专利名称：用于抽水马桶的节水装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于抽水马桶的节水装置和方法；具体地说，涉及用于抽水马桶的、可自动检测粪便和尿，以控制相应的冲洗用水量，从而节约用水的节水装置和方法。更具体地说，本发明涉及用于抽水马桶的一种节水装置和方法，在该装置中，一个红外线传感器自动地检测人体和产生一种悦耳的声音，让使用者可在一种舒适的环境中使用厕所；并利用一个定时器或光学传感器，自动地检测粪便和尿，以根据所检测的结果，自动地控制冲洗用水量，以节约水。
背景技术：
一般，用于抽水马桶的传统节水装置，是从结构上控制冲洗用水放出阀的开启量，来节约水的。例如，该冲洗用水放出阀分二个阶段打开(第一阶段用于冲去尿，第二阶段用于冲去粪便)。为了有选择地操纵这个二阶段的冲洗用水放出阀，使用者应有选择地操纵一个向外突出的推压阀。具体地，当使用者轻轻地推压该推压阀时，则该冲洗用水放出阀在第一阶段打开一点点，以放出与尿相适应的较少的冲洗用水量。另一方面，当使用者用力推压该推压阀时，该冲洗用水放出阀在第二阶段打开较宽，放出与粪便相适应的较大量的冲洗用水。该推压阀向外突出，使用者可手动操纵该阀。
另外，有一种抽水马桶的结构是这样的使用者操纵向外突出出来的一个推压阀，以调节冲洗用水的量。在这种情况下，用与上述方法同样的方法节约冲洗用水。另外，还有一种抽水马桶的结构是使用者拉动一根细绳，放出贮存在冲洗用水箱中的冲洗用水。这时，使用者拉动该细绳，以操纵冲洗用水放出阀来确定水量。
然而，因为使用者要操纵推压阀，上述传统的抽水马桶使用不方便。另外，由于冲洗用水放出的量由结构装置调节，因此，调节没有电子控制精确。再者，万一由于使用者操纵错误，冲洗用水放出阀按第一阶段操作来冲洗粪便，则抽水马桶冲洗不干净。此外，传统的抽水马桶结构简单，只有当在使用马桶之后，使用者操纵该推压阀时，才将贮存在冲洗用水水箱中的冲洗用水放出。这样，不能形成一个舒适的环境。例如，使用者冲洗马桶时产生的噪声，可能使附近的人感到不舒服。
发明内容
因此，本发明的目的是要提供一种用于抽水马桶节水的装置和方法，在该装置中，一个红外线传感器自动地检测人的身体，并发出悦耳的声音，让使用者可以在舒适的环境中使用厕所；并且利用一个定时器或光学传感器自动地检测粪便和尿，根据检测的结果，自动地控制冲洗用水的量，以节约用水。
为了达到本发明的目的，用于抽水马桶的节水装置的第一个实施例包括一个用于发射红外线和接收从人体反射回来的红外线的红外线发射器和接收器；一个发射/接收放大器，用于驱动红外线发射器发射红外线，将由红外线接收器接收的反射回来的红外线转换为模拟信号，并将该模拟信号放大，以将其作为人体检测信号输出；第一缓冲器，用于缓冲从该发射/接收放大器送出的人体检测信号；一个控制器，用于a)分析从第一缓冲器送出的人体检测信号，判断人体是否受到检测，b)当判断出人体受到检测时，驱动一个定时器，c)检查从定时器输出的时间值，以在至少第一个设定时间过去时，产生用于发出悦耳声音的第一个控制信号，并将该时间值与第二个设定时间比较，以根据比较的结果区分粪便和尿，以及d)根据所区分出的排泄物种类，产生用于控制冲洗用水量的第二个控制信号；一个声频发生器，用于根据控制器产生的第一个控制信号发出悦耳的声音；第二缓冲器，用于缓冲由控制器产生的第二个控制信号；一个电动机(motor)驱动的定时器，用于根据从第二个缓冲器输出的第二个控制信号，设定电动机驱动时间；以及一个电动机驱动器，用于根据电动机驱动定时器设定的时间驱动电动机，以控制冲洗用水放出阀的打开时间。
声频发生器包括一个用于根据控制器产生的第一个控制信号输出先前存储在其中的声频数据的声频存储器；一个用于将从声频存储器输出的数字声频数据转换为模拟声频信号的声频驱动器；一个用于将从声频驱动器送出的模拟声频信号放大至预先确定的电平的声频放大器；以及一个将放大的声频信号发送至外部的扬声器。
为了达到本发明的目的，用于抽水马桶的节水装置的第二个实施例包括一个红外线发射器和接收器，用于发射红外线和接收从人体反射回来的红外线；第一个发射/接收放大器，用于驱动该红外线发射器发射红外线，将由该红外线接收器接收的反射回来的红外线转换为模拟信号，并放大该模拟信号，以将其作为人体检测信号输出；第一个缓冲器，用于缓冲从第一个发射/接收放大器送出的人体检测信号；一个光发射器和接收器，用于将光线投射至抽水马桶内一个预先确定的点，并检测从抽水马桶中的排泄物反射出来的光的数量；第二个发射/接收放大器，用于驱动该光发射器发出光线，将该光接收器接收的光线转换为模拟信号，并将该模拟信号放大，以作为排泄物检测信号输出该信号；第二个缓冲器，用于缓冲从第二个发射/接收放大器输出的排泄物检测信号；一个控制器，用于a)分析从第一个缓冲器送出的人体检测信号，判断人体是否受到检测，b)当判断人体受到检测时，驱动一个定时器，c)检查从该定时器输出的时间值，以在至少一个预先设定的时间过去时，产生用于发出悦耳声音的一个控制信号，d)分析从第二个缓冲器输出的排泄物检测信号，以区分粪便和尿，以及e)根据所区分出的排泄物种类，产生一个用于控制冲洗用水量的控制信号；一个声频发生器，用于根据由控制器产生的用于发出悦耳声音的控制信号产生悦耳的声音；第三个缓冲器，用于缓冲由控制器产生的电动机驱动控制信号；一个电动机驱动定时器，用于根据从第三个缓冲器输出的电动机驱动控制信号设定电动机驱动时间；以及一个电动机驱动器，用于根据由电动机驱动定时器设定的时间驱动电动机，以控制冲洗用水放出阀的打开时间。
该声频发生器包括一个用于根据控制器产生的第一个控制信号输出先前存储在其中的声频数据的声频存储器；一个用于将从该声频存储器输出的数字声频数据转换为模拟声频信号的声频驱动器；一个用于将从该声频驱动器送出的模拟声频信号放大至预先确定的电平的声频放大器；以及一个用于将该放大的声频信号向外发送的扬声器。
用于本发明的抽水马桶的节水装置还包括一个电源，用于将从电池获得的电能转换为直流电，并将驱动电能提供给需要电能的该装置的每一个部分；一个电池状态检测器，用于检测该电源提供的电流大小，以判断电池的状态，并用于产生一个显示所判断的电池状态的显示控制信号；一个电池状态显示器，用于根据电池状态检测器产生的显示控制信号直观地显示电池状态；一个RF(射频)接收器，用于接收从遥控器发出的排泄物判断射频信号，使用者可利用该遥控器手动选择节水；一个放大器，用于将由该射频接收器接收的射频信号放大至预先确定的电平；以及一个解码器，用于对从该放大器送出的放大信号进行解码，并且作为排泄物判断信号，将该信号输送至控制器。
为了达到本发明的目的，用于抽水马桶的节水方法的第一个实施例包括下列步骤驱动红外线传感器，用以在有供电时检测人体，并根据是否接收到红外线来判断人体是否受到检测；驱动定时器，以在判断出人体受到检测时确认第一个设定时间是否已经过去，并且当在第一个设定时间过去以前人体没有受到检测时，关闭被驱动的定时器；控制声频发生器，当在第一个设定时间过去后仍检测到人体时，产生悦耳的声音；在产生悦耳声音以后检查第二个设定时间是否已过去，当第二个设定时间过去之前没有检测到人体时，判断抽水马桶中的排泄物为尿，停止产生悦耳的声音，并控制冲洗用水放出阀以放出与尿相适应的，预先确定数量的冲洗用水；以及当第二个设定时间过去后仍检测到人体时，判断抽水马桶中的排泄物为粪便，在人体没有被检测到的那个时刻，停止产生悦耳的声音，并控制冲洗用水放出阀，放出与粪便相适应的、预先确定数量的冲洗用水。
为了达到本发明的目的，用于抽水马桶的节水方法的第二个实施例包括下列步骤驱动一个红外线传感器，用于在有电时检测人体，并根据是否接收到红外线来判断人体是否受到检测；当判断出人体受到检测时，确认设定时间是否已过去，并且当设定时间过去后人体仍被检测到时，控制声频发生器，以发出悦耳声音；当发出悦耳声音的过程中没有检测到人体时，停止产生悦耳的声音，并驱动一个光学传感器，用于检测粪便或尿；根据该光学传感器所检测的光的量区分粪便和尿；在粪便的情况下，控制冲洗用水放出阀，放出与粪便相适应的、预先确定数量的冲洗用水；以及在尿的情况下，控制冲洗用水放出阀，放出与尿相适应的、预先确定数量的冲洗用水。
为了达到本发明的目的，用于抽水马桶的节水方法的第三个实施例包括步骤驱动一个红外线传感器，用于在有供电时检测人体，并根据是否接收到红外线来判断人体是否受到检测；当判断出人体受到检测时，确认设定时间是否已过去，并且当设定时间过去后人体仍被检测到时，控制声频发生器，以发出悦耳声音；当发出悦耳声音的过程中没有检测到人体时，停止产生悦耳的声音，并检查是否接收到经解码的射频信号；当接收到该解码射频信号时，分析该解码信号以区分粪便和尿；在粪便的情况下，控制冲洗用水放出阀，放出与粪便相适应的、预先确定数量的冲洗用水；以及在尿的情况下，控制冲洗用水放出阀，放出与尿相适应的、预先确定数量的冲洗用水。
从下面结合附图进行的详细说明中，可以更充分地理解本发明的其他目的和优点，其中图1为表示根据本发明的、用于抽水马桶的节水装置的第一个实施例的结构的框图；图2为表示根据本发明的、用于抽水马桶的节水装置的第二个实施例的结构的框图；图3为表示根据本发明的、用于抽水马桶的节水方法的第一个实施例的流程图；图4为表示根据本发明的、用于抽水马桶的节水方法的第二个实施例的流程图；以及图5为表示根据本发明的、用于抽水马桶的节水方法的第三个实施例的流程图。
具体实施例方式
现在，将参照附图，结合优选实施例来说明本发明。
图1为表示根据本发明的、用于抽水马桶的节水装置的第一个实施例的结构的框图。附图标记101表示产生振荡频率的振荡器，而附图标记103和104分别表示用于将红外线投射至人身体上的红外线发射器，和用于接收从人体上反射回来的红外线的红外线接收器。附图标记102表示用于驱动红外线发射器103以发出红外线、将由红外线接收器104接收的红外线转换为模拟信号、以及将该模拟信号放大以产生一个人体检测信号的发射/接收放大器。附图标记105则表示用于缓冲由该发射/接收放大器102产生的信号，以将该信号数字化的第一个缓冲器。附图标记107表示一个控制器，它分析从第一个缓冲器105输出的人体检测信号，以判断人体是否受到检测，并当人体受到检测时驱动定时器106，检查从定时器106输出的时间值，以至少在第一个设定时间过去时，产生发出悦耳声音的第一个控制信号，将该时间值与第二个设定时间比较，以根据比较的结果判断留在抽水马桶内的排泄物是粪便或尿，并根据判断结果产生用于控制冲洗用水量的第二个控制信号。
附图标记108表示一个声频发生器，用于根据由控制器107产生的悦耳声音发射信号(第一个控制信号)产生悦耳声音。附图标记109则表示用于缓冲由控制器107产生的电动机驱动控制信号(第二个控制信号)的第二个缓冲器。附图标记110表示一个电动机驱动定时器，它根据由第二个缓冲器109输出的电动机驱动控制信号，设定电动机的驱动时间，附图标记111则表示一个电动机驱动器，它根据该电动机驱动定时器110设定的时间，驱动电动机112，以控制冲洗用水放出阀(没有示出)的打开/关闭时间。
另外，附图标记118表示用于将从电池117获得的电能转换为具有预先确定的电平的直流电，并用于给装置的需要电能的每一个部分提供驱动电能的一个电源。附图标记119表示一个电池状态检测器，用于检测由电源118产生的电流大小，以判断电池的状态，并用于产生一个显示器控制信号，以在外部显示所判断的电池状态。附图标记120表示一个电池状态显示器，它根据由电池状态检测器119产生的显示器控制信号，直观地显示电池状态。
附图标记113表示一个遥控器，它包括使用者用以选择节水的一个冲洗粪便用的键和一个冲洗尿用的键，而附图标记114表示一个用于接收从该遥控器113送出的射频(RF)信号的射频接收器。附图标记115表示一个放大器，用于将由射频接收器114接收的信号放大至预先确定的电平。附图标记116表示一个解码器，用于将从放大器115输出的信号解码，并将该信号作为排泄物判断信号输送至控制器107。
声频发生器108包括一个声频存储器201，一个声频驱动器202，一个声频放大器203和一个扬声器204。该声频存储器201用于根据从控制器107输出的悦耳声音发送信号，输出事先储存在其中的声频数据。声频驱动器202用于将声频数据转换为模拟声频信号。声频放大器203用于将从声频驱动器202输出的模拟声频信号，放大至预先确定的电平。扬声器204用于向外部发送由声频放大器203输出的声频信号。
在用于抽水马桶的节水装置的第一个实施例的上述结构中，首先，电源118将电池117输出的电压转换为具有预先确定的电平的DC(直流)电压，以将该直流电压作为驱动电能供给至节水装置。这里，电源118可以不是电池电能，而是普通的AC(交流)电能，并将该交流电转换为直流电压，以将其供给至节水装置。
上述发送/接收放大器102利用由振荡器101产生的振荡频率驱动红外线发射器103。然后，红外线发射器103发射红外线，并且当他/她站在抽水马桶旁边或坐在上面以使用抽水马桶时，这些红外线从人身上反射回来。红外线接收器 104接收反射回来的红外线，并将它们转换为电信号，输送至发射/接收放大器102。发射/接收放大器102将这个信号放大至预先确定的电平，以将其作为人体检测信号输出。第一个缓冲器105缓冲从发射/接收放大器102送出的人体检测信号，以使该信号数字化，并将缓冲的信号传送至控制器107。此处，当抽水马桶周围没有人时，红外线接收器104不接收红外线。
控制器107分析输入其中的信号，并且当从分析结果判断出人体受到检测时，驱动定时器106。另外，控制器根据从定时器106输出的时间值，检查预先确定的第一个设定时间(大约为2秒)是否过去了。当在第一个设定时间或更长的时间内检测到人体时，控制器107产生一个用于发出悦耳声音的控制信号，以将其送至声频发生器108。这里，人可以停在抽水马桶周围，而不使用抽水马桶。在这种情况下，应禁止产生悦耳的声音和放出冲洗用水。因此，为了控制悦耳的声音只在人体检测信号持续2秒或更长时间时产生，控制器107在检测到人体后，在大约经过2秒以后，才产生用于产生悦耳声音的的控制信号。
声频产生器108中的声频存储器201利用从控制器107送出的用于产生悦耳声音的控制信号作为地址，将事先存储在其中的声频数据输送至声频驱动器202。存储在存储器中的声频数据包括音乐、乐曲、流水的声音、鸟叫声、儿歌、胎教音乐等。另外，通过简单地更换存储器，使用者可以听到所希望的声音。
声频驱动器202将送入的声频数据转换为相应的模拟声频信号，并将该信号输送至声频放大器203。声频放大器203将该模拟声频信号放大至预先确定的电平，以通过扬声器204向外发送出去。这样，当使用者使用抽水马桶时，就可发出音乐、乐曲或声音，形成一个舒适的环境。
只要人体检测信号持续地保持，控制器107可以保持当前产生的输出状态。如果人体没有受到检测，则控制器107将从定时器106输出的时间值与未检测到人体的那个时刻的预先确定的第二个设定值(例如1分钟)进行比较，以判断在抽水马桶内留下的排泄物是粪便或尿。具体地说，当该时间值比在未检测到人体的那个时刻的第二个设定时间小时，控制器判断留在抽水马桶内的排泄物为尿，并产生一个电动机驱动控制信号(第二个控制信号)以放出一个与尿相适应的、预先设定的一定量的冲洗用水。当该时间值比第二个设定时间大时，控制器判断该排泄物为粪便，并产生一个电动机驱动控制信号(第二个控制信号)，以放出与粪便相适应的、预先设定的一定量的冲洗用水。
根据排泄物种类(粪便或尿)有选择地产生的电动机驱动控制信号传送至第二个缓冲器109，该缓冲器缓冲电动机驱动控制信号，以将该信号输送至电动机驱动定时器110。电动机驱动定时器110将所接收到的电动机驱动控制信号设定为电动机驱动时间，并将与该电动机驱动时间相适应的一个电动机驱动信号送至电动机驱动器111。电动机驱动器111根据所接收的电动机驱动信号驱动电动机112，放出与排泄物种类相适应的一定量的冲洗用水，该电动机112在一个预先确定的时间段内控制冲洗用水放出阀。这样，根据排泄物的种类，确定要放出的冲洗用水的量，因此可以预先防止水的浪费，节约冲洗用水。
另外，当没有检测到人体时，控制器107停止输送至声频发生器108的悦耳声音的发送控制信号(第一个控制信号)，以中断发出悦耳的声音。
同时，本发明可允许使用者手动控制冲洗用水的量，以节约水。在这种情况下，本发明的冲洗用水节约装置包括一个模式选择按钮(没有示出)，使用者利用该按钮可以选择模式(手动模式和自动模式)。控制器107根据所选择的模式控制该节水装置。例如，在自动模式情况下，控制器通过上述工作，不需要利用遥控器113，即可实现节水功能；而在手动模式情况下，利用射频信号，而不需使用定时器即可实现节水功能。
具体地说，在放置在抽水马桶附近的遥控器113上，包括冲洗粪便用的选择键和冲洗尿用的选择键。当使用者在使用了抽水马桶以后，操纵遥控器113上包括的冲洗粪便选择键和冲洗尿选择键中的一个键时，遥控器113产生一个相应的射频信号，并将该信号向外发送出去。射频接收器114接收和处理从遥控器113送出的射频信号，以将该信号输送至放大器115，放大器115则将该射频信号放大至预先确定的电平，并将它输送至解码器116。解码器116对该信号进行解码以使控制器可以识别该信号，并将经解码的信号作为排泄物判断信号送至控制器107。
当接收到排泄物判断信号时，控制器107产生第二个控制信号。如上所述，第二个缓冲器109、电动机驱动定时器110，电动机驱动器111和电动机根据第二个控制信号工作。
同时，本发明的节水装置利用电池117作为其电能。电池状态检测器119检查电源118的输出电能，以判断电池的状态。例如，电池状态检测器119判断电池117是处在放电状态或正常状态，并将与所判断的状态相适应的一个电池状态显示信号发送至电池状态显示器120。电池状态显示器120再根据传送来的电池状态显示信号直观地显示电池状态。例如，当电池处在正常状态时，它使发光二极管闪绿光；而当电池处在放电状态时，则使之闪红光，直观地通知电池状态监控装置的管理者。
另外，在电动机驱动器111或电动机112中，可以包括另外一个单独的电池(没有示出)。电动机消耗的电能远比其他元件消耗的电能多。因此，为了延长电池的使用时间，将该单独的电动机驱动电池包括在电动机中。
图2为表示根据本发明的、用于抽水马桶的节水装置的第二个实施例的结构的框图。附图标记301表示产生振荡频率的第一个振荡器，附图标记303和304分别表示用于将红外线投射至人体上的红外线发射器，和用于接收从人体反射回来的红外线的红外线接收器。附图标记302表示第一个发射/接收放大器，它用于驱动红外线发射器303，以发射出红外线，将红外线接收器304接收的红外线转换为模拟信号，并将该信号放大以产生一个人体检测信号。附图标记305表示第一个缓冲器，用于缓冲由第一个发射/接收放大器302产生的信号，以将该信号数字化。
附图标记307表示用于产生振荡频率的第二个振荡器。附图标记309和310分别表示一个光发射器和一个光接收器，分别用于发射光线和检测从抽水马桶中的排泄物上反射出来的光线。附图标记308表示第二个发射/接收放大器，用于驱动光发射器309以发射光线，将由光接收器310接收的反射出来的光线转换成模拟信号，并将该信号放大以产生一个排泄物检测信号。附图标记311表示第二个缓冲器，用于缓冲由第二个发射/接收放大器308产生的信号，以将该信号数字化。
附图标记312表示一个控制器，它分析从第一个缓冲器305输出的人体检测信号，以判断人体是否受到检测，它在人体受检测时驱动定时器306，检查从定时器306输出的时间值以产生一个控制信号，该控制信号用于当至少一个设定时间过去时发出悦耳的声音，它还分析从第二个缓冲器311输出的排泄物检测信号，以判断留在抽水马桶中的排泄物是粪便或尿，并根据判断的结果产生一个控制信号，以控制冲洗用水的量。附图标记313表示一个声频发生器，用于根据由控制器312产生的悦耳声音发送控制信号发出悦耳的声音。附图标记314表示第三个缓冲器，用于缓冲由控制器312产生的电动机驱动控制信号。
附图标记315表示一个电动机驱动定时器，它根据从第三个缓冲器314输出的电动机驱动控制信号设定一个电动机驱动时间。附图标记316表示一个电动机驱动器，它与由电动机驱动定时器315设定的时间相适应，驱动电动机317，以控制冲洗用水放出阀(没有示出)的打开/关闭时间。
另外，附图标记323表示一个电源，用于将从电池322获得的电能，转换为具有预先确定电平的直流电，并给该装置的需要电能的每一个部分提供驱动电能。附图标记324表示一个电池状态检测器，用于检测由电源323提供的电流大小，以判断电池的状态，并且用于产生一个显示控制信号，以在外部显示所判断的电池状态。附图标记325表示一个电池状态显示器，用于根据电池状态检测器324产生的显示控制信号直观地显示电池状态。
附图标记318表示一个遥控器，它包括一个冲洗粪便用的选择键和一个冲洗尿用的选择键，使用者利用这二个键进行选择，以节约用水。附图标记319表示一个射频接收器，用于接收从遥控器318送出的射频信号。附图标记320表示一个放大器，用于将由射频接收器319接收的信号放大至预先确定的电平。附图标记321表示一个解码器，用于对从放大器320输出的信号进行解码，并将其作为一个排泄物判断信号输送至控制器312。
声频产生器313包括一个声频存储器401，一个声频驱动器402，一个声频放大器403和一个扬声器404。声频存储器401用于根据从控制器312输出的悦耳声音发射信号输出预先存储在其中的声频数据。声频驱动器402用于将声频数据转换为模拟声频信号。声频放大器403用于将从声频驱动器402输出的模拟声频信号放大至预先确定的电平。扬声器404则用于向外部传送从声频放大器403输出的声频信号。
在用于抽水马桶的节水装置的第二个实施例的上述结构中，首先，电源323将从电池322输出的电压转换为具有预先确定的电平的直流电压，以将该电压作为驱动电能供给节水装置。此处，该电源323可以不用电池而利用普通的交流电，并将交流电转换为直流电压，以将其供给至节水装置。
第一个发射/接收放大器302利用由振荡器301产生的振荡频率驱动红外线发射器303。于是，当他/她站在抽水马桶旁边或坐在上面以使用抽水马桶时，红外线发射器303发射红外线，且这些红外线从人身上反射回来。红外线接收器304接收反射回来的红外线，并将它转换为电气信号以输送至第一个发射/接收放大器302。第一个发射/接收放大器302将这个信号放大至预先确定的电平，并将其作为人体检测信号而输出。第一个缓冲器305缓冲从第一个发射/接收放大器302送出的人体检测信号，以将该信号数字化，并将缓冲的信号传送至控制器312。此处，当在抽水马桶周围没有人时，红外线接收器304不接收红外线。
控制器312分析输入的信号，并且在根据分析结果判断人体受到检测时，驱动定时器306。另外，控制器根据从定时器306输出的时间值检查预先确定的第一个设定时间(大约为2秒)是否过去了。当在第一个设定时间或更长的时间内检测到人体时，控制器312产生一个用于发出悦耳声音的控制信号，以将该信号输送至声频发生器313。此处，人可以站在抽水马桶周围而不使用它。在这种情况下，应禁止产生悦耳的声音和放出冲洗用水。因此，为了控制仅当人体检测信号持续2秒或更长时间时才发出悦耳的声音，控制器312在检测到人体后，在大约2秒以后，才产生用于发出悦耳的声音的控制信号。
声频发生器313中的声频存储器401利用从控制器312送出的用于产生悦耳声音的控制信号作为地址，将预先存储在其中的声频数据输送至声频驱动器402。存储在存储器中的声频数据包括音乐、乐曲、流水声音、鸟叫声音、儿歌、胎教音乐等。另外，通过简单地更换存储器，使用者可以听到所希望的声音。
声频驱动器402将送入的声频数据转换为相应的模拟声频信号，并将该信号输送至声频放大器403。声频放大器403将模拟声频信号放大至预先确定的电平，以便通过扬声器404向外部传送。这样，当使用者使用抽水马桶时，就产生音乐、乐曲或声音，形成一个舒适的环境。
在当控制器312检查第一个缓冲器305的输出信号时，判断出人体没有受到检测的情况下，控制器312停止传送至声频发生器313的悦耳声音发送控制信号，以中断发生悦耳声音。同时，控制器操纵光学传感器309和310，以检测抽水马桶中的排泄物种类。
具体地说，第二个发射/接收放大器308利用由第二个振荡器311产生的振荡频率来驱动光发射器309。然后，光发射器309发出光线。光接收器310接收从抽水马桶中的排泄物反射出来的光线，以将所接收的光线转换为电信号，再将该电信号输送至第二个发射/接收放大器308。即是说，当在抽水马桶中留下的排泄物为尿时，从光发射器309发出的光线，经过尿和冲洗用水，使得光接收器309几乎接收不到反射的光线。另一方面，当抽水马桶中留下的排泄物为粪便时，较大部分发射出的光线从粪便反射回来，被光接收器310接收。因此，由于光接收器310接收的光的数量随着排泄物的种类而大大变化，所以可将粪便与尿互相区别开来，并产生一个与检测出的排泄物种类相适应的模拟信号。
第二个发射/接收放大器308将所接收到的排泄物检测信号放大至预先确定的电平，而第二个缓冲器311缓冲从第二个发射/接收放大器308送出的排泄物检测信号，以将该信号数字化，然后输出至控制器312。控制器312分析所接收到的排泄物检测信号，并产生一个电动机驱动控制信号以放出与该信号所代表的粪便相适应的一定量的冲洗用水。另一方面，当排泄物检测信号代表尿时，则控制器产生一个电动机驱动控制信号，以放出与尿相适应的一定量的冲洗用水。
根据排泄物(粪便或尿)的种类选择性地产生的电动机驱动控制信号被传送至第三个缓冲器314，该缓冲器缓冲该电动机驱动控制信号，以将该信号输送至电动机驱动定时器315。电动机驱动定时器315将所接收到的电动机驱动控制信号设定成电动机驱动时间，并将与该电动机驱动时间相适应的一个电动机驱动信号送至电动机驱动器316。电动机驱动器316驱动电动机317，该电动机317根据所接收到的电动机驱动信号，在预先确定的一段时间内，控制冲洗用水放出阀，放出与排泄物种类相适应的冲洗用水量。这样，根据排泄物的种类确定要放出的冲洗用水的量，因此可以预先防止水的浪费，节约冲洗用水。
同时，与第一个实施例一样，本发明的节水装置的第二个实施例可允许使用者手动控制冲洗用水的量，以节约水。在这种情况下，本发明的节水装置包括一个模式选择铵钮(没有示出)，使用者利用该按钮可以选择模式(手动模式和自动模式)。控制器312根据选择的模式控制该装置。例如，在自动模式的情况下，控制器通过上述工作，不需要遥控器318工作，可实现节水功能；而在手动模式情况下，控制器利用射频信号，不需要使用光学传感器309和310，实现节水功能。
具体地说，在位于抽水马桶附近的遥控器318上，包括有冲洗粪便选择键和冲洗尿选择键。当使用者在使用抽水马桶后，操纵该遥控器318上包括的冲洗粪便选择键和冲洗尿选择键中的一个键时，遥控器318产生一个相应的射频信号，以将该信号传送至外部去。射频接收器319接收并处理从遥控器318送出的射频信号，以将该信号输送至放大器320，该放大器320将该射频信号放大至预先确定的电平，并将它输送至解码器321。解码器321将该信号解码，以使控制器能够识别它；并将经解码的信号作为排泄物判断信号发送至控制器312。
当接收到排泄物判断信号时，控制器312产生第二个控制信号。如上所述，第三个缓冲器314、电动机驱动定时器315、电动机驱动器316和电动机317根据该第二个控制信号工作。
同时，本发明的节水装置利用电池322作为其电能。电池状态检测器324检测电源323的输出电能，以判断电池的状态。例如，电池状态检测器324判断电池322是处在放电状态或正常状态，并将与所判断的状态相适应的电池状态显示信号送至电池状态显示器325。然后，电池状态显示器325根据传送到其上的电池状态显示信号直观地显示电池状态。例如，当电池处在正常状态时，它使发光二极管闪绿光；而当电池处在放电状态时，它使发光二极管闪红光，直观地通知电池状态监控装置的管理者。
另外，在电动机驱动器316或电动机317中，可以包括另外一个单独的电池(没有示出)。电动机消耗的电能远比其他元件多。因此，为了延长电池的使用时间，将单独的电动机驱动电池包括在电动机中。
图3为表示根据本发明的、用于抽水马桶的节水方法的第一个实施例的流程图。参见图3，该方法包括步骤S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107、S108、S109、S110、S111和S112。步骤S101、S102、S103用于在供电时驱动红外线传感器以检测人体，并根据是否接收到红外线来判断人体是否受到检测。步骤S104、S105和S106用于当人体受到检测时，驱动定时器以确认第一个设定时间是否过去了，并且当在第一个设定时间内没有检测到人体时，关闭被驱动的定时器。步骤S107用于当第一个设定时间已经过去，仍检测到人体时，控制声频发生器以产生悦耳的声音。步骤S108、S109和S110用于检查在产生悦耳声音以后第二个设定时间是否已过去，判断在抽水马桶中的排泄物为尿，并且当在第二个设定时间内没有检测到人体时，停止产生悦耳的声音，然后控制冲洗用水放出阀以只放出与尿相适应的预先确定数量的冲洗用水。步骤S108、S111和S112用于如果当第二个设定时间过去，人体仍受到检测时，判断在抽水马桶中的排泄物为粪便，在人体没有被检测到的那个时间停止产生悦耳的声音，并控制冲洗用水放出阀，以只放出与粪便相适应的预先确定数量的冲洗用水。
如上所述构造的本发明的节水方法的第一个实施例利用定时器来实现节水功能。
具体地说，步骤S101检查节水装置是否有电，步骤S102在该装置被供电时驱动红外线传感器。在步骤S103中，检查红外线传感器的输出，以判断人体是否受到检测。在步骤S104中，当人体受到检测时，驱动定时器。然后，在步骤S105中，根据从定时器输出的时间值，在至少是第一个设定时间(大约2秒)内检查人体是否受到检测。此处，虽然在这个实施例中将第一个设定时间规定为2秒，但它不局限于此。在步骤S106中，当在检测到人体、在2秒内没有检测到人体时，则关闭被驱动的定时器。这样做的目的，是为了防止在使用者在抽水马桶旁停止片刻并且没有使用马桶就离开时，放出冲洗用水。
当在步骤S105中，连续检测到人体2秒或更长的时间时，则在步骤S107中，驱动声频发生器，发出悦耳的声音。如在上述第一和第二个实施例中所述，有各种各样的悦耳声音。接着，在步骤S108中，检查预先确定的第二个设定时间(1分钟)是否已过去。当第二个设定时间(1分钟)没有过去时，在步骤S109中，确认人体是否受到检测。当在步骤S109中，人体受到检测时，则程序转至步骤S108。另一方面，当在步骤S109中，没有检测到人体时，则在步骤S110中，判断排泄物为尿，以控制电动机放出与尿相适应的预先确定数量的冲洗用水。此处，当人体没有受到检测时，立即停止产生悦耳声音。
当在步骤S108中，检查出第二个设定时间(1分钟)已经过去时，判断抽水马桶中的排泄物为粪便，并在步骤S111中检查人体是否受到检测。当在步骤S111中检测到人体时，则保持人体检测操作。但是当在步骤S111中，没有检测到人体时，则在步骤S112中，控制电动机，以放出与粪便相适应的预先确定数量的冲洗用水。此处，当没有检测到人体时，停止发出悦耳的声音。虽然，将第二个设定时间规定为1分钟，但这不是限制，而可根据国家特点而改变。只需通过按程序来设定时间，即可以容易地改变这个设定时间。
图4为表示根据本发明的节水方法的第二个实施例的流程图。参见图4，该方法包括步骤S201、S202、S203、S204、S205、S206、S207、S208、S209和S210。步骤S201、S202和S203用于在供电时驱动红外线传感器以检测人体，并根据是否接收到红外线来判断人体是否受到检测。步骤S204和S205用于当人体受到检测时确认预先设定的时间是否过去，并且用于在设定的时间过去以后，仍检测到人体时，产生悦耳的声音。步骤S206和S207用于在发出悦耳声音的过程中检测不到人体时，驱动光学传感器，以检测粪便或尿。步骤S208用于通过经光学传感器检测的光的量，区分粪便或尿。步骤S209用于在粪便的情况下，控制冲洗用水放出阀，放出与粪便相适应的、预先确定数量的冲洗用水。步骤S210用于在尿的情况下，控制冲洗用水放出阀，放出与尿相适应的、预先确定数量的冲洗用水。
具体地说，本发明的节水方法的第二个实施例首先在步骤S201中确认供电。当确认有电时，在步骤S202中，驱动红外线传感器。即是说，红外线发射器工作以发出红外线，并且红外线接收器接收从人体反射回来的红外线。在步骤S203中，确认人体是否受到检测。当在步骤S203中检测到人体时，则在步骤S204中检查人体检测时间是否持续至少2秒钟。当人体检测持续至少2秒时，在步骤S205中产生悦耳的声音。然后，在步骤S206中，确认人体是否持续被检测到。当在步骤S206中确认人体被检测到时，则程序返回上一步骤(即产生悦耳声音的步骤)以连续地产生悦耳声音，但当人体没有被检测到时，则在步骤S207中驱动光学传感器。即，光发射器工作，发出光线，而光接收器检测从抽水马桶中的排泄物上反射出来的光线。
以后，在步骤S208中，对该光接收器检测的信号进行分析，以判断在抽水马桶中的排泄物相应于粪便或尿。在粪便的情况下，控制冲洗用水放出阀，放出与粪便相适应的、预先确定数量的冲洗用水。另一方面，在尿的情况下，控制冲洗用水放出阀，放出与尿相适应的、预先确定数量的冲洗用水。这样，根据排泄物的种类，调节冲洗用水的量，以节约水。
图5为表示本发明的节水方法的第三个实施例的流程图。参见图5，该方法包括步骤S301、S302、S303、S304、S305、S306、S307、S308、S309、S310和S311。S301、S302和S303用于供电时驱动红外线传感器以检测人体，并根据是否接收到红外线，判断人体是否受到检测。步骤S304和S305用于当人体被检测到时，确认预先设定的时间是否已过去，并且当设定的时间过去以后，仍检测到人体时，产生一个悦耳的声音。步骤306和S307用于在产生悦耳声音过程中没有检测到人体时，检查是否接收到射频信号。步骤S308用于在步骤S307中接收到射频信号时，分析该射频信号。步骤S309用于根据分析的结果，区别粪便和尿。步骤S310用于在粪便的情况下，控制冲洗用水放出阀，放出与粪便相适应的、预先确定数量的冲洗用水。步骤S311用于在尿的情况下，控制冲洗用水放出阀，放出与尿相适应的、预先确定数量的冲洗用水。
具体地说，本发明的节水方法的第三个实施例，首先在步骤S301中确认有电。当确认有电后，在步骤S302中驱动红外线传感器。即，红外线发射器工作以发射出红外线，而红外线接收器接收从人体反射回来的红外线。在步骤S303中，确认人体是否被检测到。当在步骤S303中，检测到人体时，则在步骤S304中，检查人体检测时间是否持续至少2秒。在人体检测持续至少2秒的情况下，在步骤S305中产生悦耳的声音。
于是，在步骤S306中确认人体是否持续地被检测到。当确认在步骤S306中人体被检测到时，程序返回上一步骤(即产生悦耳声音的步骤)，以连续地发出悦耳的声音。相反，当在步骤S306中人体没有被检测到时，则在步骤S307中确认是否接收到射频信号。在接收到射频信号时，在步骤S308中分析该射频信号，并且在步骤S309中，根据分析的结果区分粪便或尿。在粪便的情况下，在步骤S310中，控制冲洗用水放出阀，放出与粪便相适应的、预先确定数量的冲洗用水。相反，在尿的情况下，在步骤S311中，控制冲洗用水放出阀，放出与尿相适应的、预先确定数量的冲洗用水。这样，根据排泄物种类，调节冲洗用水的量，以节约用水。
虽然，已经说明并描述了利用定时器和光学传感器来检测排泄物种类的实施例，但在不偏离本发明的实质和范围的条件下，可以作各种改进。例如，可用温度传感器代替定时器或光学传感器。在这种情况下，利用粪便与尿的温度差别，来区分粪便和尿。
根据本发明，用于抽水马桶的节水装置和方法自动检测人体，检测粪便或尿，然后根据检测的结果，自动地控制冲洗用水放出阀，以节水，并让使用者方便地使用抽水马桶。另外，自动地进行人体检测、粪便/尿检测和冲洗用水的放出控制，从而可以精确地控制冲洗用水的放出。还有，因为使用者使用抽水马桶时，发出悦耳的声音，所以可以形成舒适的厕所环境。
权利要求
1.一种用于抽水马桶的节水装置，包括一个用于发射红外线和接收从人体反射回来的红外线的红外线发射器和接收器；一个发射/接收放大器，用于驱动红外线发射器发射红外线、将由红外线接收器接收的反射回来的红外线转换为模拟信号、并将该模拟信号放大，以将其作为人体检测信号输出；第一缓冲器，用于缓冲从该发射/接收放大器发送出的人体检测信号；一个控制器，用于a)分析从第一缓冲器送出的人体检测信号，以判断人体是否被检测到；b)在判断出人体受到检测时，驱动一个定时器；c)检查从定时器输出的时间值，以在至少第一个设定时间过去时，产生用于发出悦耳声音的第一控制信号，并将该时间值与第二个设定时间比较，以根据比较的结果区分粪便和尿；以及d)根据所区分出的排泄物种类，产生用于控制冲洗用水量的第二个控制信号；一个声频发生器，用于根据控制器产生的第一个控制信号，发出悦耳的声音；第二缓冲器，用于缓冲由控制器产生的第二个控制信号；一个电动机驱动定时器，用于根据从第二缓冲器输出的第二个控制信号设定电动机驱动时间；以及一个电动机驱动器，用于根据电动机驱动定时器设定的时间驱动电动机，以控制冲洗用水放出阀的打开时间。
2.如权利要求1所述的装置，其中，声频发生器包括一个用于根据控制器产生的第一个控制信号输出先前存储在其中的声频数据的声频存储器；一个用于将从声频存储器输出的数字声频数据转换为模拟声频信号的声频驱动器；一个用于将从声频驱动器送出的模拟声频信号放大至预先确定的电平的声频放大器；以及一个用于将放大的声频信号发送至外部的扬声器。
3.如权利要求1所述的装置，还包括一个电源，用于将从电池获得的电能转换为直流电，并将驱动电能提供给该装置的需要电能的每一个部分；一个电池状态检测器，用于检测电源供给的电流大小，以判断电池的状态，并用于产生显示控制信号以显示所判断的电池状态；一个电池状态显示器，用于根据该电池状态检测器产生的显示控制信号直观地显示电池状态；一个射频接收器，用于接收从遥控器发送出的排泄物判断射频信号，使用者利用该遥控器手动选择节约用水；一个放大器，用于将由射频接收器接收的射频信号放大至预先确定的电平；以及一个解码器，用于将从放大器送出的放大信号解码，并将其作为排泄物判断信号而将其输送至控制器。
4.一种用于抽水马桶的节水装置，包括一个红外线发射器和接收器，用于发射红外线和接收从人体反射回来的红外线；第一个发射/接收放大器，用于驱动该红外线发射器发射红外线、将由该红外线接收器接收的反射回来的红外线转换为模拟信号、并放大该模拟信号，以将其作为人体检测信号输出；第一个缓冲器，用于缓冲从第一个发射/接收放大器送出的人体检测信号；一个光发射器和接收器，用于将光线投射至抽水马桶内一个预先确定的点，并检测从抽水马桶中的排泄物反射的光的量；第二个发射/接收放大器，用于驱动该光发射器发出光线、将该光接收器接收的光线转换为模拟信号、并将该模拟信号放大，以将其作为排泄物检测信号输出；第二个缓冲器，用于缓冲从第二个发射/接收放大器输出的排泄物检测信号；一个控制器，用于a)分析从第一个缓冲器送出的人体检测信号，判断人体是否受到检测；b)当判断人体受到检测时，驱动一个定时器；c)检查从该定时器输出的时间值，以在至少一个预先设定的时间过去时，产生用于发出悦耳声音的一个控制信号；d)分析从第二个缓冲器输出的排泄物检测信号，以区分粪便和尿；以及e)根据所区分的排泄物种类，产生一个用于控制冲洗用水量的控制信号；一个声频发生器，用于根据由控制器产生的用于发出悦耳声音的控制信号产生悦耳的声音；第三个缓冲器，用于缓冲由控制器产生的电动机驱动控制信号；一个电动机驱动定时器，用于根据从第三个缓冲器输出的电动机驱动控制信号设定电动机驱动时间；以及一个电动机驱动器，用于根据由电动机驱动定时器设定的时间驱动电动机，以控制冲洗用水放出阀的打开时间。
5.如权利要求4所述的装置，其中，该声频发生器包括一个用于根据控制器产生的第一个控制信号输出先前存储在其中的声频数据的声频存储器；一个用于将从该声频存储器输出的数字声频数据转换为模拟声频信号的声频驱动器；一个用于将从该声频驱动器送出的模拟声频信号放大至预先确定的电平的声频放大器；以及一个用于将该放大的声频信号向外发送的扬声器。
6.如权利要求4所述的装置，还包括一个电源，用于将从电池获得的电能转换为直流电，并将驱动电能提供给该装置的需要电能的每一个部分；一个电池状态检测器，用于检测该电源供给的电流大小，以判断电池的状态，并用于产生一个显示控制信号以显示所判断的电池状态；一个电池状态显示器，用于根据电池状态检测器产生的显示控制信号直观地显示电池状态；一个射频接收器，用于接收从遥控器发出的排泄物判断射频信号，使用者利用该遥控器手动选择节约用水；一个放大器，用于将由该射频接收器接收的射频信号放大至预先确定的电平；以及一个解码器，用于对从该放大器发送出的放大信号进行解码，并且将其作为排泄物判断信号而输送至控制器。
7.一种用于抽水马桶的节水方法，包括步骤驱动红外线传感器，用以在有供电时检测人体，并用于根据是否接收到红外线，判断人体是否受到检测；驱动定时器，以确认当判断出人体受到检测时，第一个设定时间是否已经过去，并且当在第一个设定时间过去以前人体没有被检测到时，关闭被驱动的定时器；控制声频发生器，以在第一个设定时间过去后仍检测到人体时，产生悦耳的声音；在产生悦耳声音以后，检查第二个设定时间是否已过去；当在第二个设定时间过去之前没有检测到人体时，判断抽水马桶中的排泄物为尿；停止产生悦耳的声音；并控制冲洗用水放出阀，以放出与尿相适应的、预先确定数量的冲洗用水；以及当在第二个设定时间过去后仍检测到人体时，判断抽水马桶中的排泄物为粪便；在人体没有被检测到的那个时刻，停止产生悦耳的声音；并控制冲洗用水放出阀，以放出与粪便相适应的、预先确定数量的冲洗用水。
8.如权利要求7所述的方法，其中，第一个设定时间等于2秒，第二个设定时间等于1分钟。
9.一种用于抽水马桶的节水方法，包括步骤驱动一个红外线传感器，用以在有电时检测人体，并根据是否接收到红外线，判断人体是否受到检测；当判断出人体受到检测时，确认设定的时间是否已过去；并且在设定的时间过去后仍然检测到人体时，控制声频发生器，以发出悦耳声音；当在发出悦耳声音过程中没有检测到人体时，停止产生悦耳的声音，并驱动一个光学传感器，以检测粪便或尿；根据该光学传感器所检测的光的量，区分粪便和尿；在粪便的情况下，控制冲洗用水放出阀，以放出与粪便相适应的、预先确定数量的冲洗用水；以及在尿的情况下，控制冲洗用水放出阀，以放出与尿相适应的、预先确定数量的冲洗用水。
10.一种用于抽水马桶的节水方法，包括步骤驱动一个红外线传感器，用以在有供电时检测人体，并根据是否接收到红外线，判断人体是否受到检测；当判断出人体受到检测时，确认设定的时间是否已过去；并且在设定的时间过去后人体仍被检测到时，控制声频发生器，发出悦耳声音；当在发出悦耳声音的过程中没有检测到人体时，停止产生悦耳的声音，并检查是否接收到经解码的射频信号；当接收到该解码射频信号时，分析该解码信号，以区分粪便和尿；在粪便的情况下，控制冲洗用水放出阀，以放出与粪便相适应的、预先确定数量的冲洗用水；以及在尿的情况下，控制冲洗用水放出阀，以放出与尿相适应的、预先确定数量的冲洗用水。
全文摘要
本发明提供了一种用于抽水马桶的节水装置和方法，在该装置中，当有电时，驱动一个用于检测人体的红外线传感器，并根据是否接收到红外线来判断人体是否被检测。然后当判断出人体被检测到时，确认设定的时间是否已经过去；并且当在设定时间过去后仍检测到人体时，控制声频发生器，以发出悦耳的声音。当在发出悦耳声音的过程中，人体没有被检测到时，则中断发出悦耳声音；并驱动用于检测粪便或尿的一个光学传感器。在粪便的情况下，控制冲洗用水放出阀，放出与粪便相应的、预先确定数量的冲洗用水。在尿的情况下，控制该冲洗用水放出阀，以放出与尿相适应的、预先确定数量的冲洗用水。因此，可以形成舒适的厕所环境，并可以节约冲洗用水。
文档编号E03D5/10GK1425095SQ01802215
公开日2003年6月18日 申请日期2001年3月28日 优先权日2000年3月31日
发明者朴立根, 金钟九 申请人:伊萨夫株式会社