CN108708443A - 一种蹲便器智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蹲便器智能控制系统，包括红外感应模块、微控制器模块、继电器控制模块、排风排水装置和电源模块，电源模块与红外感应模块连接，红外感应模块与微控制器模块连接，微控制器模块与继电器控制模块连接，继电器控制模块与排风排水装置连接。本发明利用红外感应模块可以实现红外智能控制排风排水，利用微控制器模块实现定时排风的功能，解决了现有技术中采用大功率换气扇排风而造成的长时间耗能问题，并且使用排风机代替普通的换气扇，能够有效提高排风除异味的效率，节约能源。
Description
技术领域
本发明涉及一种蹲便器智能控制系统，属于卫生间智能控制领域。
背景技术
目前公共卫生间主要通过阀门控制出水，如脚踩式和手按式阀门，人流量过大易使阀门损坏，出现漏水现象，造成排水力度不够、效果差、水资源浪费等问题，同时手按式阀门还会出现卫生问题。而比较老旧的大型建筑物(如大型商场、写字楼)内设计的传统卫生间构造、排风系统等存在设计不合理的问题，导致公共卫生间容易出现空气不流通，出现异味难以排除的情况，造成公共环境的污染，也给人们如厕带来极大的不便。而如何能在原有卫生间构造的基础上进行合理的改进，以解决卫生、空气流通的问题则显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种蹲便器智能控制系统，该系统可应用于老旧建筑物的传统卫生间系统的升级改造，也可以用于新建公共卫生间，能够有效解决卫生间内异味难以排除，空气不易流通的问题，避免了手按式和脚踩式阀门容易出现的水资源浪费、不卫生的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种蹲便器智能控制系统，包括红外感应模块、微控制器模块、继电器控制模块、排风排水装置和电源模块，电源模块与红外感应模块连接，红外感应模块与微控制器模块连接，微控制器模块与继电器控制模块连接，继电器控制模块与排风排水装置连接。电源模块1采用12V稳压电源，为红外感应模块、微控制器模块、继电器控制模块、排风排水模块提供触发工作电压。
前述的一种蹲便器智能控制系统中，所述红外感应模块包括红外发射模块、红外信号处理模块、译码模块、反相器模块，红外信号处理模块、译码模块及反相器模块均与红外发射模块连接；
红外发射模块包括时基电路、电阻R1、电容C1、电位器W1、电位器W2、电容C2、红外发光二极管L1，时基电路分别与电位器W1、红外发光二极管L1连接，电位器W1与电阻R1连接，电阻R1与电容C1连接，电容C1接地信号GND，红外发光二极管L1还与电位器W2连接，电位器W2与时基电路的VCC端连接；电阻R1还与时基电路的VCC端连接，时基电路的2管脚及6管脚均与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地信号GND。时基电路的定时器管脚是悬空的。
前述的一种蹲便器智能控制系统中，所述时基电路的2管脚与6管脚连接，时基电路的7管脚连接于电位器W1的中间引脚，时基电路的3管脚连接于红外发光二极管L1的一端。红外发光二极管L1向外辐射出40KHz的红外光。
前述的一种蹲便器智能控制系统中，所述红外信号处理模块包括红外接收管Q1、放大器、电阻R2、电阻R5、电阻R6和电容C3；红外接收管Q1及电阻R2均与电容C3连接，电容C3与电阻R5连接，电阻R5与放大器的3管脚连接,放大器的3管脚经负反馈电阻R6与放大器的1管脚连接。
红外接收管Q1的发射极接地信号GND，红外接收管Q1的集电极通过电阻R2与时基电路的VCC端连接；红外接收管Q1将接收到的信号转化为相应的交变电压信号，转换后的交变电压信号依次经电阻R5、电容C3至放大器。放大器的2管脚和11管脚均与地信号GND连接，放大器的4管脚与VCC主电源连接，放大器的其余管脚悬空。
前述的一种蹲便器智能控制系统中，所述译码模块包括译码器、电位器RP1和电容C4，电容C4通过电位器RP1与译码器的5管脚连接，电容C4还与译码器的6管脚连接，电容C4还分别与译码器的GND端及地信号GND连接，译码器的6管脚与电位器RP1的中间引脚连接，译码器的8管脚连接至反相器模块。
译码器的1管脚与电容C6连接，电容C6与地信号GND连接，译码器的2管脚与电容C5连接，电容C5也连接于地信号GND，译码器的7管脚接地信号GND。
前述的一种蹲便器智能控制系统中，所述反相器模块包括三极管Q2、电阻R8、电阻R7和电阻R4，三极管Q2的发射极接地信号GND，三极管Q2的基极与电阻R8连接，三极管Q2的发射极经电阻R7与电阻R4连接，电阻R4和电阻R8均经电容C1接地信号GND，三极管Q2的集电极与微控制器模块的11管脚连接，从而驱动微控制器模块工作。通过反相器模块将译码器在8管脚产生的低电平信号转变为高电平信号。
前述的一种蹲便器智能控制系统中，所述放大器的1管脚与译码器的3管脚连接，译码器的8管脚与三极管Q2连接。
前述的一种蹲便器智能控制系统中，所述微控制器模块包括电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、单片机，及用于为单片机提供所需时间的晶振管Y1和晶振管Y2，单片机的1管脚、24管脚、36管脚、48管脚均连接于VCC主电源；单片机的3管脚与电容C7连接，单片机的4管脚与电容C8连接，电容C7和C8串联后与晶振管Y1并联连接；单片机的5管脚与电容C9连接，单片机的6管脚与电容C10连接，电容C9和电容C10串联后与晶振管Y2并联连接。通过微控制模块实现本发明系统的定时排风功能。
前述的一种蹲便器智能控制系统中，所述继电器控制模块包括第一继电器和第二继电器，第一继电器与单片机的15管脚连接，第二继电器与单片机的16管脚连接。
前述的一种蹲便器智能控制系统中，所述排风排水装置包括三通管、排水电磁阀、排风机、排风管和排水管，排风机通过排风管与三通管连接，排水电磁阀通过排水管与三通管连接；排风机与第二继电器连接，排水电磁阀与第一继电器连接。通过第一继电器控制排水电磁阀的通断；通过第二继电器控制排风机的运转。为了降低改造难度，提高卫生间排异味排气的效果，利用三通管将排水管和排风管连通到一起，使其既能作为排水通道，也能作为高效除异味的排气通道使用。
与现有技术相比，本发明将电源模块、红外感应模块、微控制器模块、继电器控制模块、排风排水装置依次连接，通过电源模块为红外感应模块、微控制器模块、继电器控制模块、排风排水装置装置提供工作电压；利用红外感应模块可以实现红外智能控制排风排水，利用微控制器模块实现定时排风的功能，解决了现有技术中采用大功率换气扇排风而造成的长时间耗能问题，并且使用排风机代替普通的换气扇，能够有效提高排风除异味的效率与效果，节约能源。
本发明采用了微控制器模块的单片机，通过单片机编程来实现对信号的处理，进一步提高了微控制器模块处理信号的效率、精度和可靠性。
此外，本发明采用的电子元器件所实现的控制功能远远少于现有技术中实现相同控制功能的系统。本发明系统结构简单、成本低、易于实现、稳定性高。
附图说明
图1是本发明系统连接示意图；
图2是本发明的外部构造示意图；
图3是本发明红外感应模块电路示意图；
图4是本发明微控制器模块电路示意图。
附图标记：1-电源模块，2-红外感应模块，3-微控制器模块，301-单片机,4-继电器控制模块，401-第一继电器，402-第二继电器，5-排风排水装置，501-三通管，502-排水电磁阀，503-排风机，504-排风管，505-排水管，6-红外发射模块，601-时基电路，7-红外信号处理模块,701-放大器，8-译码模块,801-译码器，9-反相器模块，10-冲水孔。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
实施例1：一种蹲便器智能控制系统，包括红外感应模块2、微控制器模块3、继电器控制模块4、排风排水装置5和电源模块1，电源模块1与红外感应模块2连接，红外感应模块2与微控制器模块3连接，微控制器模块3与继电器控制模块4连接，继电器控制模块4与排风排水装置5连接。
具体的，电源模块1采用的是12V稳压电源，其为红外感应模块2、微控制器模块3、继电器控制模块4、排风排水模块5提供触发工作电压；微控制器模块3主控芯片的型号为STM32F103C6。
实施例2：一种蹲便器智能控制系统，包括红外感应模块2、微控制器模块3、继电器控制模块4、排风排水装置5和电源模块1，电源模块1与红外感应模块2连接，红外感应模块2与微控制器模块3连接，微控制器模块3与继电器控制模块4连接，继电器控制模块4与排风排水装置5连接。具体的，电源模块1采用的是12V稳压电源，其为红外感应模块2、微控制器模块3、继电器控制模块4、排风排水模块5提供触发工作电压；微控制器模块3主控芯片的型号为STM32F103C6。
红外感应模块2包括红外发射模块6、红外信号处理模块7、译码模块8、反相器模块9，红外信号处理模块7、译码模块8及反相器模块9均与红外发射模块6连接；红外发射模块6包括时基电路601、电阻R1、电容C1、电位器W1、电位器W2、电容C2、红外发光二极管L1，时基电路601分别与电位器W1、红外发光二极管L1连接，电位器W1与电阻R1连接，电阻R1与电容C1连接，电容C1接地信号GND，红外发光二极管L1还与电位器W2的右引脚和中间引脚连接，电位器W2的左引脚与时基电路601的VCC端连接；电阻R1还与时基电路601的VCC端连接时基电路601的2管脚及6管脚均与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地信号GND。时基电路601的定时器管脚是悬空的。时基电路601的2管脚与6管脚连接，时基电路601的7管脚连接于电位器W1的中间引脚，时基电路601的3管脚连接于红外发光二极管L1的一端。红外发光二极管L1能够向外辐射出40KHz的红外光。红外信号处理模块7包括红外接收管Q1、放大器701、电阻R2、电阻R5、电阻R6和电容C3；红外接收管Q1的集电极及电阻R2均与电容C3连接，电容C3与电阻R5连接，电阻R5与放大器701的3管脚连接,放大器701的3管脚经负反馈电阻R6与放大器701的1管脚连接；放大器701的型号为LM324。红外接收管Q1的发射极接地信号GND，红外接收管Q1的集电极通过电阻R2与时基电路601的VCC端连接；放大器701的2管脚和11管脚均与地信号GND连接，放大器701的4管脚与VCC主电源连接，放大器701的其余管脚悬空。
实施例3：一种蹲便器智能控制系统，包括红外感应模块2、微控制器模块3、继电器控制模块4、排风排水装置5和电源模块1，电源模块1与红外感应模块2连接，红外感应模块2与微控制器模块3连接，微控制器模块3与继电器控制模块4连接，继电器控制模块4与排风排水装置5连接。具体的，电源模块1采用的是12V稳压电源，其为红外感应模块2、微控制器模块3、继电器控制模块4、排风排水模块5提供触发工作电压；微控制器模块3主控芯片的型号为STM32F103C6。
红外感应模块2包括红外发射模块6、红外信号处理模块7、译码模块8、反相器模块9，红外信号处理模块7、译码模块8及反相器模块9均与红外发射模块6连接；红外发射模块6包括时基电路601、电阻R1、电容C1、电位器W1、电位器W2、电容C2、红外发光二极管L1，时基电路601分别与电位器W1、红外发光二极管L1连接，电位器W1与电阻R1连接，电阻R1与电容C1连接，电容C1接地信号GND，红外发光二极管L1还与电位器W2的右引脚和中间引脚连接，电位器W2的左引脚与时基电路601的VCC端连接；电阻R1还与时基电路601的VCC端连接时基电路601的2管脚及6管脚均与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地信号GND。时基电路601的定时器管脚是悬空的。时基电路601的2管脚与6管脚连接，时基电路601的7管脚连接于电位器W1的中间引脚，时基电路601的3管脚连接于红外发光二极管L1的一端。红外发光二极管L1能够向外辐射出40KHz的红外光。红外信号处理模块7包括红外接收管Q1、放大器701、电阻R2、电阻R5、电阻R6和电容C3；红外接收管Q1的集电极及电阻R2均与电容C3连接，电容C3与电阻R5连接，电阻R5与放大器701的3管脚连接,放大器701的3管脚经负反馈电阻R6与放大器701的1管脚连接；放大器701的型号为LM324。红外接收管Q1的发射极接地信号GND，红外接收管Q1的集电极通过电阻R2与时基电路601的VCC端连接；放大器701的2管脚和11管脚均与地信号GND连接，放大器701的4管脚与VCC主电源连接，放大器701的其余管脚悬空。
译码模块8包括译码器801、电位器RP1和电容C4电容C5,电容C6，译码器801的采用LM567译码器。电容C4通过电位器RP1与译码器801的5管脚连接，电容C4还与译码器801的6管脚连接，电容C4还分别与译码器801的GND端及地信号GND连接，译码器801的6管脚与电位器RP1的中间引脚连接，译码器801的8管脚连接至反相器模块9。译码器801的1管脚与电容C6连接，电容C6与地信号GND连接，译码器801的2管脚与电容C5连接，电容C5也连接于地信号GND，译码器801的7管脚接地信号GND。反相器模块9包括三极管Q2、电阻R8、电阻R7和电阻R4，三极管Q2的发射极接地信号GND，三极管Q2的基极与电阻R8连接，三极管Q2的发射极经电阻R7与电阻R4连接，电阻R4和电阻R8均经电容C1接地信号GND，三极管Q2的集电极与微控制器模块3的11管脚连接，从而驱动微控制器模块3工作。通过方相器模块将译码器801在8管脚产生的低电平信号转变为高电平信号。放大器701的1管脚与译码器801的3管脚连接，译码器801的8管脚与三极管Q2的基极连接。微控制器模块3包括电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、单片机301，及用于为单片机301提供所需时间的晶振管Y1和晶振管Y2，单片机301的1管脚、24管脚、36管脚、48管脚均连接于VCC主电源；单片机301的3管脚与电容C7连接，单片机301的4管脚与电容C8连接，电容C7和C8串联后与晶振管Y1并联连接；单片机301的5管脚与电容C9连接，单片机301的6管脚与电容C10连接，电容C9和电容C10串联后与晶振管Y2并联连接。通过晶振管Y1和晶振管Y2本发明系统能够实现定时功能。微控制器模块3还包括电阻R0、电阻R13、电阻R14和电阻R10，电阻R0一端与单片机301的1管脚连接，另一端与VCC主电源连接；电阻R13一端与单片机301的9管脚连接，另一端与VCC主电源连接；电阻R14与微控制模块的20管脚连接，另一端与VCC主电源连接；R10一端与单片机301的44管脚连接，另一端也与VCC主电源连接；晶振管Y一端接单片机301的管脚3，另一端接单片机301的管脚4；晶振管Y2一端接单片机301的管脚5，另一端接单片机301的管脚6；单片机301的24管脚、36管脚、48管脚连接至VCC主电源。本实施例中的单片机301采用有48个管脚的STM32F103C6单片机，单片机301的23管脚、35管脚、47管脚接至地信号GND，其余管脚悬空。继电器控制模块4包括第一继电器401和第二继电器402，第一继电器401与单片机301的15管脚连接，第二继电器402与单片机301的16管脚连接。排风排水装置5包括三通管501、排水电磁阀502、排风机503、排风管504和排水管505，排风机503通过排风管504与三通管501的管口连接，排水电磁阀502通过排水管505与三通管501连接；排风机503与第二继电器402连接，排水电磁阀502与第一继电器401连接。第一继电器401作为通断开关，控制着排水电磁阀502的通断；第二电磁器作为排风开关，控制着排风机503的运转。
本发明的一种实施例的工作原理：
电源模块1是12V稳压电源，为红外感应模块2、微控制器模块3、继电器控制模块4、排风排水模块5提供触发工作电压。红外发射模块6是由NE555型时基电路601、两个电阻、另个电位器及红外发光二极管L1等组成的多谐振荡器，在时基电路601的3管脚输出频率为40KHz的脉冲信号，驱动红外发光二极管L1向外发射40KHz的红外光。
通过调节电位器W1，改变输出频率；通过调节电位器W2改变红外发光二极管L1的发射电流，从而控制电路在工作时的有效距离，即灵敏度。
当有人进入检测区域时，红外光被反射在红外接收管Q1上，并触发后面电路在相同频率下工作；接收到的红外信号转换为相应的交变电压信号经电容C3、电阻R5耦合至放大器701进行放大，电阻R6为负反馈电阻，可用来改变运放的放大倍数。放大器701的1管脚输出被放大的信号送到锁相频率译码器801。译码器801的内部有一压控振荡器，在自由振荡的情况下，其振荡频率完全取决于外接的RC时间常数，即：f＝1/2πRP1*C4，f即为译码器801的中心频率。译码器801的1管脚对地接一个电容C6，同时译码器801的2管脚对地接一个电容C5，形成输出滤波网络和锁相环路单极滤波网络，译码器801的2管脚所接的电容C5影响锁相环的捕捉带宽，带宽BW＝1070(V1/f*C5)1/2(占f的百分比，且V1从译码器801的3管脚输入正弦波电压的有效值)。通过调整RP1值使f为40KHz，经译码器801内部电路识别译码后，在译码器801的8管脚输出为低电平(在检测不到人时输出为高电平)。输出的低电平经三极管Q2、电阻R8、电阻R7及电阻R4组成的反相器反向后，输出高电平驱动微控制器模块3工作。当微控制器模块3的3管脚接收到高电平，即红外感应模块2感应到人来时，微控制器模块3的16管脚变化为高电平，第二继电器402打开，排风机503开始工作，持续到人走后；当微控制器模块3的11管脚变化为低电平，即人离开时，则微控制器模块3的15管脚变化为高电平，第一继电器401打开，排水电磁阀502打开，蹲便器则开始排水，持续一段时间。
本发明的定时功能，通过晶振管Y1和晶振管Y2产生时钟脉冲，通过内置程序设定间隔时间，使排风机503定时工作。
本发明的三通管是与蹲便器的冲水孔10连接的，如图2所示，在非排水时段，可通过冲水孔10排异味排气，从而使得本发明可在原有老旧卫生间构造的基础上进行改造使用，而无需拆除老旧卫生间内原有的蹲便器。
Claims (10)
1.一种蹲便器智能控制系统，其特征在于，包括红外感应模块(2)、微控制器模块(3)、继电器控制模块(4)、排风排水装置(5)和电源模块(1)，所述电源模块(1)与红外感应模块(2)连接，红外感应模块(2)与微控制器模块(3)连接，微控制器模块(3)与继电器控制模块(4)连接，继电器控制模块(4)与排风排水装置(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种蹲便器智能控制系统，其特征在于，所述红外感应模块(2)包括红外发射模块(6)、红外信号处理模块(7)、译码模块(8)、反相器模块(9)，红外信号处理模块(7)、译码模块(8)及反相器模块(9)均与红外发射模块(6)连接；红外发射模块(6)包括时基电路(601)、电阻R1、电容C1、电位器W1、电位器W2、电容C2、红外发光二极管L1，所述时基电路(601)分别与电位器W1、红外发光二极管L1连接，电位器W1与电阻R1连接，电阻R1与电容C1连接，电容C1接地信号GND，所述红外发光二极管L1还与电位器W2连接，电位器W2与时基电路(601)的VCC端连接。
3.根据权利要求2所述的一种蹲便器智能控制系统，其特征在于，所述时基电路(601)的2管脚与6管脚连接，时基电路(601)的7管脚连接于所述电位器W1的中间引脚，所述时基电路(601)的3管脚连接于红外发光二极管L1的一端。
4.根据权利要求3所述的一种蹲便器智能控制系统，其特征在于，所述红外信号处理模块(7)包括红外接收管Q1、放大器(701)、电阻R2、电阻R5、电阻R6和电容C3；所述红外接收管Q1及电阻R2均与电容C3连接，所述电容C3与电阻R5连接，所述电阻R5与放大器(701)的3管脚连接,放大器(701)的3管脚经负反馈电阻R6与放大器(701)的1管脚连接；红外接收管Q1的发射极接地信号GND，红外接收管Q1的集电极通过电阻R2与时基电路(601)的VCC端连接。
5.根据权利要求4所述的一种蹲便器智能控制系统，其特征在于，所述译码模块(8)包括译码器(801)、电位器RP1和电容C4，所述电容C4通过电位器RP1与译码器(801)的5管脚连接，所述电容C4还与译码器(801)的6管脚连接，电容C4还分别与译码器(801)的GND端及地信号GND连接，所述译码器(801)的6管脚与电位器RP1的中间引脚连接，所述译码器(801)的8管脚连接至反相器模块(9)。
6.根据权利要求5所述的一种蹲便器智能控制系统，其特征在于，所述反相器模块(9)包括三极管Q2、电阻R8、电阻R7和电阻R4，三极管Q2的发射极接地信号GND，三极管Q2的基极与电阻R8连接，三极管Q2的发射极经电阻R7与电阻R4连接，电阻R4和电阻R8均经电容C1接地信号GND，三极管Q2的集电极与微控制器模块(3)的11管脚连接。
7.根据权利要求6所述的一种蹲便器智能控制系统，其特征在于，所述放大器(701)的1管脚与译码器(801)的3管脚连接，译码器(801)的8管脚与三极管Q2(的基极)连接。
8.根据权利要求7所述的一种蹲便器智能控制系统，其特征在于，微控制器模块(3)包括电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、单片机(301)，及用于为单片机(301)提供所需时间的晶振管Y1和晶振管Y2，所述单片机(301)的1管脚、24管脚、36管脚、48管脚均连接于VCC主电源；单片机(301)的3管脚与电容C7连接，单片机(301)的4管脚与电容C8连接，电容C7和C8串联后与晶振管Y1并联连接；单片机(301)的5管脚与电容C9连接，单片机(301)的6管脚与电容C10连接，电容C9和电容C10串联后与晶振管Y2并联连接。
9.根据权利要求8所述的一种蹲便器智能控制系统，其特征在于，所述继电器控制模块(4)包括第一继电器(401)和第二继电器(402)，所述第一继电器(401)与单片机(301)的15管脚连接，所述第二继电器(402)与单片机(301)的16管脚连接。
10.根据权利要求9所述的一种蹲便器智能控制系统，其特征在于，所述排风排水装置(5)包括三通管(501)、排水电磁阀(502)、排风机(503)、排风管(504)和排水管(505)，所述排风机(503)通过排风管(504)与三通管(501)连接，排水电磁阀(502)通过排水管(505)与三通管(501)连接；排风机(12)与所述第二继电器(402)连接，所述排水电磁阀(502)与所述第一继电器(401)连接。
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