本發(fā)明涉及一種電磁調(diào)速儲(chǔ)能水龍頭。

背景技術(shù)：

以往，傳統(tǒng)的水龍頭采用調(diào)節(jié)通孔面積的方式調(diào)整單位時(shí)間內(nèi)通過的水的流量。傳統(tǒng)調(diào)整水流速的過程中，通孔最窄位置承受最大的壓強(qiáng)并且從通孔到出水口處的能量全部損失掉。本發(fā)明所述的基于電磁原理的調(diào)速裝置，取代了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)水流量的原理。水的流出必須通過與電機(jī)相連的葉輪，推動(dòng)葉輪帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)。電機(jī)采用小型的永磁直流發(fā)電機(jī)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的負(fù)載電流可以調(diào)節(jié)葉輪單位轉(zhuǎn)速下的電磁轉(zhuǎn)矩，從而可以調(diào)節(jié)一定水壓下水流從進(jìn)水口通過葉輪到達(dá)出水口的流量，從而可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；在這種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的過程中，消耗的水的能量被轉(zhuǎn)化為電能并實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)。

現(xiàn)存的水龍頭發(fā)電裝置多數(shù)為發(fā)電裝置與調(diào)節(jié)水流速的裝置獨(dú)立，發(fā)電裝置只能在通孔限定的水流速下實(shí)現(xiàn)發(fā)電，或者不具備調(diào)節(jié)水流速的功能，并且發(fā)電裝置的加入較大程度限制了水流出的最高速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)水龍頭的調(diào)節(jié)水流速的原理，提供一種更加有效利用水資源的動(dòng)能，提高利用率的節(jié)能環(huán)保的儲(chǔ)能水龍頭。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：一種電磁調(diào)速儲(chǔ)能水龍頭，包括水龍頭殼體和控制存儲(chǔ)電路，水龍頭殼體上安裝有微型永磁直流發(fā)電機(jī)，水龍頭殼體內(nèi)鉸接有旋轉(zhuǎn)葉輪，旋轉(zhuǎn)葉輪與微型永磁直流發(fā)電機(jī)的輸出軸相連，所述水龍頭殼體的出水口處安裝有電磁閥，水龍頭殼體上還安裝有把手，把手控制電磁閥的開合及水流速，所述控制存儲(chǔ)電路包括依次相連的mos管驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路、boost電路、儲(chǔ)能模塊和電源輸出模塊；把手控制mos管驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路輸出的占空比，微型永磁直流發(fā)電機(jī)的負(fù)載端與boost電路，電源輸出模塊為電磁閥和mos管驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路供電；通過把手來調(diào)節(jié)mos管驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路的占空比，從而改變微型永磁直流發(fā)電機(jī)的電樞電流大小，調(diào)節(jié)其電磁轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而控制出水量。

進(jìn)一步的，所述boost電路包括開關(guān)s1、電感l(wèi)、電阻rb、電阻rgs、mos管q1、二極管dm和電容co；開關(guān)s1的一端與微型永磁直流發(fā)電機(jī)的一端負(fù)載端相連，開關(guān)s1的另一端與電感l(wèi)的一端相連，電感l(wèi)的另一端分別與mos管q1的漏極和二極管dm的正極相連，二極管dm的負(fù)極與電容co的一端相連，mos管q1的柵源分別與電阻rb的一端和電阻rgs的一端相連，電阻rgs的另一端、mos管q1的源極、電容co的另一端均與微型永磁直流發(fā)電機(jī)的另一端負(fù)載端相連。

進(jìn)一步的，所述mos管驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路包括555芯片、電阻r1、電阻r2、電位器rp、二極管d1、二極管d2、電容c1、電容c2；所述555芯片的工作電壓輸入端和復(fù)位端以及電阻r1的一端均連接電源正極vdd，電阻r1的另一端與電位器rp的一端相連，電位器rp的另一端和電阻r2的一端相連，電阻r2的另一端與二極管d2的正極相連，二極管d2的負(fù)極、電容c1的一端、二極管d1的正極以及555芯片的閾值端均與555芯片的觸發(fā)端相連，電位器rp的滑動(dòng)端和二極管d1的負(fù)極均與555芯片的放電端相連，555芯片的控制端與電容c2的一端相連，電容c1的另一端、555芯片的接地端以及電容c2的另一端均接地，555芯片的輸出端與boost電路的電阻rb的另一端相連；所述電位器rp的滑動(dòng)端通過把手來調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)能模塊由兩者相連的lm7812穩(wěn)壓器模塊和聚合物電池構(gòu)成，聚合物電池標(biāo)準(zhǔn)電壓為12v；所述電源輸出模塊采用基于芯片lm2596s的產(chǎn)品，其將12v轉(zhuǎn)換成5v額定電壓vdd。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明將發(fā)電機(jī)裝置與電機(jī)調(diào)速結(jié)合，通過控制發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流大小調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)矩，從而改變一定水壓下的水流量。較現(xiàn)有的水龍頭發(fā)電裝置，其水流量調(diào)解范圍更廣，能量利用率更高，提出了一種節(jié)能環(huán)保的水龍頭的結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式的水龍頭的模式剖視圖；

圖2是用于說明本發(fā)明的調(diào)節(jié)水流部分的關(guān)鍵部位的示意圖；

圖3是用于說明本發(fā)明boost電路示意圖；

圖4是用于說明本發(fā)明boost電路中mos管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路圖；

圖中：水龍頭殼體1、旋轉(zhuǎn)葉輪2、微型永磁直流發(fā)電機(jī)3、電磁閥4。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖解釋本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是應(yīng)該指出，本發(fā)明的實(shí)施不限于以下的實(shí)施方式。

如圖1-2所示，一種電磁調(diào)速儲(chǔ)能水龍頭，其特征在于：包括水龍頭殼體1和控制存儲(chǔ)電路，水龍頭殼體1上安裝有微型永磁直流發(fā)電機(jī)3，水龍頭殼體1內(nèi)鉸接有旋轉(zhuǎn)葉輪2，旋轉(zhuǎn)葉輪2與微型永磁直流發(fā)電機(jī)3的輸出軸相連，所述水龍頭殼體1的出水口處安裝有電磁閥4，水龍頭殼體1上還安裝有把手，把手控制電磁閥4的開合及水流速，所述控制存儲(chǔ)電路包括依次相連的mos管驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路、boost電路、儲(chǔ)能模塊和電源輸出模塊；把手控制mos管驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路輸出的占空比，微型永磁直流發(fā)電機(jī)3的負(fù)載端與boost電路，電源輸出模塊為電磁閥4和mos管驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路供電；通過把手來調(diào)節(jié)mos管驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路的占空比，從而改變微型永磁直流發(fā)電機(jī)3的電樞電流大小，調(diào)節(jié)其電磁轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而控制出水量。

旋轉(zhuǎn)葉輪2總體輪廓呈圓柱狀，旋轉(zhuǎn)葉輪2靠轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝在殼體內(nèi)，旋轉(zhuǎn)葉輪2的圓弧部分與殼體的內(nèi)壁相靠較近，為避免葉輪與腔體內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦，留有0.5mm的間隙。微型永磁直流發(fā)電機(jī)3與轉(zhuǎn)軸靠機(jī)械方式同軸，連接部分采取隔水措施。轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩較小為宜。通過上述結(jié)構(gòu)，通過進(jìn)水口的水流推動(dòng)葉輪后才能到達(dá)出水口，且旋轉(zhuǎn)葉輪2的轉(zhuǎn)速與水的通過體積近似成正比，水流量越大，葉輪轉(zhuǎn)速越大。

利用調(diào)節(jié)微型永磁直流發(fā)電機(jī)3的電樞電流來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，相同轉(zhuǎn)速下，電樞電流越小，電磁轉(zhuǎn)矩越小。采用boost電路，其電路原理圖如圖3所示，即所述boost電路包括開關(guān)s1、電感l(wèi)、電阻rb、電阻rgs、mos管q1、二極管dm和電容co；開關(guān)s1的一端與微型永磁直流發(fā)電機(jī)3的一端負(fù)載端相連，開關(guān)s1的另一端與電感l(wèi)的一端相連，電感l(wèi)的另一端分別與mos管q1的漏極和二極管dm的正極相連，二極管dm的負(fù)極與電容co的一端相連，mos管q1的柵源分別與電阻rb的一端和電阻rgs的一端相連，電阻rgs的另一端、mos管q1的源極、電容co的另一端均與微型永磁直流發(fā)電機(jī)3的另一端負(fù)載端相連。

如圖4所示，所述mos管驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路包括555芯片、電阻r1、電阻r2、電位器rp、二極管d1、二極管d2、電容c1、電容c2；所述555芯片的工作電壓輸入端和復(fù)位端以及電阻r1的一端均連接電源正極vdd，電阻r1的另一端與電位器rp的一端相連，電位器rp的另一端和電阻r2的一端相連，電阻r2的另一端與二極管d2的正極相連，二極管d2的負(fù)極、電容c1的一端、二極管d1的正極以及555芯片的閾值端均與555芯片的觸發(fā)端相連，電位器rp的滑動(dòng)端和二極管d1的負(fù)極均與555芯片的放電端相連，555芯片的控制端與電容c2的一端相連，電容c1的另一端、555芯片的接地端以及電容c2的另一端均接地，555芯片的輸出端與boost電路的電阻rb的另一端相連；所述電位器rp的滑動(dòng)端通過把手來調(diào)節(jié)。占空比越小，平均負(fù)載電流越小，占空比越大，平均負(fù)載電流越大，其中負(fù)載電流即為發(fā)電機(jī)的電樞電流。反映在發(fā)電機(jī)上效果為：通過把手使占空比減小時(shí)，電樞電流減小，相同轉(zhuǎn)矩下的電磁轉(zhuǎn)矩變小，從而水流量變大，此時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，電樞電壓較大，但是由于此時(shí)占空比變小，經(jīng)boost電路的輸出輸入電壓比變小，因此經(jīng)boost電路的輸出電壓變化范圍不大。當(dāng)需要達(dá)到最大水流量時(shí)，把手旋到最大，在boost電路與微型永磁直流發(fā)電機(jī)3相連處添加開關(guān)s1，使開關(guān)開路，即可切斷負(fù)載電路，令發(fā)電機(jī)空載，此時(shí)只存在空載轉(zhuǎn)矩，水流通過受到的阻礙最小。

所述儲(chǔ)能模塊由兩者相連的lm7812穩(wěn)壓器模塊和聚合物電池構(gòu)成，聚合物電池標(biāo)準(zhǔn)電壓為12v；所述電源輸出模塊采用基于芯片lm2596s的產(chǎn)品，其將12v轉(zhuǎn)換成5v額定電壓vdd，電源實(shí)現(xiàn)內(nèi)部供電和電量外輸出。其中內(nèi)部供電主要為電磁閥和基于555芯片的方波信號(hào)發(fā)生電路，外部輸出考慮到目前電子產(chǎn)品較多支持5v充電或工作電壓，故外輸出采用5v-1a標(biāo)準(zhǔn)usb接口。

水流通過進(jìn)水口推動(dòng)旋轉(zhuǎn)葉輪2到達(dá)出水口；旋轉(zhuǎn)葉輪2與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連，水龍頭的把手通過控制電路可以控制發(fā)電機(jī)一定轉(zhuǎn)速下的電磁轉(zhuǎn)矩，從而改變水流通過葉輪的難易程度，從而調(diào)節(jié)水流量。