CN1195928C - 全自动智能坐便器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动智能坐便器，其特点是，本发明在水路里配有臭氧发生器，在水箱另设空间里配有消毒液盒及消毒液自动供应装置、消毒液、清水先杀菌再用清水清洗装置、暖风输出烘干装置，设有驱动坐便器上盖及坐圈自动打开装置，设有坐圈自动增温或减温装置，并设有智能识别电路控制系统。本抽水马桶全免接触，除解、提裤子需您亲自动手外，其他的一切动作均由电脑识别自动完成，有使用舒适性好、避免了细菌的交叉感染又节水等诸多优点。本发明在星级宾馆、豪华饭店、接待中心、交易场所、娱乐场所、高级公寓等公共场所具有普遍的推广使用价值。

Description

全自动智能坐便器

技术领域：

本发明涉及一种坐便器，尤其是一种全自动智能坐便器。

背景技术：

坐便器是人们日常生活中不可缺少的卫生器具，现有的坐便器，人们在使用它时，先要把桶盖掀开，然后坐上去使用，用完后还要拧动水箱上的放水阀放水冲洗，这种坐便器使用时对开盖放水除了感觉麻烦外，还有不卫生的感觉。目前还有人发明了清洗屁股功能的坐便器，这种装置清洗屁股，冲净了屁股，但也把由前面使用者留下的细菌传染给后面的使用者。自动清洗屁股的马桶又增加了新的传染源，危害程度大于普通马桶。现在迫切需要解决的不是自动清洗屁股的功能，而是解决由马桶坐垫引起的细菌传染问题。据统计，由于坐垫而传染上爱滋病的病例，在全球已发生多例，中国就发生过二例，其它感染病的传染病例就更多了。为此人们在宾馆、高级公寓，使用者不愿用手直接接触坐垫，便有人在坐垫不掀起的情况下小便，或用脚挑起坐垫，甚至有人直接蹲在坐便器座圈上方便，使坐圈布满了细菌，造成恶性循环，增加了疾病的传染，高级宾馆不得不发一次性坐套。再其次目前坐便器没有前段冲水功能，使坐便器易结垢，且不易冲净。另外还有现有的坐便器，在夏天或人体出汗的情况下使用坐便器，人体的皮肤会粘在坐圈上，当使用者想移动或离开时，皮肤有极大的不舒适感，而在冬天使用坐便器，人体接触冰冷的坐圈，皮肤也有极大的不舒适感。

发明内容：

为克服上述存在问题，本发明提供一种具有自动打开坐便器坐圈及上盖，自动消毒、杀菌、清洗、烘干坐便器坐圈，坐圈自动增温或减温等功能的全自动智能坐便器。

本发明含坐便器主体、水箱、坐便器上盖、坐便器坐圈、冲洗屁股的喷头及水箱进排水装置等组成，其特点是：在水箱内另设有的空腔内置有消毒液盒及消毒液自动供应装置，在消毒液盒及消毒液供应装置的消毒液、清水混合腔下分别置有清水进口、消毒液清水混合腔的清水输出口，其清水由在水箱上所另设的进水装置供给，进水装置包括进水阀门、臭氧发生器，在消毒液清水混合腔的清水输出口上配有消毒清洗液输出管道的一端，消毒清洗液输出管道的另一端配在水箱的下部的一消毒液及清水喷口腔内，该消毒液及清水喷口腔的外侧面与坐便器坐圈后端相吻合；

在水箱的另设空腔内置有风机，在风机的风力输出腔内配有发热装置，烘干喷管的一端连接在风机的暖风输出腔，烘干喷管的另一端配于设在水箱下部的暖风烘干喷口腔内，该暖风烘干喷口腔的外侧面与坐便器坐圈后端相吻合；

在坐便器上盖后端的两爪内固定有上盖传动轴，在上盖传动轴上配有驱动上盖传动轴运转的传动轮、电机；坐便器坐圈后端两爪内分别固定有坐圈传动轴，两坐圈传动轴动配合在上盖传动轴上，在两坐圈传动轴上配有坐圈传动轴同步连接器，在坐圈传动轴上配有驱动坐圈传动轴运转的传动轮、电机；

在水箱的总进水口上设有臭氧发生器，在水箱上的放水开关上设有自动冲水驱动装置，该自动冲水驱动装置可人工直接打开开关冲水，也可由电路信号控制自动冲水；

在水箱的正面上部置有传感器I、传感器II及面阵传感器的窗口和电路组件，坐便器在有制动要求的部位还置有一系列限位行程开关，在坐便器坐圈内置有制热制冷模块及温度传感器、压力传感器，在坐便器主体正面的底脚上方配有线阵传感器窗口，在坐便器主体的前方地面上，使用者使用时脚接触到的地方放置一压力传感器阵列；

线阵传感器通过接插件J1的2、3脚与单片机U1的输入/输出口I/O口相连，进行双机通信；面阵传感器通过接插件J2的2、3脚与单片机U1的输入/输出口I/O口相连，进行双机通信；传感器I的信号通过接插件J3的4脚信号输入给或非门U3-1经反向整形后输入给单片机U1的中断口INT口；传感器II的信号通过接插件J3的2、3脚输入给或非门U3-2输入端，信号经过相或运算后反向整形输入给单片机U1的输入/输出口I/O口；压力传感器输出的开关量信号通过接插件J4输入给单片机U1的输入/输出口I/O口；温度传感器输出的脉冲信号通过接插件J5输入给单片机U1的计数输入口RTCC口；遥控器发射电路的红外线信号经红外线接收模块U4接收后，接入单片机U1的具有中断功能的输入输出口RB口，用于调节系统工作状态参数；上盖和坐圈的上下限位开关SW1-SW4信号直接输入给单片机U1的具有信号变化中断功能的输入输出口RB口；语音提示的语音芯片U2与单片机U1进行双机通信，语音芯片U2的语音输出信号，通过电阻R33-R35、三极管T19组成的放大电路，驱动扬声器SP发声；单片机U1对接插件J1-J3、红外线接收模块U4、上下限位开关SW1-SW4的输入信号进行处理后，通过电阻R1-R13、继电器K1-K13组成的功率放大隔离电路放大后驱动功率器件；单片机U1输出的工作状态和电源状态信号，可通过发光二极管LED1-LED2的显示方式来显示系统的工作状态，或通过荧光显示屏显示工作状态；压力传感器阵列能对压力传感器阵列输出的信号进行逻辑分析，根据脚尖与脚后跟产生的压力重轻，分析出脚尖的方向，从而得出使用者的面向；

接通电源后，当有人来方便时，实现如下自动操作：

a、无需人工操作，自动打开、关闭上盖或打开、关闭坐圈和上盖；

b、消毒、清洗、烘干坐便器；

c、前段冲水，润湿坐便器；

d、根据实际使用时间，即压力传感器上有信号输出的时间，区别是女士小解还是大解，且可根据使用者的情况和习惯调节用于区别两种状态的时间参考值的大小，以保证″大解″不″小冲″。

本发明的优点：本抽水马桶全免接触，除解、提裤子需您亲自动手外，其他的一切动作均由电脑自动完成，有使用舒适性好、避免了细菌的交叉感染又节水等诸多优点。所设的前段冲水，润湿坐便器，使得容易将坐便器冲净，并使得坐便器不易结垢。

附图说明：

图1为本发明的主视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图3III的放大视图；

图5为图2II的横向剖面即坐便器上盖与坐圈传动轴放大视图；

图6为图3的A-A向放大剖面视图；

图7为图3的B-B放大剖面视图；

图8为坐圈与水箱上消毒液及清水喷口、烘干暖风喷口配合的示意图；

图9为图2上I的放大视图；

图10为图9上的活塞驱动盘的传动结构示意图；

图11为温度传感器动作框图；

图12为本发明工作流程框图；

图13为本发明电路原理图；

图14为荧光显示电路图；

图15为摇控键盘电路图。

具体实施方式：

如图1-图10所示，本发明由坐便器主体1、水箱12、坐便器上盖19、坐便器坐圈20、进水口2、冲洗屁股的喷头、电源输入口4等组成，在水箱12内另设有的空腔内置有消毒液盒及消毒液自动供应装置11，该装置的上面为消毒液容器盒48，在消毒液容器盒48底孔下配有消毒液止回装置47，在消毒液止回装置47的中间三通孔中配有活塞49，活塞连杆50的一端连接在活塞49，其另一端配在活塞驱动盘51上的连杆轴56上，活塞驱动盘51配在电机54上的电机轴55上，电机54配在水箱12壁上。消毒液止回装置47上所设的底孔与消毒液、清水混合腔52相通，在消毒液、清水混合腔52的两侧内壁上动配合有搅拌叶片轴45的两端，搅拌叶片轴45与消毒液止回装置47输出孔相垂直，在搅拌叶片轴45上配有搅拌叶片46，在消毒液、清水混合腔52下分别置有清水进口44、消毒液清水混合腔的清水输出口53。当电机54接受到信号运转，驱动活塞驱动盘51转动，使得活塞49产生位移，从而将消毒液止回装置47封住消毒液容器盒48底孔打开，掉下一定量的消毒液进入消毒液、清水混合腔52内，在消毒液被吸下的力量作用下，搅拌叶片46带动搅拌叶片轴45产生转动，实现清水与消毒液均匀混合；当活塞49再向相反方向位移时，消毒液止回装置47封住消毒液容器盒48底孔，这时电机54接收到信号停止转动。清水由在水箱12的底部上所设的进水阀门、臭氧发生器3等进水装置供给进水管道7至清水进口44，在消毒液清水混合腔的清水输出口53上配有消毒清洗液输出管道6的一端，消毒清洗液输出管道6的另一端配在水箱12下部的一消毒液及清水喷口腔内，该消毒液及清水喷口腔的外侧面与坐便器坐圈20后端相吻合。

在水箱12底部的另设空腔内置有风机5，在风机5的烘干风道17内配有制热模块PTC，烘干喷管39的一端连接在风机5的烘干风道17输出端上，烘干喷管39的另一端配于设在水箱12下部的另一暖风烘干喷口腔内，该暖风烘干喷口腔的外侧面与坐便器坐圈20后端相吻合。

在坐便器上盖19后端的两爪内固定有上盖传动轴30，在上盖传动轴30上配有驱动上盖传动轴30运转的连接器34、皮带盘28、皮带31、上盖驱动电机35等传动装置；坐便器坐圈20后端两爪内分别固定有坐圈传动轴29，两坐圈传动轴29动配合在上盖传动轴30上，在两坐圈传动轴29上配有的坐圈传动轴同步连接器27，在坐圈传动轴29上配有驱动坐圈传动轴29运转的皮带盘28、皮带31、坐圈电机32等传动装置，上盖电路引线25经在上盖传动轴30上制有上盖电路引线出线孔33引进，坐圈电路引线26经在坐圈传动轴29的一端的圆柱面上设有坐圈电路引线过线槽38引进。

坐便器主体1上面及与其相配的坐便器坐圈20采用外周高、内周低的向里凹结构，让清洗坐圈的液体不外溅并流入坐便器内参与冲洗坐便器。

在坐便器上盖19的后端两爪内侧之间设有当坐便器上盖19向上掀起时，可封闭住消毒液及清水喷口42、烘干暖风喷口43的消毒及烘干喷口挡板41，且消毒及烘干喷口挡板41当坐便器上盖19关闭时使得消毒液及清水喷口42、烘干暖风喷口43畅通。

在水箱12的总进水口上配有臭氧发生器，在水箱12上的放水开关轴上配有带轮，与其相配的另一带轮配在电机轴上，电机固定在水箱12壁上，该自动冲水驱动装置10可人工直接打开开关冲水，也可由电路信号控制自动冲水。

在水箱12的正面上部置有传感器I、传感器II及面阵传感器的窗口9和电路组件8，坐便器在根据制动要求的部位还置有一系列限位行程开关，在坐便器坐圈20内置有制热制冷模块及温度传感器21、压力传感器24，在坐便器主体1正面的底脚上方配有线阵传感器窗口16，在坐便器主体1的前方地面上，使用者使用时脚接触到的地方放置一压力传感器阵列；

接通电源后，当有人来方便时，实现如下自动操作：

a、无需人工操作，自动打开、关闭上盖或打开、关闭坐圈和上盖；

b、消毒、清洗、烘干坐便器，紫外线灯杀灭病菌，避免交叉感染；

c、前段冲水，润湿坐便器；

d、根据实际使用时间，即压力传感器上有信号输出的时间，区别是女士小解还是大解，且可根据使用者的情况和习惯调节用于区别两种状态的时间参考值的大小，以保证″大解″不″小冲″。

图13为本发明电路原理图，电阻R36、电容C3、电容C4组成单片机U1的电源滤波电路，为单片机U1提供电源。电阻R36的一端接电源正极输入端VCC，另一端和电容C4的正接和电容C3的一端相连，并接入单片机U1的电源正极输入端VCC，电容C3、电容C4的另一端接入地。由晶体振荡器XTAL1、电容C1、电容C2和单片机U1的脉冲输入口OSC1、脉冲输出口OSC2形成振荡信号，为单片机U1的工作提供时钟信号。晶体振荡器XTAL1的两端分别和电容C1、电容C2的一端及单片机U1的脉冲输入口OSC1、脉冲输出口OSC2相连，电容C1、电容C2的另一端接入地。

单片机U1的复位口MCLR口外接复位电路。单片机U1的电源负极输入端VSS脚接入地。

接插件J1连接线阵传感器，接插件J1的4脚接电源正极输入端VCC，为线阵传感器供电。单片机U1为线阵传感器提供的时钟信号通过限流电阻R37从接插件J1的3脚输出。接插件J1的3脚与电阻R37的一端相连，电阻R37的另一端接入单片机U1的输入/输出口I/O口。线阵传感器的识别结果通过接插件J1的2脚输入给单片机U1的输入/输出口I/O口，单片机U1的输入/输出口I/O口(接插件J1的2脚)通过上拉电阻R38接入电源正极输入端VCC。当单片机U1断开线阵传感器的时钟信号让线阵传感器休眠时，单片机U1的输入/输出口I/O口(接插件J1的2脚)将无信号输入，上拉电阻R38使单片机U1的输入/输出口I/O口(接插件J1的2脚)置高电平。

接插件J2连接面阵传感器，接插件J2的4脚接电源正极输入端VCC，为面阵传感器供电。单片机U1为线阵传感器提供的时钟信号通过限流电阻R39从接插件J2的3脚输出。接插件J2的3脚与电阻R39的一端相连，电阻R39的另一端接入单片机U1的输入输出口I/O口。面阵传感器的识别结果通过接插件J2的2脚输入给单片机U1的输入/输出口I/O口，单片机U1的输入/输出口I/O口(接插件J2的2脚)通过上拉电阻R40接入单片机U1的电源正极输入端VCC。当单片机U1断开线阵传感器的时钟信号让面阵传感器休眠时，单片机U1的输入/输出口I/O口(接插件J2的2脚)将无信号输入，上拉电阻R40使单片机U1的输入/输出口I/O口(接插件J2的2脚)置高电平。

接插件J3接传感器I和传感器II，接插件J3的5脚接电源正极输入端VCC为传感器I和传感器II供电，传感器I的输出信号通过接插件J3的4脚接入或非门U3-1的输入脚，传感器I的信号通过或非门U3-1的反向作用输出给单片机U1的中断口INT口，(当传感器I有信号输出时，单片机U1从睡眠状态唤醒，启动线阵&面阵传感器进行检测，也可通过遥控器把线阵&面阵传感器设定为连续检测状态，可提高系统可靠性，但降低了线阵&面阵传感器的使用寿命)，或非门U3-1的输入脚通过电阻R43接地。传感器II的输出信号通过接插件J3的2、3脚接入或非门U3-2的两输入脚。或非门U3-2的两输入脚分别通过电阻R41、电阻R42接地，或非门U3-2的输出脚接入单片机U1的输入/输出口I/O口，或非门U3-2的作用为，当传感器II的任一侧面感应出信号，单片机U1的输入/输出口I/O口都将得到信号(或非门U3-2的输出脚都将有信号输出)。

线阵传感器、面阵传感器、传感器I和传感器II分别通过接插件J1、接插件J2、接插件J3的1脚接地。

接插件J4连接压力传感器，压力传感器输出的开关量信号由接插件J4的1脚接入单片机U1的输入/输出口I/O口，单片机U1的输入/输出口I/O口(接插件J4的1脚)通过上拉电阻R18接入电源正极输入端VCC，接插件J4的2脚接地。

接插件J5连接温度传感器，接插件J5的1脚接电源正极输入端VCC为温度传感器供电，温度传感器输出的脉冲信号通过接插件J5的2脚接入单片机U1的计数器输入口RTCC，单片机U1的计数器输入口RTCC口通过上拉电阻R19接入电源正极输入端VCC。接插件J5的3脚接地。

U4为红外线接收模块，红外线接收模块U4的1脚接电源正极输入端VCC得到电源，红外线接收模块U4的3脚接地，红外线接收模块U4的输出信号从2脚接入单片机U1的具有中断功能的输入输出口RB口(利用单片机U1的具有中断功能的输入输出口RB口的中断功能，当用遥控器进行参数修改时，系统执行完正在运行的某一段程序后暂时停止，开始接收遥控器的操作)。

坐便器的上盖和坐圈的上下限位开关SW1～SW4的一端分别和单片机U1的具有中断功能的输入输出口RB口相连(单片机U1的具有中断功能的输入输出口RB口具有信号变化中断功能，当有使用者强行改变上盖和坐圈的状态时，系统将执行对应的中断程序，避免了死机和停止继续执行对应状态下的自动程序，对应图11的a、b、c、d、e)，单片机U1的具有中断功能的输入输出口RB口(上下限位开关SW1～SW4和单片机U1的具有中断功能的输入输出口RB口相连的一端)通过上拉电阻R20～R24接入电源正极输入端VCC。

单片机U1的输出信号通过继电器K1～K13隔离放大后驱动执行组件，如电机等。继电器K1～K13分别驱动如下：

①杀菌装置，②添加消毒液装置，③冲洗坐圈装置，④坐圈烘干装置，⑤前段冲水驱动装置，⑥后段冲水驱动装置(小冲)，⑦后段冲水驱动装置(大冲)，⑧驱动发热模块，⑨驱动制冷模块，⑩打开上盖电机驱动，(11)关闭上盖电机驱动，(12)打开坐圈电机驱动，(13)关闭坐圈电机驱动；

单片机U1的输出信号由输入/输出口I/O口接入电阻R1～R13的一端，电阻R1～R13的另一端与三极管T1～T13的基极相连，三极管T1～T13的发射极接地，三极管T1～13的集电极分别和继电器K1～K13的一端相连，继电器K1～K13的另一端接入电源的正极输入端VCC，反向电流吸收二极管D1～D13的负极端和接入电源正极输入端VCC的继电器K1～K13的一端相连，二极管D1～D13的正极端和继电器K1～K13的另一端相连。

作为电源指示和工作状态指示的发光二极管LED1、LED2的正极通过限流电阻R15、R17接入电源正极输入端VCC，发光二极管LED1、LED2的负极与三极管T14、T15的集电极相连，三极管T14、T15的发射极接入地，三极管T14、T15的基极输入信号通过电阻R14、R16从单片机U1的输入/输出口I/O口获得。

电源指示和工作状态指示也可采用荧光显示电路如图14所示，荧光显示模块U5的串行数据输入口RD、串行数据输出口TD口接入单片机U1的输入/输出口I/O口，实现单片机U1与荧光显示屏的双机通信，荧光显示屏另需一组-30V电源。荧光显示屏可直接显示文字，如：“系统正在消毒”、“前段冲水时间2秒”等文字语言，比较直观，且用遥控器对系统工作参数进行修改时，可直接显示工作参数值。

U2为语音集成芯片，当一开始使用时，人们不熟悉他的功能和使用方式，语音芯片U2提供了语音提醒功能(此语音提醒功能可通过遥控器改为″嘟″音提醒，也可取消此功能)。语音芯片U2的电源由电阻R24、稳压二极管DZ、电容C6、电容C5组成，电源正极输入端VCC通过电阻R24接稳压二极管DZ的负极，形成降压和稳压的作用，稳压二极管DZ的负极同时和电容C5的正极、电容C6的一端相连，形成滤波作用，并接入语音芯片U2的电源正极输入端VCC脚为语音芯片U2供电，稳压二极管DZ的正极、电容C5和电容C6的另一端接地。语音芯片U2的串行信号输入口MOSI直接和单片机U1的串行信号输出口SDO相连，语音芯片U2的串行信号输出口MISO通过由电阻R28～R31、三极管T16～T18组成的电平转换电路接入单片机U1的串行信号输入口SDI相连，(由于语音芯片大都为3V供电，单片机U1为5V供电，语音芯片U2的串行信号输出口MISO口为P沟道驱动输出，输出约2.6伏，达不到单片机U1的4V信号输入的要求，特设电平转换电路)，语音芯片U2的串行信号输出口MISO通过电阻R32接入三极管T16的基极，当语音芯片U2的串行信号输出口MISO；输出为″低″时，三极管T16集电极为″高″，三极管T17截止，三极管T18导通，电流由电源正极输入端VCC流入电阻R31、电阻R29进入三极管T18的基极，三极管T18集电极为″低″，当语音芯片U2的串行信号输出口MISO输出为″高″时，语音芯片U2的串行信号输出口MISO的输出电流通过电阻R32进入三极管T16的基极，三极管T16导通，三极管T16集电极为″低″，三极管T18截止，三极管T17导通，三极管T17的基极电流由电源正极输入端VCC进入三极管T17的发射极，再由三极管T17的基极通过电阻R29进入三极管T16的集电极，流入地，三极管T17的发射极通过电阻R28输出为″高″。语音芯片U2的语音信号的行数信号输出口RAC接入单片机U1的计数器输入口RTCC，用于对语音播放的行数信号进行计数，以便根据需要跳到其他不连续的行空间进行放音，语音芯片U2的语音播放结束标志输出信号口INT接入单片机U1的具有中断功能输入输出口RB口，通过单片机U1的具有中断功能的输入输出口RB口信号变化中断功能，及时引起单片机的中断(语音芯片U2的行数信号输出口RAC、播放结束标志输出信号口INT为集电极开路输出)，所以只需通过上拉电阻R26、R27接入电源正极输入端VCC，把语音芯片U2的行数信号输出口RAC、播放结束标志输出信号口INT输出电平拉至电源正极输入端VCC)。语音芯片U2的语音模拟信号输出脚Aout输出给由电阻R33～R35、三极管T19组成的功率放大电路，驱动扬声器SP，隔直耦合电容C7和电阻R25并联后，串在电源正极输入端VCC和扬声器SP之间，电容C7的正极接电源正极输入端VCC。语音芯片U2的电源负极输入端VSS接地。

如图15所示，遥控器红外线发射芯片U6的电源直接由二节电池供电，电池组的正极接入红外线发射芯片U6的电源正极输入端VCC，电池组的负极接入红外线发射芯片U6的电源负极输入端VSS，输出信号通过红外线发射芯片U6的信号输出口I/O(out)口输入给限流电阻R44后输入给三极管T20的基极，信号经三极管T20放大后驱动红外线发射管LED，电源由电源正极输入端VCC接入限流电阻R45后接入红外线发射管LED的正极，红外线发射管LED的负极接三极管T20的集电极。红外线发射芯片U6的输入、输出口RA、RB口输出的脉冲信号对键盘组K1-Kn进行扫描，当确认有按键按下时，由红外线发射芯片U6的信号输出口I/O(out)口输出与按键相对应的指令信号。遥控器发射的红外线指令信号，由红外线接收模块U4接收后输入给单片机U1，进行对系统工作参数的修改。低功耗单片机休眠时，功耗在1uA左右，可由电池直接给遥控器发射电路供电，红外线发射芯片U6也可用专用遥控器发射芯片。

全自动坐便器的所有功能，都可通过遥控器发送操作信号，红外线接收模块U4接收，由单片机有选择的选用某些指定功能。并可以调节冲水时间，杀菌时间等工作参数，亦可取消此功能。

如图11所示，温度传感器输出的脉冲信号输入到单片机U1计数器输入端RTCC口，单片机对温度传感器输出的脉冲信号进行计数，计算出单位脉冲数值，即脉冲信号频率f，当检测出的信号频率值f与预先设定值f₀不等时，系统跳至坐圈恒温子程序执行；

①当f＜f₀时，即坐圈温度低于预定设定值时，开始检测半导体制冷模块的工作状态：

a、如果是工作状态，则降低半导体制冷模块的单位工作间隙时间比值，即降低输出脉冲信号的高低电平宽度比值，直至坐圈温度达到正常值，当输出脉冲信号宽度比值达到极限而无法再改变时，系统关闭半导体制冷模块，打开制热模块PTC，由于制热模块PTC输出的温度恒定的，只需将制热模块PTC输出成连续工作方式。

b、如果半导体制冷模块是关闭状态，系统打开制热模块PTC。

②当f＞f₀时，即坐圈温度值比原先设定值高时，系统开始检测制热模块PTC的工作状态：

a、如果是工作状态，系统关闭制热模块PTC(此时制热模块PTC几乎不产生热量，呈微功耗状态，坐圈温度高一般是环境温度高造成的。)，打开半导体制冷模块，此时半导体制冷模块的单位工作间隙时间比值最低。即单片机的输出脉冲高低电平宽度比值最小。如温度仍高，系统将增大输出脉冲高低电平比值，直至最大的常开方式。

b、如果此时制热模块PTC呈关闭状态，系统单片机增大驱动半导体制冷模块输出脉冲高低电平宽度比值，直至最大。

当系统检测到坐圈温度在正常范围内，即温度传感器输出的脉冲信号频率值f等于预先设定值f₀时，系统返回，退出坐圈恒温控制子程序。

工作过程说明

前段识别流程

当有使用者需要使用坐便器时，传感器I感应出人体信号，系统打开坐便器上盖，同时启动线阵传感器和面阵传感器，如此时杀菌装置(紫外线灯、臭氧发生器等，下同)处于打开状态，系统将强行关闭(距前一次使用超过时间设定值时，本装置已自行关闭)。

如果系统检测出使用者为面对坐便器，系统将执行″男士小解流程″，如图12中所示单虚线流程。

如果系统检测出使用者为背对坐便器，系统将执行″非男士小解流程″，图12中所示双虚线流程。

当线阵传感器和面阵传感器都无法识别时，系统开始检测传感器II的信号，如果传感器II有信号输出，系统转至″男士小解流程″，如无信号输出，系统返回，开启线阵传感器和面阵传感器继续检测，如果在检测过程中压力传感器有信号输出，系统转至″非男士小解流程″，如经过一段时间后，压力传感器仍无信号输出，或传感器I信号丢失，系统将关闭上盖，强行返回。

系统对识别装置的认可优先权依次为：线阵传感器，面阵传感器，传感器II。

使用者脚处于一个特殊位置，即脚不在线阵传感器的检测范围内，或使用者穿着已盖过脚尖的大脚裤，线阵传感器将无法识别，此时系统打开面阵传感器，提取面阵传感器的识别结果。

在线阵传感器和面阵传感器都无法识别时(这种情况几乎没有)，开始采用传感器II的结果，采用传感器II的目的是为了提高识别率，当去掉线阵传感器和面阵传感器仅用传感器II时，系统仍可正常工作，这样系统的成本就低了，可满足不同的用户群。

在实际使用时，系统采用模块结构，线阵传感器，面阵传感器，传感器II可独立使用其中之一，或组合使用。

男士小解流程

打开坐便器坐圈，并开启阀门，执行前段冲水，由于在进水管道中串入了臭氧发生器，在使用时坐便器中的积水已含有臭氧离子，将起到杀菌除臭于过程中的作用。

当使用者使用完离开，即传感器I的信号丢失，系统开始检测从坐圈打开到传感器I信号丢失的时间，如大于预先设定值(此值从零到一具体值可调，即也可关闭此功能，此功能主要为非使用状态下，防止误冲水)，系统驱动传统手动的小冲″执行钮″执行后段冲水，如检测到的时间值小于一预先设定值，系统跳过后段冲水直接返回。

非男士小解流程

当压力传感器有信号输出，系统开始添加消毒液，并打开阀门执行前段冲水(冲极少量的水，润湿坐桶，以易于后期冲净，下同)，由于在进水管道中串入了臭氧发生器，在使用时坐便器中的积水已含有臭氧离子，将起到杀菌除臭于过程中的作用。

如果压力传感器输出的信号丢失过一段很少的时间，例如使用者移动了一下，或这个使用者刚离开，系统尚未执行下一步程序，下一个使用者已坐在了坐圈上，即压力传感器又有信号输出。系统将跳过添加消毒液和前段冲水步骤。

当压力传感器信号丢失，延时一段时间或传感器I信号丢失，系统关闭上盖，打开消毒冲洗阀门一个瞬间，把消毒液混合腔中的混合液体冲到坐圈上后停止一段时间(时间可调)，以便让消毒液起到更好的作用。然后打开阀门进行冲净坐圈(此时冲洗的液体为清水，混合腔中的消毒液已被冲净)。

在压力传感器的信号丢失后，系统开始检测压力传感器有信号输出的时间值，如大于预先设定值(此值从零到一具体值可调，即也可关闭此功能)，系统驱动传统手动的大冲″执行钮″执行后段冲水，如检测到的时间值小于一预先设定值，系统跳过后段冲水直接返回系统驱动传统手动的小冲″执行钮″执行后段冲水。

在执行清洗坐圈程序(消毒后再次打开阀门冲洗坐圈)的同时，执行后段冲水程序，以便让清洗坐圈的水较好的参与后段冲水，在不浪费水的情况下，达到清洗坐圈的作用。

打开风机对坐圈进行烘干。并打开杀菌装置，起杀菌除臭的作用。杀菌装置延时一段时间或传感器I得到信号后关闭。

人为强制模式

a、当上盖和坐圈处于打开状态，压力传感器无信号输出时，人为强行关闭上盖或上盖和坐圈，(例如有人需要在坐便器前停留较长时间而并不使用或对坐便器人工清洁后而不使用等)，系统将不执行继续的流程，当传感器I信号丢失后系统复位，即人离开后，再有使用者来使用时，系统即可正常工作。

b、在压力传感器无信号输出，上盖已打开或上盖坐圈都未打开(如前述a状态中人为关闭等)状态下人为打开坐圈或上盖和坐圈，(如有人需小解而无法识别″男士小解状态″或人工对坐圈进行清洁等)，系统将从″男士小解流程″中的前段冲水开始执行″男士小解流程″。

c、当系统已关闭上盖，但下面还有流程未执行完时(例如系统在执行″男士小解流程″的过程中已关闭上盖和坐圈而未执行后段冲水时打开坐圈)，人为打开坐圈或打开上盖和坐圈，系统继续执行原流程的″后段冲水系统(男士小解流程或非男士小解流程)″后执行″男士小解流程″中″前段冲水″以下的流程。在执行后段冲水时将不检测从打开坐圈到传感器I信号丢失的时间，因为这种状态绝大部分出现在男士急需小解时，(不考虑使用者想用别的水冲坐便器，系统只考虑让每一个使用者使用前都有一个干净的使用环境，如果想用别的水冲坐便器，需用遥控器调节)，执行完后段冲水后，系统跳回人为强制转换状态前的流程继续执行，如是从″男士小解″强行转至上述c状态，系统直接复位，如果是从″非男士小解″强行转至上述c状态，系统从关闭上盖后未执行完的流程继续执行完(如消毒坐圈、开启杀菌装置等)，由于时间电路已复位，将不执行后段冲水。

d、在上盖关闭的情况下打开上盖或坐圈打开的情况下关闭坐圈，如压力传感器已有信号输出，系统先执行后段冲水，冲净坐便器，然后继续执行后续流程。如压力传感器无信号输出，延时一段时间后复位，如有信号输出，执行完添加消毒液后将跳过前段冲水，因为刚进行过后段冲水，坐便器是湿的，无需再冲少量的水冲湿坐便器，达到节水的目的。

e、在上盖关闭的情况下打开上盖或坐圈打开的情况下关闭坐圈，而压力传感器又无信号输出过，系统从″非男士小解流程″中检测压力传感器压力流程开始执行后续流程。如压力传感器无信号输出，延时一段时间后复位，如有信号输出，继续执行后续流程，(如系统从″男士小解″流程中已执行过″前段冲水″，系统执行完添加消毒液后将跳过前段冲水，因为刚进行过后段冲水，坐便器是湿的，无需再冲少量的水冲湿坐便器，达到节水的目的)。

本发明的清洗喷口大小及喷口排列结构，能达到喷到坐圈上的消毒液无死角又均匀。

坐便器的主体上边沿采用微里凹的结构，让清洗坐圈的液体不外溅并流入坐便器内参与冲洗坐便器。

工作流程

如图12所示，由传感器I，传感器II、线阵&面阵传感器和压力传感器的信号智能识别如下三种使用状态：

(1)男士小解：″传感器I″获得信号→″打开上盖″→″线阵&面阵传感器″ ″打开坐圈″→前段冲水(润湿坐便器)→″传感器I″丢失信号 放下上盖和坐圈→再冲少量的水冲净坐便器(如果从打开坐圈到传感器信号丢失的时间较短就不执行后段冲水，避免有人在马桶前经过误冲水，而浪费水源。)；

(2)女士小解：″传感器I″获得信号→″打开上盖″→″线阵&面阵传感器″

″压力传感器″获得信号→″添加消毒液″→″前段冲水″→″压力传感器″丢失信号

″关闭上盖″→″消毒″(用添加消毒液的水和清水冲洗坐圈和冲洗屁股的喷头)再冲少量的水冲净坐便器(根据压力传感器上输出信号的时间长短确定是″大冲″还是″小冲″)→″烘干坐圈″→″打开杀菌灯″(延时关闭或″传感器″获得信号时强制关闭)；

(3)男士或女士大解：″传感器I″获得信号→″打开上盖″→″线阵&面阵传感器″ ″压力传感器″获得信号″添加消毒液″→″前段冲水″→″压力传感器″丢失信号

″关闭上盖″→″消毒″(用添加了消毒液的水与清水冲洗坐圈和冲洗屁屁的喷头)→再冲一定量的水冲净坐便器(根据压力传感器上输出信号的时间长短确定是″大冲″还是″小冲″)→″烘干坐圈″→″打开杀菌灯″(延时关闭或″传感器″丢失信号时强制关闭)。

工作原理

方案一：

把识别男士小解、女士小解、男士或女士大解的三种状态转换成识别使用者是正面对坐便器还是背面对坐便器，这样可识别出是男士小解还是其余的二种状态，而其余的二种状态可通过压力传感器上感应出的时间(使用时间)长短来区别(为提高识别可靠性，时间长短的参考值，可通过遥控器修改，确保大解不小冲，亦可取消女士小解小冲的功能)。

识别使用者是面对坐便器还是背对坐便器可通过以下三种方法：

1、线阵图像识别技术，设探头同步并分别对使用者的脚或鞋子的侧面及对腿进行扫描探测，对二组信号的时序以及信号的宽度进行分析，即可得出使用者的脚尖方位。

2、面阵CCD图像传感器，分析人体面部和头部背面特征的区别，判断使用者的面向。

3.除上述两种方法识别外，可预定一个协议：传感器设三个探头，中间一个在中心线上，两边各一个与中心线成一定角度。当中间一个有传感信号，即认为是大解或女士小解，当任意一侧有传感信号即认为是男士小解。

实施时可只选其中的一种方法，也可任选其中的两种组合使用，或三种全用。

方案二：

在坐便器的前方地面上，即使用者使用时脚接触到的地方放置一压力传感器阵列(无需其它任何传感装置)，对压力传感器阵列输出的信号进行逻辑分析(分析出脚尖的方向，从而得出使用者的面向----脚尖产生压力但低于脚后跟产生的压力)，就可确定上述的三种使用情况。方案二就是将方案一中的所有传感器换成″压力传感器阵列″其余部分同方案一。

功能介绍

本发明可实现以下功能：

(1)自动掀盖功能，即能自动掀起或放下坐便器的坐圈和上盖；

(2)电脑识别使用者是大解还是小解；

(3)并根据识别结果确定是坐圈和上盖全部掀起，还是只掀起上盖；

(4)在每次使用前自动冲少量的水将坐桶润湿，避免了排泄物粘在坐桶上，便于用极少的水就可冲净坐桶，节水效果更明显。

(5)坐垫制热模块PTC增温功能，在冬天使用时人体无不适感；半导体制冷功能，在夏天出汗的情况下使用时，不会出现皮肤粘在坐圈上。自动冲洗坐圈功能又保持了坐圈的清爽(坐圈不会出现粘乎乎的现象)。

(6)自动冲洗、消毒并烘干坐垫，特设专用喷头，冲洗并消毒冲洗屁屁的喷头，用添加了消毒液的水和清水，进行清洗(在对坐圈进行消毒时，阀门先打开一个瞬间，利用水网压力把混合液喷到坐圈上，阀门关闭一段时间，让消毒液对坐圈消毒一段时间后再次打开阀门用清水冲净坐圈)，加之设于上盖的紫外线灯、臭氧发生器等杀菌装置的杀菌功能，彻底避免了细菌疾病的传染，在上盖为放下状态时可设消毒冲洗屁屁的喷头不收回，杀菌装置亦可对喷头进行杀菌。

(7)在进水管中串入臭氧发生器，产生臭氧离子，消除坐便器异味功能(消除异味于使用过程中)，设于上盖的杀菌装置亦可消除使用后坐便器中残留的异味。

(8)全自动坐便器的所有功能，也可通过遥控器的操作选用或取消某些指定功能。例如可以调节冲水时间，杀菌时间等，亦可取消此功能。

(9)消毒液亦参加了后段冲水功能，不浪费水源。

Claims (6)

1、一种全自动智能坐便器包括坐便器主体(1)、水箱(12)、坐便器上盖(19)、坐便器坐圈(20)、冲洗屁股的喷头及水箱进排水装置，其特征在于：

在水箱(12)内另设有的空腔内置有消毒液盒及消毒液自动供应装置(11)，在消毒液盒及消毒液供应装置(11)的消毒液、清水混合腔(52)下分别置有清水进口(44)、消毒液清水混合腔的清水输出口(53)，其清水由在水箱(12)上所另设的进水装置供给，进水装置包括进水阀门、臭氧发生器(3)，在消毒液清水混合腔的清水输出口(53)上配有消毒清洗液输出管道(6)的一端，消毒清洗液输出管道(6)的另一端配在水箱(12)的下部的一消毒液及清水喷口腔内，该消毒液及清水喷口腔的外侧面与坐便器坐圈(20)后端相吻合；

在水箱(12)的另设空腔内置有风机(5)，在风机(5)的风力输出腔内配有发热装置，烘干喷管(39)的一端连接在风机(5)的暖风输出腔，烘干喷管(39)的另一端配于设在水箱(12)下部的暖风烘干喷口腔内，该暖风烘干喷口腔的外侧面与坐便器坐圈(20)后端相吻合；

在坐便器上盖(19)后端的两爪内固定有上盖传动轴(30)，在上盖传动轴(30)上配有驱动上盖传动轴(30)运转的传动轮、电机；坐便器坐圈(20)后端两爪内分别固定有坐圈传动轴(29)，两坐圈传动轴(29)动配合在上盖传动轴(30)上，在两坐圈传动轴(29)上配有坐圈传动轴同步连接器(27)，在坐圈传动轴(29)上配有驱动坐圈传动轴(29)运转的传动轮、电机；

在水箱(12)的总进水口上设有臭氧发生器，在水箱(12)上的放水开关上设有自动冲水驱动装置(10)，该自动冲水驱动装置(10)可人工直接打开开关冲水，也可由电路信号控制自动冲水；

在水箱(12)的正面上部置有传感器I、传感器II及面阵传感器的窗口(9)和电路组件(8)，坐便器在有制动要求的部位还置有一系列限位行程开关，在坐便器坐圈(20)内置有制热制冷模块及温度传感器(21)、压力传感器(24)，在坐便器主体(1)正面的底脚上方配有线阵传感器窗口(16)，在坐便器主体(1)的前方地面上，使用者使用时脚接触到的地方放置一压力传感器阵列；

线阵传感器通过接插件J1的2、3脚与单片机U1的输入/输出口I/O口相连，进行双机通信；面阵传感器通过接插件J2的2、3脚与单片机U1的输入/输出口I/O口相连，进行双机通信；传感器I的信号通过接插件J3的4脚信号输入给或非门U3-1经反向整形后输入给单片机U1的中断口INT口；传感器II的信号通过接插件J3的2、3脚输入给或非门U3-2输入端，信号经过相或运算后反向整形输入给单片机U1的输入/输出口I/O口；压力传感器输出的开关量信号通过接插件J4输入给单片机U1的输入/输出口I/O口；温度传感器输出的脉冲信号通过接插件J5输入给单片机U1的计数输入口RTCC口；遥控器发射电路的红外线信号经红外线接收模块U4接收后，接入单片机U1的具有中断功能的输入输出口RB口，用于调节系统工作状态参数；上盖和坐圈的上下限位开关SW1-SW4信号直接输入给单片机U1的具有信号变化中断功能的输入输出口RB口；语音提示的语音芯片U2与单片机U1进行双机通信，语音芯片U2的语音输出信号，通过电阻R33-R35、三极管T19组成的放大电路，驱动扬声器SP发声；单片机U1对接插件J1-J3、红外线接收模块U4、上下限位开关SW1-SW4的输入信号进行处理后，通过电阻R1-R13、继电器K1-K13组成的功率放大隔离电路放大后驱动功率器件；单片机U1输出的工作状态和电源状态信号，可通过发光二极管LED1-LED2的显示方式来显示系统的工作状态，或通过荧光显示屏显示工作状态；压力传感器阵列能对压力传感器阵列输出的信号进行逻辑分析，根据脚尖与脚后跟产生的压力重轻，分析出脚尖的方向，从而得出使用者的面向；

接通电源后，当有人来方便时，实现如下自动操作：

a、无需人工操作，自动打开、关闭上盖或打开、关闭坐圈和上盖；

b、消毒、清洗、烘干坐便器；

c、前段冲水，润湿坐便器；

d、根据实际使用时间，即压力传感器上有信号输出的时间，区别是女士小解还是大解，且可根据使用者的情况和习惯调节用于区别两种状态的时间参考值的大小，以保证″大解″不″小冲″。

2、根据权利要求1所述的一种全自动智能坐便器，其特征在于：坐便器主体(1)上面及与其相配的坐便器坐圈(20)采用外周高、内周低的向里凹结构，让清洗坐圈的液体不外溅并流入坐便器内参与冲洗坐便器。

3、根据权利要求1所述的一种全自动智能坐便器，其特征在于：在坐便器上盖(19)的后端两爪内侧之间设有当坐便器上盖(19)向上掀起时，可封闭住消毒液及清水喷口(42)、烘干暖风喷口(43)的消毒及烘干喷口挡板(41)，且消毒及烘干喷口挡板(41)在当坐便器上盖(19)关闭时使得消毒液及清水喷口(42)、烘干暖风喷口(43)畅通。

4、根据权利要求1所述的一种全自动智能坐便器，其特征在于：识别使用者是面对坐便器还是背对坐便器通过以下三种方法：

a、线阵图像识别技术，设探头同步并分别对使用者的鞋子的侧面及对腿部进行扫描探测，对二组信号的时序以及信号的宽度进行分析，即可得出使用者的脚尖方位；

b、面阵CCD图像传感器，分析人体面部和头部背面特征的区别，判断使用者的面向；

c、除上述两种方法识别外，可预定一个协议：传感器设三个探头，中间一个在中心线上，两边各一个与中心线成一定角度。当中间一个有传感信号，即认为是大解或女士小解，当任意一侧有传感信号即认为是男士小解。

5、根据权利要求4所述的一种全自动智能坐便器，其特征在于：可只选其中的一种方法或任选其中的两种方法组合使用或三种全用。

6、根据权利要求1所述的一种全自动智能坐便器，其特征在于：亦可将的所有传感器换成″压力传感器阵列：其余结构相同。

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