CN101886713A - 利用超声波控制开关的龙头及其开关方法 - Google Patents

利用超声波控制开关的龙头及其开关方法 Download PDF

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Zhou Huasong
Xiamen Solex High Tech Industries Co Ltd
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Xiamen Yijie Sanitary Ware Co Ltd
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Abstract

本发明公开了利用超声波控制开关的龙头及其开关方法。龙头包括龙头主体、控制装置和控制阀，控制阀具有进水口和出水口，进水口能够接通水源，出水口接通龙头主体，控制装置能够控制控制阀通断。控制装置包括控制器、超声波模块和信号处理模块。超声波模块信号连接控制器，用于受控制器控制发射超声波信号，用于接收经反射回来的回波信号。信号处理模块信号连接超声波模块，用于信号处理回波信号。控制器信号连接信号处理模块，用于接收处理后的回波信号，计算发射超声波信号和接收回波信号之间的时间差，通过时间差计算反射位置，根据反射位置发送控制信号控制控制阀。

Description

利用超声波控制开关的龙头及其开关方法
技术领域
本发明涉及一种利用超声波控制开关的龙头。
背景技术
传统龙头都是由用户手动直接开关，因此存在缺点：向较大容器注水时，例如浴缸，需要较长时间，在该段时间之内，用户需要在容器旁等待以预定关水，以免出现溢水现象，以避免水资源浪费，以避免水溢出损坏其它物品。
针对上述不足，有人提出解决方案，采用定时或者定量关水，例如中国专利数据库公开的CN98811923.4的发明专利申请、CN200820052994.1的实用新型专利公告。采用该解决方案虽然能够解决传统龙头缺点，但也存在不足：需要精确流量或者浴缸容量数据，流量与水压密切相关，水压处于时常变化中，因此水位控制精确度误差大。
针对上述不足，有人提出另一解决方案，采用台秤称量容器和水重量，处理器接收重量值，比较重量值和预定值之间的大小，依据比较结果发出控制信号以关闭电磁阀，例如中国专利数据库公开的CN200920301320.5。采用该解决方案虽然能够解决传统龙头缺点，但是也存在有不足：1、该解决方案只能应用至小容器，无法应用至大容器，大容器容量大，例如浴缸，则重量值大，台秤必须为大台秤，成本高，占用空间大，无法实际应用；2、使用者需要精确知道所需水位高度，精确知道所需容量，而实际上，使用者根据无法目测水位高度，尤其是不规则容器，例如浴缸，无法了解所需容量，因此无法实际应用。
发明内容
本发明提供了利用超声波控制开关的龙头及其开关方法，其克服了背景技术中龙头所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：
利用超声波控制开关的龙头，它包括：
一龙头主体；
一控制阀，它具有一进水口和一出水口，所述进水口能够接通水源，所述出水口接通龙头主体；
一控制装置，它能够控制控制阀通断；
所述控制装置包括一控制器、一超声波模块和一信号处理模块；
所述超声波模块信号连接控制器，用于受控制器控制发射超声波信号，用于接收经反射回来的回波信号；
所述信号处理模块信号连接超声波模块，用于信号处理回波信号；
所述控制器信号连接信号处理模块，用于接收处理后的回波信号，计算发射超声波信号和接收回波信号之间的时间差，通过时间差计算反射位置，根据反射位置发送控制信号控制控制阀。
一较佳实施例之中：所述信号处理模块包括：
一放大模块，它信号连接超声波模块，用于放大回波信号；
一包络检波模块，它信号连接放大模块，用于包络检波放大后的回波信号；及
一比较模块，它信号连接包络检波模块，用于比较包络检波后的回波信号和门槛电压值，所述控制器信号连接比较模块。
一较佳实施例之中：所述控制器和超声波模块之间连接有发射模块。
一较佳实施例之中：所述控制装置还包括一信号连接控制器的键盘和一信号连接控制器的显示屏。
一较佳实施例之中：所述控制装置还包括一信号连接控制器的感温探头。
一较佳实施例之中：所述控制阀为电磁阀。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：
利用超声波控制龙头开关方法，该方法应用了一龙头主体、一控制装置和一控制阀，所述控制阀具有一进水口和一出水口，所述进水口能够接通水源，所述出水口接通龙头主体，所述控制装置能够控制控制阀通断；该方法包括：
A，控制器发出发射信号，超声波模块接收发射信号并发射出超声波信号；
B，超声波信号经位于预设定高度位置的物体反射成回波信号，超声波模块接收回波信号，信号处理模块处理回波信号；
C，控制器接收处理后的回波信号并计算发射信号和回波信号之间的时间差，通过时间差计算预设定高度位置值；
D，控制器发出发射信号，超声波模块接收发射信号并发射出超声波信号；
E，超声波信号经液面反射成回波信号，超声波模块接收回波信号，信号处理模块处理回波信号；
F，控制器接收处理后的回波信号并计算发射信号和回波信号之间的时间差，通过时间差计算出液面高度；
G，控制器判断液面高度是否大于或等于预设定高度位置值，如果是则发出控制信号以关闭控制阀，否则执行步骤D。
一较佳实施例之中：所述步骤C，它包括：
C1，控制器接收处理后的回波信号并计算发射信号和回波信号之间的时间差，通过时间差计算预设定高度位置值；
C2，控制器将预设定高度位置值发送至显示屏，显示屏上显示出预设定高度位置值；
C3，控制器判断键盘发送的键盘信号是确认信号还是取消信号，如果是确认信号则执行步骤D，如果是取消信号则执行步骤A。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.能够通过超声波检测高度，检测出某物体预设定高度位置H1(预设定水位高度)(某物体例如为手掌，用户只要将手掌伸放在龙头之下即可，即H1可依用户随意设定)和液面高度位置H2，通过比较H1和H2判断出水位是否到达预设定高度位置，因此使用方便，成本低，具有实用价值；
2.信号处理模块包括放大模块、包络检波模块和比较模块，能够有效避免其它信号干扰，提高判断准确性；
3.控制装置还包括一键盘和一显示屏，用户能直观了解预设定水位高度，能够更改预设定水位高度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1绘示了一较佳实施例的龙头的立体示意图。
图2绘示了一较佳实施例的龙头的龙头主体的立体示意图。
图3绘示了一较佳实施例的龙头的控制装置的方框图。
图4绘示了一较佳实施例的龙头的控制装置的主要电路图。
具体实施方式
请查阅图1至图4，利用超声波控制开关的龙头，它包括一龙头主体100、一控制装置200和一控制阀300。
所述控制阀具有一进水口310和一出水口320，所述进水口310能够接通水源，所述出水口320接通龙头主体100。本实施例之中，所述控制阀采用电磁阀。
所述控制装置200包括一电源线210、一控制器220、一发射模块230、一超声波模块240、一信号处理模块、一显示屏260、一键盘270和一感温探头280。
所述控制器220具有一发射信号输出端，所述发射信号输出端信号连接发射模块230，所述发射模块230信号连接超声波模块240。本实施例之中，所述超声波模块240接收发射信号后会发送超声波信号，而且，所述超声波模块240还会接收经反射回来的回波信号。
所述信号处理模块包括一放大模块251、一包络检波模块252和一比较模块253。所述放大模块251信号连接超声波模块240，它用于接收回波信号，并放大接收的回波信号，以提高检测精度。所述包络检波模块252信号连接放大模块251，它用于包络检波放大后的回波信号，以剔除干扰信号。所述比较模块253信号连接包络检波模块252，用于比较包络检波后的回波信号和门槛电压值，并在大于时将回波信号(比较区分后将有用信号)发送给控制器220，采用比较模块253能够剔除干扰信号。
所述控制器220信号连接比较模块253以获取有用的回波信号，计算发射信号和接收回波信号之间的时间差，通过时间差计算反射位置，根据反射位置计算控制信号，所述控制信号用于控制控制阀300，用于通断控制阀300。
所述显示屏260信号连接控制器220用于显示反射位置。所述键盘270信号连接控制器220，用于确定反射位置是否是所需的预设定高度值。
所述感温探头280信号连接控制器220。控制器220能够根据感温探头探测到的环境温度，来对高度的计算进行补偿操作，以达到更精确的显示值。
所述电源210连接控制器220，用于为控制装置和电磁阀提供电能。
本实施例之中：所述控制阀300设置在控制盒400之内；所述控制器220、发射模块230和信号处理模块集成一电路板500，所述电路板500装设在龙头主体100顶端面凹设的装配槽110之内；所述显示屏260和键盘270集成为控制面板600，所述控制面板600盖接在装配槽110的开口；所述超声波模块240通过螺钉710、压盖720和垫片730固接在龙头主体100的横臂120之下；所述电路板500通过信号线800连接；所述电源210连接在控制盒并通过信号线为电路板500提供电源。
本实施例之中，所述发射模块230包括电容C1、电阻R1、电阻R11、三极管Q1、双极线圈T1、电阻R3。所述放大模块251包括电容C4、电阻R4、电阻R5、放大器S1、电容C5、电阻R6、电阻R7、放大器S2、电容C7、电阻R8、电阻R9和电容C6。所述包络检波模块252包括二极管D1、电阻R10、电容C8。所述比较模块253包括比较器B1、电容C3和日按照R13。
利用超声波控制龙头开关方法，该方法包括：
A，控制器(MCU)220发出发出一串固定脉冲个数的脉冲信号(发射信号)，所述脉冲信号例如为40KHZ，所述脉冲信号经过发射模块处理后，驱动超声波模块振动并发射超声波信号，当脉冲信号发射结束后超声波模块停止振动；
B，超声波信号经位于预设定高度位置的物体反射成回波信号，例如用户将手掌放至预设定高度位置，则超声波信号经手掌反射成回波信号，超声波模块接收回波信号，信号处理模块信号处理回波信号；
C，控制器接收处理后的回波信号并计算发射信号和回波信号之间的时间差，通过时间差计算预设定高度位置值；
D，控制器发出发射信号，超声波模块接收发射信号并发射出超声波信号；
E，超声波信号经液面反射成回波信号，超声波模块接收回波信号，信号处理模块信号处理回波信号；
F，控制器接收处理后的回波信号并计算发射信号和回波信号之间的时间差，通过时间差计算出液面高度；
G，控制器判断液面高度是否大于或等于预设定高度位置值，如果是则发出控制信号以关闭控制阀，否则执行步骤D。
上述方法中的步骤B包括：
B1，超声波信号经位于预设定高度位置的物体反射成回波信号，超声波模块接收回波信号；
B2，放大模块251信号连接超声波模块240，它用于接收回波信号，并放大接收的回波信号；
B3，包络检波模块252信号连接放大模块251，它用于包络检波放大后的回波信号；
B4，比较模块253信号连接包络检波模块252，它用于比较包络检波后的回波信号和门槛电压值，并在大于时将回波信号发送给控制器220。
上述方法中的步骤C，它包括：
C1，控制器220接收处理后的回波信号并计算发射信号和回波信号之间的时间差，通过时间差计算预设定高度位置值；
C2，控制器220将预设定高度位置值发送至显示屏260，显示屏260上显示出预设定高度位置值；
C3，控制器220判断键盘270发送的键盘信号是确认信号还是取消信号，如果是确认信号则执行步骤D，如果是取消信号则执行步骤A。
上述方法中的步骤E，它包括：
E1，超声波信号经液面反射成回波信号，超声波模块接收回波信号；
E2，放大模块251信号连接超声波模块240，它用于接收回波信号，并放大接收的回波信号；
E3，包络检波模块252信号连接放大模块251，它用于包络检波放大后的回波信号；
E4，比较模块253信号连接包络检波模块252，用于比较包络检波后的回波信号和门槛电压值，并在大于时将回波信号发送给控制器220。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.利用超声波控制开关的龙头，它包括：
一龙头主体；
一控制阀，它具有一进水口和一出水口，所述进水口能够接通水源，所述出水口接通龙头主体；
一控制装置，它能够控制控制阀通断；
其特征在于：
所述控制装置包括一控制器、一超声波模块和一信号处理模块；
所述超声波模块信号连接控制器，用于受控制器控制发射超声波信号，用于接收经反射回来的回波信号；
所述信号处理模块信号连接超声波模块，用于信号处理回波信号；
所述控制器信号连接信号处理模块，用于接收处理后的回波信号，计算发射超声波信号和接收回波信号之间的时间差，通过时间差计算反射位置，根据反射位置发送控制信号控制控制阀。
2.根据权利要求1所述的利用超声波控制开关的龙头，其特征在于：所述信号处理模块包括：
一放大模块，它信号连接超声波模块，用于放大回波信号；
一包络检波模块，它信号连接放大模块，用于包络检波放大后的回波信号；及
一比较模块，它信号连接包络检波模块，用于比较包络检波后的回波信号和门槛电压值，所述控制器信号连接比较模块。
3.根据权利要求1所述的利用超声波控制开关的龙头，其特征在于：所述控制器和超声波模块之间连接有发射模块。
4.根据权利要求1或2或3所述的利用超声波控制开关的龙头，其特征在于：所述控制装置还包括一信号连接控制器的键盘和一信号连接控制器的显示屏。
5.根据权利要求1或2或3所述的利用超声波控制开关的龙头，其特征在于：所述控制装置还包括一信号连接控制器的感温探头。
6.根据权利要求1或2或3所述的利用超声波控制开关的龙头，其特征在于：所述控制阀为电磁阀。
7.利用超声波控制龙头开关方法，该方法应用了一龙头主体、一控制装置和一控制阀，所述控制阀具有一进水口和一出水口，所述进水口能够接通水源，所述出水口接通龙头主体，所述控制装置能够控制控制阀通断；其特征在于：该方法包括：
A，控制器发出发射信号，超声波模块接收发射信号并发射出超声波信号；
B，超声波信号经位于预设定高度位置的物体反射成回波信号，超声波模块接收回波信号，信号处理模块处理回波信号；
C，控制器接收处理后的回波信号并计算发射信号和回波信号之间的时间差，通过时间差计算预设定高度位置值；
D，控制器发出发射信号，超声波模块接收发射信号并发射出超声波信号；
E，超声波信号经液面反射成回波信号，超声波模块接收回波信号，信号处理模块处理回波信号；
F，控制器接收处理后的回波信号并计算发射信号和回波信号之间的时间差，通过时间差计算出液面高度；
G，控制器判断液面高度是否大于或等于预设定高度位置值，如果是则发出控制信号以关闭控制阀，否则执行步骤D。
7.根据权利要求6所述的利用超声波控制龙头开关方法，其特征在于：所述步骤C，它包括：
C1，控制器接收处理后的回波信号并计算发射信号和回波信号之间的时间差，通过时间差计算预设定高度位置值；
C2，控制器将预设定高度位置值发送至显示屏，显示屏上显示出预设定高度位置值；
C3，控制器判断键盘发送的键盘信号是确认信号还是取消信号，如果是确认信号则执行步骤D，如果是取消信号则执行步骤A。
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