CN204512633U - 一种多普勒自动水龙头开关装置 - Google Patents

Abstract

一种多普勒自动水龙头开关装置，包括多普勒运动感应模块、主控模块以及电磁阀，多普勒运动感应模块利用多普勒原理检测检测指定区域内手进入和手离开的动作，并发送相应的中频信号至主控模块；主控模块接收到中频信号后发送相应的开启/关闭指令给电磁阀控制其开关。实施本实用新型的有益效果是，若监测到手进入指定区域时自动打开水龙头，当检测到手离开指定区域时自动关闭水龙头，给用户提供一种便捷的操作模式，即使被其它粘附物体覆盖，也能够正常工作，采用全新的探头安装方式和程序处理方式检测手的进入和离开来判断能够降低误判的几率，提高了识别率，通过脉冲信号传递数据能够降低功耗。

Description

一种多普勒自动水龙头开关装置

技术领域

本实用新型涉及水龙头开关领域，更具体地说，涉及一种多普勒自动水龙头开关装置。

背景技术

现有技术中，用户需要用手拧或扳水龙头开关打开或关闭水龙头，但当在公共场所，特别是医院，车站等地很容易出现细菌交叉感染的情况，而且存在人走后忘记关闭水龙头的情况。这样不仅浪费水资源，而且会增加人们细菌感染的风险。

为解决上述问题，现有技术中提供了通过红外感应以及超声波探测自动开关水龙头的装置。但是由于容易受到环境中各种意外事件的干扰，它们不能直接安装于水龙头内容易被其它粘附物体覆盖，使用红外感应和超声波装置开启水龙头的识别率一般较低。实际使用时，用户往往需要反复尝试，才可通过红外线感应和超声波探测开关水龙头，给用户带来很大的不便。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述使用红外感应和超声波装置，用户往往需要反复尝试，才可通过红外线感应和超声波探测开关水龙头，给用户带来很大的不便的缺陷，提供一种多普勒自动水龙头开关装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种多普勒自动水龙头开关装置，其特征在于，包括：多普勒运动感应模块、电磁阀以及用于根据多普勒运动感应模块的检测结果控制电磁阀工作状态的主控模块；

多普勒运动感应模块安装在水龙头底座的凹槽内或贴附在水龙头水管的表面，并且采用平板定向天线，该天线对着出水口下方，主控模块与多普勒运动感应模块通过基于无线通信协议的通信方式或者通过串口相连；

电磁阀安装在水龙头的进水管处，与主控模块有线连接；

主控模块、电磁阀以及多普勒运动感应模块通过电源适配器与民用电相连接。

在本发明所述的装置中，多普勒运动感应模块用于发射X波段或者C波段频率的正弦震荡信号，接收所述正弦震荡信号经反射产生的频移信号并根据所述频移信号检测手在指定区域内的进入或者离开的动作，若检测到手进入指定区域内的动作则发送开启中频开信号至主控模块，若检测到手从指定区域离开的动作则发送关闭中频信号至主控模块；

所述主控模块与所述多普勒运动感应模块连接，接收上述中频信号，并根据该中频信号控制电磁阀的开关。

在本发明所述的装置中，主控模块包括通信模块以及中央控制模块，通信模块分别与多普勒运动感应模块、中央控制模块连通，中央控制模块与所述电磁阀连通。

其中，通信模块为蓝牙模块、wifi模块或者Zigbee模块中的一种。

中频信号为周期为1毫秒，脉冲宽度为20微秒的脉冲信号。

在本发明所述的装置中，凹槽开口端安装有非金属挡板。

进一步的，在本发明所述的装置中，还包括蓄电池，蓄电池与主控模块、电磁阀以及多普勒运动感应模块连接。

在本发明所述的装置中，平板定向天线轴线与水平成30度夹角向下检测进出流水口处手进入和离开的动作。

在本发明所述的装置中，X波段采用10.525GHz或10.687GHz，所述C波段采用5.8GHz。

在本发明所述的装置中，多普勒运动感应模块包含发射部分和接收部分，

发射部分包括介质振荡器和发射天线，介质振荡器用于产生X波段或者K波段频率正弦震荡信号，发射天线与所述介质振荡器连接，用于将所述正弦震荡信号辐射到自由空间；

接收部分包含依次连接的接收天线、混频器、有源滤波器以及单片机，混频器还与本地介质振荡器连接，接收天线用于接收所述正弦震荡信号经反射回来的频移信号，本地震荡介质振荡器用于产生与所述介质振荡器相同频率的本地震荡信号，混频器用于将所述本地震荡信号与所述频移信号进行混频，产生中频信号，有源滤波器用于将所述中频信号放大滤波，单片机用于采样所述放大滤波的信号，并根据采样值与参考门限的比较结果判断是否发现移动目标并输出相应的有效控制信号。

实施本实用新型的一种多普勒自动水龙头开关装置，具有以下有益效果：通过多普勒检测位移感应模块检测指定区域内是否有手的的进入和离开指定区域的动作，若监测到用户的手进入时自动打开水龙头，当检测到手离开时自动关闭水龙头，给用户提供一种便捷的操作模式，增强了用户体验，即使被其它粘附物体覆盖，也能够正常工作。同时选用多普勒效应原理的感应模块，相对于其它类型的微波位移感应模块，通过检测手的移动来判断能够降低误判的几率，大大提高了识别率。多普勒检测位移感应模块通过脉冲信号将检测结果发送给主控单元，采用脉冲信号，能够降低功耗。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型多普勒自动水龙头开关装置实施例的结构原理图；

图2是本实用新型多普勒自动水龙头开关装置中多普勒运动感应模块的结构示意图；

图3是为图2中接收部分主要节点的的信号波形示意图；

图4是本实用新型多普勒自动水龙头开关装置中安装示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，其为本实用新型多普勒自动水龙头开关装置实施例的结构原理图。该装置包括顺次连接的多普勒运动感应模块11、主控模块12、电磁阀13。其中，多普勒运动感应模块11用于发射X波段或者C波段频率的正弦震荡信号，接收所述正弦震荡信号经反射产生的频移信号并根据频移信号检测手在指定区域内的进入或者离开的动作，若检测到手进入指定区域内的动作则发送开启中频开信号至主控模块，若检测到手从指定区域离开的动作则发送关闭中频信号至主控模块12；主控模块12与所述多普勒运动感应模块11连接，接收上述中频信号，并根据所述中频信号控制所述电磁阀12的开关。该位多普勒移感应模块利用反射波的频率变化与发射物体的运动速度有关的多普勒效应来探测物体的运动，其采用C波段或者K波段能有效降低周围水蒸气、灰尘等环境因素的影响，探测灵敏度更高，效果更佳。

主控模块12包括通信模块121以及中央控制模块122。通信模块121与多普勒运动感应模块11连接，用于在多普勒运动感应模块11以及中央控制模块122之间传递操作命令信息。中央控制模块122用于从所述通信模块获取上述中频信号(开启中频信号和关闭中频信号)，当接收到的信号为有开启中频信号时，发送开启指令至所述水龙头开关，当接收到的中频信号为关闭中频信号时，发送关闭指令至所述水龙头开关。中央控制模块122用于协调控制以上各个模块，触发开启水龙头开关的操作命令，可以理解该中央控制器43可以是微波感应水龙头中现有的CPU。该通信模块121可以采用基于传输控制协议(TCP)的通信方式进行数据传输，保证数据传输的可靠性，或采用串口线进行数据传输，节省成本。其中，当采用前者方式进行通信时，通信模块可以采用蓝牙模块、wifi模块或者Zigbee模块中的任意一种，这些模块不仅通信效率高，速度快，而且体积小，便于集成安装。

当有人将手伸到水龙头下方时，则发送有中频开启信号至主控模块12，当人离开将手收回时，发送中频关闭信号至主控模块12。主控模块12接收到中频信号，当接收到的中频信号是手到达指定区域内是产生的中频开启信号时，发送开启指令至所述电磁阀13，当接收到的中频信号是手离开指定区域内是产生的中频关闭信号时，发送关闭指令至所述电磁阀13。在本实施例中，当有人将手伸到水龙头下方时，电磁阀会接收到主控模块12发送的开启指令，电磁阀打开水龙头。当多普勒运动感应模块11检测到用户的手离开探测区动作时，电磁阀会收到主控模块12发送的关闭指令主，电磁阀13关闭水龙头。

由于普通的微波位移感应模块虽然也能够实现对人手的检测，但是往往误报较多，实用价值不大，本发明通过采用多普勒效应原理进行探测手的动作，能够有效区别水流或者其它物体与手，识别率高，不易发生误报，也不怕被其它粘附物体覆盖。

如图2所示，其为本实用新型多普勒自动水龙头开关装置中多普勒运动感应模块的结构示意图。多普勒运动感应模块11的工作频率可以是10.525GHZ/10.687GHZ/5.8HZ三种之一。多普勒运动感应模块11是利用多普勒雷达原理来检测移动目标的。介质振荡器21产生10.525GHz、10.687GHz以及5.8GHz三种频率中的一种频率的正弦振荡信号经由发射天线22辐射到自由空间，当自由空间的电磁波遇到移动物体27时会在移动物体的表面产生散射现象，部分电磁能量通过移动物体表面的反射到达探测器的接收天线，根据多普勒效应原理，反射回来的电磁波会产生多普勒频移，频移的大小取决于移动物体的速度，反射回来的频移信号与本地介质振荡器21(为了节约成本，本实施例中本地介质振荡器和介质振荡器共用)产生的振荡信号通过探测器的混频器24混频产生中频信号，中频信号被控制处理板的有源滤波器25放大、滤波后送入单片机26的A/D转换端口采样，单片机根据采样值与参考门限的比较结果判断是否发现移动目标并输出相应的控制信号。对于本领域的技术的人员来说，电路中添加必要的滤波电路28(图中只示出一个标号)以及放大电路是电路处理的常规技术，这里不做详细说明。

如图3所示，其为图2中接收部分主要节点的的信号波形示意图。其中，在单片机处理输出的信号即为上述的控制信号。当检测到指定区域内有手的晃动或移动，则发送高电平的开启控制信号至主控模块12，当人离开手收回时，则发送低电平的关闭信号至主控模块12。中频信号采用脉冲信号能够减小探测器的功耗，其中脉冲周期为1毫秒，脉冲宽度为20微秒。在其他实施例中，该中频信号也可以是连续波信号。

如图4所示，其为本实用新型多普勒自动水龙头开关装置中安装示意图。其中如图中右边所示，多普勒运动感应模块11可以安装在所示位置水龙头底座的凹槽内，凹槽开口处安装有非金属挡板(凹槽及非金属挡板未示出)。采用挡板，能有效避免水渍溅射到该模块上，采用非金属材料制作的原因是为了防止金属材料对多普勒运动感应模块11的工作产生的屏蔽。该多普勒运动感应模块11是利用多普勒效应原理进行运动的手探测的装置，可以探测到水龙头前特定区域的手的动作。将多普勒运动感应模块11安装在所述非金属挡板内，通过该多普勒运动感应模块11就可以检测到用户手进入和离开指定区域的动作。在其他实施例中，多普勒运动感应模块11还可以固定安装在该底座水管的表面。其发射天线21以及接收天线23共用平板定向天线，多普勒运动感应模块安装在水龙头下的侧面，对准出水口下方，其平板定向天线的轴线与水平方向呈约30°角，这样能最大的避免周围移动物体和环境的干扰，准确快速的检测到人手在水龙头下的动作将微波探测范围集中在水龙头前方。微波的发射功率小于1毫瓦，满足短距离无线电发射要求，无需申请使用许可。当手进入到感应范围时，龙头自动出水，当手离开感应范围时，龙头自动关水。电磁阀13安装在是水龙头进水管15处，其与主控模块12有线连接，优选的主控模块12与电磁阀13集成在一起，方便安装，不易损毁。主控模块12、电磁阀13以及多普勒运动感应模块11的供电采用电源适配器17与民用电(220V-50Hz)相连接，因此在电源使用上更加方便，无需更换电池。优选的，其还包括一个蓄电池，当使用时利用民用电给该电池充电，当停电后，依然可以正常工作。其中，图中16为电源线和/或控制线，根据具体的安装位置以及有线或者无线的连接方式不同，而代表不同的意义。

本实用新型采用全新的探头安装方式和程序处理方式，传统的多普勒探头放置方式是与水平面垂直方向，容易受到附近动作的干扰，本实用新型的探头方向向下倾斜与水平面成30度角对准水龙头下方手的位置，最大限度避免周围环境和误动作的干扰。同时传统多普勒探头程序处理方式是检测是否有手动的动作，当手在水龙头下面没动时，程序会误判关闭水龙头。本实用新型的处理方式是检测水龙头下是否有手，只要没有手从水龙头下离开的动作，就不会关闭水龙头，相比前一种处理方式更智能，更人性化。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种多普勒自动水龙头开关装置，其特征在于，包括：多普勒运动感应模块(11)、电磁阀(13)以及用于根据所述多普勒运动感应模块(11)的检测结果控制所述电磁阀(13)工作状态的主控模块(12)；

所述多普勒运动感应模块(11)安装在水龙头底座的凹槽内或贴附在水龙头水管的表面，并且采用平板定向天线，该天线对着出水口下方，所述主控模块与所述多普勒运动感应模块通过基于无线通信协议的通信方式或者通过串口相连；

所述电磁阀(13)安装在水龙头的进水管处，与所述主控模块(12)有线连接；

所述主控模块(12)、所述电磁阀(13)以及所述多普勒运动感应模块(11)通过电源适配器与民用电相连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多普勒运动感应模块(11)用于发射X波段或者C波段频率的正弦震荡信号，接收所述正弦震荡信号经反射产生的频移信号并根据所述频移信号检测手在指定区域内的进入或者离开的动作，若检测到手进入指定区域内的动作则发送开启中频开信号至主控模块(12)，若检测到手从指定区域离开的动作则发送关闭中频信号至主控模块(12)；

所述主控模块(12)与所述多普勒运动感应模块(11)连接，接收所述中频信号，并根据所述中频信号控制所述电磁阀(13)的开关。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主控模块(12)包括通信模块(121)以及中央控制模块(122)，所述通信模块(121)分别与所述多普勒运动感应模块(11)、所述中央控制模块(122)连通，所述中央控制模块(122)与所述电磁阀(13)连通。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述通信模块为蓝牙模块、wifi模块或者Zigbee模块中的一种。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述中频信号为周期为1 毫秒，脉冲宽度为20微秒的脉冲信号。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述凹槽开口端安装有非金属挡板。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括蓄电池，所述蓄电池与所述主控模块、所述电磁阀以及所述多普勒运动感应模块连接。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平板定向天线轴线与水平成30度夹角向下检测进出流水口处手进入和离开的动作。

9.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述X波段采用10.525GHz或10.687GHz，所述C波段采用5.8GHz。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述多普勒运动感应模块(11)包含发射部分和接收部分，

所述发射部分包括介质振荡器(21)和发射天线(22)，所述介质振荡器(21)用于产生X波段或者K波段频率正弦震荡信号，所述发射天线(22)与所述介质振荡器(21)连接，用于将所述正弦震荡信号辐射到自由空间；

所述接收部分包含依次连接的接收天线(23)、混频器(24)、有源滤波器(25)以及单片机(26)，所述混频器(24)还与本地介质振荡器(21)连接，所述接收天线(23)用于接收所述正弦震荡信号经反射回来的频移信号，所述本地震荡介质振荡器(21)用于产生与所述介质振荡器(21)相同频率的本地震荡信号，所述混频器(24)用于将所述本地震荡信号与所述频移信号进行混频，产生中频信号，所述有源滤波器(25)用于将所述中频信号放大滤波，所述单片机(26)用于采样所述放大滤波的信号，并根据采样值与参考门限的比较结果判断是否发现移动目标(27)并输出相应的有效控制信号。