自发电式用于出水管的紫外线杀菌消毒系统的制作方法

本实用新型涉及一种杀菌消毒系统，尤其涉及一种自发电式用于出水管的紫外线杀菌消毒系统。

背景技术：

水为人们生产生活的必须物质，并且人们逐渐提高对于生活用水的质量的关注，尤其是水中所含的细菌、病毒，如果不对自来水进行杀菌消毒，将严重影响人们的健康，现有技术中，对于生活用水的杀菌消毒普遍采用以下手段：加热煮沸、专门设置消毒设备；加热煮沸一般对于人们需要引用，但是对于普通的用水，比如洗手、洗菜等，加热煮沸再凉置，给人们带来极大的麻烦，虽然有技术中还具有专门的消毒设备，但是，现有的消毒设备体积庞大，结构复杂，而且使用极为不便；另一方面，水管在杀菌过程中供电均为市电供电，而水流在流动过程中存在能量，而目前没有对该能量进行收集并应用于水管的杀菌消毒。

因此，为了解决上述问题，亟需提出一种新的技术手段。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种自发电式用于出水管的紫外线杀菌消毒系统，一方面能够对自来水管的出水进行有效的消毒杀菌，从而对人们的身体健康提供保障，而且在使用过程中只需开关水龙头即可完成，使用方便，结构简单，另一方面能够对水流产生的能量转换成电能并进行收集，并应用于对水管进行杀菌消毒，从而节约能源。

本实用新型提供的一种自发电式用于出水管的紫外线杀菌消毒系统，包括水管段，所述水管段连接于水管与水龙头之间；

所述水管段设置有用于对出水进行杀菌消毒的紫外线杀菌系统；

所述紫外线杀菌消毒系统包括紫外线led杀菌灯、水流传感器、直流电源vcc、微型水流发电机、叶轮、led驱动电路、启动控制电路、锂电池、充电电路以及锂电池供电控制电路；

所述叶轮设置于水管段内且叶轮的轴线与水管段的轴线垂直但不相交，所述微型水流发电机由叶轮驱动发电；

所述启动控制电路的输入端与锂电池供电控制电路的输出端vcc1连接，所述启动控制电路的输出端vout与led驱动电路的电源输入端连接，所述启动控制电路的控制输入端与水流传感器的输出端连接，所述启动控制电路的控制输出端vo与led驱动电路的控制输入端连接，所述led驱动电路根据启动控制电路输出的控制信号向紫外线led杀菌灯输出不同的驱动电流，所述水流传感器设置于水管段与水龙头之间，所述充电电路的输入端与微型水流发电机的输出端连接，所述充电电路的输出端与锂电池的输入端连接，所述锂电池的输出端与锂电池供电控制电路的第一输入端连接，所述锂电池供电控制电路的第二输入端与直流电源vcc连接。

进一步，所述led驱动电路包括比较控制电路和恒流电路；

所述比较控制电路的控制输入端与启动控制电路的控制输出端连接，所述比较控制电路的控制输出端与恒流电路的控制输入端连接，所述恒流电路的电源输入端与启动控制电路的输出端vout连接，所述恒流电路的电源输出端向紫外线led杀菌灯供电。

进一步，所述比较控制电路包括电阻r7、电阻r8、电阻r9、比较器u2和比较器u3；

所述比较器u2的同相端与启动控制电路的控制输出端连接，比较器u2的输出端作为比较控制电路的第一输出端与恒流电路的第一控制输入端连接，所述比较器u2的反相端通过电阻r7与锂电池充供电控制的输出端vcc1连接，比较器u2的反相端通过电阻r8与电阻r9串联后接地，电阻r8和电阻r9之间的公共连接点与比较器u3的反相端连接，比较器u3的同相端与启动控制电路的控制输出端连接，比较器u3的输出端作为启动控制电路的第二输出端与恒流电路的第二控制输入端连接。

进一步，所述恒流电路包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电容c1、运放u4、运放u5、运放u6、三极管t2、三极管t3以及三极管t4；

运放u4的同相端与电阻r10的一端连接，电阻r10的另一端作为恒流电路的电源输入端，运放u4的输出端分别与电阻r13、电阻r14以及电阻r15的一端连接，电阻r13的另一端与三极管t2的集电极连接，电阻r14的另一端与三极管t3的集电极连接，电阻r15的另一端与三极管t4的集电极连接，三极管t2、三极管t3和三极管t4的发射极均与运放u6的同相端连接，运放u6的同相端与三极管t2的发射极之间的公共连接点作为恒流电路的电源输出端，三极管t2的基极为恒流电路的第一控制输入端，三极管t3的基极为恒流电路的第二控制输入端，三极管t4的基极与电阻r16的一端连接，电阻r16的另一端作为恒流电路的第三控制输入端与启动控制电路的控制输出端连接，运放u6的反相端与运放u6的输出端连接，运放u6的输出端通过电阻r11与运放u5的发相端连接，运放u5的同相端连接于运放u4的输出端，运放u5的反相端通过电阻r12和电容c1并联后与运放u5的输出端连接，运放u5的输出端与运放u4的反相端连接。

进一步，所述启动控制电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、三极管t1、pmos管q1以及运放u1；

pmos管q1的源极作为启动控制电路的输入端连接于锂电池供电控制电路的输出端vcc1，pmos管q1的漏极作为启动控制电路的电源输出端vout与恒流电路的电源输入端连接，pmos管q1的源极通过电阻r2与pmos管q1的栅极连接，pmos管q1的栅极通过电阻r3与三极管t1的集电极连接，三极管t1的发射极接地，三极管t1的基极通过电阻r4与运放u1的输出端连接，运放u1的输出端通过电阻r5和电阻r6串联后接地，运放u1的反相端连接于电阻r5和电阻r6之间的公共连接点，运放u1的同相端与水流传感器的输出端连接，运放u1的输出端作为启动控制电路的控制输出端vo。

进一步，所述充电电路包括二极管d1、二极管d2、电容c2、电容c3、电阻r17、电阻r18、pmos管q2、三极管t5以及稳压管zd1；

所述二极管d1的正极作为充电电路的输入端连接于微型水流发电机的输出端，二极管d2的负极通过电容c2接地，二极管d2与电容c2之间的公共连接点与pmos管q2的源极连接，pmos管q2的漏极与二极管d2的正极连接，二极管d2的负极作为充电电路的输出端与锂电池连接；

pmos管q2的源极通过电阻r17与pmos管q2的栅极连接，pmos管q2的栅极与三极管t5的集电极连接，三极管t5的集电极与电阻r18的一端连接，电阻r18的另一端通过电容c3接地，电阻r18与电容c3之间的公共连接点与三极管t5的基极连接，三极管t5的发射极接地，pmos管q2的漏极与稳压管zd1的负极连接，稳压管zd1的正极接地，pmos管q2的漏极与二极管d3的正极连接，二极管d3的负极与三极管t5的基极连接。

进一步，所述锂电池供电控制电路包括三极管t6、三极管t7、三极管t8、三极管t9、三极管t11、pmos管q3、nmos管q4、可控硅scr1、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r28、可调电阻rt1、可调电阻rt2、二极管d4以及二极管d6；

所述三极管t6的发射极与三极管t7的发射极连接，三极管t7的发射极和三极管t6的发射极之间的公共连接点与锂电池连接，三极管t6的集电极通过电阻r19与可控硅scr1的控制极连接，可控硅scr1的正极连接于三极管t7的发射极，可控硅scr1的负极与pmos管q3的源极连接，三极管t6的基极通过可调电阻rt1与直流电源vcc的输出端连接，所述三极管t7的基极通过电阻rt2与直流电源vcc的输出端连接，三极管t7的集电极通过电阻r21与nmos管q4的栅极连接，nmos管q4的源极接地，nmos管q4的漏极与pmos管q3的栅极连接，pmos管q3的源极通过电阻r22与pmos管q3的栅极连接，pmos管q3的漏极与二极管d4的正极连接，二极管d4的负极作为锂电池供电控制电路的输出端vcc1，pmos管q3的漏极通过电阻r23与三极管t9的基极连接，三极管t9的发射极接地，三极管t9的集电极与三极管t8的基极连接，三极管t8的基极通过电阻r24与三极管t8的集电极连接，三极管t8的集电极连接于直流电源vcc的输出端，三极管t8的发射极连接于二极管d6的正极，二极管d6的负极连接于二极管d4的负极，三极管t8的发射极通过电阻r20与三极管t11的集电极连接，三极管t8的发射极通过电阻r28与三极管t11的基极连接，三极管t11的发射极连接于可控硅scr1的负极。

进一步，所述直流电源vcc包括整流电路和稳压电路；

所述整流电路的输入端与市电连接，整流电路的输出端与稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端输出电源直流电vcc。

进一步，所述水管段的侧壁设置有台阶通孔，所述台阶通孔固定设置有固定板，所述固定板的下表面固定设置有透明罩，所述透明罩与固定板之间密封形成安装腔，所述紫外线led杀菌灯设置于安装腔内。

本实用新型的有益效果：通过本实用新型，一方面能够对自来水管的出水进行有效的消毒杀菌，从而对人们的身体健康提供保障，而且在使用过程中只需开关水龙头即可完成，使用方便，结构简单，另一方面能够对水流产生的能量转换成电能并进行收集，并应用于对水管进行杀菌消毒，从而节约能源。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的电气结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为水管段结构示意图。

图4为本实用新型的启动控制电路原理图。

图5为本实用新型的恒流电路原理图。

图6为本实用新型比较控制电路原理图。

图7为本实用新型的充电电路原理图。

图8为本实用新型的锂电池供电控制电路原理图。

图9为水流示意图。

图10为图2的左视结构图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步详细说明：

本实用新型提供的一种自发电式用于出水管的紫外线杀菌消毒系统，包括水管段1，所述水管段连接于水管与水龙头之间；

所述水管段设置有用于对出水进行杀菌消毒的紫外线杀菌系统；

所述紫外线杀菌消毒系统包括紫外线led杀菌灯、水流传感器7、直流电源vcc、微型水流发电机9、叶轮2、led驱动电路、启动控制电路、锂电池、充电电路以及锂电池供电控制电路；

所述叶轮设置于水管段内且叶轮的轴线与水管段的轴线垂直但不相交，所述微型水流发电机由叶轮驱动发电，如图9所示，水流在水管中流动时，水流的前端呈一个抛物线形状，即虚线所示，因此，水流在靠近水管轴线区域的流速大于水管关闭区域的流速，由此，叶轮的设置其轴线不能设置在水管轴线上，否则将造成叶轮不能正常转动；

所述启动控制电路的输入端与锂电池供电控制电路的输出端vcc1连接，所述启动控制电路的输出端vout与led驱动电路的电源输入端连接，所述启动控制电路的控制输入端与水流传感器的输出端连接，所述启动控制电路的控制输出端vo与led驱动电路的控制输入端连接，所述led驱动电路根据启动控制电路输出的控制信号向紫外线led杀菌灯输出不同的驱动电流，所述水流传感器设置于水管段与水龙头之间，所述充电电路的输入端与微型水流发电机的输出端连接，所述充电电路的输出端与锂电池的输入端连接，所述锂电池的输出端与锂电池供电控制电路的第一输入端连接，所述锂电池供电控制电路的第二输入端与直流电源vcc连接，通过本实用新型，一方面能够对自来水管的出水进行有效的消毒杀菌，从而对人们的身体健康提供保障，而且在使用过程中只需开关水龙头即可完成，使用方便，结构简单，另一方面能够对水流产生的能量转换成电能并进行收集，并应用于对水管进行杀菌消毒，从而节约能源；其中，所述水流传感器和微型水流发电机为现有技术，可以直接市场采购，其结构及原理可以通过网页查询，在此不加以赘述。

本实施例中，所述led驱动电路包括比较控制电路和恒流电路；

所述比较控制电路的控制输入端与启动控制电路的控制输出端连接，所述比较控制电路的控制输出端与恒流电路的控制输入端连接，所述恒流电路的电源输入端与启动控制电路的输出端vout连接，所述恒流电路的电源输出端向紫外线led杀菌灯供电。

具体地：

所述比较控制电路包括电阻r7、电阻r8、电阻r9、比较器u2和比较器u3；

所述比较器u2的同相端与启动控制电路的控制输出端连接，比较器u2的输出端作为比较控制电路的第一输出端与恒流电路的第一控制输入端连接，所述比较器u2的反相端通过电阻r7与锂电池充供电控制的输出端vcc1连接，比较器u2的反相端通过电阻r8与电阻r9串联后接地，电阻r8和电阻r9之间的公共连接点与比较器u3的反相端连接，比较器u3的同相端与启动控制电路的控制输出端连接，比较器u3的输出端作为启动控制电路的第二输出端与恒流电路的第二控制输入端连接。

所述恒流电路包括电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电容c1、运放u4、运放u5、运放u6、三极管t2、三极管t3以及三极管t4；

运放u4的同相端与电阻r10的一端连接，电阻r10的另一端作为恒流电路的电源输入端，运放u4的输出端分别与电阻r13、电阻r14以及电阻r15的一端连接，电阻r13的另一端与三极管t2的集电极连接，电阻r14的另一端与三极管t3的集电极连接，电阻r15的另一端与三极管t4的集电极连接，三极管t2、三极管t3和三极管t4的发射极均与运放u6的同相端连接，运放u6的同相端与三极管t2的发射极之间的公共连接点作为恒流电路的电源输出端，三极管t2的基极为恒流电路的第一控制输入端，三极管t3的基极为恒流电路的第二控制输入端，三极管t4的基极与电阻r16的一端连接，电阻r16的另一端作为恒流电路的第三控制输入端与启动控制电路的控制输出端连接，运放u6的反相端与运放u6的输出端连接，运放u6的输出端通过电阻r11与运放u5的发相端连接，运放u5的同相端连接于运放u4的输出端，运放u5的反相端通过电阻r12和电容c1并联后与运放u5的输出端连接，运放u5的输出端与运放u4的反相端连接，通过上述结构，能够为紫外线led灯提供稳定的工作电流，并且根据水流大小的不同输出不同的电流，从而能够确保杀菌需求，上述中的恒流是指在输出电阻确定的条件下实现恒流，比如当只有三极管t2导通时，那么在输出电阻r13的条件下，其输出电流不变，当三极管t2和t3或者三极管t2、t3以及t4全导通时，其输出电阻变为电阻r15、电阻r14电阻r13并联后的电阻，那么此时在该阻值下，相对于只有t2导通时输出电流增大，并保持不变。

本实施例中，所述启动控制电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、三极管t1、pmos管q1以及运放u1；

pmos管q1的源极作为启动控制电路的输入端连接于锂电池供电控制电路的输出端vcc1，pmos管q1的漏极作为启动控制电路的电源输出端vout与恒流电路的电源输入端连接，pmos管q1的源极通过电阻r2与pmos管q1的栅极连接，pmos管q1的栅极通过电阻r3与三极管t1的集电极连接，三极管t1的发射极接地，三极管t1的基极通过电阻r4与运放u1的输出端连接，运放u1的输出端通过电阻r5和电阻r6串联后接地，运放u1的反相端连接于电阻r5和电阻r6之间的公共连接点，运放u1的同相端与水流传感器的输出端连接，运放u1的输出端作为启动控制电路的控制输出端vo，其中，运放u1、电阻r5和电阻r6组成一个同相放大电路，用于对水流传感器输出的采样电压信号进行放大，当水龙头没有打开时，水流无输出，运放u1也无输出，三极管t1截止，从而pmos管的栅源电压相等而截止，当运放u1有输出时，此时表明水龙头打开，水流流动，三极管t1导通，pmos管q1导通，从而为恒流电路提供直流电，进而紫外线led杀菌灯工作，因此，通过上述结构，只需要开启或者关闭水龙头即可完成杀菌消毒装置的启动关闭，进而方便使用。

本实施例中，所述充电电路包括二极管d1、二极管d2、电容c2、电容c3、电阻r17、电阻r18、pmos管q2、三极管t5以及稳压管zd1；

所述二极管d1的正极作为充电电路的输入端连接于微型水流发电机的输出端，二极管d2的负极通过电容c2接地，二极管d2与电容c2之间的公共连接点与pmos管q2的源极连接，pmos管q2的漏极与二极管d2的正极连接，二极管d2的负极作为充电电路的输出端与锂电池连接；

pmos管q2的源极通过电阻r17与pmos管q2的栅极连接，pmos管q2的栅极与三极管t5的集电极连接，三极管t5的集电极与电阻r18的一端连接，电阻r18的另一端通过电容c3接地，电阻r18与电容c3之间的公共连接点与三极管t5的基极连接，三极管t5的发射极接地，pmos管q2的漏极与稳压管zd1的负极连接，稳压管zd1的正极接地，pmos管q2的漏极与二极管d3的正极连接，二极管d3的负极与三极管t5的基极连接，其中，二极管d1为整流二极管，电容c2用于对发电机输出电流进行汇集、稳压，随着电容c2的电压升高并稳定后，电容c3也进入到稳定状态，并能够达到三极管t5的导通电压条件，三极管导通，从而使得nmos管q2导通，进而向锂电池进行充电，在锂电池供电控制电路中还设置有比较开关电路，即三极管t10、电阻r25、电阻r26、电阻r27、二极管d5组成，其中，三极管t10的发射极连接于二极管d2的负极，三极管t10的集电极连接于锂电池，三极管t10的发射极通过电阻r25连接于二极管d5的正极，二极管d5的负极连接于三极管t10的基极，三极管t10的基极通过电阻r26和电阻r27串联后接地，电阻r26和电阻r27的公共连接点连接于pmos管q3的漏极，当锂电池的电压充足时，则三极管t10是截止的，当锂电池不向外供电时，即pmos管q3漏极电压为0时，三极管t10导通，向锂电池充电，三极管t10为p型三极管。

本实施例中，所述锂电池供电控制电路包括三极管t6、三极管t7、三极管t8、三极管t9、三极管t11、pmos管q3、nmos管q4、可控硅scr1、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r28、可调电阻rt1、可调电阻rt2、二极管d4以及二极管d6；

所述三极管t6的发射极与三极管t7的发射极连接，三极管t7的发射极和三极管t6的发射极之间的公共连接点与锂电池连接，三极管t6的集电极通过电阻r19与可控硅scr1的控制极连接，可控硅scr1的正极连接于三极管t7的发射极，可控硅scr1的负极与pmos管q3的源极连接，三极管t6的基极通过可调电阻rt1与直流电源vcc的输出端连接，所述三极管t7的基极通过电阻rt2与直流电源vcc的输出端连接，三极管t7的集电极通过电阻r21与nmos管q4的栅极连接，nmos管q4的源极接地，nmos管q4的漏极与pmos管q3的栅极连接，pmos管q3的源极通过电阻r22与pmos管q3的栅极连接，pmos管q3的漏极与二极管d4的正极连接，二极管d4的负极作为锂电池供电控制电路的输出端vcc1，pmos管q3的漏极通过电阻r23与三极管t9的基极连接，三极管t9的发射极接地，三极管t9的集电极与三极管t8的基极连接，三极管t8的基极通过电阻r24与三极管t8的集电极连接，三极管t8的集电极连接于直流电源vcc的输出端，三极管t8的发射极连接于二极管d6的正极，二极管d6的负极连接于二极管d4的负极，三极管t8的发射极通过电阻r20与三极管t11的集电极连接，三极管t8的发射极通过电阻r28与三极管t11的基极连接，三极管t11的发射极连接于可控硅scr1的负极，其中，三极管t6、t7为p型三极管，可调电阻rt1和可调电阻rt2虽然阻值可调，但是，电阻rt1的阻值始终保持小于电阻rt7的阻值，通过三极管t6、三极管t7形成一个比较电路，即：当rt2对直流电vcc进行分压后，其电压值vt2小于rt1对直流电vcc分压后的电压值vt1，从而实现对锂电池的，即是说：当锂电池的电压达到vbat2时，vbat2-vt2大于三极管t7的导通电压，此时，三极管t7导通，nmos管q4导通，pmos管此时不会导通，当锂电池电压达到vbat1时，vbat1-vt1大于三极管t6的导通电压，三极管t6导通，此时，可控硅scr1通过电阻r20触发并保持导通，此时，pmos管q3的源极电压大于栅极电压而导通，锂电池向外供电，有上述：vbat1为锂电池放电阈值电路，vbat2为锂电池的停止放电电压，也就是说：当锂电池电压低于vbat2时需要进行充电，直至达到vbat1才开始放电，从而对锂电池进行保护，当锂电池放电时，三极管t9导通，t8截止，从而使得直流电源vcc停止供电，当锂电池电压停止供电时，nmos管q4截止而使得pmos管q3截止，三极管t9截止，三极管t8导通放电，此时，t11随着三极管t8的导通而导通，向可控硅scr1的负极施加电压，此时，可控硅scr1由于反向电压的存在而截至，锂电池完全停止放电，在三极管t9基极还连接有一个指示灯led1，当锂电池进行供电时指示，如果用户发现该灯一直不亮，则表明锂电池供电回路存在故障，则需要进行检修。

本实施例中，所述直流电源vcc包括整流电路和稳压电路；

所述整流电路的输入端与市电连接，整流电路的输出端与稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端输出电源直流电vcc，其中，整流电路采用二极管组成的全桥式整流电路，稳压电路有lm7812稳压电路和lm7805稳压电路组成，lm7812输出12v直流电，lm7805将12v直流电转为5v输出，即vcc。

本实施例中，所述水管段1的侧壁设置有台阶通孔8，所述台阶通孔8固定设置有固定板4，所述固定板4的下表面固定设置有透明罩6，所述透明罩6与固定板之间密封形成安装腔，所述紫外线led杀菌灯5设置于安装腔内，其中，在固定板的上表面设置一个安装盒3，锂电池、充电电路、锂电池供电控制电路、启动控制电路、以及led驱动电路均设置于安装盒3内；当然，固定板与台阶通孔之间也需要进行密封，而且紫外线led杀菌灯伸入到水管内，上述中的水管段可以是用户水管出水处的一端，也可以是单独制造的一个水管段，然后接入，固定板的下表面指的是朝向水管内部的一面，另一面为上表面，透明罩为对紫外线不具有反射、吸收的现有材料制成。

以下对工作原理进一步说明：

当水龙头关闭时，水流无流动，水流传感器无输出，整个装置不工作，当水龙头打开，水流流动，水流传感器具有输出，此时，三极管t1导通，使得恒流电路得电输出直流电，由于运放u1此时有输出，三极管t4也随之进入到导通状态，紫外线led杀菌灯工作进行杀菌。

如果水龙头继续打开，此时水流量增大，那么需要紫外线led杀菌灯的功率增加，此时，比较器u3输出高电平，三极管t3导通，恒流电路的输出电阻为电阻r14和电阻r15并联，小于原输出电阻r15，恒流电路输出电流增大，使得紫外线led杀菌灯的功率增加，确保杀菌效果，当水龙头进一步增大至最大状态，那么比较器u2也输出高电平，此时三极管t2、t3和t4同时导通，进一步增大紫外线led杀菌灯的功率，确保杀菌效果，因此，通过本实用新型，仅仅能够实现杀菌，而且能够根据水流大小调整杀菌功率，从而满足杀菌的同时，避免杀菌不到位或者杀菌到位而浪费电能。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。