CN113718912A - 一种基于水感应的开关装置及其控制方法 - Google Patents

一种基于水感应的开关装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于水感应的开关装置，包括盛水机构、供电机构、控制机构、稳压机构以及至少一个感应检测机构、指示机构和开关驱动机构；所述指示机构、开关驱动机构、稳压机构的输出端均与所述控制机构电性连接，所述开关驱动机构、稳压机构的输入端与所述供电机构电性连接；所述感应检测机构的一端设于所述盛水机构内的水中，另一端与所述控制机构电性连接。本发明还公开了一种基于水感应的开关装置的控制方法。采用本发明，能够解决现有触控开关易受水等液体的干扰而失灵的问题。

Description

一种基于水感应的开关装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及卫浴领域，尤其涉及一种基于水感应的开关装置及其控制方法。
背景技术
机械按键开关一开始是大多数家居卫浴产品所选择的控制开关，随着技术的进步，越来越多家居卫浴产品用触控开关代替机械按键开关，触控开关具有超薄、美观、大气、简约以及强大的实用兼容性。
然而，触控开关容易受水等液体的干扰而失灵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于水感应的开关装置及其控制方法，能够解决现有触控开关易受水等液体的干扰而失灵的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于水感应的开关装置，包括盛水机构、供电机构、控制机构、稳压机构以及至少一个感应检测机构、指示机构和开关驱动机构；所述指示机构、开关驱动机构、稳压机构的输出端均与所述控制机构电性连接，所述开关驱动机构、稳压机构的输入端与所述供电机构电性连接；所述感应检测机构的一端设于所述盛水机构内的水中，另一端与所述控制机构电性连接。
优选地，所述感应检测机构包括第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容以及金箔模块；所述金箔模块设于水中；所述第一电阻的一端与所述控制机构电性连接，另一端与所述金箔模块电性连接并依次通过所述第二电阻、第一电容接地；所述第一二极管与所述第一电阻并联，所述第二二极管与所述第二电阻并联；所述第一电容的一端与所述控制机构电性连接，另一端接地。
优选地，所述开关驱动机构包括第一开关管、第三电阻、第四电阻以及设备接入模块；所述第一开关管的控制端通过所述第三电阻与所述控制机构电性连接并通过第四电阻接地，所述第一开关管的输出端接地，所述第一开关管的输入端通过所述设备接入模块与所述供电机构电性连接，所述设备接入模块用于接入需要驱动的设备。
优选地，所述供电机构包括电源模块、低压检测模块、充电模块、第二开关管、第五电阻以及第六电阻；所述第二开关管的控制端通过所述第五电阻与所述控制机构电性连接，所述第二开关管的输入端通过所述第六电阻与所述充电模块的一端电性连接，所述充电模块的另一端用于接入市电，所述第二开关管的输出端与所述电源模块电性连接；所述低压检测模块一端与所述电源模块电性连接，另一端与所述控制机构电性连接。
优选地，所述基于水感应的开关装置还包括通信机构，所述通信机构与所述供电机构以及控制机构电性连接，所述通信机构为WIFI通信机构或蓝牙通信机构。
优选地，所述盛水机构包括第一储水模块和第二储水模块，所述第一储水模块和第二储水模块之间设有隔离模块，所述第一储水模块和第二储水模块内的水中均设置一个感应检测机构。
优选地，所述隔离模块的厚度为20mm～50mm，
优选地，所述第一储水模块和第二储水模块的厚度均为2mm～10mm。
本发明还提供了一种基于水感应的开关装置的控制方法，所述盛水机构包括第一储水模块和第二储水模块，所述第一储水模块和第二储水模块之间设有隔离模块，所述第一储水模块和第二储水模块内的水中均设置一个感应检测机构，包括：通过设于每个储水模块内的水中的感应检测机构感应人体靠近信号；当第一储水模块中的感应检测机构感应到人体靠近信号且第二储水模块中的感应检测机构未感应到人体靠近信号时，打开第一个开关驱动机构以及指示机构，
当第一储水模块中的感应检测机构未感应到人体靠近信号且第二储水模块中的感应检测机构感应到人体靠近信号时，打开第二个开关驱动机构以及指示机构，
当第一储水模块中的感应检测机构先感应到人体靠近信号且第二储水模块中的感应检测机构后感应到人体靠近信号时，打开第三个开关驱动机构以及指示机构，
当第二储水模块中的感应检测机构先感应到人体靠近信号且第一储水模块中的感应检测机构后感应到人体靠近信号时，打开第四个开关驱动机构以及指示机构。
优选地，所述基于水感应的开关装置的控制方法还包括：通过低压检测模块检测电源模块的电压信号；根据所述电压信号计算处所述电源模块的剩余电量；判断所述剩余电量是否大于预设电量；判断为是时，则使第二开关管导通，市电给所述电源模块充电，直到充满为止再使第二开关管截止；判断为否时，则使第二开关管截止。
实施本发明的有益效果在于：
本发明，通过将所述感应检测机构安装于所述盛水机构内的水中，当控制机构输出高频脉冲时，通过所述感应检测机构在水中形成电磁场，由于所述感应检测机构中存在自由电子，这些自由电子在电场作用下就会形成传导电流，进而产生焦耳热从而引起电磁波能量损耗。由于人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)，当人体靠近时同样会引起电磁能量损耗。因此只要检测流经所述感应检测机构的电能变化，就可以判断是否有人手靠近水。
采用本发明，即使在盛水机构的外部存在水等液体，所述基于水感应的开关装置依然可以监测到是否有人靠近所述基于水感应的开关装置，解决现有触控开关易受水等液体的干扰而失灵的问题。
附图说明
图1是本发明提供的基于水感应的开关装置的结构示意图；
图2是本发明提供的基于水感应的开关装置的原理框图；
图3是本发明提供的盛水机构的结构示意图；
图4是本发明提供的基于水感应的开关装置的另一原理框图；
图5是本发明提供的基于水感应的开关装置的电路图；
图6是本发明提供的供电机构的原理框图；
图7是本发明提供的基于水感应的开关装置的控制方法流程示意图；
图8是本发明提供的供电机构的控制方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
如图1～2所示，本发明提供了一种基于水感应的开关装置，包括盛水机构2、供电机构3、控制机构1、稳压机构4以及至少一个感应检测机构5、指示机构6和开关驱动机构7；所述指示机构6、开关驱动机构7、稳压机构4的输出端均与所述控制机构1电性连接，所述开关驱动机构7、稳压机构4的输入端与所述供电机构3电性连接；所述感应检测机构5的一端设于所述盛水机构2内的水中，另一端与所述控制机构1电性连接。
需要说明的是，所述控制机构1为单片机，单片机集成了运算器、控制器、存储器及输入输出器等诸多部件，实现对信号的处理、数据存储等诸多功能。比如运算器中就包含了大量比较电路，可以对接收的信号指令进行逻辑运算处理。优选地，上述单片机可以采用的型号包括但不限于PIC12F615。
具体地，本发明，通过将所述感应检测机构5安装于所述盛水机构2内的水中，当单片机PIC12F615输出高频脉冲时，通过所述感应检测机构5在水中形成电磁场，由于所述感应检测机构5中存在自由电子，这些自由电子在电场作用下就会形成传导电流，进而产生焦耳热从而引起电磁波能量损耗。由于人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)，当人体靠近时同样会引起电磁能量损耗。因此只要检测流经所述感应检测机构的电能变化，就可以判断是否有人手靠近水。采用本发明，即使在盛水机构的外部存在水等液体，所述基于水感应的开关装置依然可以监测到是否有人靠近所述基于水感应的开关装置，解决现有触控开关易受水等液体的干扰而失灵的问题。
如图3所示，优选地，所述盛水机构2包括第一储水模块21和第二储水模块22，所述第一储水模块21和第二储水模块22之间设有隔离模块23，所述第一储水模块21和第二储水模块22内的水中均设置一个感应检测机构5。进一步地，所述隔离模块23的厚度为20mm～50mm，所述第一储水模块21和第二储水模块22的厚度均为2mm～10mm，但均不限于此。
需要说明的是，本实施例中，通过所述隔离模块23将所述盛水机构2分成至少两层储水模块(本实施例为左右两层，左边的为第一储水模块，右边的为第二储水模块但不限于此)，每个储水模块内的水中均设置一个感应检测机构5；每个储水模块代表一个独立的控制开关，用于单独控制某个设备的开关状态，当用户用手接近左边的储水模块时，控制第一个设备的开关，当用户用手接近右边的储水模块时，控制第二个设备的开关；当用户先用手接近左边的储水模块后又接近右边的储水模块(从左往右挥手)时，控制第三个设备的开关；当用户先用手接近右边的储水模块后又接近左边的储水模块(从右往左挥手)时，控制第四个设备的开关，因此，本发明可以实现至少四个设备的开关控制；为了避免相邻储水模块中的感应检测机构误触发，所述隔离模块的厚度为20mm～50mm，优先选择30mm，太薄的话会误触发，太厚的话则浪费材料以及使用空间。所述储水模块的厚度为2mm～10mm，优先选择5mm，但不限于此。
如图4所示，优选地，所述基于水感应的开关装置还包括通信机构8，所述通信机构8与所述供电机构3以及控制机构1电性连接，所述通信机构8为WIFI通信机构或蓝牙通信机构。
需要说明的是，本实施例中，用户还可在手机等用户端通过所述通信机构8控制所述基于水感应的开关装置的开关状态，从而能够实现远程调节或者预约使用某个设备；另外，当出现故障报警时，用户通过手机等用户端还可以及时接收到相应的故障信息，从而及时地进行维护，提高产品的使用便利性。
如图5所示，优选地，所述感应检测机构5包括第一电阻R5、第二电阻R6、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C3以及金箔模块PAD；所述金箔模块PAD设于水中；所述第一电阻R5的一端与所述控制机构1电性连接，另一端与所述金箔模块PAD电性连接并依次通过所述第二电阻R6、第一电容C3接地；所述第一二极管D1与所述第一电阻R5并联，所述第二二极管D2与所述第二电阻R6并联；所述第一电容C3的一端与所述控制机构1电性连接，另一端接地。
需要说明的是，本实施例中，所述金箔模块PAD安装于水中，当微控制器PIC12F615的第6引脚输出高频脉冲时，通过金箔模块PAD在水中形成电磁场，由于金箔模块PAD中存在自由电子,这些自由电子在电场作用下就会形成传导电流,进而产生焦耳热从而引起电磁波能量损耗.由于人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质),当人体靠近时同样会引起电磁能量损耗。因此只要检测流经感应电极的电能变化,就可以判断是否有人手靠近水。
进一步地，所述开关驱动机构7包括第一开关管Q1、第三电阻R2、第四电阻R3以及设备接入模块J2；所述第一开关管Q1的控制端通过所述第三电阻R2与所述控制机构1电性连接并通过第四电阻R3接地，所述第一开关管Q1的输出端接地，所述第一开关管Q1的输入端通过所述设备接入模块J2与所述供电机构3(12V)电性连接，所述设备接入模块J2用于接入需要驱动的设备。
需要说明的是，本实施例中，通过控制所述第一开关管Q1的导通状态，来控制设备的开关状态，还通过所述第三电阻R2、第四电阻R3进行限流，避免烧坏电子元器件。
更佳地，所述稳压机构4包括稳压模块N1、输入滤波模块C1以及输出滤波模块C2；所述稳压模块N1的输入端为所述稳压机构4的输入端并通过所述输入滤波模块C1接地；所述稳压模块N1的输出端为所述稳压机构4的输出端并通过所述输出滤波模块C2接地。
需要说明的是，本实施例中，通过所述稳压模块N1转换获得适合控制机构工作的电压，并通过所述输入滤波模块C1以及输出滤波模块C2滤除电路中的杂波，提高供电的稳定性。
较优地，所述指示机构6包括指示灯模块VD1以及第七电阻R1；所述指示灯模块VD1的一端接地，另一端通过所述第七电阻R1与所述控制机构1电性连接。
需要说明的是，本实施例中，通过所述指示灯模块VD1来指示开关的状态，从而给用户提供信号参考，并通过所述第七电阻进行限流，避免烧坏电子元器件。
如图6所示，优选地，所述供电机构3包括电源模块31、低压检测模块32、充电模块33、第二开关管34、第五电阻35以及第六电阻36；所述第二开关管34的控制端通过所述第五电阻35与所述控制机构1电性连接，所述第二开关管34的输入端通过所述第六电阻36与所述充电模块33的一端电性连接，所述充电模块33的另一端用于接入市电，所述第二开关管34的输出端与所述电源模块31电性连接；所述低压检测模块32一端与所述电源模块31电性连接，另一端与所述控制机构1电性连接。
需要说明的是，本实施例中，通过所述低压检测模块32监测所述电源模块31的电压值，进而获得所述电源模块31的剩余电量，当所述剩余电量小于预设电量时，通过控制所述第二开关管导通，市电开始通过所述充电模块给所述电源模块充电，直至充满为止；所述第五电阻35以及第六电阻36用于限流作用，避免烧坏电子元器件。
如图7所示，本发明还提供了一种基于水感应的开关装置的控制方法，所述盛水机构包括第一储水模块和第二储水模块，所述第一储水模块和第二储水模块之间设有隔离模块，所述第一储水模块和第二储水模块内的水中均设置一个感应检测机构，包括：
S101，通过设于第一储水模块和第二储水模块内的水中的感应检测机构感应人体靠近信号；
S102，当第一储水模块中的感应检测机构感应到人体靠近信号且第二储水模块中的感应检测机构未感应到人体靠近信号时，打开第一个开关驱动机构以及指示机构，
S103，当第一储水模块中的感应检测机构未感应到人体靠近信号且第二储水模块中的感应检测机构感应到人体靠近信号时，打开第二个开关驱动机构以及指示机构，
S104，当第一储水模块中的感应检测机构先感应到人体靠近信号且第二储水模块中的感应检测机构后感应到人体靠近信号时，打开第三个开关驱动机构以及指示机构，
S105，当第二储水模块中的感应检测机构先感应到人体靠近信号且第一储水模块中的感应检测机构后感应到人体靠近信号时，打开第四个开关驱动机构以及指示机构。
本发明，通过将所述感应检测机构5安装于所述盛水机构2内的水中，当单片机PIC12F615输出高频脉冲时，通过所述感应检测机构5在水中形成电磁场，由于所述感应检测机构5中存在自由电子，这些自由电子在电场作用下就会形成传导电流，进而产生焦耳热从而引起电磁波能量损耗。由于人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)，当人体靠近时同样会引起电磁能量损耗。因此只要检测流经所述感应检测机构的电能变化，就可以判断是否有人手靠近水。采用本发明，即使在盛水机构的外部存在水等液体，所述基于水感应的开关装置依然可以监测到是否有人靠近所述基于水感应的开关装置，解决现有触控开关易受水等液体的干扰而失灵的问题。
具体地，本实施例中，通过所述隔离模块23将所述盛水机构2分成至少两层储水模块(本实施例为左右两层，左边的为第一储水模块，右边的为第二储水模块，但不限于此)，每个储水模块内的水中均设置一个感应检测机构5；每个储水模块代表一个独立的控制开关，用于单独控制某个设备的开关状态，当用户用手接近左边的储水模块时，控制第一个设备的开关，当用户用手接近右边的储水模块时，控制第二个设备的开关；当用户先用手接近左边的储水模块后又接近右边的储水模块(从左往右挥手)时，控制第三个设备的开关；当用户先用手接近右边的储水模块后又接近左边的储水模块(从右往左挥手)时，控制第四个设备的开关，因此，本发明可以实现至少四个设备的开关控制。
如图8所示，优选地，所述基于水感应的开关装置的控制方法还包括：
S201，通过低压检测模块检测电源模块的电压信号；
S202，根据所述电压信号计算处所述电源模块的剩余电量；
S203，判断所述剩余电量是否大于预设电量；
S204，判断为是时，则使第二开关管导通，市电给所述电源模块充电，直到充满为止再使第二开关管截止；
S205，判断为否时，则使第二开关管截止。
需要说明的是，本实施例中，通过所述低压检测模块32监测所述电源模块31的电压值，进而获得所述电源模块31的剩余电量，当所述剩余电量小于预设电量时，通过控制所述第二开关管导通，市电开始通过所述充电模块给所述电源模块充电，直至充满为止；通过本实施例，能够及时地保障供电，避免出现电源没电导致开关装置无法使用的情况出现。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于水感应的开关装置，其特征在于，包括盛水机构、供电机构、控制机构、稳压机构以及至少一个感应检测机构、指示机构和开关驱动机构；
所述指示机构、开关驱动机构、稳压机构的输出端均与所述控制机构电性连接，所述开关驱动机构、稳压机构的输入端与所述供电机构电性连接；
所述感应检测机构的一端设于所述盛水机构内的水中，另一端与所述控制机构电性连接。
2.如权利要求1所述的基于水感应的开关装置，其特征在于，所述感应检测机构包括第一电阻、第二电阻、第一二极管、第二二极管、第一电容以及金箔模块；
所述金箔模块设于水中；
所述第一电阻的一端与所述控制机构电性连接，另一端与所述金箔模块电性连接并依次通过所述第二电阻、第一电容接地；
所述第一二极管与所述第一电阻并联，所述第二二极管与所述第二电阻并联；
所述第一电容的一端与所述控制机构电性连接，另一端接地。
3.如权利要求1所述的基于水感应的开关装置，其特征在于，所述开关驱动机构包括第一开关管、第三电阻、第四电阻以及设备接入模块；
所述第一开关管的控制端通过所述第三电阻与所述控制机构电性连接并通过第四电阻接地，所述第一开关管的输出端接地，所述第一开关管的输入端通过所述设备接入模块与所述供电机构电性连接，所述设备接入模块用于接入需要驱动的设备。
4.如权利要求1所述的基于水感应的开关装置，其特征在于，所述供电机构包括电源模块、低压检测模块、充电模块、第二开关管、第五电阻以及第六电阻；
所述第二开关管的控制端通过所述第五电阻与所述控制机构电性连接，所述第二开关管的输入端通过所述第六电阻与所述充电模块的一端电性连接，所述充电模块的另一端用于接入市电，所述第二开关管的输出端与所述电源模块电性连接；
所述低压检测模块一端与所述电源模块电性连接，另一端与所述控制机构电性连接。
5.如权利要求1所述的基于水感应的开关装置，其特征在于，还包括通信机构，所述通信机构与所述供电机构以及控制机构电性连接，所述通信机构为WIFI通信机构或蓝牙通信机构。
6.如权利要求1～5任一所述的基于水感应的开关装置，其特征在于，所述盛水机构包括第一储水模块和第二储水模块，所述第一储水模块和第二储水模块之间设有隔离模块，所述第一储水模块和第二储水模块内的水中均设置一个感应检测机构。
7.如权利要求6所述的基于水感应的开关装置，其特征在于，所述隔离模块的厚度为20mm～50mm。
8.如权利要求6所述的基于水感应的开关装置，其特征在于，所述第一储水模块和第二储水模块的厚度均为2mm～10mm。
9.一种基于权利要求1～6所述的基于水感应的开关装置的控制方法，其特征在于，所述盛水机构包括第一储水模块和第二储水模块，所述第一储水模块和第二储水模块之间设有隔离模块，所述第一储水模块和第二储水模块内的水中均设置一个感应检测机构，所述基于水感应的开关装置的控制方法包括：
通过设于每个储水模块内的水中的感应检测机构感应人体靠近信号；
当第一储水模块中的感应检测机构感应到人体靠近信号且第二储水模块中的感应检测机构未感应到人体靠近信号时，打开第一个开关驱动机构以及指示机构，
当第一储水模块中的感应检测机构未感应到人体靠近信号且第二储水模块中的感应检测机构感应到人体靠近信号时，打开第二个开关驱动机构以及指示机构，
当第一储水模块中的感应检测机构先感应到人体靠近信号且第二储水模块中的感应检测机构后感应到人体靠近信号时，打开第三个开关驱动机构以及指示机构，
当第二储水模块中的感应检测机构先感应到人体靠近信号且第一储水模块中的感应检测机构后感应到人体靠近信号时，打开第四个开关驱动机构以及指示机构。
10.如权利要求9所述基于水感应的开关装置的控制方法，其特征在于，还包括：
通过低压检测模块检测电源模块的电压信号；
根据所述电压信号计算处所述电源模块的剩余电量；
判断所述剩余电量是否大于预设电量；
判断为是时，则使第二开关管导通，市电给所述电源模块充电，直到充满为止再使第二开关管截止；
判断为否时，则使第二开关管截止。
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Application publication date: 20211130

Assignee: Foshan Lehua Hengye Kitchen and Bathroom Co.,Ltd.

Assignor: Arrow Home Group Co.,Ltd.

Contract record no.: X2024980002619

Denomination of invention: A switch device based on water induction and its control method

Granted publication date: 20230210

License type: Common License

Record date: 20240307