CN201459873U - 一种用于智能马桶的人体检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种用于智能马桶的人体检测装置。其特征在于该装置包括单片机、超声波发送电路、超声波探头、超声波接收与放大电路、检波电路、脉冲整形电路，单片机通过超声波发送电路与超声波探头的信号发送端相连，超声波探头的信号接收端通过超声波接收与放大电路、检波电路、脉冲整形电路连接单片机，超声波探头安装设置在马桶座圈上。上述一种用于智能马桶的人体检测装置，在马桶座圈上安装设置超声波探头，利用超声波原理来检测人体与马桶之间的距离，当检测有人时，通过单片机程序的控制，检测人体在马桶前停留的时间，通过时间的长短来判断大小便，从而实现智能冲水操作。

Description

一种用于智能马桶的人体检测装置

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种用于智能马桶的人体检测装置。

背景技术

在智能马桶中较先进的人体检测装置主要有红外线、多普勒效应，红外线检测距离太近，多普勒效应距离可以做得比较远，但它们都有一个致命的缺点，就是检测距离无法控制，所以市场上大部分智能马桶都采用遥控器来控制盖板、座圈动作，使用起来存在诸多的不便，有一种智能马桶采用多普勒效应检测人体，以人一进入或离开卫生间来控制盖板、坐圈动作，不够人性化。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于智能马桶的人体检测装置的技术方案。

所述的一种用于智能马桶的人体检测装置，其特征在于该装置包括单片机、超声波发送电路、超声波探头、超声波接收与放大电路、检波电路和脉冲整形电路，单片机通过超声波发送电路与超声波探头的信号发送端相连，超声波探头的信号接收端通过超声波接收与放大电路、检波电路、脉冲整形电路连接单片机，超声波探头安装设置在马桶座圈上。

所述的一种用于智能马桶的人体检测装置，其特征在于所述的超声波探头安装设置在马桶座圈背面的顶部。

所述的一种用于智能马桶的人体检测装置，其特征在于所述的马桶座圈背面的顶部设置微动开关。

上述一种用于智能马桶的人体检测装置，在马桶座圈上安装设置超声波探头，利用超声波原理来检测人体与马桶之间的距离，当检测有人时，通过单片机程序的控制，检测人体在马桶前停留的时间，通过时间的长短来判断大小便，从而实现智能冲水操作，当没有检测到人体时不动作，节约了水资源，实现了人性化操作；通过单片机程序的控制，可以实现大便大冲、小便小冲、不使用不冲，智能识别。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图；

图2为本实用新型超声波探头的安装结构示意图；

图3为本实用新型电路原理图；

图4为本实用新型单片机电路原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明：

如图1-3所示，一种用于智能马桶的人体检测装置，该装置包括单片机5、超声波发送电路9、超声波探头2、超声波接收与放大电路8、检波电路7、脉冲整形电路6，单片机5通过超声波发送电路9与超声波探头2的信号发送端相连，超声波探头2的信号接收端通过超声波接收与放大电路8、检波电路7、脉冲整形电路6连接单片机5，超声波探头2安装设置在马桶座圈3背面的顶部，马桶座圈3背面的顶部同时设置微动开关1.

超声波测量距离的原理可简单描述为：超声波探头2定期发送超声波，遭遇障碍物时发生反射，反射波经由接收器接收并转化为电信号，经各级电路处理后送单片机处理，这样单片机5只要测出发送和接收的时间差Δt，知道声波在空气中传播的速度C，然后按照下式计算，即可求出距离S

$S=\frac{\mathrm{\ΔtC}}{2}.$

如图3所示，超声波发送电路9由电阻R48、R49、R41、R51、R52、三极管Q10、Q12、脉冲升压器T1及超声波探头2组成。单片机5输出的38KHz发射信号是电压值(Vp-p)为5V的方波脉冲，经电阻R49限流后，送给三极管Q10、Q12进行电流放大。T1是一个脉冲升压器，在电路中可将脉冲电压的峰峰值(Vp-p)升至120V，以满足超声波探头的发送要求，由于超声波探头2的阻抗很大，在电路中设置了电阻R41完成阻抗匹配的作用。

如图3所示，超声波接收与放大电路8由超声波探头2、三极管Q9、集成运算放大器U3及其外围元件组成，集成运算放大器U3包括U3A和U3B，三极管Q9及其外围元件组成第一级放大电路，其中R38是输入分压电阻，防止有强信号输入时(发送电路工件时)损坏三极管Q9，C27是隔直电容，电阻R33构成电压并联负反馈，既可以给三极管Q9提供偏置，又可以稳定静态工作点。由集成运算放大器U3及其外围元件构成两级电压放大电路，这是一种带通放大器，工作频率设置在38KHz，带宽约为10KHz。电路中U3采用高保真集成运算放大器NE5532，由于采用单电源供电，由电阻R45、电阻R46、电容C31构成中点电压偏置电路，使集成运算放大器U3在小信号时工作在线性区，两级电路对38KHz频率的信号约有50dB的增益。

如图3所示，检波电路7由二极管D11、二极管D12、电阻R36、电阻R40及三极管Q8的发射极构成，超声波检测信号是一个频率为38KHz、脉宽为0.25mS的脉冲，经检波电路后还原出方波信号作为下一级电路的触发信号，三极管Q8工作于开关状态，且对脉冲信号进行反相，当接收电路未接收到信号时三极管Q8集电极输出高电平，接收到超声波信号且满电路要求时输出低电平。

如图3所示，脉冲整形电路6由集成运算放大器U4及外围元件构成，集成运算放大器U4采用NE555，这里构成的是一个单稳态电路，暂态时间由电阻R34、电容C30决定，本电路约为6mS。NE555集成电路的4脚为置0端，当4脚的控制信号为低电平时输出端3脚为0，所以集成运算放大器U4的工作状态还受单片机CSB C端的控制，当三极管Q8集电极输出一个低电平脉冲时，集成运算放大器U4的3脚输出一个脉宽为6mS的脉冲信号，提供给单机处理。

如图4所示，U1为单片机5，U1采用美国进口芯片PIC16F873A，超声波探头2送来的检测信号经放大整形处理后送给U1的6脚，超声波发射信号从U1的7脚输出，11脚与集成运算放大器U4的4脚相连，控制集成运算放大器U4的工作状态.P1接插件口接单片机程序烧录器，可进行在线程序烧入和修改，由晶振Y1、电容C41、电容C42构成晶体振荡电路接单片机U1的9、10脚，为单片机5提供时钟主频.

在马桶盖、马桶坐圈3都打开后，超声波探头2检测人体在马桶前的活动情况，超声波发射信号从单片机U1的7脚输出，频率为38KHz，共10个脉冲，约0.25mS，经放大，从超声波探头向外发射。同时这个信号经接收电路放大送给单片机U1的6脚，为了使单片机在发射期间不会接收到信号，在这期间单片机U1的11脚输出低电平，并延时1mS，以消除超声波探头余振的干扰。

声波在空气中传播的速度约为340米/秒，在距座圈0.8米的范围超声波来回传播的最长时间约为4.7mS，单片机U1的11脚在发射完成，经1mS延时后输出高电平，高电平时间为3.7mS，在这段时间内单片机U1的6脚接收不到信号则表示在此范围内无人活动。

发射电路每隔50mS发射一次检测信号，为了保证检测的可靠性，只有连续三次检测到无反射信号时，单片机才作出无人活动的判断。在马桶盖、马桶坐圈3都打开后，超声波探头在0.8米以内未检测到有人活动，或者活动时间小于9秒时，执行盖座圈等动作后，单片机作无人使用马桶处理，不冲水。

在马桶座圈3背面的正上方分别装有微动开关1和超声波探头2，微动开关装在座圈夹层内，开关线和探测信号的屏蔽线经座圈夹层引至电路板上。在马桶盖打开后，防水微动开关1用来感应女同志使用时间的长短从而分辨是大便还是小便；在马桶盖、马桶坐圈3都打开后，用超声波探头2来检测男同志在马桶前的活动情况。用程序控制超声波探头2侦测距离为0.8米，从而避免入厕后因洗手、淋浴等使马桶误动作，根据入厕时的情况设定不同的动作程序，可以实现大便大冲、小便小冲、不使用不冲，智能识别。

Claims (3)

1.一种用于智能马桶的人体检测装置，其特征在于该装置包括单片机(5)、超声波发送电路(9)、超声波探头(2)、超声波接收与放大电路(8)、检波电路(7)、脉冲整形电路(6)，单片机(5)通过超声波发送电路(9)与超声波探头(2)的信号发送端相连，超声波探头(2)的信号接收端通过超声波接收与放大电路(8)、检波电路(7)、脉冲整形电路(6)连接单片机(5)，超声波探头(2)安装设置在马桶座圈(3)上。

2.根据权利要求1所述的一种用于智能马桶的人体检测装置，其特征在于所述的超声波探头(2)安装设置在马桶座圈(3)背面的顶部。

3.根据权利要求1所述的一种用于智能马桶的人体检测装置，其特征在于所述的马桶座圈(3)背面的顶部设置微动开关(1)。

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