專利名稱：超聲波傳感型智能沖水控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及衛生間自動化控制技術領域，特別涉及用于小便池、蹲便池或座便器的自動沖水控制設備技術領域。
背景技術：
目前應用在衛生間的感應式小便池、蹲便池或座便器自動沖水控制設備均采用反射紅外傳感器，或為了節省電能消耗采用熱釋電紅外傳感器與反射紅外傳感器配合使用兩種感應方式，而出水控制器件均為電磁閥或水閥門馬達。前者的工作方式為當站立在小便池前的一定距離時，即觸發紅外傳感器，紅外傳感器發出電平信號給后端控制系統。當小便結束離開后，紅外傳感器停止發出電平信號，恢復到待機探測狀態，控制系統發出電平或脈沖信號吸合電磁閥或驅動開啟水閥門馬達并維持一定時間進行沖水操作。而熱釋電紅外信號與反射紅外信號配合使用的工作方式為熱釋電紅外信號負責監測控制器附近活動人體的出現，然后啟動反射紅外信號并對人便溺行為的時間進行計數，便溺行為結束后控制后端設備沖水。但是，由于反射紅外傳感器對不同材質、不同顏色物體的反射效果存在顯著差異，對于光潔表面及淺色物體可以實現較長距離的識別，而對于粗糙表面和深色物體則只能進行較近距離的識別，因此對于同一套沖水設備根本無法適應復雜的使用環境并實現對人的有效識別。所以采用紅外傳感器進行反射識別的自動沖水設備在實際應用中表現的便后不沖水的現象非常普遍。另外，由于目前反射紅外傳感器自動沖水設備都是對連續的反射信號進行時間計數，一旦人體在使用便廁時由于晃動遠離有效的反射范圍而造成的反射信號瞬間消失，也會造成自動沖水設備誤判導致無端沖水。特別是采用電磁閥作為出水控制器件的座便器存在水量小且易受供水管路流量和水壓變化的影響，沖水效果差；采用電磁銜鐵拉動水箱拍蓋的座便器同樣由于銜鐵動作行程短而存在沖水效果差的弊病。因此，該類紅外感應設備特別是反射紅外信號型蹲便池和座便器自動沖水控制設備在實際生活中缺乏實用性。
實用新型內容本實用新型的目的在于解決上述問題，提供一種以超聲波傳感器作為主要感應方式，采用超聲波測距的方法將設定距離以內的人體觸發信號輸出給中央微處理器，由中央微處理器對信號進行誤觸發模式、小便信號模式和大便信號模式的分類并且對信號采用雙防誤觸發的方式進行處理，然后根據人實際使用便廁的行為向后端設備輸出控制信號，從而驅動電機轉動以模擬人手的方式拉動座便器拍蓋或控制蹲便電磁閥進行小水量和大水量兩種方式自動沖水。該種使用超聲波傳感器對人體反射信號進行測距并對觸發信號采用雙防誤觸發處理方法的設備克服了反射紅外信號對不同材質、不同顏色物體的反射效果存在顯著差異的弊病，能夠準確檢測各種材質和顏色物體的位置；同時對人體在便池前經過和使用蹲便和座便時身體晃動等偶然行為進行合理的處理，從根本上解決了衛生間現有紅外傳感器自動沖水產品存在的問題，完善了自動沖水產品的可靠性及提高了設備的人性化，使自動沖水設備可以在現實生活中廣泛地推廣使用。
為達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是一種超聲波傳感型智能沖水控制器包括超聲波傳感頭、超聲波發射接收電路、有效探測距離設定按鈕、中央微處理器、主控電路、電源供應電路、拍蓋、水箱、水箱拉索、水箱蓋、沖水管路、光電檢測器支架、光電檢測器、電機、電機支架、傳動套管、拉線、鱷魚夾、連為一體的左右兩個轉輪、控制器盒體、長孔、電磁閥和沖水管路；所述控制器盒體固定安裝在水箱上方的墻上或暗裝在墻壁內，超聲波傳感頭和有效探測距離設定按鈕位于控制器盒體的前面板上，光電檢測器支架、光電檢測器、電機、電機支架及兩個轉輪安裝在控制器盒體內的一側，電機固定在電機支架上，光電檢測器支架的上端固定有光電檢測器，轉輪固定在電機軸上，在右側轉輪的右側邊緣部位開有一個長孔，該長孔穿過光電檢測器的檢測口，傳動套管位于左側轉輪的下方，該傳動套管從控制器盒體的下方穿出，并沿水箱與水箱蓋之間或水箱后壁的孔中穿過進入水箱內，所述拉線上端固定在轉輪上，拉線中間部分穿過傳動套管，拉線的下端通過鱷魚夾與水箱內連接拍蓋的水箱拉索相連，電源供應電路、超聲波發射接收電路及主控電路均安裝在控制器盒體內，電源供應電路的輸出端分別與主控電路及電機連接，中央微處理器設置在主控電路的電路板上，超聲波傳感頭與超聲波發射接收電路的輸入端連接，其輸出端與中央微處理器的輸入端連接，該中央微處理器的兩個信號端口與光電檢測器連接，中央微處理器的輸出控制端與電機連接。
所述控制器盒體還可以設置在便池沖水管路上，與此相應的控制器件電磁閥直接安裝在沖水管路中，電磁閥與中央微處理器的輸出控制端連接。
本實用新型超聲波傳感型智能沖水控制器的工作原理由電源供應電路提供控制器內部各電路所需的電力，超聲波發射接收電路的輸入輸出端通過超聲波傳感頭射和接收經人體反射的信號，然后將預先設定的特定距離內的反射信號處理后經輸出端連接至中央微處理器內，而中央微處理器的控制輸出端通過主控電路與電機連接或電磁閥連接，以便中央微處理器將定時器A記錄的誤觸發時間內的連續觸發信號和誤觸發時間外的間斷觸發信號的時間讀數同程序中預設的參數比對歸類后，讀取相應的沖水時間參數向后端設備發出沖水指令，座便器自動沖水控制器的工作模式為控制電機正向轉動一定時間停止，停止一定時間后控制電機反向轉動然后根據光電檢測器連接并傳到中央微處理器另一信號輸入端的光電信號控制電機停止，通過電機正向轉動后停止的不同時間來實現短時小便沖水或長時大便沖水；蹲便池和小便池自動沖水控制器的工作模式為控制電磁閥開啟不同時間后關閉來實現小便沖水或大便沖水。
通過選用適當的中央微處理器，超聲波信號的發射接收與沖水設備的控制可以由一個中央微處理器實現。
本實用新型的詳細電路具體組成，超聲波發射接收電路電源接口與電源供應電路連接以獲得電力，超聲波發射接收電路連接到超聲波傳感頭接口，由超聲波微處理器與中周電感配合經超聲波傳感頭間歇發射一定頻率的超聲波，然后由超聲波傳感頭接收經人體反射回的超聲波，再經Q1/Q2/Q3三級放大后發送給超聲波微處理器的信號輸入端口，超聲波微處理器將此信號與有效探測距離設定按鈕設定好的參數比對后，將符合條件的信號經超聲波信號輸出接口輸出到中央微處理器，中央微處理器啟動定時器A對信號進行時間計數，待此輸入信號中斷超過設定的時間后中央微處理器將實際時間計數與預先程序設置的參數比較歸類后，經OP1和OP2兩個端口控制后端設備接口后的電機兩端的電位變化以實現電機的正反向轉動，當電機開始反轉時，中央微處理器經OPI端口控制光電檢測器發射，同時經OPT端口檢測由光電檢測器返回的信號，一旦有信號傳輸過來，立即控制電機停止轉動，至此完成一個沖水控制過程，中央微處理器控制電機正向轉動后停止時間的不同實現誤觸發判斷或小便沖水和大便沖水；小便池和蹲便池的電路圖中除沒有光電檢測器與中央微處理器的連接以外，其余電路基本相同，只是經后端設備接口連接的電機改為電磁閥即可。
本實用新型提供的超聲波傳感型智能沖水控制器及雙防誤觸發信號處理方法與現有的便池自動沖水控制器相比，具有如下有益效果本實用新型通過采用超聲波傳感器與中央微處理器的配合，無論人們穿著什么材質和顏色的衣服，本控制器都能夠準確感知人體在便池前的位置，對人們的便溺行為給予有效及節能的沖水反應，觸發信號的雙防誤觸發的處理方法防止了人在便池前的偶然走動和人們便溺行為時的晃動造成的誤沖水現象，使自動沖水在蹲便池和座便器上的應用成為可能，同時座便器上通過電機的轉動拉起水箱拍蓋的方法較現有采用電磁銜鐵拉動水箱拍蓋及管路電磁閥直接控制沖水能夠提供穩定的大流量的沖水效果。本智能沖水控制器從根本上解決了衛生間自動沖水產品存在的問題。不僅大大改善了公共場所衛生間的環境衛生，還大量節約了水資源。
圖1為本實用新型超聲波傳感型智能沖水控制器的雙防誤觸發信號處理方法的電路原理方框圖；圖2為本實用新型超聲波傳感型智能沖水控制器的雙防誤觸發信號處理方法的詳細電路圖；
圖3為本實用新型超聲波傳感型座便器智能沖水控制器結構示意圖；圖4為圖3中轉輪A-A方向側視圖；圖5為本實用新型超聲波傳感型蹲便池智能沖水控制器結構示意圖。
具體實施方式
1如圖1、2、3、4所示以座便器為例超聲波傳感型智能沖水控制器盒體16固定在座便器水箱18上方一定高度(以掀起的座便器蓋不觸發傳感器為準)的墻上或暗裝在墻壁內，固定在電機轉輪11a上的拉線8穿過傳動套管6進入水箱18，由連接到尾端的鱷魚夾9固定在水箱拉索19的適當位置。傳動套管6從控制器盒體的下方穿出并經水箱18和水箱蓋20之間或水箱后壁上的孔穿過進入水箱18。超聲波傳感頭1和有效探測距離設定按鈕13位于控制器盒體16的前面板上，分別通過連線與超聲波發射接收電路12連接，當設備安裝好通電后，根據座便器的安裝位置調整位于控制器盒體16的前面板上的有效探測距離設定按鈕13設定距離參數。當人在座便器前方設定的有效距離以內時，超聲波發射接收電路12的輸出端輸出觸發信號給主控電路15上的中央微處理器14的輸入端，中央微處理器14開始進行定時器A操作。設定誤觸發模式時間參數t1為9秒，小便信號模式時間參數t2為10-120秒，大便信號模式時間參數t3為大于120秒。設定沖水時間T1＝0秒，T2＝2秒，T3＝6秒。設定可間斷的時間參數ΔT＝3秒。當人觸發傳感器并離開后，中央微處理器14對定時器A記錄的誤觸發時間內的連續觸發信號和誤觸發時間外的間斷觸發信號的時間讀數同程序中預設的參數比對歸類后，讀取相應的沖水時間參數，然后控制電機執行以下三種操作。在誤觸發時間t19秒以內，中央微處理器14的定時器A只對連續的觸發信號進行計時，當觸發信號偶爾消失，中央微處理器14的定時器A即重新計時，此時定時器A的時間讀數t為5秒小于設定的誤觸發時間t19秒時，安裝在電機支架5上的電機4不轉動，即T1＝0秒；在誤觸發時間t19秒以外，則中央微處理器14繼續對觸發信號進行計時，并且開始對觸發信號一定時間的間斷Δt進行忽略處理，即當觸發信號消失時，中央微處理器14開始啟動定時器B對觸發信號消失的時間Δt進行計時，同時不斷將觸發信號實際間斷的時間Δt2秒與程序存儲器中設定的間斷時間參數ΔT3秒進行比較，Δt2秒小于ΔT3秒，中央微處理器14將定時器B中的時間讀數計入定時器A，并且定時器A繼續對觸發信號進行計時，直到下一次重置的定時器B的實際間斷時間Δt3.1秒大于程序存儲器中設定的間斷時間參數ΔT3秒時，中央微處理器14開始將定時器A內的時間讀數同預設的小便信號模式t2和大便信號模式t3進行比對歸類，然后讀取相應的沖水時間參數向后端設備發出沖水指令，此時定時器A的時間讀數t為連續的觸發信號時間58秒與實際間斷的時間2秒的總和60秒大于誤觸發時間t19秒，但小于大便信號模式的t3120秒，屬于小便信號模式t2，電機4正向轉動200毫秒后停止，拍蓋10被拉線8拉起開始沖水，電機4停轉T2為2秒然后開始反轉，當電機轉輪11b的長孔17(參見圖4)轉動到光電檢測器2時，光電檢測器2輸出信號到中央微處理器14的輸入端，中央微處理器14發出信號控制電機4停止反轉結束沖水；定時器A的時間讀數t為300秒時，大于大便信號模式t3120秒，中央微處理器14對觸發信號的處理方法與以上的小便模式相同，電機4執行以上相同的轉動操作，只是電機4正向轉動后停止的時間T3為6秒。此外，有時為了清洗座便器的需要，還可以按動手動沖水手柄7進行沖水。
該實用新型提供的超聲波傳感型智能沖水控制器及雙防誤觸發信號處理方法與現有的便池自動沖水控制器相比，具有如下有益效果本實用新型通過采用超聲波傳感器與中央微處理器的配合，無論人們穿著什么材質和顏色的衣服，本控制器都能夠準確感知人體在便池前的位置，對人們的便溺行為給予有效及節能的沖水反應，觸發信號的雙防誤觸發的處理方法防止了人在便池前的偶然走動和人們便溺行為時的晃動造成的誤沖水現象，使自動沖水在蹲便池和座便器上的應用成為可能，同時座便器上通過電機的轉動拉起水箱拍蓋的方法較現有采用電磁銜鐵拉動水箱拍蓋及管路電磁閥直接控制沖水能夠提供穩定的大流量的沖水效果。本智能沖水控制器從根本上解決了衛生間自動沖水產品存在的問題。不僅大大改善了公共場所衛生間的環境衛生，還節約了60％水資源。
具體實施方式
2如圖1、2、3、5所示超聲波傳感型蹲便池智能沖水控制器，控制器盒體16安裝在沖水管路22上，安裝高度以超聲波傳感頭不受地面反射的超聲波信號的干擾為準。電磁閥21直接安裝在沖水管路22中，與主控電路15上中央微處理器14的輸出控制端相連接，沖水控制器其余電子控制機構與上述超聲波傳感型座便器智能沖水控制器相同，工作原理也相同。
該實用新型提供的超聲波傳感型智能沖水控制器及雙防誤觸發信號處理方法與現有的便池自動沖水控制器相比，具有如下有益效果本實用新型通過采用超聲波傳感器與中央微處理器的配合，無論人們穿著什么材質和顏色的衣服，本控制器都能夠準確感知人體在便池前的位置，對人們的便溺行為給予有效及節能的沖水反應，觸發信號的雙防誤觸發的處理方法防止了人在便池前的偶然走動和人們便溺行為時的晃動造成的誤沖水現象，使自動沖水在蹲便池和座便器上的應用成為可能，同時座便器上通過電機的轉動拉起水箱拍蓋的方法較現有采用電磁銜鐵拉動水箱拍蓋及管路電磁閥直接控制沖水能夠提供穩定的大流量的沖水效果。本智能沖水控制器從根本上解決了衛生間自動沖水產品存在的問題。不僅大大改善了公共場所衛生間的環境衛生，還節約了50％水資源。
權利要求1.一種超聲波傳感型智能沖水控制器，包括電源供應電路(3)、拍蓋(10)、水箱(18)、水箱拉索(19)、水箱蓋(20)、沖水管路(22)，其特征在于該超聲波傳感型智能沖水控制器還包括超聲波傳感頭(1)、光電檢測器支架(23)、光電檢測器(2)、電機(4)、電機支架(5)、傳動套管(6)、拉線(8)、鱷魚夾(9)、轉輪(11a)和(11b)、超聲波發射接收電路(12)、有效探測距離設定按鈕(13)、中央微處理器(14)、主控電路(15)、控制器盒體(16)和長孔(17)；所述控制器盒體(16)固定安裝在水箱(18)上方的墻上或暗裝在墻壁內，所述超聲波傳感頭(1)位于控制器盒體(16)的前面板上，所述光電檢測器(2)、電機(4)、電機支架(5)及轉輪(11a)和(11b)安裝在控制器盒體(16)內的一側，電機(4)固定在電機支架(5)上，轉輪(11a和11b)固定在電機軸上，在轉輪(11b)右側的邊緣部位開有一個長孔(17)，該長孔(17)穿過光電檢測器(2)的檢測口，光電檢測器(2)固定在轉輪(11b)上方的光電檢測器支架(23)上，所述傳動套管(6)位于轉輪(11a)的下方，該傳動套管(6)從控制器盒體(16)的下方穿出，并沿水箱(18)與水箱蓋(20)之間或水箱(18)后壁的孔中穿過進入水箱(18)內，所述拉線(8)上端固定在轉輪(11a)上，拉線(8)中間部分穿過傳動套管(6)，拉線(8)的下端通過鱷魚夾(9)與水箱(18)內連接拍蓋(10)的水箱拉索(19)相連，所述電源供應電路(3)、超聲波發射接收電路(12)及主控電路(15)均安裝在控制器盒體(16)內，電源供應電路(3)的輸出端分別與主控電路(15)及電機(4)連接，所述有效探測距離設定按鈕(13)設置在控制器盒體(16)的前面板上，所述中央微處理器(14)設置在主控電路(15)的電路板上，所述超聲波傳感頭(1)與超聲波發射接收電路(12)的輸入端連接，其輸出端與中央微處理器(14)的輸入端連接，該中央微處理器(14)的兩個信號端口與光電檢測器(2)連接，中央微處理器(14)的輸出控制端與電機(4)連接。
2.根據權利要求1所述的超聲波傳感型智能沖水控制器，其特征在于所述控制器盒體(16)還可以設置在便池沖水管路(22)上，相應的控制器件電磁閥(21)直接安裝在沖水管路(22)中，電磁閥(21)與中央微處理器(14)的輸出控制端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種超聲波傳感型智能沖水控制器，屬于便池自動沖水控制技術領域，該自動沖水控制器放置在水箱上方的方形盒體，其內裝有超聲波傳感器、超聲波發射接收電路、中央微處理器、主控電路、電源供應電路及電機等操作裝置。電源供應電路的輸出端分別與主控電路及電機連接，超聲波傳感器與超聲波發射接收電路的輸入端連接，其輸出端與中央微處理器的輸入端連接，該中央微處理器設置在主控電路的電路板上，它的兩個信號端口與光電檢測器連接，它的輸出端與電機連接。本實用新型采用超聲波傳感器與中央微處理器配合，對大、小便信號進行分類處理，向操作裝置發出控制信號進行不同水量沖水，不僅改善了環境衛生，還大大節約了水資源。
文檔編號G08C23/00GK2694398SQ20042000737
公開日2005年4月20日 申請日期2004年3月23日 優先權日2004年3月23日
發明者付文軍 申請人:付文軍