CN218482662U - 一种冲洗阀的供电电路和控制系统 - Google Patents

Abstract

一种冲洗阀的供电电路和控制系统，包括电池单元、控制单元和冲洗阀，其特征在于：还包括有水力发电单元、第一供电处理电路和第二供电处理电路，所述水力发电单元与所述冲洗阀相连以实现水力发电；所述第一供电处理电路连接所述水力发电单元以将其输出的电压进行处理并输出第一供电电压，所述第二供电处理电路连接所述电池单元以对其输出的电压进行处理并输出第二供电电压，且所述第二供电电压小于所述第一供电电压；所述控制单元与所述第一供电处理电路、所述第二供电处理电路和所述冲洗阀相连。本实用新型增加水力发电辅助供电，减轻电池组使用频率，延长电池组使用的寿命。

Description

一种冲洗阀的供电电路和控制系统

技术领域

本实用新型涉及卫浴领域，特别是一种冲洗阀的供电电路和控制系统。

背景技术

目前，市场上的感应冲洗阀的大小冲基本采用电源适配器或电池组供电，如5V适配器供电、4.5V(3节干电池)电池供电。采用适配器供电方式可以避免用户更换电池的麻烦，但是很多老旧公共场所由于早期设计缺乏规划而没有预留市电供电接口，导致只能采用电池组供电。

然而，采用普通电池组给感应冲洗阀供电时，正常使用寿命也只能维持2年左右，寿命较短。加上公共场所人流量较大，感应冲洗阀使用频繁，导致电池内化学能转化电能反应强烈，加大电池内阻r，使得电池内耗电严重，缩短电池本身寿命，最终导致电池不堪使用，需频繁维护、更换电池，给用户带来很大的困扰。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有的感应冲洗阀的供电采用若干节普通电池组供电，寿命较短的缺陷，提出一种冲洗阀的供电电路和控制系统，减轻电池组使用频率，延长电池组使用的寿命。

本实用新型采用如下技术方案：

一种冲洗阀的供电电路，包括电池单元、控制单元和冲洗阀，其特征在于：还包括有水力发电单元、第一供电处理电路和第二供电处理电路，所述水力发电单元与所述冲洗阀相连以实现水力发电；所述第一供电处理电路连接所述水力发电单元以将其输出的电压进行处理并输出第一供电电压，所述第二供电处理电路连接所述电池单元以对其输出的电压进行处理并输出第二供电电压，且所述第二供电电压小于所述第一供电电压；所述控制单元与所述第一供电处理电路、所述第二供电处理电路和所述冲洗阀相连。

优选的，所述第一供电处理电路包括整流单元、稳压滤波单元、第一降压单元和充放电单元；所述整流单元与所述水力发电单元相连以将其输出的电压整流成直流电，所述稳压滤波单元与所述整流单元相连以将直流电进行限压和滤波，所述第一降压单元与所述稳压滤波单元和所述充放电单元相连以降压至所述第一供电电压并对所述充放电单元进行充电，所述充放电单元与所述控制单元相连以供电。

优选的，所述整流单元采用桥堆整流电路。

优选的，所述稳压滤波单元包括并联的稳压二极管和电解电容。

优选的，所述降压单元采用稳压芯片。

优选的，所述充放电单元采用超级电容。

优选的，所述第一供电处理电路还包括第一肖特基二极管，所述第一肖特基二极管连接于所述充放电单元与所述控制单元之间。

优选的，所述第二供电处理电路包括滤波电容、第二降压单元和滤波单元，所述滤波电容与所述电池单元相连以将其输出的电压进行滤波，所述第二降压单元与所述滤波电容相连以降压至所述第二供电电压，所述滤波单元与所述第二降压单元和所述控制单元相连以对所述第二供电电压进行滤波后为所述控制单元供电。

优选的，所述第二供电处理电路还包括第二肖特基二极管，所述第二肖特基二极管连接于所述滤波单元与所述控制单元之间。

一种小便斗的控制系统，包括感应单元，其特征在于：还包括有所述的一种冲洗阀的供电电路，所述控制单元还与所述感应单元相连以根据感应信号控制所述冲洗阀动作。

由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型中，设置有电池单元、控制单元、冲洗阀、水力发电单元、第一供电处理电路和第二供电处理电路等；第一供电处理电路用于将水力发电单元输出的电压进行处理并输出第一供电电压，第二供电处理电路用于将电池单元输出的电压进行处理并输出第二供电电压，增加水力发电辅助供电并设置成第二供电电压小于第一供电电压使得水力发电优先供电，则冲洗阀使用越频繁，电池单元耗电越少，电池单元寿命使用更长。

2、本实用新型中，第一供电处理单元包括整流单元、稳压滤波单元、第一降压单元和充放电单元，充电单元采用超级电容，利用冲洗阀冲水时间短特点，第二供电处理单元直接对超级电容充电而避开给电池单元充电，充电效率更高。

3、本实用新型中，第一供电处理电路还包括第一肖特基二极管，第一肖特基二极管是防止超级电容电压较低时，第二供电处理电路经过第二肖特基二极管对超级电容进行充电；第二供电处理电路还包括第二肖特基二极管，第二肖特基二极管是防止第一供电处理电路工作时，超级电容电压高于第一供电处理电路输出电压时对电池单元进行倒灌充电。

4、本实用新型中，利用水力发电辅助供电方案，避免感应式冲洗阀在人流量大场所，因频繁的使用导致电池内化学能转化电能反应强烈，加大电池内阻r导致的电池内耗电严重，缩短电池本身寿命，间接提升了电池使用寿命和减少电池更换次数。

附图说明

图1为本实用新型供电电路主要电路图；

图2为本实用新型控制系统模块图；

图3为控制单元结构图；

图4为冲洗阀驱动电路图；

10、电池单元，20、控制单元，30、冲洗阀，31、冲洗阀驱动单元，40、水力发电单元，50、第一供电处理电路，60、第二供电处理电路，70、感应单元。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本实用新型的描述中，采用了“上”、“下”、“左”、“右”、“前”和“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

参见图1，一种冲洗阀的供电电路，包括电池单元10、控制单元20、冲洗阀30、水力发电单元40、第一供电处理电路50和第二供电处理电路60等。即其设有电池供电和水力发电供电两种供电模式，该电池供电为采用若干节干电池。水力发电单元40可采用常规水力发电组件实现，例如可包括叶轮、永磁体和线圈等，叶轮可安装于与冲洗阀连通的水路上，叶轮可在水流作用下转动，带动永磁体转动，产生切割磁场，从而使线圈产生交流电，实现水力发电。控制单元20与第一供电处理电路50、第二供电处理电路60和冲洗阀30相连。

第一供电处理电路50连接水力发电单元40以将其输出的电压进行处理并输出第一供电电压V1。具体的，第一供电处理电路50包括整流单元、稳压滤波单元、第一降压单元和充放电单元等。整流单元与水力发电单元40相连以将其输出的电压整流成直流电，整流单元可采用桥堆整流电路DB1实现。稳压滤波单元与整流单元相连以将直流电进行限压和滤波，稳压滤波单元包括并联的稳压二极管ZD1和电解电容EC1，稳压二极管ZD1正极和电解电容EC1正极相连，稳压二极管ZD1负极和电解电容EC1负极相连。第一降压单元与稳压滤波单元和充放电单元相连以降压至第一供电电压V1并对充放电单元进行充电，降压单元采用稳压芯片U1，例如稳压芯片型号为78L05，其输入端与电解电容EC1正极相连，输出端与充放电单元相连。充放电单元与控制单元20相连以供电，充放电单元采用超级电容EC2。

本实用新型利用冲洗阀冲水时间短特点，第一供电处理电路50避开给电池单元充电，而是直接对超级电容EC2充电，这样充电效率更高。若采用水力发电供电方式，水力发电单元40利用冲洗阀30冲水进行发电，再给电池单元10充电来补充因冲洗阀30使用而减少的电量。然而，表面上利用冲洗阀30水能转化成电能再补充给因冲洗阀30冲水消耗电能的电池单元，貌似能量平衡，事实上由于冲洗阀30冲水时间短，比如只有6秒左右，在这短暂时间内由水能转换的电能极少，无法补充电池单元10因冲水损耗的电能缺口，导致使用一段时间后，电池单元10因得不到充分能量补充而电量耗尽而失效。

第二供电处理电路60连接电池单元10以对其输出的电压进行处理并输出第二供电电压V2，且第二供电电压V2小于第一供电电压V1。第二供电处理电路60包括滤波电容C1、第二降压单元和滤波单元，滤波电容C1与电池单元10相连以将其输出的电压进行滤波，第二降压单元与滤波电容C1相连以降压至第二供电电压V2，第二降压单元可采用稳压芯片U2，型号为SC662K。滤波单元与第二降压单元和控制单元20相连以对第二供电电压V2进行滤波后为控制单元20供电。滤波单元可采用并联的电容C2和电容C3实现。

进一步的，第一供电处理电路50还包括第一肖特基二极管D1，第一肖特基二极管D1连接于充放电单元与控制单元20之间。第二供电处理电路60还包括第二肖特基二极管D2，第二肖特基二极管D2连接于滤波单元与控制单元20之间。

第一肖特基二极管D1是防止超级电容EC2电压较低时，第二供电处理电路60经过第二肖特基二极管D2对超级电容EC2进行充电；第二肖特基二极管D2是防止第一供电处理电路50工作时，超级电容EC2电压高于第一供电处理电路50输出电压时对电池单元10进行倒灌充电。

参见图3，其包括控制单元20电路图，其中VIN与J2相连实现供电输入。图4为冲洗阀驱动电路31图，控制单元20通过冲洗阀驱动电路31连接驱动冲洗阀30，其输入端IN1、IN2分别与图3中的H_IN_1和H_IN_2相连，输出端OUT1和OUT2分别连接冲洗阀30，冲洗阀30可采用电磁阀。本实用新型电路，水力发电单元40输出交流电压至第一供电处理电路50输入端即J1接口，然后通过桥堆整流电路DB1整流成直流电，经过稳压二极管ZD1限压和电解电容EC1进行滤波，再通过第一降压单元U1降压到第一供电电压V1(例如5V)后给超级电容EC2充电，最后通过第一肖特基二极管D1输出到供电输出端J2给控制单元20和冲洗阀30供电。

电池单元10输出直流电压至第二供电处理电路60输入端即J3接口，然后经过滤波电容C1滤波，再通过第二降压单元降压至第二供电电压V2(例如3.3V)，最后经过电容C2和电容C3滤波，经第二肖特基二极管D2输出到J2为控制单元20和冲洗阀30供电。

本实用新型设置成第二供电电压V2小于第一供电电压V1即V2＜V1。根据电势定律，电势差能在闭合电路中产生电流，总是从电势高流向电势低。因为V1＞V2，所以超级电容EC2优先给控制单元20和冲洗阀30供电，电池单元10不供电；当V1＝V2，超级电容EC2和电池单元10一起并联供电；而超级电容EC2存储电量较小，所以V1电压下降快，当V1＜V2，则由电池单元10供电。

基于此，参见图2，本实用新型还提出一种小便斗的控制系统，包括感应单元70和上述的冲洗阀的供电电路，水力发电单元40安装于与冲洗阀30相连的水路以实现水力发电，冲洗阀30控制水路的开启或关闭，控制单元20还与感应单元70相连以根据感应信号控制冲洗阀30动作。具体工作原理如下：

初始状态下，由于水力发电单元40没有输出电压，第一供电处理电路50中，超级电容EC2电压为0，第二供电处理电路60将电池单元10输出电压降压到3.3V后为主控单元和冲洗阀30供电。

当有人靠近小便斗并使用时，感应单元70检测到有人使用，将感应信号传输至控制单元20，控制单元20通过冲洗阀驱动电路31驱动冲洗阀30，控制冲洗阀30启闭进行冲刷。

当冲洗阀30执行冲刷时，此时水力发电单元40在冲水的△T时间内产生交流电压，并经过整流稳压后对超级电容EC2进行充电；当超级电容EC2电压上升到3.3V以上，则根据电势定律，电势差能在闭合电路中产生电流，且总是从高电势流向低电势原理。则电池单元10即停止对主控单元的供电，改由第一供电处理电路50的超级电容EC2对整个冲洗阀电路进行供电。

当人流量越大，冲洗阀30冲刷频率也越高。由于每次冲洗阀30冲水时水力发电单元40总是能够补充超级电容EC2供电的损耗，使超级电容EC2电压即第一供电电压V1总是维持在＞第二供电电压V2状态，所以电池单元10一直没有供电输出，即一直由水力发电来维持冲洗阀电路的正常工作。

当人流量小，冲洗阀30冲刷次数少，水力发电的第一供电电压V1不能维持＞第二供电电压V2时，才由电池单元10来给冲洗阀电路供电。

因此，在人流量比较大的公共场所采用本实用新型的水力发电辅助供电方式，不仅能够节约电池单元10放电，也能够延长电池使用时间，大大减少电池单元10更换次数，也更加节能。

其次，由于电池单元10供电时，是将内部的化学能转化成电能，对于人流量较大的时候，电池在频繁工作时，化学能转化电能反应强烈、发热，导致电池内阻增大。根据基尔霍夫第二定律KVL，即E＝Ir+IR，E是电源电动势r是电源的内阻,R是外接电阻,I是总电流(干路电流)。电池内阻r增大使得电池内耗严重，也大大缩短电池本身寿命。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种冲洗阀的供电电路，包括电池单元、控制单元和冲洗阀，其特征在于：还包括有水力发电单元、第一供电处理电路和第二供电处理电路，所述水力发电单元与所述冲洗阀相连以实现水力发电；所述第一供电处理电路连接所述水力发电单元以将其输出的电压进行处理并输出第一供电电压，所述第二供电处理电路连接所述电池单元以对其输出的电压进行处理并输出第二供电电压，且所述第二供电电压小于所述第一供电电压；所述控制单元与所述第一供电处理电路、所述第二供电处理电路和所述冲洗阀相连。

2.如权利要求1所述的一种冲洗阀的供电电路，其特征在于：所述第一供电处理电路包括整流单元、稳压滤波单元、第一降压单元和充放电单元；所述整流单元与所述水力发电单元相连以将其输出的电压整流成直流电，所述稳压滤波单元与所述整流单元相连以将直流电进行限压和滤波，所述第一降压单元与所述稳压滤波单元和所述充放电单元相连以降压至所述第一供电电压并对所述充放电单元进行充电，所述充放电单元与所述控制单元相连以供电。

3.如权利要求2所述的一种冲洗阀的供电电路，其特征在于：所述整流单元采用桥堆整流电路。

4.如权利要求2所述的一种冲洗阀的供电电路，其特征在于：所述稳压滤波单元包括并联的稳压二极管和电解电容。

5.如权利要求2所述的一种冲洗阀的供电电路，其特征在于：所述降压单元采用稳压芯片。

6.如权利要求2所述的一种冲洗阀的供电电路，其特征在于：所述充放电单元采用超级电容。

7.如权利要求2所述的一种冲洗阀的供电电路，其特征在于：所述第一供电处理电路还包括第一肖特基二极管，所述第一肖特基二极管连接于所述充放电单元与所述控制单元之间。

8.如权利要求1所述的一种冲洗阀的供电电路，其特征在于：所述第二供电处理电路包括滤波电容、第二降压单元和滤波单元，所述滤波电容与所述电池单元相连以将其输出的电压进行滤波，所述第二降压单元与所述滤波电容相连以降压至所述第二供电电压，所述滤波单元与所述第二降压单元和所述控制单元相连以对所述第二供电电压进行滤波后为所述控制单元供电。

9.如权利要求8所述的一种冲洗阀的供电电路，其特征在于：所述第二供电处理电路还包括第二肖特基二极管，所述第二肖特基二极管连接于所述滤波单元与所述控制单元之间。

10.一种小便斗的控制系统，包括感应单元，其特征在于：还包括有权利要求1至9中，任一项所述的一种冲洗阀的供电电路，所述控制单元还与所述感应单元相连以根据感应信号控制所述冲洗阀动作。

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