坐便器超声波感应冲水装置的制作方法

1.本发明涉及卫生洁具，特别是指一种坐便器超声波感应冲水装置。


背景技术：

2.坐便器一般由缸体，坐圈和冲水装置等构成。冲水装置通过打开冲水阀门把水冲入坐便器缸体内腔把污物冲走。为了方便卫生人们发明了坐便器自动冲水装置，使人能够如厕后直接走开无需按动按钮，由冲水装置自动打开冲水阀门对坐便器进行冲水。坐便器自动冲水装置一般包括探测模块、控制模块和出水控制件等。出水控制件一般是用电力打开的阀门，具体形式包括电磁阀和马达出力的排水阀门等；探测模块对人体进行探测并把信息发给控制模块；控制模块包含有微处理器，能对探测模块的信息做出分析处理，并能控制出水控制件进行冲水。
3.中国专利“超声波传感型智能冲水控制器及双防误触发信号处理方法”（专利申请号：200410008801.9）提出了使用超声波测距装置作为探测模块实现的坐便器自动冲水。超声波测距具体做法是超声波测距装置包含有超声波发射器和超声波接收器（超声波发射器和超声波接收器可以两者独立各自分开的，也可以是两者合二为一既可以发射超声波也可以接收超声波），超声波发射器发射一束超声波，超声波遇到障碍物发生反射后被超声波接收器接收，通过超声波从被发射出去到被接收到之间的时间和超声波在空气中的传播速度可计算得出障碍物到超声波测距装置的距离。超声波测距装置一般放置在坐便器靠后的位置（水箱位置），向坐便器缸体方向发射超声波（图1所示），使超声波触碰到人体进行测量超声波测距装置与人体之间的距离。在进行自动冲水控制程序设计时可以设定一定范围的距离为人进行如厕的距离（为了叙述方便后面简称为“如厕距离”），测量的结果在如厕距离范围内认为人在如厕；而超过此范围则认为人不在如厕（例如可以设定测距结果在0cm至70cm的范围认为人在如厕，而大于70cm就认为没有人如厕）。坐便器自动冲水装置工作时超声波测距装置每隔一段时间进行一次测距（例如可以每隔0.1秒进行一次测距），当人开始进入如厕位置后，这时测距的结果是在如厕距离范围内，当人如厕完毕离开后测距的距离从如厕距离变成超出如厕距离，控制模块就向控制出水控制件进行冲水。
4.上述的坐便器自动冲水在原理上是可行的，但是在实际使用中超声波测距会遇到以下问题：衣服的材质、头发发型、发饰等（衣服头发等有吸音的作用）以及人的坐姿等因素会影响超声波的反射率，会对测距结果产生影响。在实际的使用进行测距过程中会偶然产生较大的误差或者说测距结果错误。本人使用市面上出售的各种型号的超声模块进行试验和测试，均有上述所述的现象。例如：人坐在马桶上，开始时超声波测距装置测量出正确的距离，比如测出60cm，此距离在设定的如厕距离范围（比如设定如厕距离为0cm至70cm）。当人身体作轻微的倾斜或侧身，就有一定的几率测出的距离是错误的，比如测出的距离大于90cm，明显大于实际的距离而出现了错误。实际试验中，测距出错的几率和衣服头发等有关，衣服和头发越厚，其吸音能力越强，那么测距出错的几率就越大。测距发生的错误会导致控制模块错误判断在人还没离开就控制出水控制件进行冲水，使得使用体验非常差。
5.经研究发现加大超声波发射器的发射超声波的功率使得发出的超声波的声强增大，可以减少或消除上述的测距错误，提高自动冲水装置的可靠性。但是在实际使用中加大发射器发射功率会使得发射器产生人的耳朵可以听到的“咔咔”响的噪声，使人产生不舒适的感觉。另外加大发射器发射功率还消耗比较多的电能不利于使用电池供电的冲水装置，而且还会使发射器的寿命缩短。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明公开一种坐便器超声波感应冲水装置，特点是所述坐便器超声波感应冲水装置的超声波发射器的发射超声波的功率是可控的，可以在控制模块的控制下发射不同声强的超声波。该坐便器超声波感应冲水装置能够比较好的解决了上述的问题。
7.本实用坐便器超声波感应冲水装置是这样实现的：坐便器超声波感应冲水装置包括超声波测距装置3、控制模块和出水控制件，超声波测距装置设有超声波发射器4和超声波接收器5；超声波测距装置3的测距信息发送给控制模块；控制模块包含有微处理器，可以通过控制程序对测距信息进行分析处理，并能控制出水控制件进行冲水以及控制超声波发射器4的发射功率，使超声波发射器4发射声强大的超声波或声强小的超声波。
8.上述坐便器超声波感应冲水装置把超声波测距装置3测距距离范围分为两个或多个区间范围；超声波测距装置每隔一段时间就进行一次测距，当测距结果从在一个区间范围内改变为在另一个区间范围内，那么在后面的测距中控制模块可控制调整控制超声波发射器4的发射功率，使超声波的声强增大或减小。
9.上述坐便器超声波感应冲水装置在实际应用时可以把人在如厕时人体到超声波测距装置3的距离范围作为一个区间范围（此区间范围以下简称如厕区间范围）。人如厕时超声波测距装置3每隔一段时间就进行一次测距，当超声波测距装置3测量出的距离在如厕区间范围内，那么下次的测距超声波发射器4使用较小的功率进行测距，当超声波测距装置3测量出的距离不在如厕区间范围内，那么下次的测距就加大超声波发射器4的发射功率。
10.实际使用中，大多数的使用情况人体对超声波反射良好，这时超声波测距装置3使用小功率进行测距，减少噪声对人的影响和降低电能消耗；当人穿着比较厚重的衣服（如羊毛衣等吸音能力强的衣物）的情况下人体对超声波的反射比较差，偶然出现实际人在如厕但测距结果却不在如厕区间范围，那么下次测距就使用大功率进行测距保证测距的正确。这样能减少发射器发出令人不愉快的“咔咔”声，降低电能消耗，延长发射器的使用寿命。
11.上述的坐便器超声波感应冲水装置将在具体实施方式中做进一步说明。
12.本发明的有益效果是，提供了一种坐便器超声波感应自动冲水装置，该装置的控制模块能控制超声波发射器4的发射功率，使超声波发射器4发射声强大的超声波或声强小的超声波。使坐便器超声波感应冲水装置在保证工作可靠性的同时减少超声波发射器产生的噪声，减少电能消耗，延长发射器的寿命。
附图说明
13.图1是超声波感应冲水的坐便器俯视图的示意图。
14.图2是超声波测距装置电路图。
15.图中，1.坐便器缸体，2.坐便器水箱，3.超声波测距装置，4.超声波发射器，5.超声波接收器。
具体实施方式
16.下面结合附图说明以具体实施例子对本发明坐便器超声波感应冲水装置进行详细说明。
17.实施方式一：坐便器超声波感应冲水装置包括超声波测距装置3、控制模块和出水控制件。如图1所示的安装李超声波感应冲水装置的坐便器的俯视图，超声波测距装置3放置在坐便器的水箱2上方，超声波感应冲水装置3上设置有超声波发射器4和超声波接收器5，超声波发射的方向是朝坐便器缸体1的方向。出水控制件包括有电磁阀。
18.使用时坐便器超声波感应冲水装置3进行测距，即超声波发射器4发出超声波，超声波遇到人体或物体反射后被超声波接收器5接收，得到测距信息，把测距信息发送给控制模块，控制模块包含有微处理器对测距信息做出分析处理，得到超声波测距装置3和人体或物体之间的距离数值。控制模块能够控制超声波发射器4的发射功率，使超声波发射器4发射声强大的超声波或发射声强小的超声波。控制模块可控制打开或关闭出水控制件的电磁阀，当电磁阀打开时就给坐便器冲水。控制模块设有计数器或计时器，有计时或计数功能。
19.图2所示为超声波测距装置电路图，rt22为超声波发射器4， rt12为超声波接收器5，u2为超声波测距芯片cs100a，u1为稳压芯片ams1117-5.0，u3为变压器。
20.超声波测距装置工作时从vcc处取得电源，从vcc过来的电流经过稳压芯片ams1117-5.0后得到5v稳定电压为超声波测距芯片cs100a供电。u3变压器从vcc处取得电源。坐便器超声波感应冲水装置的控制模块通过trig向超声波测距芯片cs100a的管脚8发出信号后，超声波测距芯片cs100a就通过管脚10向rt22超声波发射器4发出信号，使rt22超声波发射器4发射超声波，超声波被人体或物体反射后进入超声波接收器5，然后超声波测距芯片cs100a就通过管脚7经echo向控制模块发出测距信息，控制模块接收到测距信息后计算出距离值完成测距。控制模块通过控制调节vcc处的电压来控制超声波发射器4的发射功率，vcc的电压大则超声波发射器4的发射功率大，发出的超声波的声强也大，反之vcc的电压小则超声波发射器4的发射功率小，发出的超声波的声强也小。控制模块控制调节vcc处的电压的大小和控制打开电磁阀的可采用现有的技术。
21.具体实施时控制程序把超声波测距装置3的测距距离分为两个区间范围，包括如厕区间范围a（本实例设置为0cm到到70cm）和如厕区间范围a之外的范围（以下简称非如厕区间范围b，本实例设置为70cm到无穷大的距离）。
22.初始时计数器设置初始值（本实例把计数器的初始值设置为0），每隔一段时间（本实例设置为0.2秒）超声波发射器4就使用小的发射功率发射声强小的超声波进行一次测距。当测距测到的距离在如厕区间范围a的范围内（也就是0到到70cm的范围）后，后面进行的控制按以下的步骤执行：第一步、每隔一段时间用小发射功率发射声强小的超声波进行一次测距，如果测距测到的距离在如厕区间范围a范围内，那么继续执行第一步，如果测到的距离在b区间范围那么转到第2步。
23.第2步、每隔一段时间使用大的发射功率发射声强大的超声波进行一次测距；如果测到的距离在b区间范围那么计数器进行计数（本实例设为计数器的值加1），当计数值达到设定的数值时（本实例设置为10）控制模块就控制出水控制件进行冲水。
24.3、冲水完成后，系统重置回到使用初始时的状态。
25.按上述方法，当人在如厕时人体对超声波的反射情况较好，超声波测距装置能测出正确的数值，那么就一直用用小发射功率发射声强小的超声波进行测距。这样可以避免超声波发射器4大功率发射所产生“咔咔”声，并且能节约能源。当人穿比较厚重的衣服或头发比较厚密，人体吸音能力强，使得人体对超声波的反射比较差，偶然出现实际人在如厕（人体在0cm到到70cm距离范围内）但测距结果却在非如厕区间范围b内，出现了测距错误。这时后面的测距就加大超声波发射器4的发射功率发射声强大的超声波进行测距以适应人的衣服或头发等的情况，得到正确的测量结果。
26.本实例使用计数器进行计数，也可以使用计时器计时替代计数器计数达到类似效果，也就是当测距结果在非如厕区间范围b内的次数达到设定的次数，那么控制模块控制打开出水控制件的电磁阀给坐便器冲水，改为当测距结果在非如厕区间范围b内开始计时，当计时时间达到设定的时间，测距结果仍在非如厕区间范围b内，那么控制模块控制打开出水控制件的电磁阀给坐便器冲水。
27.本实例所使用的数值的设定，如如厕区间范围a的距离为0cm到70cm，每隔0.2秒进行一次测距，测距结果在非如厕区间范围b内的次数达到设定的次数达到10时进行冲水等可以根据具体情况进行调整设定，并非限定只能使用所列的数值。
28.实施方式二：按上述实施方式一的方法，当人如厕时出现了测距错误，那么后面的测距就加大超声波发射器4的发射功率发射声强大的超声波进行测距得到正确的测距结果，直到人如厕完毕进行冲水。实际使用中，一般测距不会一直出错的，而是测距的过程中偶然出现错误。本实施方式二在实施方式一的基础上进行改进以取得更好的效果：在人如厕时如果测距测到的结果在非如厕区间范围b（可能测距出错了）那么下次的测距就加大超声波发射器4的发射功率发射声强大的超声波进行测距这样能得到正确的测距结果；如果测距测到的结果在如厕区间范围a（测距正常），那么下次测距就减小超声波发射器4的发射功率发射声强小的超声波进行测距，以减少噪声和能源消耗。实施方式二所用的硬件设备和实施方式一的相同，只是控制程序进行改进。具体的实施方案在下面进行说明。
29.坐便器超声波感应冲水装置包括超声波测距装置3、控制模块和出水控制件。如图1所示的超声波感应冲水的坐便器俯视图，超声波测距装置3放置在坐便器的水箱2上方，超声波感应冲水装置3上设置有超声波发射器4和超声波接收器5，超声波发射的方向是朝坐便器缸体1的方向。出水控制件包括有电磁阀。
30.被使用时，坐便器超声波感应冲水装置进行测距，即超声波发射器4发出超声波，超声波遇到人体或物体反射被超声波接收器5接收，得到测距信息，把测距信息发送给控制模块，控制模块包含有微处理器对测距信息做出分析处理，得到超声波测距装置3和人体或物体之间的距离数值。控制模块能够控制超声波发射器4的发射功率，使超声波发射器4发射声强大的超声波或发射声强小的超声波。控制模块可控制打开或关闭出水控制件的电磁阀，当电磁阀打开时就给坐便器冲水。控制模块设有计数器或计时器，有计时或计数功能。
31.图2所示为超声波测距装置电路图，rt22为超声波发射器4， rt12为超声波接收器5，u2为超声波测距芯片cs100a，u1为稳压芯片ams1117-5.0，u3为变压器。
32.超声波测距装置工作时从vcc处取得电源，从vcc过来的电流经过稳压芯片ams1117-5.0后得到5v稳定电压为超声波测距芯片cs100a供电。u3变压器从vcc处取得电源。坐便器超声波感应冲水装置的控制模块通过trig向超声波测距芯片cs100a的管脚8发出信号后，超声波测距芯片cs100a就通过管脚10向rt22超声波发射器4发出信号，使rt22超声波发射器4发射超声波，超声波被人体或物体反射后进入超声波接收器5，然后超声波测距芯片cs100a就通过管脚7经echo向控制模块发出测距信息，控制模块接收到测距信息后计算出距离值完成测距。控制模块通过控制调节vcc处的电压来控制超声波发射器4的发射功率，vcc的电压大则超声波发射器4的发射功率大，发出的超声波的声强也大，反之vcc的电压小则超声波发射器4的发射功率小，发出的超声波的声强也小。控制模块控制调节vcc处的电压的大小和控制打开电磁阀的可采用现有的技术。
33.具体实施时控制程序把超声波测距装置的测距距离分为三个区间范围，包括如厕区间范围a（本实例设置为20cm到到70cm），非如厕区间范围b（本实例设置为70cm到无穷大的距离）和其他范围c（本实例设置为0cm到到20cm）。
34.初始时计数器设置初始值（本实例把计数器的初始值设置为0），超声波测距装置3每隔一段时间（本实例设置为0.2秒）超声波发射器4使用小的发射功率发射声强小的超声波进行一次测距。当测距测到的距离在如厕区间范围a的范围内（也就是20到到70cm的范围）后，后面进行的控制按以下的步骤执行：第1步、如果测距测到的距离在如厕区间范围a范围内，计数器的值置为初始值（即重置为0）并用小发射功率发射声强小的超声波进行下次的测距；如果测到的距离在b区间范围，那么计数器进行计数（本实例设为计数器的值加1）并使用大的发射功率发射声强大的超声波进行下次的测距；第2步、重复上述的第1步，直到计数值达到设定的数值时（本实例设置为10）。计数值达到设定的数值后控制模块就控制出水控制件进行冲水，冲水完成后系统重置回到使用初始时的状态。
35.按上述方法，当超声波测距装置测距测到的结果在非如厕区间范围b（这有可能是错误的结果，也有可能是人实际处在非如厕区间范围b的正确结果），下次测距使用大的发射功率发射声强大的超声波进行测距；一旦某次测距测到的距离在如厕区间范围a范围内，那么计数器重置为初始值并且下一次测距继续用小发射功率发射声强小的超声波进行测距。这样避免方案一的测距测到的结果在非如厕区间范围b后就一直用大的发射功率发射声强大的超声波，以减少噪声和能源消耗，达到更好的使用效果。
36.本实例所使用的数值的设定，如如厕区间范围a的距离为20cm到70cm，每隔0.2秒进行一次测距，测距结果在非如厕区间范围b内的次数达到设定的次数达到10时进行冲水等可以根据具体情况进行调整设定，并非限定只能使用所列的数值。
37.以上实施例仅是本发明的较佳实施例而已，并非限定本发明的保护范围。