CN1244740C - 一种红外感应冲厕控制方法及洁具冲水系统 - Google Patents

一种红外感应冲厕控制方法及洁具冲水系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种红外感应冲厕控制方法及洁具冲水系统，通过红外线感应器和单片机控制一双连电磁阀实现洁具二路冲水，由于该洁具冲水系统可根据单片机内存贮的大小便冲洗程序，控制电磁阀实现二路洁具冲水，从而保证可自动区别使用者不同需要进行相应的冲洗过程，其冲洗效果好，节水效果明显，结构紧凑，安装方便。

Description

一种红外感应冲厕控制方法及洁具冲水系统
技术领域
本发明涉及一种洁具及其冲洗方法，尤其是涉及一种应用红外感应技术控制冲厕的方法及洁具冲水系统。
背景技术
目前，现有一般洁具大多采用手动浮球式水箱，由于其设计落后，易出故障，手动控制，耗水量大。由于节水型洁具一直深受用户欢迎，所以有人对手动浮球式水箱进行了自动冲水改进，如采用单体电磁水阀，特别是结合红外感应技术自动冲厕器，但其多用于小便的冲洗，而在大便冲洗过程中往往节水效果不明显。一方面，由于仅用一个电磁阀进行控制，冲洗方式没有改变，用水量仍是较大，如果冲洗时间短则冲洗效果不好；另一方，单体电磁水阀要保证一定冲水流量就会导致体积加大，而且不易安装。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种节水型洁具的冲洗自动控制方法及自动冲洗装置，利用该方法能够根据用户需要自动实现不同的冲洗方式，节水效果明显，冲洗效果好，整个系统结构紧凑，体积小，安装方便。
为了实现上述目的，本发明提供了一种红外感应冲厕控制方法，其特点在于包括如下步骤：
通过一存贮有大小便冲洗程序的单片机给红外线感应器提供一个脉冲讯号；
将所述讯号放大后向进入感应区的人员发出红外讯号；
由人体反射回红外线感应器的讯号经放大送回所述单片机；
所述单片机进行检测和判别反馈讯号，其判别步骤如下：
当人体进入感应区小于等于某一设定时间时，指令执行元件执行冲水简短小便冲洗程序，
当人体进入感应区大于等于某一设定时间时，指令执行元件执行冲水简短大便冲洗程序；
将由所述单片机发出的冲洗指令讯号通过放大后驱动一执行元件进行冲洗。
其中所述执行元件是2个电磁水阀，或者为一进二出双连电磁阀；所述单片机控制所述电磁水阀或该一进二出双连电磁阀分路分时段进行冲洗。
上述控制方法，其特点在于所述脉冲讯号为脉宽100微秒、周期1秒的脉冲讯号。
上述控制方法，其特点在于所述单片机进行反馈讯号的判别步骤如下：
当人体进入感应区大于等于5～7秒时，先指令所述电磁阀执行温润盆腔喷淋程序；
如果人体进入感应区小于59～60秒时，指令所述电磁阀执行冲水简短小便冲洗程序；
当人体进入感应区大于60秒时，指令所述电磁阀执行大便冲洗程序。
上述控制方法，其特点在于：
所述湿润盆腔喷淋程序是指令上喷嘴出水口喷淋进行湿润盆腔；
所述小便冲洗程序是执行下喷嘴出水口冲水排污，然后上喷嘴出水口喷淋进行清洗盆腔动作；
所述大便冲洗程序是执行喷淋-排污-补水动作。
上述控制方法，其特点在于用户可以根据不同的水压和不同的冲洗要求选择高、中、低不同的冲洗强度。
上述控制方法，其特点在于，还同时存在一选择手动优先控制步骤，当用户选择手动控制时，红外感应器停止工作由手动选择大小便冲洗程序。
为了更好地实现本发明的目的，本发明还提供了一种洁具冲水系统，包括两个电磁水阀及分别与其联通的一上喷嘴和一下喷嘴，由一自动控制电路控制，实现在洁具冲厕过程节水，其中该上喷嘴设置在该洁具的上部，该下喷嘴设置在该洁具的底部，其特点在于：所述自动控制电路包括一存贮有不同冲洗过程控制程序的单片机和讯号放大电路，所述单片机发出的讯号通过所述放大电路使所述电磁阀和喷嘴执行不同的冲洗过程，用户可根据需要通过选择键在所述单片机上设置于动或自动控制冲厕过程或冲洗强度。
上述的洁具冲水系统，其特点在于所述自动控制电路还包括一红外感应器，所述红外感应器包括红外发射管、红外接收管，所述单片机发出的脉冲讯号经放大由红外发射管发出，所述红外讯号通过在感应区内的人员反射，由所述红外接收管接收后反馈给所述单片机，由所述单片机根据所述感应讯号进行检测、判别并执行相应冲洗程序。
上述的洁具冲水系统，其特点在于所述洁具设置有由电磁阀控制的上、下二路喷水出口，在电磁阀与喷嘴之间的二条进水路中设置有单向阀。
上述的洁具冲水系统，其特点在于所述电磁阀为一进二出双连电磁阀，所述放大器可以是脉冲型电磁阀的换向放武器或是直流电磁阀用放大器。
采用上述冲厕方法及其冲厕系统后，该洁具取消了水箱，用自动电控方式冲水。通过采用一双连电磁水阀作为二路输出控制阀，并应用红外线感应电路和单片机进行控制，这样冲水系统可按在单片机中设定的程序采取上、下二个喷头的冲水方式进行组合，形成湿润盆面、喷淋、喷射排污、补水(阻隔臭气)等四个冲洗过程，针对不同的冲洗需要，自动进行冲洗；其冲洗效果好，节水明显，而且整个装置体积小，流量大，易安装。
附图说明下面结合附图进一步说明本发明的具体实施例。
图1是本发明冲水系统示意图
图2是图1中本发明的一种具体实施例示意图
图3是图2中本发明冲水系统电路示意图
图4是脉冲型电磁阀的换向放大器示意图
图5是直流电磁阀用放大器示意图
图6是本发明所使用的一种带减压腔的双连阀结构图
图7是本发明所使用的一种不带减压腔的双连阀部分结构图
图8是本发明所使用的一种带单阀的双连阀示意图
具体实施方式
为了实现冲水过程自动化，本发明在采用双连电磁阀作执行机构的同时，应用了红外线感应电路与单片机控制器相配合实施不同的冲洗方法。在图1、2、3中，本发明所使用的自动控制器1由红外线感应器21、MCU单片机22、冲洗强度选择按键23、大小便手动操作按键24、放大器25和双连电磁阀26组成，其中单片机22内存有三个不同的大便冲洗程序，用户可以根据不同的水压和不同的冲洗要求通过冲洗强度选择按键23选择不同的冲洗强度。此外，单片机还贮存了一个小便冲洗程序。由于设置了大小便手动操作按键24可以提供一种手动/自动两种方式的选择，特别是当自动冲洗系统不能正常工作时，用户只要选择大小便手动操作按键24就可通过手动操作而自动控制冲洗过程。当然本发明所采用的单片机也可采用一种可编程序的单片控制机，其控制程序也是可以根据不同地区、不同用户的需要，进行调整存入。
在图2、图3中，单片机22给红外线感应器21提供一个脉宽100微秒、周期1秒的脉冲讯号210，该脉冲讯号210经电路放大后由红外发射管211发送出去，当人体进入感应区(可调节范围)时，人体把红外线脉冲以射回红外感应器21的红钱接收管212。返回讯号经过脉冲放大后，送回单片机22作检测和判别。
通过下表进一步说明本发明的自动调整冲洗强度的方法：
时间档次     00     01     02     03     累计
  上喷嘴   上喷嘴   下喷嘴  上喷嘴
    L   预备0.5s   2.5s   3s  1s     7s
    M   3s   4s     8.5s
    H   4s   5s     9.5s
当人体进入感应区，单片机每秒一个脉冲，当人体在感应区停留时间大于等于5秒后，单片机22接收到5个脉冲讯号，才开始执行工作。首先是双连电磁阀26中的V1a吸合，作1秒的湿润盆腔喷淋。同时，单片机22计时，如60秒内没有脉冲讯号输入，则视为小便动作。执行冲水简便的小便冲洗程序。此时，双连电磁阀26中的V1b冲水排污3秒，然后V1a动作2秒作喷淋清盆面动作。
当单片机22接收到的输入脉冲讯号持续超过60秒，则单片机22执行大便冲洗程序，作喷淋—排污—补水(阻隔臭气)动作。
单片机22与双连电磁阀26之间设置的放大器25采用三极管放大电路，或者采用脉冲式电磁阀。如果选用脉冲式电磁阀仅需在电磁阀圈上加一个宽度大于等于50微秒的脉冲电压。加正向脉冲电压双连电磁阀26导通，加反向脉冲则使双连电磁阀26关断。脉冲放大电路和脉冲换向桥式电路，如图4所示，脉冲宽度由单片机22内部设置好。
在图1中，本发明的冲水系统由自动控制器1，A电磁阀2，B电磁阀3，单向阀4、5，上喷嘴6，下喷嘴7组成。按该节水洁具的二路喷水结构要求，设置了二个水阀即A电磁阀2和B电磁阀3。为了减少体积和管道的连接，将水阀设计成一个整体，一个进水口，二个出水口。当该冲水系统用于座厕时，水阀出水口再加装二个单向阀，即单向阀4、5以防止水源污染。该单向阀4、5安装在便器上/下喷嘴6、7和供水电磁阀2、3之间，其可以破坏供水电磁阀与喷嘴间管道的真空现象，预防供水电磁阀因没有及时关闭以及受损不能隔断水流时，供水管因停水及其他原因使水流倒流而产生虹吸现象，并通过喷嘴把便器内的污水吸回水管网造成管道内水的污染。在一般情况下(不用水的情况下)，该单向阀4、5处于导通状态，即单向阀通孔便喷嘴与大气相通。当供水A/B电磁阀2、3导通时，供水水流靠其自身压力将单向阀阀芯顶起，单向阀4、5关闭不让压力水外泄，同时供水水流进入喷嘴进行清洗工作。当供水A/B电磁阀2、3关闭时，管道内的水从喷嘴流出，此时水流已无压力，单向阀阀芯靠自重下落，恢复与大气相通的状态，空气通过单向阀进入管道，管道中的水流入存小弯处，使喷嘴与水源之间形成气封及水封从而将二者隔开，如果供水阀关闭，而供水管网产生虹吸现象，此时管网虹吸管通该单向阀4、5将空气吸入，而不会通过位于污水中的喷嘴把污水吸入。
在图6、7、8中，本发明采用一种整体式“一入二出”双连电磁阀，为了使用安装在满足设计流量的前提下，尽量减少宽度，本实施中其阀宽仅为50mm，为简化设计便于配套，采用通用的平衡式水阀的电磁阀不开关，但使用低压直流电(12V、24V)阀体可一次注塑成型，制造装配简单。为了实现节电，如图6所示，本实施例采用了A/B脉冲电磁阀，该双连电磁阀由永磁体61、弹簧62、线圈63、衔铁64、密封垫65、胶封头66、减压腔体67、O型圈68、阀芯69、阀体60组成。当阀芯69与阀体60分离开启阀时，正向通电，线圈63带动衔铁64克服弹簧62的弹簧力吸合。当阀芯69与阀体60闭合关闭阀时，反向通电，线圈63使衔铁64与永磁铁61因极性相反而排斥，每次通电仅用0.05秒，达到节电效果。如使用6V的1号干电池，使用时间可长达2.5年。当然，也可采用如图7所示的不带减压腔的双连电磁阀。此外，为了进一步紧凑结构，单向阀也可与该双连阀设计成一个整体，形成带单向阀的双连电磁阀，如图8所示。
该冲水系统工作过程如下：
当有人在洁具处停留时，若红外感应达5秒后，A阀打开，上喷嘴冲水1秒用于洁具表面；在人离开后：对大便，A电磁阀2打开，上喷嘴冲水3秒→B电磁阀3打开，下喷嘴冲4秒→上喷嘴冲2秒(可补弯头水封)→结束；对小便：下喷嘴3秒→上喷嘴冲2秒→结束。
本发明由于采用了一种双连电磁阀上、下洗喷淋的冲洗系统，其冲厕效果好、节水。同时也简化了结构，减少管道连接，安装方便。由于阀宽仅为50mm，体积小，易安排工作位置。二阀体合一，可一次注塑成型，制造装配简单。由于在单片机控器预存了四种冲洗程序，能适合不同地区、不同水压下正常工作并能满足不同的个人要求。由于该冲洗系统能自动识别大便或少便的行为，作出不同的冲水处理，从而有效地实现大幅度的节水，例如，该装置在大便冲洗时用水仅2.8～3.2升。由于先用脉冲式电磁阀，其控制器功耗小，可以有效地延长干电池的工作时间，安全可靠，安装使用方便。座厕系统加装单向阀，使水源与喷嘴间形成气封及水封，防止污染。

Claims (10)

1、一种红外感应冲厕控制方法，其特征在于包括如下步骤：
通过一存贮有大小便冲洗程序的单片机给红外线感应器提供一个脉冲讯号；
将所述讯号放大后向进入感应区的人员发出红外讯号；
由人体反射回红外线感应器的讯号经放大送回所述单片机；
所述单片机进行检测和判别反馈讯号，其判别步骤如下：
当人体进入感应区小于等于某一设定时间时，指令执行元件执行冲水简短小便冲洗程序，
当人体进入感应区大于等于某一设定时间时，指令执行元件执行冲水简短大便冲洗程序；
将由所述单片机发出的冲洗指令讯号通过放大后驱动一执行元件进行冲洗；
其中所述执行元件是2个电磁水阀，或者为一进二出双连电磁阀；所述单片机控制所述电磁水阀或该一进二出双连电磁阀分路分时段进行冲洗。
2、根据权利要求1所述控制方法，其特征在于所述脉冲讯号为脉宽100微秒、周期1秒的脉冲讯号。
3、根据权利要求2所述控制方法，其特征在于所述单片机进行反馈讯号的判别步骤如下：
当人体进入感应区大于等于5～7秒时，先指令所述电磁阀执行温润盆腔喷淋程序；
如果人体进入感应区小于等于60秒时，指令所述电磁阀执行冲水简短小便冲洗程序；
当人体进入感应区大于等于60秒时，指令所述电磁阀执行大便冲洗程序。
4、根据权利要求3所述控制方法，其特征在于：
所述湿润盆腔喷淋程序是指令上喷嘴出水口喷淋进行湿润盆腔；
所述小便冲洗程序是执行下喷嘴出水口冲水排污，然后上喷嘴出水口喷淋进行清洗盆腔动作；
所述大便冲洗程序是执行喷淋—排污—补水动作。
5、根据权利要求1所述控制方法，其特征在于用户可以根据不同的水压和不同的冲洗要求选择高、中、低不同的冲洗强度。
6、根据权利要求1或5所述控制方法，其特征在于，还同时存在一选择手动优先控制步骤，当用户选择手动控制时，红外感应器停止工作由手动选择大小便冲洗程序。
7、一种洁具冲水系统，包括两个电磁水阀及分别与其联通的一上喷嘴和一下喷嘴，由一自动控制电路控制，实现在洁具冲厕过程节水，其中该上喷嘴设置在该洁具的上部，该下喷嘴设置在该洁具的底部，其特征在于：所述自动控制电路包括一存贮有不同冲洗过程控制程序的单片机和讯号放大电路，所述单片机发出的讯号通过所述放大电路使所述电磁水阀和喷嘴执行不同的冲洗过程，用户可根据需要通过选择键在所述单片机上设置手动或自动控制冲厕过程或冲洗强度。
8、根据权利要求7所述的洁具冲水系统，其特征在于所述自动控制电路还包括一红外感应器，所述红外感应器包括红外发射管、红外接收管，所述单片机发出的脉冲讯号经放大由红外发射管发出，所述红外讯号通过在感应区内的人员反射，由所述红外接收管接收后反馈给所述单片机，由所述单片机根据所述感应讯号进行检测、判别并执行相应冲洗程序。
9、根据权利要求7所述的洁具冲水系统，其特征在于所述洁具设置有由电磁阀控制的上、下二路喷水出口，在电磁阀与喷嘴之间的二条进水路中设置有单向阀。
10、根据权利要求9所述的洁具冲水系统，其特征在于所述电磁阀为一进二出双连电磁阀，所述放大器可以是脉冲型电磁阀的换向放大器或是直流电磁阀用放大器。
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