CN220849881U - 一种屏显的多路供电装置和出水装置 - Google Patents

Abstract

一种屏显的多路供电装置和出水装置，包括显示模块、控制模块和温度传感元件，所述控制模块与所述数显模块和所述温度传感元件相连以将检测的温度信息进行显示，还包括水力发电模块、适配器和电源切换电路，所述水力发电模块用于在水流作用下产生电能进行处理输出第一供电电压；所述适配器连接市电以输出第二供电电压；所述电源切换电路与所述水力发电模块、所述适配器、所述控制模块、所述显示模块和温度检测模块相连以控制采用第一供电电压或第二供电电压进行供电。利用硬件电路技术实现多路供电切换，确保供电电源持续供给，使得显示模块显示亮度稳定。

Description

一种屏显的多路供电装置和出水装置

技术领域

本实用新型涉及卫浴领域，特别是一种屏显的多路供电装置和出水装置。

背景技术

随着节能环保产品越来越受到消费者的青睐，小型水利发电机在龙头温度显示和淋浴器温度显示中的应用越来越多。小型水力发电机利用的水流动的动能带动发电机转子的转动来发电，水压越高发电量越大。

目前，市场现有水利发电模块在使用的时候，由于不同水压环境的影响会导致发电量不同，显示模块亮度明暗变化很明显，体验较差。例如，水龙头调节出水量小时，水力发电量小；水龙头调节出水量大时，水力发电量大。并且低水压时发电小且不稳定，这种情况下会导致显示模块显示不稳定或偏暗，而当水压较高时，显示模块显示又会偏亮，从而导致显示模块亮度明暗交替，产品体验感下降。另外，也有采用当水力发电不足时切换到电池供电，造成水力发电电量和电池电量的浪费，并且影响电池使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有的屏显供电电压不稳定，影响显示效果的缺陷，提出一种屏显的多路供电装置和出水装置，采用硬件电路实现平滑地切换供电方式，确保显示稳定、提高用户体验感。

本实用新型采用如下技术方案：

一种屏显的多路供电装置，包括显示模块、控制模块和温度传感元件，所述控制模块与所述显示模块和所述温度传感元件相连以将检测的温度信息进行显示，其特征在于：还包括水力发电模块、适配器和电源切换电路，所述水力发电模块用于在水流作用下产生电能进行处理输出第一供电电压；所述适配器连接市电以输出第二供电电压；所述电源切换电路与所述水力发电模块、所述适配器、所述控制模块、所述显示模块和温度检测模块相连以控制采用第一供电电压或第二供电电压进行供电。

还包括储能模块以输出第三供电电压，所述电源切换电路还与所述储能模块相连以控制采用第一供电电压和/或第三电压或第二供电电压进行供电。

所述电源切换电路包括开关电路和LDO电路；所述开关电路的输入端与所述储能模块、所述水力发电模块和所述适配器相连，输出端连接至所述LDO电路以动作开启或关闭输出第三供电电压；所述LDO电路的输入端与所述水力发电模块和所述适配器相连，所述LDO电路的输出端还连接至所述控制模块和所述显示模块以输出第一供电电压和/或第三电压或第二供电电压进行供电。

所述开关电路包括场效应管Q6A、场效应管Q6B、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、三极管Q5、二极管D7、二极管D8、电容C3和电容C4；场效应管Q6A的漏极连接储能模块，场效应管Q6A的源极连接电阻R6一端、电容C3一端和场效应管Q6B的源极；场效应管Q6A的栅极连接电阻R6另一端、电容C3另一端、场效应管Q6B的栅极、电阻R8一端、二极管D7的负极和二极管D8的负极；二极管D7的正极和二极管D8的正极分别连接所述适配器的输出端和所述水力发电模块的输出端；所述电阻R8另一端连接三极管Q5的角度讲，三极管Q5的基极连接电阻R9一端、二极管C4一端和电阻R7一端，电阻R7另一端连接储能模块；电容C4另一端、电阻R9另一端和三极管Q5发射极接地。

所述LDO电路包括芯片IC4、二极管D9、二极管D10、电容C1、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16和电容C17；所述芯片IC4的输入端连接所述二极管D9负极、所述二极管D10负极、所述电容C13一端、所述电容C14一端和所述电容C15一端；所述二极管D9正极连接所述适配器输出端，所述二极管D10正极连接所述水力发电模块输出端；所述电容C13另一端、所述电容C14另一端、所述电容C15另一端和所述电容C16另一端接地；所述电容C1另一端和所述电容C17另一端接地。

所述水力发电模块包括水力发电机、整流电路和降压电路，所述水力发电机安装于水路中以产生电能并输出交流电，所述整流电路与水力发电机的输出端相连以对所述交流电进行整流输出直流电，所述降压电路与所述整流电路相连以对所述直流电进行降压输出所述第一供电电压。

所述整流电路为三相桥式整流电路。

所述降压电路采用DCDC降压芯片。

还包括所述温度传感元件采用NTC传感器。

一种出水装置，包括出水体，所述出水体设有水路，其特征在于：还包括所述的一种屏显的多路供电装置，所述水力发电模块的水力发电机设置于所述水路中。

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，设置有水力发电模块、适配器和电源切换电路，通过电源切换电路与控制采用第一供电电压或第二供电电压进行供电，利用硬件电路技术实现在市电无供电时，利用水力供电。

2、本实用新型中，还包括储能模块，通过电源切换电路平滑切换三种供电方式，实现持续地为显示模块与控制模块等供电，解决因供电切换瞬间引起的显示不稳定问题。

3、本实用新型中，电源切换电路包括开关电路和LDO电路，通过开关电路实现控制储能供电开关，在水力发电量小时，可控制欠缺的电量由储能模块补充或切换到市电供电等，LDO电路实现将供电电压稳压至各个模块所需电压。

4、本实用新型中，水力发电模块包括水力发电机、整流电路和降压电路，通过整流电路将水力发电机输出的三相交流电进行整流成直流电，降压电路可采用DCDC芯片及其外围电路实现将直流电进行稳压，可适配水力发电的宽输入电压范围，转换成定值电压给显示模块供电，解决了显示模块亮度忽明忽暗的问题，提升产品体验感。

附图说明

图1为本实用新型结构图；

图2为发电模块的电路组成图；

图3为水力发电机输出波形；

图4为整流后的波形；

图5为电源切换电路图；

图6为控制模块图；

图7为显示模块图；

图8为开关检测电路图；

图9为温度传感元件电路图；

其中：

10、显示模块，20、控制模块，30、温度传感元件,40、水力发电模块,41、整流电路，42、降压电路，50、适配器,60、电源切换电路，61、开关电路，62、LDO电路，70、储能模块。

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。

另外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参见图1至图9，一种屏显的多路供电装置，包括显示模块10、控制模块20、温度传感元件30、水力发电模块40、适配器50和电源切换电路60等。温度传感元件30用于检测所安装的相关水路中的温度信息，其可采用常见的温度传感器，例如NTC传感器。控制模块20与显示模块10和温度传感元件30相连以获取温度信息并通过显示模块10进行显示，显示模块10作为可视化的人机界面，可将采集的温度信息以数字或图片的形式展示在使用者面前，直接显示精确的水温等信息。

水力发电模块40用于在水流作用下产生电能进行处理输出第一供电电压。水力发电模块40包括水力发电机、整流电路41和降压电路42等，水力发电机安装于水路中以产生电能并输出交流电，通过水力发电机将水的能量转化成发电机转子的动能，转动的转子引起磁场的变化，变化的磁场让感应线圈产生感应电动势以提供电能。

参见图3，由于水力发电机输出的是三相交流电，不能直接提供给控制模块20等使用，需先通过整流电路41将交流电转化成稳定的直流电，波形如图4中虚线部分所示。水力发电机在越大的水流流量情况下输出的电压越高，例如水力发电机在最大的水流流量13L/min时，输出并整流后电压是16.5V。又转换后的直流电为宽电压范围即电压范围比较大，考虑到转换效率和安全裕量，无法直接供给控制与显示模块10等电路，所以再经过降压电路42，将宽范围的输入电压降压到适合控制模块20与显示模块10的电压范围，设定降压后输出的电压为第一供电电压。

参见图2，整流电路41为三相桥式整流电路，其包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6等。图中CN3连接水力发电机的三相输出端，二极管D1、二极管D3和二极管D5的负极分别与水力发电机的三相输电端相连，二极管D2的正极与二极管管D1的负极相连，二极管D4的正极与二极管D3的负极相连，二极管D6的正极与二极管D5的负极相连，二极管D1的正极、二极管D3的正极和二极管D5的正极相连并作为整流电路41的输出端，二极管D2的正极、二极管D4的正极和二极管D6的正极接地。

降压电路42采用buck开关电源，参见图2中，包括有DCDC降压芯片IC1以及外围电路，外围电路包括有二极管E1、二极管E2、电容C8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C9、电容C10、电容C11和电感L1等，二极管E1正极、电容C8一端，电阻R10一端与整流电路41的输出端相连并连接至DCDC降压芯片IC1的输入端VIN，二极管E1负极、电容C8另一端接地，电阻R10另一端连接电阻R11一端，电容C9一端连接DCDC降压芯片IC1的使能端EN，电阻R11另一端和电阻C9另一端接地。电容C10一端连接DCDC降压芯片IC1的BST端，另一端连接电感L1一端。电感L1另一端连接电容E2一端和电容C11一端并作为降压电路42的输出端，电容E2另一端和电容C11另一端接地。

本实用新型的降压电路42可将电压降压稳定到预设值输出，以4.5V为例，最大输入电压可达到40V。降压电路42采用DCDC降压芯片，效率高，更有效地利用电能。另外，DCDC芯片的使能电压为4.96V，当整流后的电压高于4.96V后，电路开始工作，可输出电压+Vw为4.5V。

适配器50连接市电，可将市电转换为设定电压的直流电(5V)，设定适配器50输出第二供电电压。电源切换电路60与水力发电模块40、适配器50、控制模块20和显示模块10相连以控制采用第一供电电压或第二供电电压进行供电。本实用新型中，可设定优先采用适配器50输出的第二供电电压供电，无市电的环境下，优先采用水力发电模块40输出的第一供电电压进行供电。实际应用中，由于适配器输出电压稳定，可设定优先采用适配器供电。

进一步的，还包括储能模块70，该储能模块70可输出第三供电电压进行供电。该储能模块70可采用干电池或可充电电池，例如采用3节5号碱性干电池串联于电池盒内，电池盒通过连接线接入到电路中。

则电源切换电路60还与储能模块70相连以控制采用第一供电电压和/或第三电压或第二供电电压进行供电。当水压不足即水力模块输出的第二供电电压不足以供电时，采用储能模块70作为备用电源进行供电。

进一步的，电源切换电路60采用硬件电路实现切换不同供电方式，具体包括开关电路61和LDO电路62等。开关电路61的输入端与储能模块70、水力发电模块40和适配器50相连，输出端连接至LDO电路62以动作开启或关闭输出第三供电电压。LDO电路62的输入端与水力发电模块40和适配器50相连，LDO电路62的输出端还连接至控制模块20和显示模块10以输出第一供电电压和/或第三电压或第二供电电压进行供电。

具体的，参见图5，开关电路61包括场效应管Q6A、场效应管Q6B、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、三极管Q5、二极管D7、二极管D8、电容C3和电容C4；场效应管Q6A的漏极作为其中一输入端以连接储能模块70，储能模块70通过CN1接入电路，电压输入范围可为3.9V-4.8V。场效应管Q6A的源极连接电阻R6一端、电容C3一端和场效应管Q6B的源极；场效应管Q6A的栅极连接电阻R6另一端、电容C3另一端、场效应管Q6B的栅极、电阻R8一端、二极管D7的负极和二极管D8的负极；二极管D7的正极和二极管D8的正极分别连接适配器50的输出端和水力发电模块40的输出端；电阻R8另一端连接三极管Q5的角度讲，三极管Q5的基极连接电阻R9一端、二极管C4一端和电阻R7一端，电阻R7另一端连接储能模块70；电容C4另一端、电阻R9另一端和三极管Q5发射极接地。

采用储能模块70供电时，储能模块70输出的第三供电电压经过电阻R7使得三极管Q5导通。电流从场效应管Q6A的寄生二极管流入，经过电阻R6与电阻R8分压后，Vgs电压为-1.95V至-2.4V，大于导通阈值，场效应管Q6A与场效应管A6B导通，储能模块70输出的第三供电电压输入LDO电路62进行供电。而当场效应管Q6A与场效应管A6B关闭时，储能模块70停止供电。

LDO电路62包括芯片IC4、二极管D9、二极管D10、电容C1、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16和电容C17。芯片IC4的输入端连接二极管D9负极、二极管D10负极、电容C13一端、电容C14一端和电容C15一端；二极管D9正极连接适配器50输出端。二极管D10正极连接水力发电模块40输出端；电容C13另一端、电容C14另一端、电容C15另一端和电容C16另一端接地；电容C1另一端和电容C17另一端接地。

图中CN2连接适配器50，假设适配器50输出的第二供电电压Vin输入电压5V，经过肖特基二极管D7后，场效应管Q6A和场效应管Q6B的栅极电压被拉高到4.7V，Vgs电压低于导通阈值，场效应管Q6A和场效应管Q6B关闭，切断储能模块70的供电。此时，适配器50输出的第二供电电压Vin通过二极管D9输入芯片IC4从OUT输出进行供电。

当适配器50无供电电压输出且水路接通时，水力发电机开始工作，水力发电模块40输出的第一供电电压+Vw，假设为4.5V，通过肖特基二极管D8后电压为4.2V，Vgs电压为-0.6V至0.3V，低于导通阈值，场效应管Q6A和场效应管Q6B关闭，切断储能模块70的供电。此时，水力发电模块40输出的第一供电电压+Vw通过二极管D10输入芯片IC4从OUT输出进行供电。

电源切换电路60通过场效应管Q6A、场效应管Q6B、二极管D9、二极管D10在储能模块70供电、水力供电、适配器50供电等多种不同的电源供给方式之间进行切换，之后经过LDO电路62稳压到3.3V，给控制模块20、显示模块10、温度检测元件等供电。

当水路中水流流量较低时，水力发电机生成的电量不足，则第一供电电压输出电压+Vw处于波动状态，经过二极管D8后的电压也处于波动状态，使得场效应管Q6A和场效应管Q6B在打开状态，装置所需的不足的电量可由储能模块70提供。例如，当水流流量为4L/min时，水力发电模块40产生的电流为10mA，而装置所需的电流为15mA，那么第二供电电压+Vw电压会被下拉到3.9V左右，经过二极管D8后电压为3.6V，场效应管Q6A和场效应管Q6B处于微导通状态，由储能模块70提供不足的5mA电流，保证装置的正常运行，则显示模块10可正常显示。

本实用新型中，控制模块20可采用APM32F003作为主控芯片，还设置有霍尔检测电路用于检测水路中开关的状态，包括打开或关闭。控制模块20与霍尔检测开关相连，当霍尔检测电路检测电压变化大于阈值时，判断为开关打开，可进行水力发电。

基于此，本实用新型还提出一种出水装置，包括出水体，出水体设有水路，还包括上述的一种屏显的多路供电装置，水力发电模块40的水力发电机设置于水路中。

该出水体可以是水龙头或淋浴器，则水力发电机可安装于水龙头或者淋浴器的水路中，温度检测元件可用于检测水龙头或者淋浴器的水路的出水端的温度信息，则显示模块10用于显示出水水温。

本实用新型采用电源切换电路60实现储能供电、水力发电供电和市电供电的多种供电方式的切换，可以根据用户的安装环境选择不同的供电方式，本方案中采用多种供电方式，用户可以根据需求选择不同的供电方式，有市电接口可以选择适配器供电，没有市电接口时可以选择水力供电与储能模块供电等。

另外，本实用新型的电源切换电路60可以平滑互补电源供给，当水力发电不足时，由储能模块70供给不足的电量，一方面可以充分利用水力发电的电量，另一方面可以保证显示效果的同时提高储能模块70的寿命。

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)

1.一种屏显的多路供电装置，包括显示模块、控制模块和温度传感元件，所述控制模块与所述显示模块和所述温度传感元件相连以将检测的温度信息进行显示，其特征在于：还包括水力发电模块、适配器和电源切换电路，所述水力发电模块用于在水流作用下产生电能进行处理输出第一供电电压；所述适配器连接市电以输出第二供电电压；所述电源切换电路与所述水力发电模块、所述适配器、所述控制模块、所述显示模块和温度检测模块相连以控制采用第一供电电压或第二供电电压进行供电。

2.如权利要求1所述的一种屏显的多路供电装置，其特征在于：还包括储能模块以输出第三供电电压，所述电源切换电路还与所述储能模块相连以控制采用第一供电电压和/或第三电压或第二供电电压进行供电。

3.如权利要求2所述的一种屏显的多路供电装置，其特征在于：所述电源切换电路包括开关电路和LDO电路；所述开关电路的输入端与所述储能模块、所述水力发电模块和所述适配器相连，输出端连接至所述LDO电路以动作开启或关闭输出第三供电电压；所述LDO电路的输入端与所述水力发电模块和所述适配器相连，所述LDO电路的输出端还连接至所述控制模块和所述显示模块以输出第一供电电压和/或第三电压或第二供电电压进行供电。

4.如权利要求3所述的一种屏显的多路供电装置，其特征在于：所述开关电路包括场效应管Q6A、场效应管Q6B、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、三极管Q5、二极管D7、二极管D8、电容C3和电容C4；场效应管Q6A的漏极连接储能模块，场效应管Q6A的源极连接电阻R6一端、电容C3一端和场效应管Q6B的源极；场效应管Q6A的栅极连接电阻R6另一端、电容C3另一端、场效应管Q6B的栅极、电阻R8一端、二极管D7的负极和二极管D8的负极；二极管D7的正极和二极管D8的正极分别连接所述适配器的输出端和所述水力发电模块的输出端；所述电阻R8另一端连接三极管Q5的角度讲，三极管Q5的基极连接电阻R9一端、二极管C4一端和电阻R7一端，电阻R7另一端连接储能模块；电容C4另一端、电阻R9另一端和三极管Q5发射极接地。

5.如权利要求3所述的一种屏显的多路供电装置，其特征在于：所述LDO电路包括芯片IC4、二极管D9、二极管D10、电容C1、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16和电容C17；所述芯片IC4的输入端连接所述二极管D9负极、所述二极管D10负极、所述电容C13一端、所述电容C14一端和所述电容C15一端；所述二极管D9正极连接所述适配器输出端，所述二极管D10正极连接所述水力发电模块输出端；所述电容C13另一端、所述电容C14另一端、所述电容C15另一端和所述电容C16另一端接地；所述电容C1另一端和所述电容C17另一端接地。

6.如权利要求1所述的一种屏显的多路供电装置，其特征在于：所述水力发电模块包括水力发电机、整流电路和降压电路，所述水力发电机安装于水路中以产生电能并输出交流电，所述整流电路与水力发电机的输出端相连以对所述交流电进行整流输出直流电，所述降压电路与所述整流电路相连以对所述直流电进行降压输出所述第一供电电压。

7.如权利要求6所述的一种屏显的多路供电装置，其特征在于：所述整流电路为三相桥式整流电路。

8.如权利要求6所述的一种屏显的多路供电装置，其特征在于：所述降压电路采用DCDC降压芯片。

9.如权利要求1所述的一种屏显的多路供电装置，其特征在于：还包括所述温度传感元件采用NTC传感器。

10.一种出水装置，包括出水体，所述出水体设有水路，其特征在于：还包括权利要求1至9中任一项所述的一种屏显的多路供电装置，所述水力发电模块的水力发电机设置于所述水路中。