CN207150239U - 一种智能卫生间供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能卫生间供电系统，包括电池管理器和蓄电池，所述电池管理器通过第一接口与太阳能板电连接，所述太阳能板用于将太阳能转换为电能，并输出直流电给电池管理器，通过电池管理器给蓄电池进行充电以及给智能卫生间进行供电；所述电池管理器通过第二接口与充电模块电连接，所述充电模块用于将220V市电转换为直流电，并输出给电池管理器，通过电池管理器给蓄电池进行充电以及给智能卫生间进行供电。其由市电接入、太阳能输入两种方式提供电能，有效解决了一些景区等地供电条件受限的情况，采用太阳能供电，在节能的同时方便了用户部署实施。

Description

一种智能卫生间供电系统

技术领域

本实用新型涉及智能卫生间供电领域，特别涉及一种智能卫生间供电系统。

背景技术

现有的智能卫生间都是通过市电220V供电，不仅有游客触电的风险，且在一些景区等地供电条件受限的情况，就限制了智能卫生间的部署实施。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种智能卫生间供电系统，其由市电接入、太阳能输入两种方式提供电能，有效解决了一些景区等地供电条件受限的情况，采用太阳能供电，在节能的同时方便了用户部署实施，且智能卫生间系统采用直流12V供电，从根源上解决了游客触电的风险。

本实用新型的目的是采用下述方案实现的：一种智能卫生间供电系统，包括电池管理器和用于给智能卫生间供电的蓄电池，所述电池管理器通过第一接口与太阳能板电连接，所述太阳能板用于将太阳能转换为电能，并输出直流电给电池管理器，通过电池管理器给蓄电池进行充电以及给智能卫生间进行供电；所述电池管理器通过第二接口与充电模块电连接，所述充电模块用于将220V市电转换为直流电，并输出给电池管理器，通过电池管理器给蓄电池进行充电以及给智能卫生间进行供电；所述电池管理器通过第三接口与蓄电池电连接；所述电池管理器包括控制模块、第一电池充电控制电路和第二电池充电控制电路，所述电池管理器的第一接口与第三接口之间通过第一电池充电控制电路连接，所述控制模块的第一输出端SIN1与第一电池充电控制电路的控制端连接，用于输出控制信号给第一电池充电控制电路，控制太阳能板输出的直流电给蓄电池进行充电，所述控制模块用于通过第一采样电路采样太阳能板输出的直流电给电池充电的电流，并通过调整第一输出端SIN1脚的占空比来调整对电池充电的电流；所述电池管理器的第二接口与第三接口之间通过第二电池充电控制电路连接，所述控制模块的第二输出端SIN2与第二电池充电控制电路的控制端连接，用于输出控制信号给第二电池充电控制电路，控制充电模块输出的直流电给蓄电池进行充电，所述控制模块用于通过第二采样电路采样充电模块输出的直流电给电池充电的电流，并通过调整第二输出端SIN2脚的占空比来调整对电池充电的电流。

所述电池管理器通过第四接口LOAD+与智能卫生间设备接入端口电连接，优选地所述电池管理器的第一接口与第四接口之间设有二极管D1，所述二极管D1的正极与电池管理器的第一接口连接，所述二极管D1的负极与电池管理器的第四接口连接；所述电池管理器的第二接口与第四接口之间设有二极管D2，所述二极管D2的正极与电池管理器的第二接口连接，所述二极管D2的负极与电池管理器的第四接口连接；所述电池管理器的第三接口与第四接口之间设有二极管D3，所述二极管D3的正极与电池管理器的第三接口连接，所述二极管D3的负极与电池管理器的第四接口连接。二极管D1、D2、D3起电流单向导通的作用。根据实际接入情况系统自动选择，哪组电源输出电压高则由该组电源供电，一般来说太阳能板的电压>市电充电器>电池，所以供电顺序也是一样的，而且该设计可以保证任何一组电源掉电后，系统维持正常工作，即真正的不掉电切换。

所述第一电池充电控制电路包括三极管Q1和场效应管FET1，所述三极管Q1的基极经电阻R4与控制模块的第一输出端SIN1电连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极分别与电阻R2的一端、电容C2的一端、场效应管FET1的栅极连接，电阻R2的另一端与电源正极连接，如电阻R2的另一端与电池管理器的第二接口连接。电容C2的另一端接地，场效应管FET1的漏极与电池管理器的第一接口电连接，场效应管FET1的源极经电阻R8与电池管理器的第三接口电连接；所述第二电池充电控制电路包括三极管Q2和场效应管FET2，所述三极管Q2的基极经电阻R5与控制模块的第二输出端SIN2电连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极分别与电阻R3的一端、电容C3的一端、场效应管FET2的栅极连接，电阻R3的另一端与电源正极，如电阻R3的另一端与电池管理器的第二接口连接。电容C3的另一端接地，场效应管FET2的漏极与电池管理器的第二接口电连接，场效应管FET2的源极经电阻R9与电池管理器的第三接口电连接。场效应管FET1、场效应管FET2均采用P沟道场效应管。

所述第一采样电路包括运放UIA、运放UIB，运放UIA的同相输入端SUN1与电阻R6的一端、电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端接地，电阻R6的另一端与电阻R8的一端连接，运放UIB的同相输入端SUN2与电阻R10的一端、电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端接地，电阻R10的另一端与电阻R8的另一端连接，运放UIA的反相输入端与运放UIA的输出端连接，所述运放UIA的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端、控制模块的第一输入端AD0连接，电容C1的另一端接地，运放UIB的反相输入端与运放UIB的输出端连接，所述运放UIB的输出端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电容C4的一端、控制模块的第二输入端AD1连接，电容C4的另一端接地；所述第二采样电路包括运放U2A、运放U2B，运放U2A的同相输入端AC1与电阻R7的一端、电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接地，电阻R7的另一端与电阻R9的一端连接，运放U2B的同相输入端AC2与电阻R12的一端、电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端接地，电阻R12的另一端与电阻R9的另一端连接，运放U2A的反相输入端与运放U2A的输出端连接，所述运放U2A的输出端与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与电容C5的一端、控制模块的第三输入端AD2连接，电容C5的另一端接地，运放U2B的反相输入端与运放U2B的输出端连接，所述运放U2B的输出端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C6的一端、控制模块的第四输入端AD3连接，电容C6的另一端接地。

所述蓄电池用于输出12V直流电压，所述太阳能板用于输出12V直流电给电池管理器，充电模块用于输出12V直流电给电池管理器。

所述控制模块采用MCU模块。

本实用新型具有的优点是：由于本智能卫生间供电系统由市电接入、太阳能输入两种方式提供电能，有效解决了一些景区等地供电条件受限的情况，采用太阳能供电，在节能的同时方便了用户部署实施。

所述电池管理器的第一接口与第三接口之间通过第一电池充电控制电路连接，通过控制模块可以控制是否由太阳能板输出的12V直流电给蓄电池进行充电。所述电池管理器的第二接口与第三接口之间通过第二电池充电控制电路连接，通过控制模块可以控制是否由充电模块输出的12V直流电给蓄电池进行充电，这种结构使得控制模块可以在市电和太阳能板同时接入时，通过控制模块控制太阳能板对电池充电，市电不对电池充电，从而实现进一步节能。

且所述电池管理器通过第一接口与太阳能板电连接，所述太阳能板用于将太阳能转换为电能，并输出12V直流电给电池管理器，通过电池管理器给蓄电池进行充电以及给智能卫生间进行供电；所述电池管理器通过第二接口与充电模块电连接，所述充电模块用于将220V市电转换为12V直流电，并输出给电池管理器，通过电池管理器给蓄电池进行充电以及给智能卫生间进行供电，使得智能卫生间系统采用直流12V供电，从根源上解决了游客触电的风险。

附图说明

图1为本实用新型的智能卫生间供电系统的示意图；

图2为本实用新型的智能卫生间供电系统的原理框图；

图3为本实用新型的电池管理器的电路图；

图4为本实用新型的电池管理器的MCU最小系统原理图。

附图中，1为市电，2为充电模块，3为电池管理器，4为太阳能板，5为蓄电池，6为智能卫生间。

具体实施方式

参见图1至图4，一种智能卫生间供电系统，包括电池管理器3和用于给智能卫生间供电的蓄电池5，所述电池管理器3通过第一接口(SUN_12V)与太阳能板电连接，所述太阳能板4用于将太阳能转换为电能，并输出直流电给电池管理器，通过电池管理器给蓄电池进行充电以及给智能卫生间6进行供电；所述电池管理器通过第二接口(AC_12V)与充电模块电连接，所述充电模块2用于将220V市电1转换为直流电，并输出给电池管理器，通过电池管理器给蓄电池进行充电以及给智能卫生间进行供电；所述电池管理器通过第三接口(BAT_12V)与蓄电池电连接。所述蓄电池用于输出12V直流电压，所述太阳能板用于输出12V直流电给电池管理器，充电模块用于输出12V直流电给电池管理器。所述电池管理器包括控制模块、第一电池充电控制电路和第二电池充电控制电路。所述控制模块采用MCU模块。所述电池管理器的第一接口与第三接口之间通过第一电池充电控制电路连接，所述控制模块的第一输出端SIN1与第一电池充电控制电路的控制端连接，用于输出控制信号给第一电池充电控制电路，控制太阳能板输出的直流电给蓄电池进行充电，所述控制模块用于通过第一采样电路采样太阳能板输出的直流电给电池充电的电流，并通过调整第一输出端SIN1脚的占空比来调整对电池充电的电流；所述电池管理器的第二接口与第三接口之间通过第二电池充电控制电路连接，所述控制模块的第二输出端SIN2与第二电池充电控制电路的控制端连接，用于输出控制信号给第二电池充电控制电路，控制充电模块输出的直流电给蓄电池进行充电，所述控制模块用于通过第二采样电路采样充电模块输出的直流电给电池充电的电流，并通过调整第二输出端SIN2脚的占空比来调整对电池充电的电流。

参见图3，所述电池管理器通过第四接口LOAD+与智能卫生间设备接入端口电连接，所述电池管理器的第一接口与第四接口之间设有二极管D1，所述二极管D1的正极与电池管理器的第一接口连接，所述二极管D1的负极与电池管理器的第四接口连接；所述电池管理器的第二接口与第四接口之间设有二极管D2，所述二极管D2的正极与电池管理器的第二接口连接，所述二极管D2的负极与电池管理器的第四接口连接；所述电池管理器的第三接口与第四接口之间设有二极管D3，所述二极管D3的正极与电池管理器的第三接口连接，所述二极管D3的负极与电池管理器的第四接口连接。

当然如果在所述电池管理器的第一接口与第四接口之间设置第一供电控制电路，所述电池管理器的第二接口与第四接口之间设置第二供电控制电路，所述电池管理器的第三接口与第四接口之间设置第三供电控制电路，第一供电控制电路、第二供电控制电路、第三供电控制电路分别与控制模块连接，第一供电控制电路控制太阳能板输出的直流电给智能卫生间进行供电；第二供电控制电路控制充电模块输出的直流电给智能卫生间进行供电；第三供电控制电路控制蓄电池输出的直流电给智能卫生间进行供电。则上述方案也落入本专利的保护范围。

参见图3，所述第一电池充电控制电路包括三极管Q1和场效应管FET1，所述三极管Q1的基极经电阻R4与控制模块的第一输出端SIN1电连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极分别与电阻R2的一端、电容C2的一端、场效应管FET1的栅极连接，电阻R2的另一端与电源正极（电池管理器的第二接口）连接，电容C2的另一端接地，场效应管FET1的漏极与电池管理器的第一接口电连接，场效应管FET1的源极经电阻R8与电池管理器的第三接口电连接；所述第二电池充电控制电路包括三极管Q2和场效应管FET2，所述三极管Q2的基极经电阻R5与控制模块的第二输出端SIN2电连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极分别与电阻R3的一端、电容C3的一端、场效应管FET2的栅极连接，电阻R3的另一端与电源正极（电池管理器的第二接口）连接，电容C3的另一端接地，场效应管FET2的漏极与电池管理器的第二接口电连接，场效应管FET2的源极经电阻R9与电池管理器的第三接口电连接。场效应管FET1、场效应管FET2均采用P沟道场效应管。本实施例场效应管FET1、场效应管FET2的型号为AO4407。

参见图3，所述第一采样电路包括运放UIA、运放UIB，运放UIA的同相输入端SUN1与电阻R6的一端、电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端接地，电阻R6的另一端与电阻R8的一端连接，运放UIB的同相输入端SUN2与电阻R10的一端、电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端接地，电阻R10的另一端与电阻R8的另一端连接，运放UIA的反相输入端与运放UIA的输出端连接，所述运放UIA的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端、控制模块的第一输入端AD0连接，电容C1的另一端接地，运放UIB的反相输入端与运放UIB的输出端连接，所述运放UIB的输出端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电容C4的一端、控制模块的第二输入端AD1连接，电容C4的另一端接地；所述第二采样电路包括运放U2A、运放U2B，运放U2A的同相输入端AC1与电阻R7的一端、电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接地，电阻R7的另一端与电阻R9的一端连接，运放U2B的同相输入端AC2与电阻R12的一端、电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端接地，电阻R12的另一端与电阻R9的另一端连接，运放U2A的反相输入端与运放U2A的输出端连接，所述运放U2A的输出端与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与电容C5的一端、控制模块的第三输入端AD2连接，电容C5的另一端接地，运放U2B的反相输入端与运放U2B的输出端连接，所述运放U2B的输出端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C6的一端、控制模块的第四输入端AD3连接，电容C6的另一端接地。

参见图3，当市电接入后，市电转换的12V通过二极管D2直接对设备供电，同时MCU模块U7控制三极管Q2导通，使FET2的栅极变为低电平，该电平直接控制FET2导通，实现对电池的充电，MCU模块U7通过采样AC1和AC2电压计算对电池充电的电流，并通过调整SIN2脚的占空比来调整对电池充电的电流。当太阳能板接入后，太阳能板输出的电压通过二极管D1直接对设备供电，同时MCU模块U7控制三极管Q1导通，使FET1的栅极变为低电平，该电平直接控制FET1导通，实现对电池的充电，MCU模块U7通过采样SUN1和SUN2电压计算对电池充电的电流，并通过调整SIN1脚的占空比来调整对电池充电的电流。当市电和太阳能板同时接入时，MCU模块U7控制SIN1（太阳能板通道）对电池充电，关闭SIN2，市电不对电池充电，从而实现进一步节能。

本实用新型的智能卫生间供电系统由市电接入、太阳能输入两种方式提供电能，其中2种方式可以同时接入，也可以使用任意一种方式接入，使智能卫生间系统采用直流12V供电，从根源上解决了游客触电的风险。

有太阳能或市电的时候，电池管理器控制太阳能或市电对电池充电以及对设备供电，若没有市电和太阳能时，电池对设备供电。当市电1接入时，由充电器2通过电池管理器3对电池进行充电和对智能卫生间6进行供电。

当太阳能板4接入时，由太阳能板4通过电池管理器3对电池进行充电和对智能卫生间6进行供电。

当市电1停电或未接入同时太阳能板未接入或管线不足时，系统由蓄电池供电，保证系统的正常运作；当市电接入或太阳能板接入后，自动对蓄电池充电，同时对智能卫生间系统供电。市电和太阳能板可以同时接入，同时接入后具体工作状态可以根据当时电池的剩余容量、充电器输出电压值以及太阳能板提供的能量来确定具体工作方式，根据实际的需要可以设置很多种工作方式。

本智能卫生间供电系统结合智能卫生间产品的实际应用特点，有效解决了一些景区等地供电条件受限的情况，采用太阳能供电，在节能的同时方便了用户部署实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种智能卫生间供电系统，其特征在于：包括电池管理器和用于给智能卫生间供电的蓄电池，所述电池管理器通过第一接口与太阳能板电连接，所述太阳能板用于将太阳能转换为电能，并输出直流电给电池管理器，通过电池管理器给蓄电池进行充电以及给智能卫生间进行供电；所述电池管理器通过第二接口与充电模块电连接，所述充电模块用于将220V市电转换为直流电，并输出给电池管理器，通过电池管理器给蓄电池进行充电以及给智能卫生间进行供电；所述电池管理器通过第三接口与蓄电池电连接；所述电池管理器包括控制模块、第一电池充电控制电路和第二电池充电控制电路，所述电池管理器的第一接口与第三接口之间通过第一电池充电控制电路连接，所述控制模块的第一输出端SIN1与第一电池充电控制电路的控制端连接，用于输出控制信号给第一电池充电控制电路，控制太阳能板输出的直流电给蓄电池进行充电，所述控制模块用于通过第一采样电路采样太阳能板输出的直流电给电池充电的电流，并通过调整第一输出端SIN1脚的占空比来调整对电池充电的电流；所述电池管理器的第二接口与第三接口之间通过第二电池充电控制电路连接，所述控制模块的第二输出端SIN2与第二电池充电控制电路的控制端连接，用于输出控制信号给第二电池充电控制电路，控制充电模块输出的直流电给蓄电池进行充电，所述控制模块用于通过第二采样电路采样充电模块输出的直流电给电池充电的电流，并通过调整第二输出端SIN2脚的占空比来调整对电池充电的电流。

2.根据权利要求1所述的智能卫生间供电系统，其特征在于：所述电池管理器通过第四接口LOAD+与智能卫生间设备接入端口电连接，所述电池管理器的第一接口与第四接口之间设有二极管D1，所述二极管D1的正极与电池管理器的第一接口连接，所述二极管D1的负极与电池管理器的第四接口连接；所述电池管理器的第二接口与第四接口之间设有二极管D2，所述二极管D2的正极与电池管理器的第二接口连接，所述二极管D2的负极与电池管理器的第四接口连接；所述电池管理器的第三接口与第四接口之间设有二极管D3，所述二极管D3的正极与电池管理器的第三接口连接，所述二极管D3的负极与电池管理器的第四接口连接。

3.根据权利要求1所述的智能卫生间供电系统，其特征在于：所述第一电池充电控制电路包括三极管Q1和场效应管FET1，所述三极管Q1的基极经电阻R4与控制模块的第一输出端SIN1电连接，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极分别与电阻R2的一端、电容C2的一端、场效应管FET1的栅极连接，电阻R2的另一端与电源正极连接，电容C2的另一端接地，场效应管FET1的漏极与电池管理器的第一接口电连接，场效应管FET1的源极经电阻R8与电池管理器的第三接口电连接；所述第二电池充电控制电路包括三极管Q2和场效应管FET2，所述三极管Q2的基极经电阻R5与控制模块的第二输出端SIN2电连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极分别与电阻R3的一端、电容C3的一端、场效应管FET2的栅极连接，电阻R3的另一端与电源正极连接，电容C3的另一端接地，场效应管FET2的漏极与电池管理器的第二接口电连接，场效应管FET2的源极经电阻R9与电池管理器的第三接口电连接。

4.根据权利要求3所述的智能卫生间供电系统，其特征在于：所述第一采样电路包括运放UIA、运放UIB，运放UIA的同相输入端SUN1与电阻R6的一端、电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端接地，电阻R6的另一端与电阻R8的一端连接，运放UIB的同相输入端SUN2与电阻R10的一端、电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端接地，电阻R10的另一端与电阻R8的另一端连接，运放UIA的反相输入端与运放UIA的输出端连接，所述运放UIA的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端、控制模块的第一输入端AD0连接，电容C1的另一端接地，运放UIB的反相输入端与运放UIB的输出端连接，所述运放UIB的输出端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电容C4的一端、控制模块的第二输入端AD1连接，电容C4的另一端接地；所述第二采样电路包括运放U2A、运放U2B，运放U2A的同相输入端AC1与电阻R7的一端、电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接地，电阻R7的另一端与电阻R9的一端连接，运放U2B的同相输入端AC2与电阻R12的一端、电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端接地，电阻R12的另一端与电阻R9的另一端连接，运放U2A的反相输入端与运放U2A的输出端连接，所述运放U2A的输出端与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与电容C5的一端、控制模块的第三输入端AD2连接，电容C5的另一端接地，运放U2B的反相输入端与运放U2B的输出端连接，所述运放U2B的输出端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与电容C6的一端、控制模块的第四输入端AD3连接，电容C6的另一端接地。

5.根据权利要求3所述的智能卫生间供电系统，其特征在于：场效应管FET1、场效应管FET2均采用P沟道场效应管。

6.根据权利要求1所述的智能卫生间供电系统，其特征在于：所述蓄电池用于输出12V直流电压，所述太阳能板用于输出12V直流电给电池管理器，充电模块用于输出12V直流电给电池管理器。

7.根据权利要求1所述的智能卫生间供电系统，其特征在于：所述控制模块采用MCU模块。