CN109208701A - 一种卫浴感应控制器及提高该控制器灵敏度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种卫浴感应控制器及提高该控制器灵敏度和抗环境干扰的方法，通过对感应控制器的模块化设计，解决了现有感应控制单元组装维修复杂，易受潮损坏等问题，同时解决了现有感应控制单元容易受到外界环境干扰，灵敏度低的问题。包括控制单元、感应单元和电源，所述控制单元与所述感应单元信号连接，所述电源为所述控制单元和所述感应单元供电，所述控制单元包括单片机；所述感应单元包括距离传感器和红外发射管，所述距离传感器上设有红外接收器，所述红外接收器用以接收所述红外发射管发出的红外信号。

Description

一种卫浴感应控制器及提高该控制器灵敏度的方法

技术领域

本发明涉及卫浴领域，特别是一种卫浴感应控制器及提高该控制器灵敏度的方法。

背景技术

非接触式卫浴产品(如感应水龙头、感应小便器、感应淋浴器等)由于其具有减小接触污染，使用方便且干净卫生等优点，使用越来越广泛，且越来越受到市场的欢迎；非接触式卫浴产品采用感应单元控制其开启和关闭，目前的感应控制单元采用单片机+红外反射管+红外接收管+运放的结构，这一方案从结构上来说，零部件多，在生产组装和售后维修中都相对复杂，此外由于卫浴产品使用在潮湿的环境，零散的结构更容易受到水汽的侵蚀而发生损坏，导致产品的使用寿命降低，生产维护成本高；

于此同时，卫浴产品使用中往往会使感应器沾污、附着有水或者蒸汽，同时其使用环境也较为明亮(白炽灯、浴霸、太阳光)，导致感应控制单元会由于污物、水、蒸汽或者外界光的干扰导致灵敏度降低，出现感应不灵或者误操作的情况。

发明内容

本发明为一种卫浴感应控制器及提高该控制器灵敏度的方法，通过对感应控制器的模块化设计，解决了现有感应控制单元组装维修复杂，易受潮损坏等问题，同时解决了现有感应控制单元容易受到外界环境干扰，灵敏度低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种卫浴感应控制器，包括控制单元、感应单元和电源，所述控制单元与所述感应单元信号连接，所述电源为所述控制单元和所述感应单元供电，所述控制单元包括单片机；所述感应单元包括距离传感器和红外发射管，所述距离传感器上设有红外接收器，所述红外接收器用以接收所述红外发射管发出的红外信号。

进一步的，所述红外发射管与所述电源电连接，所述红外发射管与所述电源之间串联有开关管，所述单片机与所述开关管连接并控制所述开关管的开启和关闭。

进一步的，所述距离传感器与所述单片机通过串行通信总线方式连接。

进一步的，所述控制单元还包括LED指示灯、烧写口以及开漏输出，所述LED指示灯、所述烧写口以及所述开漏输出分别与所述单片机相应的输出端连接。

一种提高卫浴感应控制器灵敏度的方法，包括：

红外发射管按照预设周期和频率发射红外光，红外接收器接收红外光并传送至单片机进行分析处理；

对红外接收器接收到的红外光进行分析处理包括：

红外接收器接收到红外光时，判断此时红外发射管是开启还是关闭，并将红外发射管开启时红外接收器接收到的红外光以及红外发射管关闭时红外接收器接收到的红外光分别存入相应的数组中；

对存入相应数组中的红外光的信号值进行判断，并根据判断结果对信号及时做出相应的调整；

对红外发射管开启时红外接收器接收到的红外光的数值进行累加得到信号值加和值，对红外光以及红外发射管关闭时红外接收器接收到的红外光进行累加得到外界值加和值，信号值加和值与外界值加和值的差值，即为红外发射管发射的红外线的加和值；

判断该差值是否落入预先设定的阈值范围内，进而发出控制信号。

进一步的，红外接收器接收到红外光时，判断此时红外发射管是开启还是关闭，并将红外发射管开启时红外接收器接收到的红外光以及红外发射管关闭时红外接收器接收到的红外光分别存入相应的数组中，其具体方法为：

将红外发射管开启时接收到的红外光存入主动值数组中，将红外发射管关闭时接收到的红外光存入环境值数组中。

进一步的，对存入相应数组中的红外光的信号值进行判断，并根据判断结果对信号及时做出相应的调整，其具体方法为：

对采集周期内采集的主动值数值和环境值数值进行处理，并判断其变化大小，变化量小时提高主动值的数值；变化量大时减小主动值数据；

进一步的，将多次测量的差值进行加和平均，将得到的加和平均值与预先设定的阈值范围进行比较，判断是否发出控制信号。

进一步的，在进行信号值加和值与外界值加和值的差值运算时，将信号加和值和外界值加和值分别放入各自相应的数组队列中，并使用算法将队首的数据去除。

进一步的，对采集周期内采集的主动值数值和环境值数值进行处理，并判断其变化大小，变化量小时提高主动值的数值；变化量大时减小主动值数据，包括：

当得到主动值数值时，判断数值是否为0，若主动值数值为0时，将存入主动值数组内的数据按比例缩小；

当得到环境值数值时，判断环境值数值前后的变化量，当环境值变化量大于预设阈值时，将前一次得到的主动值数值按比例缩小；当环境值变化量小于预设阈值时，则将前一次得到的主动值数值按比例缩放大。

由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

一、本发明将原有的分离式控制系统整合为模块化控制单元，相对于传统的控制系统其保证了信号的一致性，也同时减少零部件的使用，减少了生产组装步骤，节约了生产的时间成本；更加便于售后维修和更换零部件；此外，模块化的原件其更利于整合和密封，是的产品整体的防水防潮功能更好，降低了潮湿环境对器件带来的伤害，提高产品寿命。

二、本发明中感应单元恒流驱动红外发射管，同时模块化的红外接收器保证了信号的一致性，提升响应速度，有助于感应单元对于信号的快速识别和判断，进而提升了感应控制器整体的灵敏度。

三、本发明通过其特定的算法提升感应控制器的灵敏度和识别的准确性，降低在使用过程中发生误判的概率，提高感应控制器的灵敏度，同时降低了感应控制器的反应时间。

四、本发明对采集周期内采集的主动值数值和环境值数值进行处理，并判断其变化大小，变化量小时提高主动值的数值，提高响应的灵敏度；变化量大时减小主动值数据，降低响应度；通过该方法提升卫浴感应控制器的灵敏度。

五、本发明采用滑动平均滤波算法去掉数组队列中队首的数据，以此对数据进行滤波处理，进而减小外界信号的干扰，提高判断准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明连接关系的结构示意图；

图2为本发明提高卫浴感应控制器灵敏度的方法的流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，一种卫浴感应控制器，包括控制单元1、感应单元2和电源3，所述控制单元1与所述感应单元2信号连接，所述电源3为所述控制单元1和所述感应单元2供电，所述控制单元1包括单片机10；所述感应单元2包括距离传感器20和红外发射管21，所述距离传感器20上设有红外接收器22，所述红外接收器22用以接收所述红外发射管21发出的红外信号，其中，红外接收器22接收到是经由待检测物反射回来的红外发射管21发射的红外信号。

所述红外发射管21与所述电源3电连接，所述红外发射管21与所述电源3之间串联有开关管4，所述单片机10与所述开关管4连接并控制所述开关管4的开启和关闭。

所述距离传感器20与所述单片机10通过串行通信总线方式连接，两者进行串行总线方式通信，同时由单片机10控制红外发射管21的按照预设频率开启和关闭电源3，单片机10读取红外接收管采集并传送至距离传感器20内部的红外数值，通过滤波算法、信号加强等方式处理信号值，感应单元2恒流驱动红外发射管21，同时模块化的红外接收器22保证了信号的一致性，提升响应速度，有助于感应单元2对于信号的快速识别和判断，进而提升了感应控制器整体的灵敏度，本发明中可做到区分传感器正前方15㎝白板的存在。

所述控制单元1还包括LED指示灯11、烧写口12以及开漏输出13，所述LED指示灯11、所述烧写口12以及所述开漏输出13分别与所述单片机10相应的输出端连接。

上述结构中将原有的分离式控制系统整合为模块化控制单元1，相对于传统的控制系统其保证了信号的一致性，也同时减少零部件的使用，减少了生产组装步骤，节约了生产的时间成本；更加便于售后维修和更换零部件；此外，模块化的原件其更利于整合和密封，是的产品整体的防水防潮功能更好，降低了潮湿环境对器件带来的伤害，提高产品寿命。

参照图2，一种提高卫浴感应控制器灵敏度的方法，包括：

红外发射管21按照预设周期和频率发射红外光，红外接收器22接收红外光并传送至单片机10进行分析处理；其中，红外发射管21发射周期是在对感应控制器进行参数设置时候进行设置的，同时设置的还有红外发射管21的驱动电流、通电时间、红外接收管的扫描时间及放大倍数等等，其中，驱动红外发射管21的电流越大，时间越短，红外接收管接收到的红外发射管21发出的信号受外界红外光的干扰就越小。

本发明中例程使用扫描间隔4ms，12次作为一个周期，不等间距读取4次主动红外发射的数值；每次读取的数值存放在rPSData[12]数组中，开启红外发射管21扫描获取数值为主动值，关闭红外发射管21扫描获取的数值为环境值；(下文按此进行描述)

在序号2、4、7、11读取数据临时变化为rPsDataOn(本次)，rPsDataOnPre(前一次)；

在序号0、1、3、5、6、8、9、10读取数据临时变化为rPsDataOff(本次)，rPsDataOffPre(前一次)；

进一步对红外接收器22接收到的红外光进行分析处理包括：

红外接收器22接收到红外光时，判断此时红外发射管21是开启还是关闭，并将红外发射管21开启时红外接收器22接收到的红外光以及红外发射管21关闭时红外接收器22接收到的红外光分别存入相应的数组中；其具体方法为：

将红外发射管21开启时接收到的红外光存入主动值数组中，将红外发射管21关闭时接收到的红外光存入环境值数组中。

再进一步对存入相应数组中的红外光的信号值进行判断，并根据判断结果对信号及时做出相应的调整；其具体方法为：

对采集周期内采集的主动值数值和环境值数值进行处理，并判断其变化大小，变化量小时提高主动值的数值，提高响应的灵敏度；变化量大时减小主动值数据，降低响应度；

当得到主动值数值时，判断数值是否为0，若主动值数值为0时，将存入主动值数组内的数据按比例缩小；

当得到环境值数值时，判断环境值数值前后的变化量，当环境值变化量大于预设阈值时，将前一次得到的主动值数值按比例缩小；当环境值变化量小于预设阈值时，则将前一次得到的主动值数值按比例缩放大。

对采集周期内采集的主动值数值和环境值数值进行处理，并判断其变化大小，变化量小时提高主动值的数值，提高响应的灵敏度；变化量大时减小主动值数据，降低响应度；通过该方法提升卫浴感应控制器的灵敏度。

对红外发射管21开启时红外接收器22接收到的红外光的数值进行累加得到信号值加和值，对红外光以及红外发射管21关闭时红外接收器22接收到的红外光进行累加得到外界值加和值，其中环境值的读取次数是主动轴读取次数的2倍，所有需要将环境值的累加值除去一半；

rPsDataOnSum＝rPsData[2]+rPsData[4]+rPsData[7]+rPsData[11]；

rPsDataOffSum＝(rPsData[0]+rPsData[1]+rPsData[3]+rPsData[5]+rPsData[6]+rPsData[8]+rPsData[9]+rPsData[10])/2；

信号值加和值与外界值加和值的差值，即为红外发射管21发射的红外线的加和值；将信号加和值和外界值加和值分别放入各自相应的数组队列中，并使用滑动平均滤波算法将队首的数据去除。

rPsDataOnLong＝rPsDataOnSum+rPsDataOnSum[0]+rPsDataOnSum[1]+rPsDataOnSum[2]+

rPsDataOnSum[3]+rPsDataOnSum[4]；

rPsDataOnSum[0]＝rPsDataOnSum[1]；

rPsDataOnSum[1]＝rPsDataOnSum[2]；

rPsDataOnSum[2]＝rPsDataOnSum[3]；

rPsDataOnSum[3]＝rPsDataOnSum[4]；

rPsDataOnSum[4]＝rPsDataOnSum；

rPsDataOffLong＝rPsDataOffSum+rPsDataOffSum[0]+rPsDataOffSum[1]+rPsDataOffSum[2]+

rPsDataOffSum[3]+rPsDataOffSum[4]；

rPsDataOffSum[0]＝rPsDataOffSum[1]；

rPsDataOffSum[1]＝rPsDataOffSum[2]；

rPsDataOffSum[2]＝rPsDataOffSum[3]；

rPsDataOffSum[3]＝rPsDataOffSum[4]；

rPsDataOffSum[4]＝rPsDataOffSum；

rPsDataComp＝rPsDataOnLong-rPsDataOffLong；

例程中使用长度为5的数组，以减小外部其他信号的干扰，有利于去除周期性信号的干扰；

然后将多次测量的差值进行加和平均，将得到的加和平均值与预先设定的阈值范围进行比较。判断该差值是否落入预先设定的阈值范围内，进而发出控制信号。当落入预先设定的阈值范围内连续超过几次后，则判断为检测到物体；判断的次数越多就越可靠，但反应就更为迟钝，本发明例程为判断3次；做到物体在传感器前方停留0.4S能够判断出检测到物体。

通过其特定的算法提升感应控制器的灵敏度和识别的准确性，降低在使用过程中发生误判的概率，提高感应控制器的灵敏度，同时降低了感应控制器的反应时间。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卫浴感应控制器，包括控制单元、感应单元和电源，所述控制单元与所述感应单元信号连接，所述电源为所述控制单元和所述感应单元供电，其特征在于：所述控制单元包括单片机；所述感应单元包括距离传感器和红外发射管，所述距离传感器上设有红外接收器，所述红外接收器用以接收所述红外发射管发出经过物体反射的红外信号及环境中的红外信号。

2.如权利要求1所述的一种卫浴感应控制器，其特征在于：所述红外发射管与所述电源电连接，所述红外发射管与所述电源之间串联有开关管，所述单片机与所述开关管连接并控制所述开关管的开启和关闭。

3.如权利要求1所述的一种卫浴感应控制器，其特征在于：所述距离传感器与所述单片机通过串行通信总线方式连接。

4.如权利要求1所述的一种卫浴感应控制器，其特征在于：所述控制单元还包括LED指示灯、烧写口以及开漏输出，所述LED指示灯、所述烧写口以及所述开漏输出分别与所述单片机相应的输出端连接。

5.一种提高卫浴感应控制器灵敏度的方法，其特征在于，包括：

红外发射管按照预设周期和频率发射红外光，红外接收器接收红外光并传送至单片机进行分析处理；

对红外接收器接收到的红外光进行分析处理包括：

红外接收器接收到红外光时，判断此时红外发射管是开启还是关闭，并将红外发射管开启时红外接收器接收到的红外光以及红外发射管关闭时红外接收器接收到的红外光分别存入相应的数组中；

对存入相应数组中的红外光的信号值进行判断，并根据判断结果对信号及时做出相应的调整；

对红外发射管开启时红外接收器接收到的红外光的数值进行累加得到信号值加和值，对红外光以及红外发射管关闭时红外接收器接收到的红外光进行累加得到外界值加和值，信号值加和值与外界值加和值的差值，即为红外发射管发射的红外线的加和值；

判断该差值是否落入预先设定的阈值范围内，进而发出控制信号。

6.如权利要求5所述的一种提高卫浴感应控制器灵敏度的方法，其特征在于：红外接收器接收到红外光时，判断此时红外发射管是开启还是关闭，并将红外发射管开启时红外接收器接收到的红外光以及红外发射管关闭时红外接收器接收到的红外光分别存入相应的数组中，其具体方法为：

将红外发射管开启时接收到的红外光存入主动值数组中，将红外发射管关闭时接收到的红外光存入环境值数组中。

7.如权利要求6所述的一种提高卫浴感应控制器灵敏度的方法，其特征在于：对存入相应数组中的红外光的信号值进行判断，并根据判断结果对信号及时做出相应的调整，其具体方法为：

对采集周期内采集的主动值数值和环境值数值进行处理，并判断其变化大小，变化量小时提高主动值的数值；变化量大时减小主动值数据。

8.如权利要求5-7任一项所述的一种提高卫浴感应控制器灵敏度的方法，其特征在于：将多次测量的差值进行加和平均，将得到的加和平均值与预先设定的阈值范围进行比较，判断是否发出控制信号。

9.如权利要求8所述的一种提高卫浴感应控制器灵敏度的方法，其特征在于：在进行信号值加和值与外界值加和值的差值运算时，将信号加和值和外界值加和值分别放入各自相应的数组队列中，并使用算法将队首的数据去除。

10.如权利要求7所述的一种提高卫浴感应控制器灵敏度的方法，其特征在于，对采集周期内采集的主动值数值和环境值数值进行处理，并判断其变化大小，变化量小时提高主动值的数值，提高响应的灵敏度；变化量大时减小主动值数据，降低响应度，包括：

当得到主动值数值时，判断数值是否为0，若主动值数值为0时，将存入主动值数组内的数据按比例缩小；

当得到环境值数值时，判断环境值数值前后的变化量，当环境值变化量大于预设阈值时，将前一次得到的主动值数值按比例缩小；当环境值变化量小于预设阈值时，则将前一次得到的主动值数值按比例缩放大。