專利名稱：隱藏式感應裝置以及安裝隱藏式感應裝置的小便器的制作方法
隱藏式感應裝置以及安裝隱藏式感應裝置的小便器
技術領域：
本發明涉及一種用來清洗便器的隱藏式感應裝置及安裝隱藏式感應裝置的小便 器。
背景技術：
現有技術中，為了使如廁后的洗凈便器本體的工作自動化，傳統的技術是在便器 上設置紅外傳感器等的人體檢測用傳感器。然而，該傳統紅外傳感器需要外露的感應窗口 ， 不僅影響美觀與維修，而且更存在如下缺陷 —方面，該傳統的紅外感應器大部分采用主動式紅外感應方式，即紅外發射器發 射一定波長的紅外線，經人體反射后，通過紅外接收器接收后，判斷該反射信號強度，來實 現自動感應判斷。然而，一些對紅外線反射率低的物質(如黑色衣服、頭發等)，就很難實現
自動感應判斷。紅外發射器的紅外光經過該些物質反射后，只有極少數的紅外光線被紅外 接收器接收。由于反射信號的強度不夠，而導致感應器無法判斷是否有目標物存在，因而導 致感應失靈。 另一方面，當該傳統的紅外感應器檢測到使用者超過一定時間后，又再次檢測到 使用者離開的話，就會流出一定量的洗凈水，來清洗便器。然而，這種根據檢測人體的有無 來自動進行洗凈的系統，無論使用者是否有如廁或者也不管小便量的多少，都會沖出一定 量的水，因此會造成很大的浪費。 隨后，現有技術中出現了通過電導傳感器檢測出小便器的存水彎內水的電導率的 變化。由于尿液與自來水之間的電導率不同。當有尿液時，電導傳感器的電極與尿液接觸， 檢測到的電導率會發生變化，因此來判斷有尿液進入，從而控制小便器沖水。
進一步的，現有技術還出現了在小便器存水彎內設置三個電極，并且通過檢測電 極之間的尿液濃度分布差異，來決定沖水時機的方法。當電極之間的電壓平衡時，即由一開 始無尿狀態的平衡，到有尿液后的不平衡，再到尿液分布均勻后的平衡時，該電導傳感器識 別為使用者已經停止小便，進而控制沖水。該電導傳感器解決了傳統紅外傳感器需要感應 窗口的不足，也克服了傳統紅外傳感器對反射率的物質感應失靈的缺陷。
然而，當使用者因前列腺炎或其他特殊情況，長時間站在小便器前，安裝該電導傳 感器的小便器會在使用者還沒離開的情況下，就進行沖水。 一方面，這樣的情況會引起使用 者的不適，另一方面也會誤認為該小便器感應失靈。更進一步，該電導傳感器的沖水時間需 要手工設定，無法根據尿液量來決定沖水量。 為了克服電導傳感器的不足，現有技術中又出現了一種利用微波感應的小便器。
其主要原理為微波感應信號經過傅立葉運算得到人體和尿液的感應信號的頻譜，從而判斷
尿液的長短以及人體的存在或離開。進一步的，通過計算，控制沖水時機與沖水量。 然而，該微波感應小便器利用傅立葉運算需要占用較大的能耗， 一般的五號或七
號電池無法滿足其能耗的需求，必須采用交流電才能應用。因此，該微波感應小便器一方面
不適應衛浴領域內倡導節能的環保理念，另一方面安裝該微波感應小便器需要通過安裝交流電才能使用，因此無法被廣泛推廣。 如何開發出一種更為節能、實用的便器感應裝置及安裝有該感應裝置的便器，成 為了業界所普遍關注的重點。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種可靠、低能耗的安裝隱藏式感應裝置的
小便器。 本發明所要解決的技術問題，可以通過以下技術方案實現一種具有隱藏式感應
裝置的小便器，包括隱藏式感應裝置、提供電源的電池以及控制出水的電磁閥。其中所述隱
藏式感應裝置包括用以信號處理的控制單元、受控制單元控制檢測人體存在或離開的微波
傳感器以及檢測尿液的電導傳感器。所述電導傳感器的電極安裝于小便器虹吸彎管的液面
以下，而微波傳感器安裝于小便器陶瓷件的后部。電導傳感器檢測到有尿液后，微波傳感器
被控制單元打開并在檢測到人體離開后，通知控制單元打開電磁閥進行沖水。 進一步地，所述電極為雙電極檢測電導率，根據電導率判斷是否有尿液。 進一步地，設定電導率預設值，當電導率高于該預設值時，判斷為有尿液。 進一步地，其特征在于根據電導率計算出尿液濃度，折算成沖水量。這樣設置，使
得該隱藏式感應裝置更加智能，且利于節水。 進一步地，尿液濃度與電導率的關系如下A = aL、bL，其中A為尿液濃度，L為電 導率，a、b為系數。 進一步地，電導傳感器檢測到尿液電導率平衡后，通知控制單元打開微波傳感器
感應人體。這樣設置，使得感應效果更加可靠、舒適，防止誤動作等情況的發生。 進一步地，設有一定值，連續N點采樣到的尿液電導率變化值小于該定值，則判定
為平衡，其中N大于等于2。 進一步地，電導傳感器在無尿狀態下的檢測頻率比在有尿狀態下的檢測頻率低。 這樣設置，可避免不必要的電力浪費，利于節電。
進一步地，兩電極位于同一水平高度。
進一步地，電導傳感器具有自學習功能。 進一步地，微波傳感器具有可調整感應距離與感應范圍的放大增益調整電路。
本發明所要解決的技術問題，也可以通過以下技術方案實現一種具有隱藏式感 應裝置的小便器，包括隱藏式感應裝置以及控制出水的電磁閥。其中所述隱藏式感應裝置 包括用以信號處理的控制單元、受控制單元控制檢測人體存在或離開的微波傳感器以及檢 測尿液的電導傳感器。所述電導傳感器的電極安裝于小便器虹吸彎管的液面以下。電導傳 感器通過檢測電導率判斷有尿液后，通知控制單元打開微波傳感器。所述微波傳感器安裝 在小便器上或小便器周圍利于檢測人體運動的位置處。當微波傳感器檢測到人體離開后， 通知控制單元打開電磁閥進行沖水。 進一步地，電導傳感器根據電極所檢測到的電導率變化判斷是否有尿液。 進一步地，其特征在于電導傳感器檢測到尿液電導率平衡后，通知控制單元打開
微波傳感器感應人體。 與現有技術相比，本發明通過將電導傳感器與微波傳感器相結合的感應方式，在
4實現隱藏效果的前提下，使得隱藏式感應裝置的感應效果更加可靠、舒適；且可實現節水、 低功耗，滿足技術發展趨勢。而將該隱藏式感應裝置應用于小便器上后，更可使得小便器的 自動感應效果更加理想，小便器的外觀也能更加美觀。
圖1是本發明隱藏式感應裝置以及安裝隱藏式感應裝置小便器的框架示意圖。
圖2是本發明隱藏式感應裝置的電導傳感器的框架示意圖。 圖3是本發明隱藏式感應裝置的電導傳感器交變電源電路圖。 圖4是安裝隱藏式感應裝置小便器的結構示意圖。 圖5是本發明隱藏式感應裝置工作狀態示意圖。實施方式
下面參照附圖具體介紹本發明的各種實施例，圖中相同的結構或功能用相同的數 字標出。應該指出的是，附圖的目的只是便于對本發明具體實施例的說明，不是一種多余的 敘述或是對本發明范圍的限制，此外，附圖沒有必要按比例畫出。 如圖1所示，本發明隱藏式感應裝置10包括控制單元(MCU) 1、檢測人體運動的微 波傳感器2以及檢測尿液的電導傳感器3，其中微波傳感器2可感知人體或目標物動作。當 電導傳感器3檢測到尿液后，通知控制單元1打開微波傳感器2。進一步地，由微波傳感器 2檢測人體或目標物的移動，將監測結果通知控制單元1。然后，由控制單元1控制相應的 便器執行機構。而本發明具有該隱藏式感應裝置的小便器100除包括隱藏式感應裝置10 外，還進一步包括供電電池4以及控制沖水的電磁閥5。 具體來講，本發明小便器100的隱藏式感應裝置10通過電池4供電，由控制單元1 控制電磁閥驅動電路驅動電磁閥5打開和關閉，從而控制便器出水。所述電導傳感器3的 電極檢測尿液，通過電導檢測電路將檢測結果通知控制單元1。控制單元1判斷有尿后開啟 微波傳感器2，微波傳感器2檢測小便器100前方使用者的存在或離開，通過信號處理電路 將結果通知控制單元1。控制單元1判斷為使用者已經離開，則進一步的通過電磁閥控制電 路控制電磁閥5的開關，從而控制小便器100或者是其他便器的出水。
本發明隱藏式感應裝置10除應用在自動感應小便器上外，也可具有在便器上的 其他應用，與便器其他執行機構相聯，譬如控制便器蓋板的自動閉合，當微波傳感器感知到 人體離開后，控制單元控制蓋板自動閉合。 另外，所述本發明隱藏式感應裝置的小便器100的電源電路還包括電池電源檢測 電路。當電池電壓低于一定值時，認為電池壽命即將到來，通知更換電池。通知的方式可以 是定時短促蜂鳴或長時間蜂鳴的方式等。 其中，微波傳感器2調節感應距離或感應角度范圍，可以根據實際的應用需要進 行調整。舉例來說，應用在小便器100上，感應距離通常(相對與安裝墻壁立面)在20cm 75cm內可調。在本發明另一實施方式中，距離調整范圍為15cm 70cm。在本發明再一實施 方式中，距離調整范圍為25cm 80cm。 一般來講，在20cm+/-5cm 75+/_5cm的范圍內調 整為比較合理和理想的范圍。感應角度范圍在本發明一優選的實施方式，水平方向為25。， 而垂直方向為35。。 一般來講，感應角度范圍在水平方向25+/-5° ，而垂直方向35+/-5° 為宜。誠然，上述感應距離與感應角度也可以根據衛生間大小或實際應用環境進行調整，并不限于上述的描述范圍。 所述微波感應器2還具有放大增益調整電路，對上述感應距離與感應的角度進行
調整。其主要原理是通過降低微波信號放大增益，可減小探測距離，同時減小探測角度范
圍。這樣可以根據實際應用環境進行調節，可避免臨近的小便器的使用者、在開關移動的門
或其他衛生間移動物體的干擾。這樣可有效保證微波感應的實用性與可靠性。 如圖2和圖3所示，所述電導傳感器3的檢測電極為兩個，且伸入到檢測液面以
下。利用純凈自來水與尿液電導率的不同來感應尿液濃度，系統可判斷是否沖水。 進一步的，該電導傳感器3可以根據利用尿液的電導率與其濃度的關系，通過檢
測尿液的電導率轉換成尿液濃度，并折算出沖水量。這樣設置，可以智能的根據尿液量來決
定沖水量。具體來講，尿液濃度越大，電導率越高，其基本原理公式近似為A = al^+bL，其中
A為尿液濃度，L為電導率，a、 b為系數。沖水結束后，電導傳感器3可進一步檢測濃度，監
測沖水效果。因此，本發明的電導傳感器3可以區分出尿液在水中的比例，從而根據尿液濃
度的大小來確定沖水量的多少，并在沖水后檢測混合液的濃度，實現沖水量的閉環控制。具
體尿液濃度大小與沖水量多少的關系，可根據實際試驗以及具體便器結構而定。這樣設置，
可以使得感應更加智能，也利于節水。 如圖3所示，所述電導傳感器3還具有電極防極化電路。電氣原理特性采用交變 電源以防止電極極化，用兩組雙擲開關S切換電極極性，從而實現防電極極化的功能。其中 切換開關選用模擬開關。通過改變電極的極性來解決現有技術中電極發生電極極化，而導 致電導性能下降或失靈的問題。 繼續參照圖3所示，控制單元1采樣兩電極A點電壓值(實際上為兩電極之間的
電壓值)，通過模數轉換運算所測液體的電導率，從而得出尿液濃度。這里需要說明的是，圖
3視出的只是本發明一種優選的實施方式，采樣電極的電壓可以采取多種方式。A點電壓采
樣值與電導率的關系，需要根據具體的電路設計而定，計算公式并非唯一。簡單來講，即A
點電壓采樣值越低，則電導率越高；反之，A點電壓采樣值越高，則電導率越低。 圖4為本發明隱藏式感應裝置的小便器100結構示意圖。其中，電導傳感器3安
裝在小便器本體101下方的虹吸彎管102處，且電導傳感器3安裝位置有利于尿液快速感
應，同時電導傳感器3的安裝位置使電極表面不易沉積污物為宜。電極在安裝后應在封液
面內有足夠的浸入深度，在本發明一優選的實施方式中為6mm，一般來講以大于5mm為宜。
為了更好的檢測效果，兩電極應保持同一水平高度。 而微波感應器2則安裝在小便器本體101的后端，以緊貼小便器陶瓷件內壁，且安 裝位置以微波打開后可以檢測到人體臀部區域為宜，如圖4中B所示的區域為微波檢測區 域的示意區域。當然，也應該考慮到小便器陶瓷件的安裝要求和不同國家地區人體身高及 比例統計數據、消費者使用習慣等因素，確保安裝后的探測區域能夠覆蓋使用者臀部分布 區域。 圖5為根據圖3中采樣A點的A點電壓采樣值，在小便器100實際使用過程中的 工作狀態示意圖。從該監測的示意圖中我們可以看出 當無尿液時，A點電壓采樣值基本維持在標準值，即純凈自來水的A點電壓采樣 值。 當有尿液進入時，電導傳感器3檢測到且A點電壓采樣值迅速下降，也即電導率變高。本發明設定一電壓采樣預設值，當A點電壓采樣值低于預設值時，MCU判斷為有尿。
當A點電壓采樣值基本維持不變、達到平衡時，MCU判斷為小便已經完成。達到平 衡的判斷方法采用N點平衡法(N大于等于2)。在本發明一優選的實施方式中，采用A點 電壓采樣值三點平衡法來確定小便是否已經完成，即測出來的連續三點的A點電壓采樣值 維持不變或基本維持不變，則認為達到平衡。圖中A點為平衡值，在A點之前的兩點所測出 的A點電壓采樣值與A點之間的變化值小于一定值。在本發明一優選的實施方式中，該三 點之間的變化值不大于5，則判斷為三點平衡。誠然，也可以根據電極的位置或檢測的環境 不同進行調整，在本發明另一實施方式中，該三點之間的變化值不大于io，則判斷為三點平 衡。 當判斷A點電壓采樣值平衡后，MCU將微波傳感器2打開。當微波傳感器2檢測到 沒有人體或目標物后，通過MCU控制開電磁閥5進行沖水。根據上面的描述，沖水的量根據 尿液濃度而定，從而使得小便器IOO更加智能化。誠然，在本發明另一優選的實施方式中， 本發明也可以不采用根據尿液濃度來決定沖水量，而是用一定量的水進行沖水。
沖水完畢后，電導傳感器3檢測到A點電壓采樣值回到正常。 上述描述以A點電壓采樣值來衡量與判斷，也可以直接以電導率來進行衡量與判 斷。如在判定是否有尿時，設定電導率預設值，當電導率高于該電導率預設值時，判斷為有 尿液。如需進一步判定是否平衡時，設有一電導率定值，連續N(N大于等于2)點采樣到的 尿液電導率變化值小于該定值，則判定為平衡。實際上，A點電壓采樣值就是反應電導率的。 A點電壓值實際上就是反應的是兩電極間的電壓。當然，由于A點電壓采樣值會根據具體 的電路不同而產生不同的值，本發明圖3視出的實施方式為本發明一優選的實施方式。因 此，任何利用與電導率相關聯的數值進行衡量和判斷，都應該被認為是以電導率為衡量與 判斷，屬于本發明所保護的范圍。 誠然，在本發明另一實施方式中，也可以不采用該三點平衡來進行判斷，采用兩點 或四點平衡。這樣設置，使得感應效果更加可靠、舒適，防止誤動作等情況的發生。當然，進 一步地，簡化版本中也可不采用平衡法進行判斷，即電導傳感器3判斷有尿后，即開啟微波 傳感器2感應人體存在或離開，進行后續動作。 為了更好地實現低能耗的目的，電導傳感器在無尿液與有尿液狀態下，檢測的時 間周期是不同的，在無尿液狀態下檢測的時間周期要大于有有尿液狀態下的檢測周期。在 本發明一優選的實施方式中，無尿液狀態下為5秒檢測一次；有尿液狀態下為1秒檢測一 次。在本發明另一優選的實施方式中，無尿液狀態下為6秒檢測一次；有尿液狀態下為2秒 檢測一次。 本發明電導傳感器3還具有自學習功能。每次上電及清潔后進行自學習，以獲取 當前環境下純凈自來水的導電率。這樣設置，可以防止出廠時設置單一的純凈水自來水的 標準值，而導致各地區或不同時期純凈自來水導電率不同等情況帶來的麻煩。
由于電導傳感器3的功耗比較小，通過電導傳感器3來檢測尿液可以節省功耗。且 電導傳感器3在無尿比在有尿狀態下的檢測頻率低，更可降低功耗。而微波傳感器2相對 電導傳感器而言，功耗較高，只在電導傳感器3檢測到尿液后才開啟微波傳感器2，因此可 不必常開微波傳感器2，而實現低功耗的目的。本發明通過將微波傳感器2與電導傳感器3 相結合的復合型感應方式的設計，令感應更加可靠，且實現低功耗，適應技術的發展趨勢。
另外，現有技術中所揭示的其他類似電導傳感器(如三電極等)也可與本發明的 微波傳感器相結合使用。而所述微波傳感器也可以安裝在便器周圍利于檢測人體運動的其 他位置。 雖然上面已經揭示了本發明的具體實施方式
，但是它們不是本發明范圍的局限， 熟知本技術領域的人員對以上所述具體實施的修改和變化也包含在本發明的范圍之內。
權利要求
一種具有隱藏式感應裝置的小便器，其特征在于包括隱藏式感應裝置、提供電源的電池以及控制出水的電磁閥；其中所述隱藏式感應裝置包括用以信號處理的控制單元、受控制單元控制檢測人體存在或離開的微波傳感器以及檢測尿液的電導傳感器；所述電導傳感器的電極安裝于小便器虹吸彎管的液面以下，而微波傳感器安裝于小便器陶瓷件的后部；電導傳感器檢測到有尿液后，微波傳感器被控制單元打開并在檢測到人體離開后，通知控制單元打開電磁閥進行沖水。
2. 如權利要求1所述的具有隱藏式感應裝置的小便器，其特征在于所述電極為雙電 極檢測電導率，根據電導率判斷是否有尿液。
3. 如權利要求2所述的具有隱藏式感應裝置的小便器，其特征在于設定電導率預設 值，當電導率高于該預設值時，判斷為有尿液。
4. 如權利要求3所述的具有隱藏式感應裝置的小便器，其特征在于根據電導率計算 出尿液濃度，折算成沖水量。
5. 如權利要求4所述的具有隱藏式感應裝置的小便器，其特征在于尿液濃度與電導 率的關系如下A = aL2+bL，其中A為尿液濃度，L為電導率，a、 b為系數。
6. 如權利要求2至5任何一項中所述的具有隱藏式感應裝置的小便器，其特征在于 電導傳感器檢測到尿液電導率平衡后，通知控制單元打開微波傳感器感應人體。
7. 如權利要求6所述的隱藏式感應裝置，其特征在于設有一定值，連續N點采樣到的 尿液電導率變化值小于該定值，則判定為平衡，其中N大于等于2。
8. 如權利要求7所述的隱藏式感應裝置，其特征在于電導傳感器在無尿狀態下的檢 測頻率比在有尿狀態下的檢測頻率低。
9. 如權利要求1所述的具有隱藏式感應裝置的小便器，其特征在于兩電極位于同一水平高度。
10. 如權利要求1所述的隱藏式感應裝置，其特征在于電導傳感器具有自學習功能。
11. 如權利要求l所述的隱藏式感應裝置，其特征在于微波傳感器具有可調整感應距 離與感應范圍的放大增益調整電路。
12. —種具有隱藏式感應裝置的小便器，其特征在于包括隱藏式感應裝置以及控制 出水的電磁閥；其中所述隱藏式感應裝置包括用以信號處理的控制單元、受控制單元控制 檢測人體存在或離開的微波傳感器以及檢測尿液的電導傳感器；所述電導傳感器的電極安 裝于小便器虹吸彎管的液面以下；電導傳感器通過檢測電導率判斷有尿液后，通知控制單 元打開微波傳感器；所述微波傳感器安裝在小便器上或小便器周圍利于檢測人體運動的位 置處；當微波傳感器檢測到人體離開后，通知控制單元打開電磁閥進行沖水。
13. 如權利要求12所述的具有隱藏式感應裝置的小便器，其特征在于電導傳感器根 據電極所檢測到的電導率變化判斷是否有尿液。
14. 如權利要求13所述的具有隱藏式感應裝置的小便器，其特征在于電導傳感器檢 測到尿液電導率平衡后，通知控制單元打開微波傳感器感應人體。
全文摘要
本發明揭示了一種具有隱藏式感應裝置的小便器，包括隱藏式感應裝置、提供電源的電池以及控制出水的電磁閥。其中所述隱藏式感應裝置包括用以信號處理的控制單元、受控制單元控制檢測人體存在或離開的微波傳感器以及檢測尿液的電導傳感器。所述電導傳感器的電極安裝于小便器虹吸彎管的液面以下，而微波傳感器安裝于小便器陶瓷件的后部。電導傳感器檢測到有尿液后，微波傳感器被控制單元打開并在檢測到人體離開后，通知控制單元打開電磁閥進行沖水。本發明具有隱藏式感應裝置的小便器感應效果更加理想、可靠。
文檔編號E03D5/10GK101769006SQ20101011947
公開日2010年7月7日 申請日期2008年10月10日 優先權日2008年10月10日
發明者吳景文, 王琳, 陳忠民, 高鵬程 申請人:上海科勒電子科技有限公司