器与一电容矩阵，其皆可用以储存电能，且其微控制器组，除可接收感应单元的感应讯号，控制电磁驱动单元，以驱动电磁线圈外，亦可当降压电压变换回路的输出电压值低于预设电压值时，便依据逻辑设定，控制电磁驱动单元，驱动电磁线圈，开水充电。然而，本实用新型的实施例并非用以限制实施本实用新型的任何特定的环境、应用或特殊方式。因此，关于实施例的说明仅为阐释本实用新型的目的，而非用以限制本实用新型。需说明的是，以下实施例及附图中，与本实用新型非直接相关的组件均已省略而未绘示；且为求简易了解起见，各组件间的尺寸关系并非依照实际比例绘示出。

图1是本实用新型的自动供水控制装置的一个实施例的电路图。自动供水控制装置1包含电源处理单元10，用以对输入的交流电源101进行处理，而交流电源101的产生来自微水发电机，微水发电机装设于水流通道上，透过撷取水流的流体能量，以产生电能，而微水发电机的发电功率须符合其动作的发电量必须大于待机状态可驱动冲水抵消所消耗的电力量为前提。发电原理是水流推动微水发电机的叶片使其运转，以使叶片运转的机械能转换成电能，成为电源处理单元10的电力来源，即交流电源101。

交流电源101输入后，透过全波桥式整流器102整流，以将交流电源101转换为直流电源；稽纳二极管104为保护组件，用以将直流电源定电压，达成稳压效果，以确保全波桥式整流器102的输出不超过电容器12的最大预设电压。

电容器12，电性连接电源处理单元10，用以储存电能；电容矩阵13并联电容器12，并透过二极管106与电容器12做区隔，电容矩阵13由二个以上与所述电容器不同的电容器所组成，并因应直流电源，提供电磁驱动单元16及降压电压变换回路14的所需电能，其中电容器12为超级电容器或金电容，电容器12的充电是将电源处理单元10经整流后所输出的直流电源对电容器12充电。

电容矩阵13可与电容器12彼此搭配组合，以调配其储存的电能，以提供电磁驱动单元16及各部电路组件所需的电能。

降压电压变换回路14，电性连接电容矩阵13与微控制器组18，用以变换直流电源的电压，以提供低于电源处理单元10的直流电源。在直流电路中，由于各组件在驱动时需要不同的直流电压，因此降压电压变换回路14便是通过电压的调控，以达到不同组件的电压适用。其中，降压电压变换回路14为低压差稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)。

电磁驱动单元16，电性连接电容矩阵13，其所需驱动电能由电容矩阵13所提供，其中电磁驱动单元16可由四个彼此连接成桥式电路(H桥)的晶体管开关161～164所组成，或由封装成IC型态的组件所组成，并分别连接至相应的电磁线圈165的对应端，且在起始状态时及异常状态时电磁驱动单元16都预设为ON。

感应单元15用以感测来自环境的变化，如人体接近、温湿度等变化，以输出感应讯号。微控制器组18，电性连接降压电压变换回路14、电磁驱动单元16与感应单元15，用以接收感应单元15的感应讯号，控制电磁驱动单元16，以驱动电磁线圈165，且微控制器组18也可以在降压电压变换回路的输出电压值低于预设电压值时，便依据逻辑设定，控制电磁驱动单元16，以驱动电磁线圈165开水充电；另外，电源处理单元10还包括一过电压保护线路，微控器组18亦可检查过电压保护线路的动作，以控制电磁驱动单元16驱动电磁线圈165完成充电。详细而言，微控制器组18亦可检查稽纳二极管104的动作，以控制电磁驱动单元16驱动电磁线圈165完成充电关水。且当微控制器组18决定开关冲水充电时，电容矩阵13仍能驱动电磁驱动单元16。

电磁线圈165属于一种闩锁电磁线圈，除了切换水流通道电磁阀的开/关时，不会消耗电流。而电磁阀形式除可采用晶体管开关161～164，亦可采用封装成IC型态的组件，其均是因应微控制器组18的控制讯号，将电磁线圈165正/反通电的H桥电路，形成微控制器组18的一输出埠为hi准位时打开通电，另一输出埠为hi准位时关闭通电。

对自动供水控制装置1来说，切换水流通道电磁阀的开/关以进行冲水时会耗费较多的电力，但通过微水发电机的发电，电容器12将持续被充电。然而，在平时待机状态中，虽然微控制器组18、感应单元15等电子组件，仅需消耗微小的待机电力，用以保持随时侦测讯号，进行相应的动作。但长时间的待机，微控制器组18、感应单元15等电子组件的电力消耗，或者电容器12、电容矩阵13的漏电电流等，都将使储电量下降，并间接使得降压电压变换回路14的供电电压慢慢降低。

而微控制器组18电性连接降压电压变换回路14与电磁驱动单元16，用以接收来自感应单元15的感应讯号，控制电磁驱动单元16，以驱动电磁线圈165，且微控制器组18也可以在降压电压变换回路的输出电压值低于预设电压值时，便依据逻辑设定，控制电磁驱动单元16，以驱动电磁线圈165开水充电。

值得一提的是，微控制器组18与降压电压变换回路14的连接，是用以适应降压电压变换回路14的输出电压值，由于降压电压变换回路14能提供一稳定的输出电压值，但由于电容矩阵13的放电，将使降压电压变换回路14所提供的输出电压值下降，微控制器组18侦测降压电压变换回路14的输出电压值(LDO之电压值)，若其输出电压值下降，低于降压设定电压时即视为电能不足，便控制电磁驱动单元16，以驱动电磁线圈165进行开水，使水流驱动微水发电机运动产生电力，对电容器12充电，以增加电容器12储存的电能；另，微控制器组18亦检查稽纳二极管104的动作，以控制电磁驱动单元16，驱动电磁线圈165完成充电关水。通过本实用新型的降电压电路检测，将不需额外电压检查回路检知电容器电压，如AD等配置，同时能更快速因应电容矩阵13的储电量变化，以确保自动供水控制装置1所保有的电力能随时驱动开关，以进行开水。

或者，如图2所示，图2是本实用新型的自动供水控制装置的另一实施例的电路图，自动供水控制装置1还包括一电磁阀驱动判断单元19，电性连接电容矩阵13、电磁驱动单元16及微控制器组18，其中，电磁阀驱动判断单元19包括一比较器（图未示），比较器比较电容矩阵13及电磁驱动单元16的电压，且输出一结果讯号至微控制器组18。因此，当电容矩阵13的电压小于驱动电磁驱动单元16的电压时，微控制器组18依据结果讯号去控制电磁驱动单元16，驱动电磁线圈165开水充电。反之，当电容矩阵13的电压大于驱动电磁驱动单元16的电压时，微控制器组18依据结果讯号去控制电磁驱动单元16，驱动电磁线圈165完成充电关水。通过电磁阀驱动判断单元19直接比较电容矩阵13与电磁驱动单元16的电压差，更能精确地确保电容矩阵13的储电量是否足够供应充水发电的动作，而不用在电量还足够时就进行冲水充电，导致浪费水资源。

图3是本实用新型的自动供水装置的水流通道示意图。在图3中，自动供水控制装置1还在水流通道20上设置一个以上能各自独立受控的水流通道旁路，使所述一个以上水流通道旁路的控制阀体，均能各自独立操控水流，不受其它水流通道旁路影响。而微水发电机21设置于水流通道20中，水流通道20在中途可分流一个以上的水流通道，而所绘示的控制阀体中，即包含了电磁控制阀201、手动控制阀202、空气控制阀203、油压控制阀204等，这些控制阀皆能各自独立控制水流，不受其它水流通道限制或影响，且前面所述的控制阀体类型仅是用来解释说明，并非限定控制阀体的设置顺序及设置种类，其它可用做控制阀体的组件亦为本实用新型所主张的范围。所述一个以上的控制阀体将各自独立控制水流，不受其它水流通道旁路影响。如此，可以透过更多元的方式开启阀门使水流驱动微水发电机产生电力，甚或搭配其它组件进行周边装置扩充或控制，更增加自动供水控制装置1的使用范围，保持其扩充性。

综上所陈，本实用新型的自动供水控制装置具有下述优点：

1.采用本实用新型的实施例所述的电路线路，将可使电容器的储电达到最大，其电流的瞬间输出亦可因电容矩阵达到最大。

2.本实用新型的微控制器组不需对电容进行侦测，以决定开水与否，只要降压电压变换回路(LDO)的输出电压值下降，便驱动电磁驱动单元来驱动电磁线圈进行开水。

3.本实用新型是使用电容矩阵的方式，亦即储存电能的部份透过电容器以进行储电，需瞬间输出的以不同电容器构成的电容矩阵进行放电。一般只有单一大电容时瞬间放电慢，通过本实用新型的电容矩阵，只需加上另一种电容器，将可大幅提升装置反应效率，使本实用新型的自动供水控制装置运作更顺畅。

4.通过本实用新型的电容矩阵搭配另一个不同型态的电容器(超级电容器或金电容)，纵使电容器发生蓄电力不足或故障时，电容矩阵亦能继续维持供电，达到互相补偿的作用。

5.通过本实用新型的降电压电路检测，将不需额外电压检查回路，同时能更快速因应电容矩阵的储电量变化，以确保自动供水控制装置所保有的电力能随时驱动开关，以进行开水。

通过以上较佳具体实施例额详述希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非使用上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排均在本实用新型所欲申请的专利范围内。

Claims (7)

1.一种自动供水控制装置，其特征在于：包括：

一电源处理单元，用以对微水发电机输出的交流电源进行处理，以提供稳定的一直流电源；

一电容器，电性连接所述电源处理单元，用以储存电能；

一电容矩阵，并联所述电容器，并透过一二极管与所述电容器做区隔，所述电容矩阵由二个以上与所述电容器不同的电容器所组成，并因应所述直流电源，提供电磁驱动单元及降压电压变换回路的所需电能；

一降压电压变换回路，电性连接电容矩阵与微控制器组，用以变换所述直流电源的电压，以提供低于电源处理单元的直流电源；

一电磁驱动单元，电性连接电容矩阵，其所需驱动电能由所述电容矩阵提供；

一感应单元，用以感测来自环境的变化，以输出感应讯号；以及，

一微控制器组，电性连接所述降压电压变换回路、所述电磁驱动单元和所述感应单元，用以接收所述感应单元的感应讯号，控制所述电磁驱动单元，以驱动一电磁线圈，且所述微控制器组当所述降压电压变换回路的输出电压值，低于预设电压值时，便依据逻辑设定，控制所述电磁驱动单元驱动所述电磁线圈开水充电。

2.根据权利要求1所述的自动供水控制装置，其特征在于：所述电源处理单元还包括一过电压保护线路，所述微控制器组亦可检查所述过电压保护线路的动作，以控制所述电磁驱动单元，驱动所述电磁线圈完成充电。

3.根据权利要求1所述的自动供水控制装置，其特征在于：所述电容器为一超级电容器。

4.根据权利要求1所述的自动供水控制装置，其特征在于：所述电容器为一金电容。

5.根据权利要求1所述的自动供水控制装置，其特征在于：所述降压电压变换回路由一低压差稳压器所组成。

6.根据权利要求1所述的自动供水控制装置，其特征在于：还可在水流通道上设置一个以上能各自独立受控的水流通道旁路，使所述一个以上水流通道旁路的控制阀体均能各自独立操控水流，不受其它水流通道旁路影响。

7.根据权利要求1所述的自动供水控制装置，其特征在于：还包括一电磁阀驱动判断单元，电性连接所述电容矩阵、所述电磁驱动单元和所述微控制器组，其中，所述电磁阀驱动判断单元包括一比较器，所述比较器比较所述电容矩阵及所述电磁驱动单元的电压且输出一结果讯号至所述微控制器组。

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