CN101853024A - 用于公厕的冲洗器联网控制方法及自动冲洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于公厕的冲洗器联网控制方法及自动冲洗系统，每个蹲位都设置一个带传感器、单片机和电磁阀的冲洗器，控制方法包括如下步骤：a)将各冲洗器的单片机通过总线连接；b)传感器探测蹲位，从探测到有人至人离开，记录人停留蹲位的时间；c)探测到人离开时，查看此时是否有其他冲洗器正在冲水，若有，则等待，若无，则冲水。采用该方法的自动冲洗系统，对各个冲洗器统一控制，避免了同时冲水造成的水压下降，从而保障了公共卫生、节约了水资源；同时，由于采用一对一的模块化设计，使得该方案对于各种系统有极强的适应性、扩展性，单个控制器故障也不会影响其他冲洗器的正常工作，稳定性很强。

Description

用于公厕的冲洗器联网控制方法及自动冲洗系统

技术领域

本发明涉及公共卫生领域，特别是公共厕所自动冲洗设备。

背景技术

目前，公知的厕所蹲位自动冲洗器均采取单体式设计、独立工作，由主动式红外感应控制装置和电磁阀构成，由于是单体式设计、独立工作，该类产品在人流量较多的场所使用时，使用人数较多，造成很多蹲位同时冲水造成水压下降，冲洗力度不够，对公共卫生环境造成不利影响还导致水资源的浪费；申请号为200510049867.7的专利文件公开了一种采用一个单片机控制多个包括传感器、电磁阀的冲洗器的一拖多群控的方案，并指出其方案节省了单片机，但是该方案扩展性差，如果需要控制的冲洗器数量增加，必须重新设计电路甚至由于单片机资源不足不得不更换单片机；而且该方案稳定性差，如果控制电路或单片机故障，则所有冲洗器都不能工作；最后，传感器采用主动式红外感应方式，由于其特性易受光的影响，当较强光线（如灯光、太阳光）照射时会产生误报。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于公厕的冲洗器联网控制方法及自动冲洗系统，用以解决上述独立自动冲洗器在同时冲水造成的水压下降和群控方案造成的扩展性和稳定性问题。

为实现上述目的，本发明的一种方案是：一种用于公厕的冲洗器联网控制方法，每个蹲位都设置一个带传感器、单片机和电磁阀的冲洗器，控制方法包括如下步骤：

a)      将各冲洗器的单片机通过总线连接；

b)      传感器探测蹲位，从探测到有人至人离开，记录人停留蹲位的时间；

c)      探测到人离开时，查看此时是否有其他冲洗器正在冲水，若有，则   等待，若无，则冲水。

为实现上述目的，本发明的另一种方案是：一种自动冲洗系统，包括一组分别与每个蹲位对应设置的带有传感器、单片机和电磁阀的冲洗器，所述自动冲洗系统还包括一条总线，各单片机通过端口电路与总线相连。

上述的冲洗器联网控制方法和采用该方法的自动冲洗系统，由于对各个冲洗器统一控制，实现了各冲洗器有独自的冲洗时间，避免了同时冲水造成的水压下降，从而保障了公共卫生、节约了水资源；同时，由于采用一对一的模块化设计，使得该方案对于各种系统有极强的适应性、扩展性，单个控制器故障也不会影响其他冲洗器的正常工作，稳定性很强。

附图说明

图1是实施例1的系统构成图；

图2是编码电路图；

图3是驱动电路图；

图4是实施例2的系统构成图；

图5是实施例3的系统构成图；

图6是编码电路、通讯端口的一种改进的电路原理图；

图7是实施例1的流程图；

图8是实施例2、3的流程图。

具体实施方式

本发明提出的方法是将在每个蹲位都设置一个带传感器、单片机和电磁阀的冲洗器，控制方法包括如下步骤：

a)        将各冲洗器的单片机通过总线连接；

b)        传感器探测蹲位，从探测到有人至人离开，记录人停留蹲位的时间；

c)           探测到人离开时，查看此时是否有其他冲洗器正在冲水，若有，则等待，若无，则冲水。

下面提出几种实现该方法的实施例。

实施例1

如图1所示为本发明的采用联网控制方法的自动冲洗系统，包括一组分别与每个蹲位对应设置的带有传感器、单片机1和电磁阀的冲洗器，各单片机1通过控制电路10与一条总线相连，该总线包括电源线（VCC和信号地）和一条控制线CTR。控制电路10由三极管Q和限流电阻（R1，R2）组成。NPN三极管Q基极通过限流电阻R2接单片机1的一个I/O口2，集电极3接控制线CTR，并通过另一限流电阻R1接电源VCC，射极接地；单片机1的另一个I/O口4直接接在控制线CTR上。

为了减少感应洁具的误动作，我们选择超声波传感器作为感应装置，超声波传感器是利用传感器头部的压振陶瓷的振动，产生高频声波来进行感应的，传感器根据声波波长和发射及接收回波的时间差来确定传感器探头与物体之间的距离，超声波传感器非常坚固耐用并有着精确检测性能，它适用潮湿环境，不受光、温度、尘埃的影响。采用的单片机为EM78P156E。

检测时，单片机输出一系列40Khz的方波脉冲，经超声波发射电路发射出去；然后接受超声波，经过检波，放大，比较和滤波后产生可供单片机识别的脉冲信号，送往单片机进行检测。

这种系统没有主机，各个冲洗器地位平等，通过本身的单片机独立检测和判断。流程如图7所示，首先是检测阶段：当探测到有人时，另指示灯闪一下，然后再次检测，直到检测到无人，此时经过一定的延时（如图，我们选择2s延时）仍然是无人状态，就进入冲水就绪阶段，并且记录从灯亮到延时前时刻的时间。然后是冲水就绪阶段：先设定控制线CTR的状态表征有无冲洗器冲水，高电平表示无，低电平表示有；通过I/O口4探测控制线CTR的状态，如果是高电平，就通过I/O口3输出高电平，驱动控制电路10，这时由于三极管Q导通，集电极3由初始的高电平状态转换为低电平状态，同时拉低控制线CTR，并进行冲水，冲洗完毕时，通过I/O口3输出低电平，使总线恢复高电平，这样就能够使在冲水的冲洗器独占总线；如果是低电平，说明其他冲洗器正在冲水，就等待正在冲水的冲洗器冲洗完毕，放弃控制总线，使控制线CTR恢复到高电平状态，然后再独占总线，并进行冲水。需要说明的是，为了解决两个冲洗器同时进入冲水就绪状态而造成冲突的问题，可以在占据总线前随机延时一小段时间，并再次检总线状态，直到没有冲突为止。最后是冲水状态：先判断检测阶段中“从灯亮到延时前时刻的时间”，如果超过没超过两分钟，则按设定的时间冲水，如果超过两分钟，则按设定时间的两倍冲水，这里的时间是指：控制电磁阀开通的时间，从而该时间正比于冲水的水量。上述的“设定时间”是编码电路（如图2所示的拨码开关S1部分，具体描述在实施例2中）设定的，驱动电路如图3所示。

图3所示为电磁阀驱动电路，PNP三极管Q1集电极与NPN三极管Q3集电极相连，三极管Q1射极接电源VCC，三极管Q3射极接地；对称地，PNP三极管Q2集电极与NPN三极管Q4集电极相连，三极管Q2射极接电源VCC，三极管Q4射极接地；四个三极管基极上都接有限流电阻（R10，R12,R13,R14），三极管Q3与三极管Q4基极通过限流电阻分别接单片机I/O口（DR1，DR2），三极管Q1与三极管Q2基极通过限流电阻分别接另外一个三极管的集电极（OUT2，OUT1）。采用这种电路，单片机I/O口（DR1，DR2）为输入端，三极管的集电极（OUT1，OUT2）为输出控制端，当输入端输出为（0，1），输出控制端（OUT1，OUT2）为（0，1），输入端输出为（1，0），输出控制端（OUT1，OUT2）为（1，0）。

实施例2

实施例2中，仍然是一个冲洗器对应每个冲洗器都带一个传感器、电磁阀和单片机1，并通过端口电路20与总线相连，但是总线与实施例1中不同，包括电源线（VCC，GND）和通讯线（SO，SI），端口电路20是在单片机1与输出线SO间设置电阻R21，与输入线SI间设置反向二级管D21；并且，还带有编码电路，如图2所示。采用这种电路结构，可以使任一单片机为主机管理其他单片机，从而控制整个冲洗系统，所以需要为各单片机地址编码，便于它们与主机的通讯。流程如图8所示，系统初始化阶段：扫描拨码开关S1的状态，然后与主机通信，告知该分机的存在，扫描拨码开关S2确定冲水时间并储存，初始化完毕。检测阶段：当检测到有人时灯闪一下，当检测到人走后，判断其状态：如果从检测到有人到人离开未超过两秒，则视为无用信号，舍弃本次操作；否则与主机通信，查看是否有其他分机冲水，如果有则等待，没有则冲水。冲水阶段：从检测到有人到人离开超过2秒但未超过两分钟则视为小便，按设定的电磁阀开启时间冲水，从检测到有人到人离开超过2分钟，视为大便，按设定电磁阀开启时间的2倍冲水。其中作为主机的单片机统一协调控制所有冲洗器，总线起到了通讯作用。编码电路如图2所示，拨码开关S1有三组拨码，一端分别接单片机I/O口（C0,C1,C2），另一端短接起来接单片机I/O口A，并通过串联电阻电容（R3,C5）接地；拨码开关S2有四组拨码，一端分别接单片机I/O口（PL，C0,C1,C2），另一端短接起来接单片机I/O口B，并通过串联电阻电容（R4,C4）接地。扫描地址时，使端口B为低电平，端口A为高电平，扫描到的端口状态（C0,C1,C2）只跟拨码开关S1有关，即为各冲洗器地址，扫描冲水时间信息时，使端口B为高电平，端口A为低电平，扫描到的端口状态（PL,C0,C1,C2）只跟拨码开关S2有关。

实施例3

实施例3的系统如图5所示，与实施例2的不同仅在于，增设了一个专门作为控制主机的单片机30，每个冲洗器的信息通过总线传给该主机，并由该主机发送控制信号给各个冲洗器的单片机，控制它们的冲水操作。

实施例4

为了增加了数据的传输距离，提高了数据传输的稳定性，本实施例采用通讯芯片U4，TJA1040，取代实施例2中的通讯端口电路20，如图6所示，通讯芯片U4的引脚（RXD，TXD）接相当于实施例2中端口电路单片机一侧的输入输出引脚，通讯芯片U4的引脚（CANH，CANL）接输入输出总线。

为了解决因拨码开关编码限制分机数量、以及冲水时间不能任意可调的缺陷，采用一个用于存储数据的非易失性存储器U3，AT89C46取代拨码开关。如图6所示，非易失性存储器U3的端口（VCC，DC，ORG）接高电平，端口GND接地，片选CS、时钟SK、数据接收发送端口(DI，DO)接相应的单片机端口（A0，A1，A2，A2）。

超声波检波，放大，比较和滤波部分的运放芯片、单片机以及驱动电路分别设立了稳压芯片，从而避免了它们之间的干扰。上述运放芯片采用TL084C，同时将该芯片供电电压提高到8V，提高了稳定性。

Claims (10)

1.一种用于公厕的冲洗器联网控制方法，每个蹲位都设置一个带传感器、单片机和电磁阀的冲洗器，其特征在于，控制方法包括如下步骤：

a) 将各冲洗器的单片机通过总线连接；

b) 传感器探测蹲位，从探测到有人至人离开，记录人停留蹲位的时间；

c) 探测到人离开时，查看此时是否有其他冲洗器正在冲水，若有，则等待，若无，则冲水。

2.根据权利要求1所述的一种用于公厕的冲洗器联网控制方法，其特征在于，所述总线为控制总线：有冲洗器需要冲水时，其对应单片机就试图改变总线状态；改变总线状态之前需要检测总线状态，如果总线状态不是初始状态，就等待总线恢复到初始状态之后，再次试图改变总线状态。

3.根据权利要求1所述的一种用于公厕的冲洗器联网控制方法，其特征在于，所述总线为通讯总线：各冲水器通过总线访问某个具备集中控制功能的冲洗器，由该冲洗器单片机判断并发送控制指令给其他冲洗器，控制它们的冲水操作。

4.一种采用联网控制方法的自动冲洗系统，包括一组分别与每个蹲位对应设置的带有传感器、单片机和电磁阀的冲洗器，其特征在于，所述自动冲洗系统还包括一条总线，各单片机通过端口电路与总线相连。

5.根据权利要求4所述的一种采用联网控制方法的自动冲洗系统，其特征在于，所述总线为控制总线，包括电源线和一条控制线，对应端口电路为：单片机的控制端口接一个三级管的基极，该三极管集电极接控制线，并通过电阻接电源，射极接地，并设置另一个单片机端口接控制线。

6.根据权利要求4所述的一种采用联网控制方法的自动冲洗系统，其特征在于，所述总线为通讯总线，包括电源线和用于通讯的输入线与输出线，对应的端口电路为：单片机的输出端口通过电阻接输出线，通过输入端口接反向二极管接输入线。

7.根据权利要求6所述的一种采用联网控制方法的自动冲洗系统，其特征在于，所述自动冲洗系统还包括一个用于对所有冲洗器集中控制的单片机，该单片机通过所述端口电路与所述通讯总线连接。

8.根据权利要求4所述的一种采用联网控制方法的自动冲洗系统，其特征在于，所述冲洗器还包括用于储存该冲洗器地址和冲水时间信息的编码电路。

9.根据权利要求8所述的一种采用联网控制方法的自动冲洗系统，其特征在于，所述编码电路包括：拨码开关，拨码开关一端分别独立接单片机I/O口，另一端短接起来接另外的单片机I/O口，并通过串联电阻电容接地。

10.根据权利要求4-9任一项所述的一种采用联网控制方法的自动冲洗系统，其特征在于，所述传感器为超声波传感器。

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