【摘 要】防长流水自关断自动控制阀由水流发电机、脉冲电磁阀、控制器等构成，该阀能自动识别长流水并及时关断水流。小型水流发电机在是阀的关键部件，可将水流信号实时转变成相应的电压信号，经系统处理后可作为阀的水流流量信号，还可将发电电能通过充电电路对阀的充电电池进行充电，给阀供电。本文主要讲解水流发电机即作为阀的流量传感器又为系统供电的设计。
　　【关键词】水流发电机；智能阀；防长流水
　　0.引言
　　地球上的水，尽管数量巨大，但全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。预计到2025年，全世界将有30亿人口缺水，涉及的国家和地区达40多个。另外，水资源浪费现象十分严重，由于停水等原因忘记关水龙头或因水龙头等用水设备损坏导致长流水现象在学校、工厂等人流较为集中的场所特别严重，在个人家中，由于现代高楼越来越高，供水故障时常发生，因为忘记关闭水龙头导致水漫金山，渗漏水纠纷的案例比比皆是。在用水管路中安装防长流水自关断自动控制阀，可自动识别长流水现象并及时处理，可避免水资源浪费，避免渗漏水邻里纠纷。水流发电机是其中关键的部件，起流量传感器和为系统供电两个作用。
　　1. 水流发电机简介
　　1.1 水流发电机构成
　　本设计中使用的水流发电机，由防水隔离圈、叶轮腔、进水口、出水口等构成，进水口和出水口均与叶轮腔相通，防水隔离圈内有固定轴，防水隔离圈外有线圈。当水流从进水口进入叶轮腔时，叶轮转动时相应的防水隔离圈也通过固定轴同步转动，在防水隔离圈上感应出电压，通过外围线圈耦合输出相应的发电电压电流。
　　1.2 水流发电机主要参数
　　最大工作压力0.8 MPa ，工作压力0～0.8 Mpa ，测试压力0.8MPa ，温度范围0～80°C ，允许最大环境温度80°C ，存储温度-25～45°C，外壳材料：POM。 安装方式为小孔为进水口。水流发电机工作性能如表1所示。
　　2. 水流发电机在防长流水自关断自动控制阀的功能
　　防长流水阀的内部结构如图1所示，当自来水通过管网从阀的进水口进入脉冲电磁阀后，流经水流发电机，由于水流发电机的发电作用，将发电信号分成两路，一路作为阀水流流量信号提供给智能阀的控制电路，控制电路通过AD转换及相应的平波算法获取水流信号，另外可将水流发电机的电能通过充电电路给防长流水阀的充电电池供电，从而维护系统的平稳供电。
　　3. 水流发电机在防长流水自关断自动控制水阀中的功能设计
　　3.1 水流发电机作为防长流水阀的流量传感器设计
　　水流发电机的发电AC电压信号经全波整流电路后，转换成为脉动直流信号，水流发电机的转速在0～7000转，其产生的AC电压频率也为0～7000Hz，脉动DC信号的频率为0～1.4KHz，按采样规律，采样频率须大于等于2倍最高频率，故设定控制系统单片机的采样频率为3KHz，即每隔330us左右采样一次，一秒钟之内获得的最高值为本次转换的水流流量信号。
　　3.2水流发电机作为防长流水阀的供电功能设计
　　如图2所示，防长流水阀的电源由水流发电机、整流电路、稳压电路、充电电路、保护电路、电量监测检测电路等构成。具体工作过程为水流发电机发电经整流电路转变直流电能，再经稳压电路变换为较平稳的直流电能，再经充电电路，通过为控制模块以恒流、恒压、涓流三种方式中的一种进行充电。当发电机发电电压较低时，防止反向放电；电池电量监测电路是检测电池的电量及电池的工作状态。
　　4.小结
　　防长流水自关断自动控制阀由进水管、水流发电机、脉冲电磁阀、出水管、控制器、充电电池以及外壳构成，防长流水智能阀能自动识别长流水并及时关断水流。相比市场上的延时阀、停水自闭阀等，因为安装在供水管路中，不需改变现有的用水设备，具有安装方便，经济实惠等特点，还可防止因为用水设备损坏导致的长流水现象。水流发电机可作为防长流水阀的流量传感器，减少了系统的流量传感器的位置和成本，减少防长流水阀的体积。同时，水流发电机还作为防长流水阀的供电来源，在一般用水时能提供0.6W的电能，可避免系统安装的电源外线布置问题，提高了系统的用电安全性。
　　参考文献：
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　　[2] 周晓伟、王菲、马会娟、 郭新民、 侯俊才，《基于热释电红外感应的节水沐浴器设计》，红外，2014年05期（第40-43页）