具有断电保护功能的智能开关的制作方法

本实用新型属于智能照明设备技术领域，具体涉及一种具有断电保护功能的智能开关。

背景技术：

现有家庭用照明灯的供电系统为交流电源，一旦发生停电故障，则家庭照明灯无法继续提供照明，在夜间尤其对家庭生活造成不便。设计一种具有备用电源的家用照明灯具有十分广阔的市场前景。

目前，人们在开发新能源的过程中，研究对象主要集中在风能、太阳能、潮汐能等领域，却往往忽视了家家户户日常用到的自来水中所存储的巨大能量。自来水是我们日常生活中不可或缺的重要资源，不管是家庭生活还是企业生产都离不开自来水。为了使用户能够正常使用自来水，自来水厂必须把水加到一定压力后才能供给用户，这样，自来水管里储存了大量的动能，而用户使用自来水时，这部分动能没有得到利用，白白浪费掉。从全国范围来看，这部分动能的损失是巨大的。

技术实现要素：

针对目前尚未存在利用家庭用水为照明灯提供备用电源、在停电的情况下家庭照明缺失的问题，本实用新型的目的在于提供一种具有断电保护功能的智能开关。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：具有断电保护功能的智能开关，包括按键板和安装在水龙头出水口处的发电器，上述发电器与上述按键板电连接；上述按键板内设有供电单元、无线通信单元和中央控制单元，上述供电单元与上述无线通信单元、上述中央控制单元连接，上述无线通信单元与上述中央控制单元连接；上述按键板内设有蓄电池和双电源自动切换开关，上述发电器与上述蓄电池连接，上述双电源自动切换开关的输入端分别与上述供电单元、上述蓄电池连接，上述双电源自动切换开关的输出端与电灯连接，上述中央控制单元与上述双电源自动切换开关的输入端通过继电器连接。

本实用新型优选地，上述供电单元包括开关电源模块U1、极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、无极性电容C4、稳压芯片和电阻R1；上述开关电源模块U1设有火线接线端、零线接线端、电压输出端和接地端，上述开关电源模块U1的火线接线端与电源的火线连接，上述开关电源模块U1的零线接线端与电源的零线连接；上述稳压芯片设有电压输入端、电压输出端和接地端，上述稳压芯片的电压输入端与上述开关电源模块U1的电压输出端连接，上述稳压芯片的接地端与上述开关电源模块U1的接地端连接；上述极性电容C1、上述无极性电容C2的输入端分别与上述稳压芯片的电压输入端连接，上述极性电容C1、上述无极性电容C2的输出端分别与上述开关电源模块U1的接地端连接；上述极性电容C3、上述无极性电容C4的输入端分别与上述稳压芯片的电压输出端连接，上述极性电容C3、上述无极性电容C4的输出端分别与上述稳压芯片的接地端连接；上述电阻R1的输入端与上述稳压芯片的接地端连接，上述电阻R1的输出端与上述开关电源模块U1的接地端连接。

本实用新型优选地，上述无线通信单元为ZigBee芯片。

本实用新型优选地，上述中央控制单元为单片机。

本实用新型优选地，上述发电器包括中空的柱形外壳、固定在外壳壳壁内的第一磁铁和第二磁铁、以及活动连接在外壳中空部的线圈；上述第一磁铁、上述第二磁铁分别固定在上述外壳左右两侧的壳壁内，上述第一磁铁、上述第二磁铁以上述外壳的中心轴线为中心对称分布，上述第一磁铁的N极、上述第二磁铁的S极朝向上述外壳的中心轴线；在上述第一磁铁和上述第二磁铁之间设有水平的转轴，上述外壳前后两侧的壳壁内对称设有第一轴承和第二轴承，上述转轴的两端分别与上述第一轴承、上述第二轴承活动连接；上述线圈水平固定在上述转轴上，上述线圈外部、上述转轴外部均包裹有绝缘壳，上述线圈与上述蓄电池连接。

本实用新型优选地，沿竖直方向，上述外壳由上至下分为第一出水段和第二出水段，上述第一出水段的内径小于上述第二出水段的内径，上述第一出水段的中心轴线与上述第二出水段的中心轴线错开设置；上述第一磁铁、上述第二磁铁、上述线圈和上述转轴均设置在上述第二出水段中；上述转轴穿过上述第二出水段的中心轴线。

本实用新型优选地，在上述第二出水段下方，上述外壳还设有第三出水段，上述第三出水段的内径与上述第一出水段的内径相等，上述第一出水段的内径与上述水龙头出水口的内径相等。

供电单元将220V的交流电转换为低压直流电，低压直流电给中央控制单元、无线通信单元提供工作电压。交流220V经过开关电源模块U1转换成5V，经过极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、无极性电容C4滤波，再经过稳压芯片输出3.3V。

发电器安装在水龙头出水口处，利用水龙头出水的机械能发电并将电能存储到蓄电池中。停电时，利用双电源自动切换开关将交流电源供电切换为蓄电池供电，使电灯在停电的情况下依然能够为家庭提供照明条件。

按键板用于用户手动操作。按键板内设有无线通信单元和中央控制单元，用户可以通过手机、平板电脑等终端向无线通信单元发出指令，无线通信单元将指令转换为电信号传递给中央控制单元，由中央控制单元控制继电器动作，进而控制双电源自动切换开关在交流电源与蓄电池之间进行切换。

发电器的发电原理为：打开水龙头时，水从水龙头出水口流出，水力冲击线圈绕转轴转动，线圈在第一磁铁和第二磁铁之间转动切割磁感线，线圈中产生电流并储存到蓄电池中。水流继续往下流动，从外壳下部的出口流出。线圈和转轴外部均包裹有绝缘壳，防止发电器漏电，避免用户在用水过程中发生触电。

外壳由上至下分为第一出水段和第二出水段，第一出水段的内径小于第二出水段的内径，并且第一出水段的中心轴线与第二出水段的中心轴线错开设置，这样的结构可以保证水流对线圈的冲击始终处于转轴一侧，线圈可以高速旋转，防止水流对转轴两侧的线圈同时产生冲击，造成线圈反转或停转，如果线圈交替正反转或者停转，都会造成发电效率降低。

第三出水段的内径与第一出水段的内径相等，可以保证水流从外壳下部的出口流出时具有足够的水压，满足用户正常的用水需要。

本实用新型至少能够达到一项以下有益效果：

1.具有备用电源，能够在家庭断电停电的情况下保证持续的照明用电需要；

2.可以通过手机、平板电脑等终端进行远程控制，自动化程度高；

3.充分利用了家庭用水的动能，环保节约；

4.不影响家庭正常的用水需要；

5.结构简单，适于向市场推广。

附图说明

图1是本实用新型供电单元的电路图。

图2是本实用新型的结构示意图。

附图中各序号及其对应名称如下：

外壳1、第一磁铁2、第二磁铁3、线圈4、转轴5、第一出水段9、第二出水段10、第三出水段11、水龙头12。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的解释说明。

实施例1

如图1和图2所示，包括按键板和安装在水龙头12出水口处的发电器，发电器与按键板电连接；按键板内设有供电单元、无线通信单元和中央控制单元，供电单元与无线通信单元、中央控制单元连接，无线通信单元与中央控制单元连接；按键板内设有蓄电池和双电源自动切换开关，发电器与蓄电池连接，双电源自动切换开关的输入端分别与供电单元、蓄电池连接，双电源自动切换开关的输出端与电灯连接，中央控制单元与双电源自动切换开关的输入端通过继电器连接。

供电单元包括开关电源模块U1、极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、无极性电容C4、稳压芯片和电阻R1；开关电源模块U1设有火线接线端、零线接线端、电压输出端和接地端，开关电源模块U1的火线接线端与电源的火线连接，开关电源模块U1的零线接线端与电源的零线连接；稳压芯片设有电压输入端、电压输出端和接地端，稳压芯片的电压输入端与开关电源模块U1的电压输出端连接，稳压芯片的接地端与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C1、无极性电容C2的输入端分别与稳压芯片的电压输入端连接，极性电容C1、无极性电容C2的输出端分别与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C3、无极性电容C4的输入端分别与稳压芯片的电压输出端连接，极性电容C3、无极性电容C4的输出端分别与稳压芯片的接地端连接；电阻R1的输入端与稳压芯片的接地端连接，电阻R1的输出端与开关电源模块U1的接地端连接。

无线通信单元为ZigBee芯片。

中央控制单元为单片机。

发电器包括中空的柱形外壳1、固定在外壳1壳壁内的第一磁铁2和第二磁铁3、以及活动连接在外壳1中空部的线圈4；第一磁铁2、第二磁铁3分别固定在外壳1左右两侧的壳壁内，第一磁铁2、第二磁铁3以外壳1的中心轴线为中心对称分布，第一磁铁2的N极、第二磁铁3的S极朝向外壳1的中心轴线；在第一磁铁2和第二磁铁3之间设有水平的转轴5，外壳1前后两侧的壳壁内对称设有第一轴承和第二轴承，转轴5的两端分别与第一轴承、第二轴承活动连接；线圈4水平固定在转轴5上，线圈4外部、转轴5外部均包裹有绝缘壳，线圈4与蓄电池连接。

沿竖直方向，外壳1由上至下分为第一出水段9和第二出水段10，第一出水段9的内径小于第二出水段10的内径，第一出水段9的中心轴线与第二出水段10的中心轴线错开设置；第一磁铁2、第二磁铁3、线圈4和转轴5均设置在第二出水段10中；转轴5穿过第二出水段10的中心轴线。

在第二出水段10下方，外壳1还设有第三出水段11，第三出水段11的内径与第一出水段9的内径相等，第一出水段9的内径与水龙头12出水口的内径相等。

实施例2

如图1和图2所示，包括按键板和安装在水龙头12出水口处的发电器，发电器与按键板电连接；按键板内设有供电单元、无线通信单元和中央控制单元，供电单元与无线通信单元、中央控制单元连接，无线通信单元与中央控制单元连接；按键板内设有蓄电池和双电源自动切换开关，发电器与蓄电池连接，双电源自动切换开关的输入端分别与供电单元、蓄电池连接，双电源自动切换开关的输出端与电灯连接，中央控制单元与双电源自动切换开关的输入端通过继电器连接。

供电单元包括开关电源模块U1、极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、无极性电容C4、稳压芯片和电阻R1；开关电源模块U1设有火线接线端、零线接线端、电压输出端和接地端，开关电源模块U1的火线接线端与电源的火线连接，开关电源模块U1的零线接线端与电源的零线连接；稳压芯片设有电压输入端、电压输出端和接地端，稳压芯片的电压输入端与开关电源模块U1的电压输出端连接，稳压芯片的接地端与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C1、无极性电容C2的输入端分别与稳压芯片的电压输入端连接，极性电容C1、无极性电容C2的输出端分别与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C3、无极性电容C4的输入端分别与稳压芯片的电压输出端连接，极性电容C3、无极性电容C4的输出端分别与稳压芯片的接地端连接；电阻R1的输入端与稳压芯片的接地端连接，电阻R1的输出端与开关电源模块U1的接地端连接。

无线通信单元为ZigBee芯片。

中央控制单元为单片机。

发电器包括中空的柱形外壳1、固定在外壳1壳壁内的第一磁铁2和第二磁铁3、以及活动连接在外壳1中空部的线圈4；第一磁铁2、第二磁铁3分别固定在外壳1左右两侧的壳壁内，第一磁铁2、第二磁铁3以外壳1的中心轴线为中心对称分布，第一磁铁2的N极、第二磁铁3的S极朝向外壳1的中心轴线；在第一磁铁2和第二磁铁3之间设有水平的转轴5，外壳1前后两侧的壳壁内对称设有第一轴承和第二轴承，转轴5的两端分别与第一轴承、第二轴承活动连接；线圈4水平固定在转轴5上，线圈4外部、转轴5外部均包裹有绝缘壳，线圈4与蓄电池连接。

沿竖直方向，外壳1由上至下分为第一出水段9和第二出水段10，第一出水段9的内径小于第二出水段10的内径，第一出水段9的中心轴线与第二出水段10的中心轴线错开设置；第一磁铁2、第二磁铁3、线圈4和转轴5均设置在第二出水段10中；转轴5穿过第二出水段10的中心轴线。

实施例3

如图1和图2所示，包括按键板和安装在水龙头12出水口处的发电器，发电器与按键板电连接；按键板内设有供电单元、无线通信单元和中央控制单元，供电单元与无线通信单元、中央控制单元连接，无线通信单元与中央控制单元连接；按键板内设有蓄电池和双电源自动切换开关，发电器与蓄电池连接，双电源自动切换开关的输入端分别与供电单元、蓄电池连接，双电源自动切换开关的输出端与电灯连接，中央控制单元与双电源自动切换开关的输入端通过继电器连接。

供电单元包括开关电源模块U1、极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、无极性电容C4、稳压芯片和电阻R1；开关电源模块U1设有火线接线端、零线接线端、电压输出端和接地端，开关电源模块U1的火线接线端与电源的火线连接，开关电源模块U1的零线接线端与电源的零线连接；稳压芯片设有电压输入端、电压输出端和接地端，稳压芯片的电压输入端与开关电源模块U1的电压输出端连接，稳压芯片的接地端与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C1、无极性电容C2的输入端分别与稳压芯片的电压输入端连接，极性电容C1、无极性电容C2的输出端分别与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C3、无极性电容C4的输入端分别与稳压芯片的电压输出端连接，极性电容C3、无极性电容C4的输出端分别与稳压芯片的接地端连接；电阻R1的输入端与稳压芯片的接地端连接，电阻R1的输出端与开关电源模块U1的接地端连接。

无线通信单元为ZigBee芯片。

中央控制单元为单片机。

发电器包括中空的柱形外壳1、固定在外壳1壳壁内的第一磁铁2和第二磁铁3、以及活动连接在外壳1中空部的线圈4；第一磁铁2、第二磁铁3分别固定在外壳1左右两侧的壳壁内，第一磁铁2、第二磁铁3以外壳1的中心轴线为中心对称分布，第一磁铁2的N极、第二磁铁3的S极朝向外壳1的中心轴线；在第一磁铁2和第二磁铁3之间设有水平的转轴5，外壳1前后两侧的壳壁内对称设有第一轴承和第二轴承，转轴5的两端分别与第一轴承、第二轴承活动连接；线圈4水平固定在转轴5上，线圈4外部、转轴5外部均包裹有绝缘壳，线圈4与蓄电池连接。

实施例4

如图1和图2所示，包括按键板和安装在水龙头12出水口处的发电器，发电器与按键板电连接；按键板内设有供电单元、无线通信单元和中央控制单元，供电单元与无线通信单元、中央控制单元连接，无线通信单元与中央控制单元连接；按键板内设有蓄电池和双电源自动切换开关，发电器与蓄电池连接，双电源自动切换开关的输入端分别与供电单元、蓄电池连接，双电源自动切换开关的输出端与电灯连接，中央控制单元与双电源自动切换开关的输入端通过继电器连接。

供电单元包括开关电源模块U1、极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、无极性电容C4、稳压芯片和电阻R1；开关电源模块U1设有火线接线端、零线接线端、电压输出端和接地端，开关电源模块U1的火线接线端与电源的火线连接，开关电源模块U1的零线接线端与电源的零线连接；稳压芯片设有电压输入端、电压输出端和接地端，稳压芯片的电压输入端与开关电源模块U1的电压输出端连接，稳压芯片的接地端与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C1、无极性电容C2的输入端分别与稳压芯片的电压输入端连接，极性电容C1、无极性电容C2的输出端分别与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C3、无极性电容C4的输入端分别与稳压芯片的电压输出端连接，极性电容C3、无极性电容C4的输出端分别与稳压芯片的接地端连接；电阻R1的输入端与稳压芯片的接地端连接，电阻R1的输出端与开关电源模块U1的接地端连接。

无线通信单元为ZigBee芯片。

中央控制单元为单片机。

实施例5

如图1和图2所示，包括按键板和安装在水龙头12出水口处的发电器，发电器与按键板电连接；按键板内设有供电单元、无线通信单元和中央控制单元，供电单元与无线通信单元、中央控制单元连接，无线通信单元与中央控制单元连接；按键板内设有蓄电池和双电源自动切换开关，发电器与蓄电池连接，双电源自动切换开关的输入端分别与供电单元、蓄电池连接，双电源自动切换开关的输出端与电灯连接，中央控制单元与双电源自动切换开关的输入端通过继电器连接。

供电单元包括开关电源模块U1、极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、无极性电容C4、稳压芯片和电阻R1；开关电源模块U1设有火线接线端、零线接线端、电压输出端和接地端，开关电源模块U1的火线接线端与电源的火线连接，开关电源模块U1的零线接线端与电源的零线连接；稳压芯片设有电压输入端、电压输出端和接地端，稳压芯片的电压输入端与开关电源模块U1的电压输出端连接，稳压芯片的接地端与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C1、无极性电容C2的输入端分别与稳压芯片的电压输入端连接，极性电容C1、无极性电容C2的输出端分别与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C3、无极性电容C4的输入端分别与稳压芯片的电压输出端连接，极性电容C3、无极性电容C4的输出端分别与稳压芯片的接地端连接；电阻R1的输入端与稳压芯片的接地端连接，电阻R1的输出端与开关电源模块U1的接地端连接。

无线通信单元为ZigBee芯片。

实施例6

如图1和图2所示，包括按键板和安装在水龙头12出水口处的发电器，发电器与按键板电连接；按键板内设有供电单元、无线通信单元和中央控制单元，供电单元与无线通信单元、中央控制单元连接，无线通信单元与中央控制单元连接；按键板内设有蓄电池和双电源自动切换开关，发电器与蓄电池连接，双电源自动切换开关的输入端分别与供电单元、蓄电池连接，双电源自动切换开关的输出端与电灯连接，中央控制单元与双电源自动切换开关的输入端通过继电器连接。

供电单元包括开关电源模块U1、极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、无极性电容C4、稳压芯片和电阻R1；开关电源模块U1设有火线接线端、零线接线端、电压输出端和接地端，开关电源模块U1的火线接线端与电源的火线连接，开关电源模块U1的零线接线端与电源的零线连接；稳压芯片设有电压输入端、电压输出端和接地端，稳压芯片的电压输入端与开关电源模块U1的电压输出端连接，稳压芯片的接地端与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C1、无极性电容C2的输入端分别与稳压芯片的电压输入端连接，极性电容C1、无极性电容C2的输出端分别与开关电源模块U1的接地端连接；极性电容C3、无极性电容C4的输入端分别与稳压芯片的电压输出端连接，极性电容C3、无极性电容C4的输出端分别与稳压芯片的接地端连接；电阻R1的输入端与稳压芯片的接地端连接，电阻R1的输出端与开关电源模块U1的接地端连接。

实施例7

如图2所示，包括按键板和安装在水龙头12出水口处的发电器，发电器与按键板电连接；按键板内设有供电单元、无线通信单元和中央控制单元，供电单元与无线通信单元、中央控制单元连接，无线通信单元与中央控制单元连接；按键板内设有蓄电池和双电源自动切换开关，发电器与蓄电池连接，双电源自动切换开关的输入端分别与供电单元、蓄电池连接，双电源自动切换开关的输出端与电灯连接，中央控制单元与双电源自动切换开关的输入端通过继电器连接。

以实施例1为例，本实用新型具体的工作原理是：

供电单元将220V的交流电转换为低压直流电，低压直流电给中央控制单元、无线通信单元提供工作电压。交流220V经过开关电源模块U1转换成5V，经过极性电容C1、无极性电容C2、极性电容C3、无极性电容C4滤波，再经过稳压芯片输出3.3V。

发电器安装在水龙头12出水口处，利用水龙头12出水的机械能发电并将电能存储到蓄电池中。停电时，利用双电源自动切换开关将交流电源供电切换为蓄电池供电，使电灯在停电的情况下依然能够为家庭提供照明条件。

按键板用于用户手动操作。按键板内设有无线通信单元和中央控制单元，用户可以通过手机、平板电脑等终端向无线通信单元发出指令，无线通信单元将指令转换为电信号传递给中央控制单元，由中央控制单元控制继电器动作，进而控制双电源自动切换开关在交流电源与蓄电池之间进行切换。

发电器的发电原理为：打开水龙头12时，水从水龙头12出水口流出，水力冲击线圈4绕转轴5转动，线圈4在第一磁铁2和第二磁铁3之间转动切割磁感线，线圈4中产生电流并储存到蓄电池中。水流继续往下流动，从外壳1下部的出口流出。线圈4和转轴5外部均包裹有绝缘壳，防止发电器漏电，避免用户在用水过程中发生触电。

外壳1由上至下分为第一出水段9和第二出水段10，第一出水段9的内径小于第二出水段10的内径，并且第一出水段9的中心轴线与第二出水段10的中心轴线错开设置，这样的结构可以保证水流对线圈4的冲击始终处于转轴5一侧，线圈4可以高速旋转，防止水流对转轴5两侧的线圈4同时产生冲击，造成线圈4反转或停转，如果线圈4交替正反转或者停转，都会造成发电效率降低。

第三出水段11的内径与第一出水段9的内径相等，可以保证水流从外壳1下部的出口流出时具有足够的水压，满足用户正常的用水需要。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进均应视为落入要求保护的本实用新型范围内。