CN104746616B - 一种自动感应装置、自动感应冲水系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动感应装置、自动感应冲水系统及其控制方法，自动感应装置包括：控制器、具有收发一体探头的超声波距离传感器、电子开关和冲水装置；所述收发一体探头的两个引脚与所述控制器连接；所述电子开关的输入端与所述控制器连接，所述电子开关的两个输出端分别与所述收发一体探头的两个引脚连接；所述控制器还与冲水装置的冲水电磁阀连接。本发明通过控制器计算超声波距离传感器发送的超声波信号与收到的回波信号之间的时间差，判断是否用户接近冲水装置，从而控制冲水装置的冲水电磁阀开启或者关闭。同时，降低超声波距离传感器的检测盲区，从而将超声波距离传感器有效地应用于自动冲水系统。

Description

一种自动感应装置、自动感应冲水系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及卫浴设备相关技术领域，特别是一种自动感应装置、自动感应冲水系统及其控制方法。

背景技术

现有的自动感应冲水系统，例如装有自动感应器的小便斗等，采用的是红外传感器进行距离检测，并通过控制器控制冲水装置的冲水电磁阀的开启或关闭，从而达到自动冲水的目的。通常的方法是检测红外反射的强度，来判断用户到冲水装置的距离，这一方法的主要弊端是红外反射的强度除了和用户到冲水装置的距离有关，还同用户着装颜色、材质有很大关系，这就导致判断不准确。同时，采用红外传感器，必然有一个具有一定透明度的红外光收发窗口，很难与外观融合在一起。

现有的自动感应冲水系统，也一直没有采用具有收发一体探头的超声波距离传感器代替红外传感器。其原因在于使用具有收发一体探头的超声波距离传感器都有一个检测盲区，原因是探头在收到驱动信号，产生谐振，当外加信号停止后，探头持续阻尼振荡，超声波距离传感器的阻尼比较小，持续振荡会比较长，导致电路无法立刻切换到接收状态。一般的超声波距离传感器的检测盲区为25-30cm。因此，当用于自动感应冲水系统，例如小便斗时，容易会对习惯贴近冲水装置的用户产生误判。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术的自动感应冲水系统测量不准确，容易造成误判的技术问题，提供一种自动感应装置、自动感应冲水系统及其控制方法。

一种自动感应装置，包括：控制器、具有收发一体探头的超声波距离传感器、电子开关；

所述收发一体探头的两个引脚与所述控制器连接，所述控制器控制所述收发一体探头发送超声波信号，并测量所述收发一体探头发送的超声波信号与收到的回波信号之间的时间差；

所述电子开关的输入端与所述控制器连接，所述电子开关的两个输出端分别与所述收发一体探头的两个引脚连接，所述控制器控制所述电子开关的两个输出端连通或者断开；

所述控制器还与冲水装置的冲水电磁阀连接，所述控制器根据所述时间差的变化控制所述冲水电磁阀开启或关闭。

一种自动感应冲水系统，包括：控制器、具有收发一体探头的超声波距离传感器、电子开关和冲水装置；

所述收发一体探头的两个引脚与所述控制器连接，所述控制器控制所述收发一体探头发送超声波信号，并测量所述收发一体探头发送的超声波信号与收到的回波信号之间的时间差；

所述电子开关的输入端与所述控制器连接，所述电子开关的两个输出端分别与所述收发一体探头的两个引脚连接，所述控制器控制所述电子开关的两个输出端连通或者断开；

所述控制器与所述冲水装置的冲水电磁阀连接，所述控制器根据所述时间差的变化控制所述冲水电磁阀开启或关闭。

一种自动感应装置的控制方法，所述自动感应装置包括：控制器、具有收发一体探头的超声波距离传感器、电子开关和冲水装置；所述收发一体探头的两个引脚与所述控制器连接；所述电子开关的输入端与所述控制器连接，所述电子开关的两个输出端分别与所述收发一体探头的两个引脚连接；所述控制器还与冲水装置的冲水电磁阀连接；

所述控制方法包括：

步骤81，控制器控制所述收发一体探头发送超声波信号，并记录当前时间为第一时间；

步骤82，控制器控制所述电子开关的两个输出端连通；

步骤83，当所述收发一体探头的阻尼振荡停止后，控制器控制所述电子开关的两个输出端断开；

步骤84，控制器获取所述收发一体探头收到的回波信号，记录当前时间为第二时间；

步骤85，控制器计算第二时间与第一时间的时间差，如果所述时间差小于预设的阈值，则保存标记为有人使用，延时预设检测时间后执行步骤81，否则执行步骤86；

步骤86，控制器对标记进行检查，如果标记保存为有人使用，则控制器控制所述冲水电磁阀开启，并保存标记为无人使用，延时预设检测时间后执行步骤81，否则控制器控制所述冲水电磁阀关闭，并保存标记为无人使用，延时预设检测时间后执行步骤81。

本发明通过控制器计算超声波距离传感器发送的超声波信号与收到的回波信号之间的时间差，判断是否用户接近冲水装置，从而控制冲水装置的冲水电磁阀开启或者关闭。同时，由于对超声波距离传感器的两个引脚采用了电子开关控制通断，因此能大大增加超声波距离传感器探头的振荡阻尼，使振荡立即停止，降低超声波距离传感器的检测盲区，从而将超声波距离传感器有效地应用于自动冲水系统。同时，由于采用了超声波距离传感器，因此相对于采用红外传感器的自动冲水系统，避免受使用者着装颜色影响感应距离，使得检测更为准确，避免故障。而且设置超声波距离传感器的感应窗口还可以采用任意颜色，使得自动冲水系统更为美观实用。

附图说明

图1为本发明一种自动感应装置的结构模块图；

图2为本发明一种自动感应冲水系统一个例子中，控制器、超声波距离传感器和电子开关的电路图；

图3为本发明一种自动感应冲水系统的结构模块图；

图4为本发明一种自动感应冲水系统的一个小便器例子的正视图；

图5为本发明一种自动感应冲水系统的一个小便器例子的剖面图；

图6为本发明一种自动感应冲水系统的一个座便器例子的结构图示意图；

图7为本发明一种自动感应冲水系统的一个蹲便器例子的结构图示意图；

图8为本发明一种自动感应装置的控制方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示为本发明一种自动感应装置的结构模块图，包括：控制器11、具有收发一体探头121的超声波距离传感器12、电子开关13；

所述收发一体探头121的两个引脚与所述控制器11连接，所述控制器11控制所述收发一体探头121发送超声波信号，并测量所述收发一体探头121发送的超声波信号与收到的回波信号之间的时间差；

所述电子开关13的输入端与所述控制器11连接，所述电子开关13的两个输出端分别与所述超声波距离传感器12的两个引脚连接，所述控制器11控制所述电子开关13的两个输出端连通或者断开；

所述控制器11还与冲水装置14的冲水电磁阀141连接，所述控制器11根据所述时间差的变化控制所述冲水电磁阀141开启或关闭。

采用超声波感应技术，通过定时发射固定频率的超声波，并检查其回波信号，用控制器测量发送第一个超声波信号(即第一个驱动脉冲的上升沿起)与收到的第一个回波信号(即第一个矩形回波的上升沿止)之间的时间t，用户到冲水装置的距离d＝vt/2(v为超声波在空气中速度)。控制器再根据用户到冲水装置的距离，确定冲水的动作时机。

在其中一个实施例中，所述电子开关13为隔离双向光藕。

作为一个例子，如图2所示为本发明一种自动感应冲水系统一个例子中，控制器、超声波距离传感器和电子开关的电路图。其中，电子开关采用隔离双向光藕S2S3实现，而控制器具体可以单片机实现，具体包括：

三极管Q1、变压器T1、收发一体探头LS1、隔离双向光藕S2S3，其中单片机的一个端口与三极管Q1的栅极G连接，向三极管Q1发送超声波发射控制信号，三极管Q1的源极S接地，三极管Q1的漏极D与变压器T1的一次线圈的引脚T12连接，变压器T1的一次线圈的另一引脚T11与电源VCC连接，变压器T1的二次线圈的引脚T13和T14与收发一体探头LS1的两个引脚连接，且单片机的另一个端口与变压器T1的二次线圈的引脚T13连接，接收超声波接收信号，变压器T1的二次线圈的另一引脚T14接地。单片机还有一个端口与光耦S2S3输入端的引脚S2S32连接，光耦S2S3输入端的引脚S2S31接电源VCC，光耦S2S3输出端的引脚S2S33和S2S34分别与收发一体探头LS1的两个引脚连接。单片机输出盲区控制信号，控制光耦S2S3输出端连通或断开。当单片机盲区控制信号为高电平时，光藕S2S3输出端断开，即S2S33和S2S34断开，当盲区控制信号为低电平时，光藕S2S3输出端导通，使收发一体探头LS1的两个引脚短路，大大增加了探头的振荡阻尼，使振荡立即停止。振荡停止后，单片机盲区控制信号输出高电平，使得光藕S2S3输出端断开。

如图3所示为本发明一种自动感应冲水系统的结构模块图，包括：控制器31、具有收发一体探头321的超声波距离传感器32、电子开关33和冲水装置34；

所述收发一体探头321的两个引脚与所述控制器31连接，所述控制器31控制所述收发一体探头321发送超声波信号，并测量所述收发一体探头321发送的超声波信号与收到的回波信号之间的时间差；

所述电子开关33的输入端与所述控制器31连接，所述电子开关33的两个输出端分别与所述超声波距离传感器32的两个引脚连接，所述控制器31控制所述电子开关33的两个输出端连通或者断开；

所述冲水装置34的冲水电磁阀341与所述控制器31连接，所述控制器31根据所述时间差的变化控制所述冲水电磁阀341开启或关闭。

在其中一个实施例中，所述电子开关33为隔离双向光藕。

在其中一个实施例中，所述冲水装置为小便器，所述收发一体探头设置在所述小便器的小便斗上。

作为一个例子，如图4所述为本发明一种自动感应冲水系统的一个小便器例子的正视图，如图5所述为本发明一种自动感应冲水系统的一个小便器例子的剖面图。具体包括：

陶瓷件41、收发一体探头42、控制器43、冲水电磁阀44，其中，陶瓷件41设置在地面45上方，收发一体探头42安装在陶瓷件41上正对用户，而控制器43设置在背面，与收发一体探头42和冲水电磁阀44分别连接。

超声波距离传感器的盲区通常(无盲区控制时)为25-30cm，对于图4和图5这种超声波距离传感器安装在陶瓷件表面的结构方式，如果不减少超声波距离传感器盲区，将会对部分小便时习惯贴近陶瓷件用户产生误判。

在其中一个实施例中，所述冲水装置为座便器，所述收发一体探头设置在所述座便器的盖板转轴上。

如图6所示为本发明一种自动感应冲水系统的一个座便器例子的结构图示意图。具体包括：盖板61，盖板转轴62、收发一体探头63，其中，收发一体探头63设置在盖板转轴62上。将收发一体探头63安装在座便器盖板转轴62上，可以检测是否有使用者入座，或是否前方有人(男性小便)，从而配合自动冲水机构，可以实现自动感应冲水。

在其中一个实施例中，所述冲水装置为蹲便器，所述收发一体探头设置在与所述蹲便器所在平面垂直的墙体上。

如图7所示为本发明一种自动感应冲水系统的一个蹲便器例子的结构图示意图。具体包括：蹲便器本体71、收发一体探头72、控制盒73，控制盒73容纳控制器、超声波距离传感器和电子开关，其中，蹲便器本体71放置在地面74，控制盒73设置在与地面垂直的墙体75上。本实施例可以检测是否有使用者蹲下，或是否前方有人站立(男性小便)，从而配合自动冲水机构，可以实现自动感应冲水。

在其中一个实施例中，所述收发一体探头设置在固定所述冲水装置的墙体上。对于小便器等将收发一体探头设置在固定所述冲水装置的墙体上，也可以检测是否前方有人站立(男性小便)，从而配合自动冲水机构，可以实现自动感应冲水。

如图8所示为本发明一种自动感应装置的控制方法的工作流程图，所述自动感应装置包括：控制器、具有收发一体探头的超声波距离传感器、电子开关和冲水装置；所述收发一体探头的两个引脚与所述控制器连接；所述电子开关的输入端与所述控制器连接，所述电子开关的两个输出端分别与所述收发一体探头的两个引脚连接；所述控制器与所述冲水装置的冲水电磁阀连接；

所述控制方法包括：

步骤81，控制器控制所述收发一体探头发送超声波信号，并记录当前时间为第一时间；

步骤82，控制器控制所述电子开关的两个输出端连通；

步骤83，当所述收发一体探头的阻尼振荡停止后，控制器控制所述电子开关的两个输出端断开；

步骤84，控制器获取所述收发一体探头收到的回波信号，记录当前时间为第二时间；

步骤85，控制器计算第二时间与第一时间的时间差，如果所述时间差小于预设的阈值，则保存标记为有人使用，延时预设检测时间后执行步骤81，否则执行步骤86；

步骤86，控制器对标记进行检查，如果标记保存为有人使用，则控制器控制所述冲水电磁阀开启，并保存标记为无人使用，延时预设检测时间后执行步骤81，否则控制器控制所述冲水电磁阀关闭，并保存标记为无人使用，延时预设检测时间后执行步骤81。

本实施例循环执行步骤81～86，执行步骤81时，发送超声波信号，然后执行步骤82，控制器控制所述电子开关的两个输出端连通，使得收发一体探头的阻尼振荡迅速停止，在步骤83，收发一体探头的阻尼振荡停止后，控制器控制所述电子开关的两个输出端断开，使得收发一体探头可以切换到接收状态。在步骤84中，控制器检测到收发一体探头收到回波信号，计算第二时间和第一时间的时间差。在步骤85中，对时间差进行检查，如果小于预设阈值，则根据d＝vt/2，可以知道有人在使用冲水装置，此时保存标记为有人使用，重新执行步骤81～85，则当再次执行步骤85时，如果时间差大于或等于预设阈值，则可以判断没有人使用冲水装置，通过检测标记，可以发现已经被标记为有人使用，则可以判断为有人使用后离开，此时控制冲水电磁阀开启，进行冲水。

其中，步骤83可以通过阻尼振荡检测装置检测超声波距离传感器的阻尼振荡，在其中一个实施例中，所述步骤83，具体包括：

检测所述超声波距离传感器的阻尼振荡，当所述收发一体探头的阻尼振荡停止后，控制器控制所述电子开关的两个输出端断开。

步骤83也可以通过预先计算阻尼振荡停止的时间，经过延时振荡停止时间，则可以判断收发一体探头已经完成阻尼振荡。在其中一个实施例中，所述步骤83，具体包括：

延时预设振荡停止时间，控制器控制所述电子开关的两个输出端断开。

在其中一个实施例中，所述电子开关为隔离双向光藕。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种自动感应装置，其特征在于，包括：控制器、具有收发一体探头的超声波距离传感器、电子开关；

所述收发一体探头的两个引脚与所述控制器连接，所述控制器控制所述收发一体探头发送超声波信号，并测量所述收发一体探头发送的超声波信号与收到的回波信号之间的时间差；

所述电子开关的输入端与所述控制器连接，所述电子开关的两个输出端分别与所述收发一体探头的两个引脚连接，所述控制器控制所述电子开关的两个输出端连通或者断开；

所述控制器还与冲水装置的冲水电磁阀连接，所述控制器根据所述时间差的变化控制所述冲水电磁阀开启或关闭；

所述控制器根据所述时间差的变化控制所述冲水电磁阀开启或关闭具体包括：如果所述时间差小于预设的阈值，则保存标记为有人使用；如果所述时间差不小于预设的阈值，则所述控制器对所述标记进行检查，如果所述标记保存为有人使用，则所述控制器控制所述冲水电磁阀开启，并保存所述标记为无人使用。

2.根据权利要求1所述的自动感应装置，其特征在于，所述电子开关为隔离双向光藕。

3.一种自动感应冲水系统，其特征在于，包括：控制器、具有收发一体探头的超声波距离传感器、电子开关和冲水装置；

所述收发一体探头的两个引脚与所述控制器连接，所述控制器控制所述收发一体探头发送超声波信号，并测量所述收发一体探头发送的超声波信号与收到的回波信号之间的时间差；

所述电子开关的输入端与所述控制器连接，所述电子开关的两个输出端分别与所述收发一体探头的两个引脚连接，所述控制器控制所述电子开关的两个输出端连通或者断开；

所述控制器与所述冲水装置的冲水电磁阀连接，所述控制器根据所述时间差的变化控制所述冲水电磁阀开启或关闭；

所述控制器根据所述时间差的变化控制所述冲水电磁阀开启或关闭具体包括：如果所述时间差小于预设的阈值，则保存标记为有人使用；如果所述时间差不小于预设的阈值，则所述控制器对所述标记进行检查，如果所述标记保存为有人使用，则所述控制器控制所述冲水电磁阀开启，并保存所述标记为无人使用。

4.根据权利要求3所述的自动感应冲水系统，其特征在于，所述电子开关为隔离双向光藕。

5.根据权利要求3所述的自动感应冲水系统，其特征在于，所述冲水装置为小便器，所述收发一体探头设置在所述小便器的小便斗上。

6.根据权利要求3所述的自动感应冲水系统，其特征在于，所述冲水装置为座便器，所述收发一体探头设置在所述座便器的盖板转轴上。

7.根据权利要求3所述的自动感应冲水系统，其特征在于，所述冲水装置为蹲便器，所述收发一体探头设置在与所述蹲便器所在平面垂直的墙体上。

8.根据权利要求3所述的自动感应冲水系统，其特征在于，所述收发一体探头设置在固定所述冲水装置的墙体上。

9.一种自动感应装置的控制方法，其特征在于，所述自动感应装置包括：控制器、具有收发一体探头的超声波距离传感器、电子开关；所述收发一体探头的两个引脚与所述控制器连接；所述电子开关的输入端与所述控制器连接，所述电子开关的两个输出端分别与所述收发一体探头的两个引脚连接；所述控制器还与冲水装置的冲水电磁阀连接；

所述控制方法包括：

步骤(81)，控制器控制所述收发一体探头发送超声波信号，并记录当前时间为第一时间；

步骤(82)，控制器控制所述电子开关的两个输出端连通；

步骤(83)，当所述收发一体探头的阻尼振荡停止后，控制器控制所述电子开关的两个输出端断开；

步骤(84)，控制器获取所述收发一体探头收到的回波信号，记录当前时间为第二时间；

步骤(85)，控制器计算第二时间与第一时间的时间差，如果所述时间差小于预设的阈值，则保存标记为有人使用，延时预设检测时间后执行步骤(81)，否则执行步骤(86)；

步骤(86)，控制器对标记进行检查，如果标记保存为有人使用，则控制器控制所述冲水电磁阀开启，并保存标记为无人使用，延时预设检测时间后执行步骤(81)，否则控制器控制所述冲水电磁阀关闭，并保存标记为无人使用，延时预设检测时间后执行步骤(81)。

10.根据权利要求9所述的自动感应装置的控制方法，其特征在于，所述步骤(83)，具体包括：

检测所述超声波距离传感器的阻尼振荡，当所述收发一体探头的阻尼振荡停止后，控制器控制所述电子开关的两个输出端断开。

11.根据权利要求9所述的自动感应装置的控制方法，其特征在于，所述步骤(83)，具体包括：

延时预设振荡停止时间，控制器控制所述电子开关的两个输出端断开。

12.根据权利要求9所述的自动感应装置的控制方法，其特征在于，所述电子开关为隔离双向光藕。