CN101871231B - 无线自动控制装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制卫浴设备的无线自动控制装置及其控制方法。其中无线自动控制装置包括：接收外部控制命令的主控制器、射频发射单元、射频接收单元以及与卫浴设备相应的执行机构电性连接的驱动单元。其中射频发射单元包括射频发射模块和第一天线。射频接收单元包括射频接收模块和第二天线。所述射频发射模块与射频接收模块分别包括具有收发功能的2.4GHz射频收发芯片，实现射频发射单元与射频接收单元之间的双向通信。藉由本发明的无线自动控制装置及其控制方法，增强了无线自动控制装置系统的可靠性。

Description

无线自动控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种无线自动控制装置及其控制方法，尤其是指一种应用于卫浴设备上的无线自动控制装置及其控制方法。
背景技术
现有技术中，对卫浴设备的控制基本上仍采用有线控制的方式，例如实现冲水马桶的自动冲水。一种方式是通过在马桶上设置红外感应器，侦测是否有人入厕并通过有线的形式与马桶的控制单元配合完成冲水的动作。还有一种方式是通过磁感应的方式控制冲水。即在座便器的盖体与水箱的内壁设置磁体及磁感应开关，使用者入厕后通过掀起盖体使得磁感应开关动作，从而控制马桶进行冲水。上述二种方式虽均可实现自动冲水的运用，但是在实际的设计中必须考虑通常设于该水箱的外部感测及控制单元与水箱内的冲水装置的线路连接的设计问题。现有技术中均是通过导线的方式进行连接，此虽较为直观，但是会增加制造及安装的复杂性，并且利用导线连接的方式会因美观及安全性考虑而不适用于分体式洁具(即座便器与水箱分离)。
于是，现有技术中出现了通过低频通信技术而实现无线控制，来解决上述不足。例如现有技术中出现了一种利用125KHz低频信号来实现无线控制的自动冲水控制装置。所述自动冲水控制装置主要包括主控制单元、发射单元、接收单元以及冲水装置。所述发射单元包括第一微控制器、第一调制解调模块及发射天线。而所述接收单元包括接收天线、第二调制解调模块及第二微控制器。其中，第一微控制器接收主控制单元输出的控制命令，并识别该控制命令的种类，从而通过第一调制解调模块将相应的控制命令进行调制并通过发射天线发送出。而接收单元接收发射天线输出的无线信号，并通过第二调制解调模块解调后输出至第二微控制单元。所述第二微控制单元从低功耗模式进入正常工作模式。最后，冲水装置，接收上述接收单元的驱动信号并完成冲水过程。
然而，利用低频通信实现无线控制的方案中存在诸多缺陷。例如，通过125KHz的低频信道容易被该卫浴设备自身或其他电子设备(如开关电源)等污染或占用，从而影响通信质量。又如，其接收单元采用被动唤醒方式，当上述接收天线侦测到低频信号后，唤醒第二微控制单元进行数据判断。惟，这样也容易被该卫浴设备自身或其他电子设备干扰而导致接收单元被误唤醒，发生误动作。
因此，实有必要提供一种更好的，可以克服现有技术诸多不足的洁具的无线自动控制装置及控制方法。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可靠的无线自动控制装置。
本发明的目的之二在于提供一种可靠的无线自动控制方法。
本发明目的之一是通过如下技术方案实现的：一种无线自动控制装置，用于控制卫浴设备，包括：接收外部控制命令的主控制器、射频发射单元、射频接收单元以及与卫浴设备相应的执行机构电性连接的驱动单元。其中射频发射单元包括射频发射模块和第一天线。射频接收单元包括射频接收模块和第二天线。射频发射模块与射频接收模块分别包括具有收发功能的2.4GHz射频收发芯片，实现射频发射单元与射频接收单元之间的双向通信。
进一步地，射频发射模块与射频接收模块分别建立多个用于通信的子信道。
进一步地，射频接收模块具有前导符与同步字检测功能。
进一步地，射频接收模块具有地址码检测功能。
进一步地，射频接收模块间隔一定时间被主动唤醒。
进一步地，所述卫浴设备为冲水马桶，无线自动控制装置控制冲水马桶的自动冲水。
进一步地，所述主控制器和射频发射单元安装在冲水马桶的控制面板或遥控器上；而所述射频接收单元和驱动单元安装在冲水马桶水箱内。
本发明目的之二是通过如下技术方案实现的：一种无线自动控制装置的控制方法，用于控制卫浴设备。所述无线自动控制装置包括：接收外部控制命令的主控制器、射频发射单元、射频接收单元以及与卫浴设备相应的执行机构电性连接的驱动单元。其中射频发射单元包括射频发射模块和第一天线。射频接收单元包括射频接收模块和第二天线。所述射频发射模块与射频接收模块包括具有收发功能的2.4GHz射频收发芯片。其控制方法包括如下步骤：
步骤一：主控制器接收外部控制命令并发送串行数据给射频发射单元的射频发射模块。
步骤二：所述射频发射模块接收该串行数据，调制成2.4GHz的射频信号，并通过第一天线发送出去。
步骤三：所述射频接收单元的射频接收模块间隔一定时间被唤醒。当射频接收模块被唤醒后，所述第二天线接收第一天线的射频信号。如第二天线接收到射频信号进入步骤四。如第二天线接收不到射频信号，进入步骤五。
步骤四：接收到的射频信号经射频接收模块解调后，判断是否为正确的控制信号。如判断为是，将控制命令传给驱动单元而控制卫浴设备相应的执行机构，并反馈正确信息给主控制器，所述射频发射模块停止发射射频信号。
步骤五：所述射频接收单元进入休眠状态。
进一步地，步骤二和步骤三中，所述射频发射模块与射频接收模块分别建立多个用于通信的子信道。其中步骤二中，射频发射模块以初始子信道发射射频信号并更换不同的子信道进行发射。在步骤三中，射频接收模块以初始子信道接收射频信号。如初始子信道接收不到射频信号则更换不同子信道进行接收。
进一步地，步骤二和步骤三中，以先前成功建立的子信道作为初始子信道。
进一步地，在步骤四中判断是否为正确的控制信号，设有前导符与同步字检测。
进一步地，在步骤四中判断是否为正确的控制信号，还设有地址码检测。
与现有技术相比较，本发明通过设置发射模块与接收模块，利用无线的方式实现对冲水装置的控制，从而避免现有技术中采取导线连接的不足，并且可降低设计与安装的复杂性。所述射频发射模块与射频接收模块设置了具有收发功能的2.4GHz射频收发芯片，而实现了射频发射单元和射频接收单元之间的双向通信，可以增强系统的可靠性。
附图说明
图1为实施本发明的自动冲水控制装置的系统框架图。
图2为实施本发明的自动冲水控制装置的控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明具体实施方式进行说明。
请参阅图1所示，本发明无线自动控制装置，用以控制卫浴设备，实现自动无线控制，例如：实现智能坐便器的遥控器或遥控面板对冲水马桶自动冲水的无线控制。又如：也可实现智能坐便器的遥控器或遥控面板与座圈加热或抽风除臭装置之间的无线控制，等等。
本发明无线自动控制装置包括主控制器(MCU，Micro Control Unit)1、相互匹配可实现双向通信的射频(RF，Radio Freqency)发射单元2和射频接收单元3、驱动单元4。一般来讲，主控制器1与射频发射单元2安装在卫浴设备的遥控器或控制面板等装置上，或者与卫浴设备上的接近传感器(例如红外传感器、压力传感器、微波传感器等)电性连接。而射频接收单元3与驱动单元4一般与卫浴设备的执行机构电性连接，例如马桶水箱冲水电机、小便器冲水阀门等。在本发明一优选的实施方式中，所述卫浴设备为冲水马桶。所述主控制器1和射频发射单元2安装在冲水马桶的控制面板或遥控器上。而所述射频接收单元3和驱动单元4安装在冲水马桶水箱内。
其中射频发射单元2至少包括射频发射模块21以及第一天线22。射频接收单元3至少包括第二天线31、射频接收模块32。所述射频发射模块21与射频接收模块32均具有收发功能，即所述射频发射模块21具有射频接收模块32的接收功能，而射频接收模块32也具有射频发射模块21的发射功能。
所述主控制器1接收外部控制命令并输出指令给射频发射模块21。其中所述外部控制命令可以是使用者通过遥控器或遥控面板发出的，也可以是接近感应器(如红外感应器、微波感应器等)检测到人体的离开或到来而自动发出的。
所述射频发射模块21识别指令并进行调制，通过第一天线22发送出去。
所述射频发射模块21设置了具有收发功能的2.4GHz的射频收发芯片(如TI公司的CC2510)。上电后，射频发射模块21完成配置，等待主控制器1向它传递串行数据。当射频发射模块21接收到主控制器1的串行数据后，调制成2.4GHz的射频信号通过第一天线22发送出去。
射频接收模块32同样设置了与射频发射模块21一样的2.4GHz的射频收发芯片。所述第二天线31接收到第一天线22的射频信号后，经射频接收模块32解调。如判断为正确的接收信号，将控制命令通过驱动单元4传给相应的卫浴设备的执行机构，例如通过驱动单元4输出冲水命令而驱动冲水水箱的电机转动，从而实现自动冲水。
其中，所述射频接收模块32为每隔一定时间间隔(例如2秒)，自动从睡眠状态唤醒进入探测状态，探测是否有正确的接收信号。在本发明一优选的实施方式中，在判断是否为正确的接收信号时，射频接收模块32加入前导符与同步字检测，可防止接收到错误的干扰信号而造成误动作，以提高本发明无线自动控制装置的抗干扰能力。诚然，在本发明一优选的实施方式中，还可加入地址码检测等措施，使得抗干扰性能进一步提升。
在本发明一优选的实施方式中，所采用的2.4GHz的频段范围在2400-2483.5MHz的ISM/SRD频段范围内，可以划分为多个通信用子信道。因此，射频发射模块21与射频接收模块32分别建立多个用于通信的子信道，并且可以自动选择通信的子信道。工作时，射频发射单元2通过第一天线22会以不同的子信道发射射频信号。而射频接收单元3的第二天线31如果在当前子信道上探测不到射频信号，则更换子信道进行探测。经过多次改变子信道探测，仍然接收不到正确信号，则认为主控制器1没有控制命令发出。所述射频接收模块32退出探测状态，进入睡眠状态。
如所述射频接收模块32接收到射频信号并判断为正确的接收信号，则反馈正确信息给主控制器1，告知接收成功，停止发射射频信号，从而实现射频发射单元2和射频接收单元3的双向通信。
上述，所述射频发射模块21收到射频接收模块32反馈回来的正确信息后，终止射频信号的发射。这样设置，可以减少无谓的射频发射而增加功耗等。同时，在一些特殊的情况下，当发射出射频信号后，超过一定时间间隔(例如10秒)仍未收到射频接收模块32的反馈信息，则终止射频信号的发射。出现这种情况，可能是由于发生故障。这样设置可减少无谓的射频发射而增加功耗等。射频发射单元2和射频接收单元3之间实现双向通信，系统更加可靠、功耗更低。
当本发明无线自动控制装置100射频接收单元3还包括电压检测单元(未图示)。举例来说，本发明无线自动控制装置100用于马桶水箱的自动冲水。所述射频接收模块32探测到正确信号后，通过驱动单元4驱动马桶水箱的冲水电机。如果电机需要寻找起始位置，则先找起始位置。启动电机前和启动电机时，通过电压检测单元进行电压检测，防止装入旧电池和使用一段时间后电量不足。当发现电量不足时，外部指示设备，例如LED或蜂鸣器等，进行报警。在启动电机和电机运转过程中，发现电机被卡住，则停止运转，通过LED或蜂鸣器等进行报警。当检测到电机运转到位后，电机停止运转，进入睡眠状态。可以规定，一定时间(如8秒)内不再执行冲水操作。
与现有技术相比较，本发明通过设置射频发射单元2和射频接收单元3，利用无线的方式实现对卫浴设备进行控制，从而避免现有技术中采取导线连接的不足，可适用于整体式或分体式的洁具，并且也可降低设计与安装的复杂性。
同时，本发明射频发射模块21和射频接收模块32利用2.4GHz的射频信号，建立多个子信道，并可实现自动调整通信子信道。即当发现子信道被污染或占用时，自动切换到其他子信道进行收发。这样设置，可以克服现有技术使用低频信号而出现信道被污染或占用后无法工作、影响通信质量的缺陷。进一步地，射频发射模块21和射频接收模块32在收发过程中，可优先使用先前成功建立的子信道。
另外，本发明的射频接收模块32为间隔一段时间的主动唤醒(间隔时间可调)。而现有技术中的接收单元为被动唤醒，天线侦测到干扰的低频信号后仍会被唤醒而进行数据判断，增加了被干扰信号唤醒而发生误动作的风险。而本发明射频接收模块32间隔一段时间被主动唤醒，而不会因为外界干扰而被唤醒，从而进一步提高了抗干扰能力。
结合图1和图2所示，基于上述无线自动控制装置，本发明无线自动控制方法大致包括如下步骤：
步骤一：主控制器1接收外部控制命令并发送串行数据给射频发射单元2的射频发射模块21。其中所述外部控制命令可以是使用者通过遥控器或遥控面板发出的，也可以是接近感应器(如红外感应器、微波感应器等)检测到人体的离开或到来而自动发出的。
步骤二：所述射频发射模块21接收该串行数据，调制成2.4GHz的射频信号通过第一天线22发送出去。
步骤三：所述射频接收单元3的射频接收模块32间隔一定时间被唤醒。当被唤醒后，所述第二天线31接收第一天线22的射频信号。如第二天线31接收到射频信号进入步骤四；如第二天线31接收不到射频信号，进入步骤五。
步骤四：接收到的射频信号经射频接收模块32解调后，判断是否为正确的控制信号。如判断为是，将控制命令传给驱动单元4而控制卫浴设备相应的执行机构，并反馈正确信息给主控制器1，所述射频发射模块21停止发射射频信号，实现双向通信。
步骤五：所述射频接收单元3进入休眠状态。
所述步骤二和步骤三中，所述射频发射模块21与射频接收模块32分别建立多个用于通信的子信道。其中，在步骤二中，所述第一天线22以初始子信道发射射频信号，并会更换不同的子信道发送射频信号。而同时，在步骤三中，如射频接收模块32以初始子信道接收射频信号，并可更换子信道接收射频信号，即当射频接收模块32使用初始子信道无法接收到射频信号，则更换不同的子信道重新进行接收。所述射频发射模块21和射频接收模块32在收发过程中，以先前成功建立的子信道作为初始子信道，即在所述射频发射模块21和射频接收模块32在收发的一开始，以先前成功建立的子信道作为当前子信道进行收发。
其中，在本发明一优选的实施方式中，在步骤四中判断是否为正确的控制信号，增加：前导符与同步字检测，以提高系统的抗干扰能力。在本发明另一优选的实施方式中，还可加入地址码检测等措施，使得系统的抗干扰能力大大加强，有效防止误动作。
本发明无线自动控制方法中，所述射频发射模块21收到射频接收模块32反馈回来的正确信息后，终止射频信号的发射，实现双向通信。这样设置，可以减少无谓的射频发射而增加功耗等。同时，在一些特殊的情况下，当发射出射频信号后，超过一定时间间隔(例如10秒)仍未收到射频接收模块32的反馈信息，则终止射频信号的发射。出现这种情况，可能是由于发生故障。这样设置可减少无谓的射频发射而增加功耗等。射频发射单元2和射频接收单元3之间实现双向通信，系统更加可靠、功耗更低。
同时，本发明无线自动控制方法中，射频发射模块21和射频接收模块32利用不同的子信道进行收发射频信号。当发现子信道被污染或占用时，自动切换到其他子信道进行收发。这样设置，可以克服现有技术使用低频信号而出现信道被污染或占用后无法工作、影响通信质量的缺陷。进一步地，射频发射模块21和射频接收模块32在收发过程中，可优先使用先前成功建立的子信道，提升系统的效率。
另外，本发明无线自动控制方法中，射频接收模块32为间隔一段时间的主动唤醒(间隔时间可调)。而现有技术中的接收单元为被动唤醒，天线侦测到干扰的低频信号后仍会被唤醒而进行数据判断，增加了被干扰信号唤醒而发生误动作的风险。而本发明射频接收模块32间隔一段时间被主动唤醒，而不会因为外界干扰而被唤醒，从而进一步提高了抗干扰能力。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种无线自动控制装置，用于控制卫浴设备，包括：接收外部控制命令的主控制器、射频发射单元、射频接收单元以及与卫浴设备相应的执行机构电性连接的驱动单元，其中射频发射单元包括射频发射模块和第一天线，射频接收单元包括射频接收模块和第二天线，其特征在于：射频发射模块与射频接收模块分别包括具有收发功能的2.4GHz射频收发芯片，实现射频发射单元与射频接收单元之间的双向通信。
2.如权利要求1所述的无线自动控制装置，其特征在于：射频发射模块与射频接收模块分别建立多个用于通信的子信道，可以自动选择通信的子信道。
3.如权利要求2所述的无线自动控制装置，其特征在于：射频接收模块具有前导符与同步字检测功能。
4.如权利要求3所述的无线自动控制装置，其特征在于：射频接收模块具有地址码检测功能。
5.如权利要求2所述的无线自动控制装置，其特征在于：射频接收模块间隔一定时间被主动唤醒。
6.如权利要求1至5任何一项中所述的无线自动控制装置，其特征在于：所述卫浴设备为冲水马桶，无线自动控制装置控制冲水马桶的自动冲水。
7.如权利要求6所述的无线自动控制装置，其特征在于：所述主控制器和射频发射单元安装在冲水马桶的控制面板或遥控器上；而所述射频接收单元和驱动单元安装在冲水马桶水箱内。
8.一种无线自动控制装置的控制方法，用于控制卫浴设备；所述无线自动控制装置包括：接收外部控制命令的主控制器、射频发射单元、射频接收单元以及与卫浴设备相应的执行机构电性连接的驱动单元；其中射频发射单元包括射频发射模块和第一天线；射频接收单元包括射频接收模块和第二天线；所述射频发射模块与射频接收模块包括具有收发功能的2.4GHz射频收发芯片；其控制方法包括如下步骤：
步骤一：主控制器接收外部控制命令并发送串行数据给射频发射单元的射频发射模块；
步骤二：所述射频发射模块接收该串行数据，调制成2.4GHz的射频信号，并通过第一天线发送出去；
步骤三：所述射频接收单元的射频接收模块间隔一定时间被唤醒；当射频接收模块被唤醒后，所述第二天线接收第一天线的射频信号；如第二天线接收到射频信号进入步骤四；如第二天线接收不到射频信号，进入步骤五；
步骤四：接收到的射频信号经射频接收模块解调后，判断是否为正确的控制信号；如判断为是，将控制命令传给驱动单元而控制卫浴设备相应的执行机构，并反馈正确信息给主控制器，所述射频发射模块停止发射射频信号；
步骤五：所述射频接收单元进入休眠状态。
9.如权利要求8所述的无线自动控制装置的控制方法，其特征在于：步骤二和步骤三中，所述射频发射模块与射频接收模块分别建立多个用于通信的子信道；其中步骤二中，射频发射模块以初始子信道发射射频信号并更换不同的子信道进行发射；在步骤三中，射频接收模块以初始子信道接收射频信号；如初始子信道接收不到射频信号则更换不同的子信道进行接收。
10.如权利要求9所述的无线自动控制装置的控制方法，其特征在于：步骤二和步骤三中，以先前成功建立的子信道作为初始子信道。
11.如权利要求8所述的无线自动控制装置的控制方法，其特征在于：在步骤四中判断是否为正确的控制信号，设有前导符与同步字检测。
12.如权利要求11所述的无线自动控制装置的控制方法，其特征在于：在步骤四中判断是否为正确的控制信号，还设有地址码检测。
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