专利名称：智能尿便处理装置的控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能尿便处理装置的控制系统，用以解决智能尿便处理装置的系统控制问题。
背景技术：
现有技术中，智能尿便处理装置中尿便处理主体的装配位置判断是利用磁位置传感器，其方法是在一个物体上安装霍尔传感器，在另外一个物体上安装一块磁铁，当两个物体位置发生变化时，霍尔传感器接收到的磁场量不同，从而引起其电流值或电压值的变化， 通过测量霍尔传感器的电流值或电压值就可以计算出两个物体的相对位置。这样的方法的缺点是对工作环境要求较高，容易受噪声或其他外干扰的影响，导致测量值不够稳定可靠。现有技术中，智能尿便处理装置中的尿便处理腔体内部冲洗水液位的检测方法是用一对导电不锈钢螺钉作为电极，将这对电极安装在腔体内适当的位置，然后用导线将这对电极连接至控制器。当液位高度不足时，电极回路断开。当液位达到电极安装位置时，电极回路导通。这样控制器就可以根据电极回路的通断来判断液位是否达到指定的高度。该方法的缺点是首先，冲洗水可能飞溅到导电电极上从而产生误导通，影响液位检测的稳定性。其次，由于冲洗水中混有大便和尿液等具有盐分和腐蚀性的物质，在长期使用过程中导电电极势必生锈，影响导电性能，还可能因为生锈导致电极安装孔水泄露。另外，此方法由于导电电极安装外露，容易给使用者造成心理负担，不够美观。现有技术中，智能尿便处理装置中的尿便处理腔体与回收桶之间水管内的冲洗水抽吸方法是在回收桶和气泵之间加入电磁阀，储能罐和气管形成气路，首先关闭电磁阀防止外界气体进入，启动气泵开始对气管和储能泵进行抽气，抽吸一段时间后整个气路形成一定的负压。然后开启电磁阀，由于负压的作用，尿便处理腔体与回收桶之间水管内的冲洗水被吸入回收桶。该方法存在以下缺点首先，该方法只能事先通过实验测试电磁阀和气泵的开关时间来决定抽吸效果，不能根据实际气路中的压力值动态的调整该时间，抽吸效果不够理想。其次，由于缺乏实时的压力监测，当气路中的电磁阀、气泵、气管出现故障时，势必造成抽吸装置工作异常，系统无法实时感知。现有技术中，智能尿便处理装置回收桶液位检测较为常用的一种方法是用一对导电不锈钢螺钉作为电极，将这对电极安装在容器内适当的位置，电极的一端接地，另一端连接至单片机的输入管脚。当回收桶液位高度不足时，电极回路断开，此时连接至单片机的输入管脚为高电平。当液位高度到达电极安装位置时，电极回路导通，此时连接至单片机的输入管脚为低电平。这样单片机就可以根据连接至单片机的输入管脚电平的高低来判断液位是否达到指定的高度。该方法存在以下缺点首先，测量时回收桶内水滴附着在电极上或者外界电磁场的干扰都有可能使电极产生误导通，影响液位检测的可靠性。其次，由于连接至单片机的输入管脚的信号未经过整形电路，单片机可能无法检测到该信号，造成液位检测失败。另外，该方法无法实现对具有不同导电性能液体的液位检测功能，功能单一。现有技术中，对于胖瘦不同、身高不同，病患程度不同，性别不同等类型的病患者，智能尿便处理装置中的尿便处理腔体内部冲洗水和干燥风的流量和温度通常都被固定于某一个值，无法根据病患者个人实际要求进行水温、水量、风温、风量的调节，从而影响病患者的舒适度和装置的冲洗烘干效果。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺点，提供智能尿便处理装置的控制系统。本发明是通过以下技术方案来实现的。在尿便处理主体的上下两个装配件上分别安装非接触式液位传感器和密封水盒， 固定下端装配件，移动上端装配件，当非接触电容式液位传感器的中心线到达密封水盒的左边界时，非接触电容式液位传感器的指示灯点亮，表明安装位置吻合。在智能尿便处理装置的尿便处理腔体的出水口管道的正对侧的适当高度位置，固定非接触电容式液位传感器。当尿便处理腔体的冲洗水液面位置到达非接触电容式液位传感器的中心线位置时，非接触电容式液位传感器的指示灯点亮，表明冲洗水液位已经达到警戒线位置。在回收桶和气泵之间加入电磁阀，储能罐和气管形成气路，同时，在储能灌上加装一个压力传感器，将传感器连接至单片机，首先关闭电磁阀防止外界气体进入，启动气泵开始对气管和储能泵进行抽气，装置实时显示气路中的负压值，当达到设定的负压值时，开启电磁阀，此时由于负压的作用，尿便处理腔体与回收桶之间水管内的冲洗水被吸入回收桶。 如果抽吸效果不佳，则可以通过气路中的实际压力值来调整电磁阀和气泵的开关时间，达到最好的抽吸效果。同时该装置可以通过实时的压力值来监测气路元器件及管路的异常。在回收桶侧面的适当位置安装一对不锈钢螺钉作为导电电极，将电极的一端连接至单片机的输出引脚，形成检测回路的发射端，另一电极通过整形电路连接至单片机的输入引脚，形成检测回路的接收端。测量时，在发射端加载方波信号，当回收桶中液位高度不足时，检测回路断开，接收端检测到的是低电平信号，当液位高度达到电极安装位置时，检测回路导通，此时接收端检测到是方波信号。接收端检测采用多次采样的方式进行确认，以保证装置检测的可靠性。整形电路中比较器中的输入参考电压值可调保证了该装置能适用于不同导电性能液体的液位检测。在单片机内部产生四路PWM波，作为气泵、水泵、水加热管、风加热丝这四个执行部件工作电源的驱动信号，改变四路PWM波的占空比即可改变四个执行部件的工作电压， 从而实现对水温、水量、风温、风量的调节控制功能。本发明包括系统装配检测控制模块、冲洗水液位检测控制模块、冲洗水抽吸气压检测控制模块、回收桶液位检测控制模块和冲洗水干燥风温度流量调节控制模块。系统装配检测控制模块包括物体相对位置传感检测部分和单片机控制部分，物体相对位置传感检测部分由上端被检测物体、非接触电容式液位传感器、非接触电容式液位传感器与单片机的连接线路、下端被检测物体、密封水盒组成。上端被检测物体的表面安装非接触电容液位传感器，下端被检测物体的下表面安装密封水盒，非接触电容式传感器通过连接线与单片机控制部分相连。冲洗水液位检测控制模块包括冲洗水液位检测部分和单片机控制部分，其结构由智能尿便处理装置的尿便处理腔体、出水口管道、非接触电容式液位传感器、非接触电容式液位传感器与单片机的连接线路、进水管道、单片机控制部分组成；非接触电容式液位传感器与进水出口管道安装于尿便处理腔体的一侧，另一侧下部安装出水管道，液位传感器通过连线与单片机控制部分接连。冲洗水抽吸气压检测控制模块包括抽吸回路部分和单片机控制部分，其结构由智能尿便处理装置的尿便处理腔体、回收桶、电磁阀、储能罐、压力传感器、过滤器、气泵、消声器、单片机控制部分组成。尿便处理腔体和回收桶通过水管连接，回收桶、电磁阀、储能罐、 过滤器、气泵、消声器按照进出气方式通过气管连接，压力传感器通过外螺纹和储能罐的内螺纹进行连接。压力传感器通过导线与单片机控制部分连接。回收桶液位检测控制模块包括液位检测部分、整形电路部分和单片机控制部分， 其结构由液体容器、电极A、电极B、整形电路部分、单片机控制部分、各部分之间的连接线路组成；电极A和电极B安装在液位容器侧面的适当位置，电极A通过导线与单片机控制部分连接，电极B通过导线与整形电路部分连接，整形电路通过导线与单片机控制部分连接。冲洗水干燥风温度流量调节控制模块包括单片机控制部分、电源电路部分和执行部件，其结构由单片机控制部分、电源电路部分、气泵、水泵、风加热丝、水加热管、单片机控制部分和电源电路部分的连接线、电源电路部分和执行部件的连接线组成。单片机控制部分的四路PWM信号线连接至电源电路部分，电源电路部分的12V直流和220V的交流电源插座连接至气泵、水泵、风加热丝、水加热管的电源线。本发明的有益效果
采用非接触电容式液位传感器作为前段位置信号的采集，由于该传感器采用纯电子电路式结构，非机械工作方式，性能稳定寿命耐久，高稳定，高敏感度，抗干扰性好，不受外界电磁干扰，适合复杂环境使用，所以该装置可以克服现有技术中容易受外界干扰的不足，为物体相对位置的检测提供较好的稳定性和可靠性。由于该装置中的非接触电容式液位传感器和密封水盒的安装位置可以任意调整， 同时密封水盒的大小也可以调整，所以该装置针对不同物体的相对位置检测时具有广泛性的适用性。由于采用了非接触式的液位检测的方式，所以不会出现冲洗水飞溅到导电电极上产生误导通的现象，提高了液位检测电路的可靠性。由于采用了非接触式的液位检测的方式，冲洗水中混有大便和尿液等具有盐分和腐蚀性的物质不会影响非接触电容式液位传感器的性能，不会出现生锈和安装孔泄露的问题。由于采用了非接触式的液位检测的方式，此方法可以将非接触电容式液位传感器安装在尿便处理腔体的外部，并加以外部封装，这样不会给使用者造成心理负担，而且相对美观。采用压力传感器对抽吸装置的气路压力进行采集，根据采集到的压力值实时动态的调整装置中电磁阀和气泵的开启和关断时间，解决了智能尿便处理装置中的尿便处理腔体与回收桶之间水管内的冲洗水抽吸问题，达到了较好的抽吸效果。该装置具有实时的压力监测，当气路中的电磁阀、气泵、气管出现故障时，其压力值也会出现异常，系统能实时感知并发出相应的停止工作的命令，所以该装置具有一定的故障自救功能。
5
由于从电极接收端至单片机的输入管脚的信号经过整形电路，这样能保证检测接收信号的稳定输入单片机，所以该装置具有较好的稳定性。该装置可以通过调整整形电路中比较器正向输入端的电压值来实现对具有不同导电性能液体的液位检测，检测对象多样化。该装置能针对胖瘦不同、身高不同，病患程度不同，性别不同等类型的病患者个人的实际要求进行水温、水量、风温、风量的调节，有效的提高了病患者的舒适度和装置的冲洗烘干效果。该装置结构简洁，容易使用，自动化程度较好。
图1为本发明控制系统组成框图。图2为本发明系统装配检测控制模块的结构图。图中1、上端被检测物体；
2、非接触电容式液位传感器；
3、非接触电容式液位传感器的中心线；
4、非接触电容式液位传感器与单片机的连接线路；
5、单片机控制部分；
6、达密封水盒；
7、达密封水盒的左边界；
8、下端被检测物体；
图3为本发明冲洗水液位检测控制模块的结构图。图中9、出水口管道；
10、冲洗水液面位置；
11、尿便处理腔体；
12、非接触电容式液位传感器与单片机的连接线路；
13、单片机控制部分；
14、非接触电容式液位传感器中心线位置；
15、非接触电容式液位传感器；
16、进水管道；
图4为本发明冲洗水抽吸气压检测控制模块结构图。图中17、单片机控制部分；
18、压力传感器与单片机的连接线路；
19、压力传感器；
20、储能罐进气孔；
21、储能罐出气孔；
22、储能罐； ^3、气管；
24、过滤器进气孔；
25、过滤器出气孔；26、过滤器；
27、气管；
28、气泵进气孔；
29、气泵出气孔；
30、气泵；
31、气管；
32、消声器；
33、气管；
34、电磁阀；
35、回收桶出气孔；
36、回收桶进水进气孔；
37、回收桶；
38、水管；
39、尿便处理腔体；
图5为本发明回收桶液位检测控制模块结构图。图中40、液体容器；
41、电极A;
42、电极B;
43、液面位置；
44、导线；
45、单片机控制部分；
46、导线；
47、整形电路部分；
48、导线；
图6为本发明冲洗水、干燥风温度流量调节控制模块结构图。图中49、单片机控制部分；
50、气泵电源PWM驱动连线；
51、水泵电源PWM驱动连线；
52、风加热丝电源PWM驱动连线；
53、水加热管驱动PWM驱动连线；
54、电源电路部分；
55、气泵；
56、气泵正极连线；
57、气泵负极连线；
58、水泵；
59、水泵正极连线；
60、水泵负极连线；
61、风加热丝；
62、风加热丝正极连线；
763、风加热丝负极连线；
64、水加热管；
65、水加热管正极连线；
66、水加热管负极连线。
具体实施例方式下面结合附图对实施例作进一步的说明。本发明包括系统装配检测控制模块、冲洗水液位检测控制模块、冲洗水抽吸气压检测控制模块、回收桶液位检测控制模块和冲洗水干燥风温度流量调节控制模块。系统装配检测控制模块包括物体相对位置传感检测部分和单片机控制部分，物体相对位置传感检测部分由上端被检测物体、非接触电容式液位传感器、非接触电容式液位传感器与单片机的连接线路、下端被检测物体、密封水盒组成。上端被检测物体的表面安装非接触电容液位传感器，下端被检测物体的下表面安装密封水盒，非接触电容式传感器通过连接线与单片机控制部分相连。冲洗水液位检测控制模块包括冲洗水液位检测部分和单片机控制部分，其结构由智能尿便处理装置的尿便处理腔体、出水口管道、非接触电容式液位传感器、非接触电容式液位传感器与单片机的连接线路、进水管道、单片机控制部分组成；非接触电容式液位传感器与进水出口管道安装于尿便处理腔体的一侧，另一侧下部安装出水管道，液位传感器通过连线与单片机控制部分接连。冲洗水抽吸气压检测控制模块包括抽吸回路部分和单片机控制部分，其结构由智能尿便处理装置的尿便处理腔体、回收桶、电磁阀、储能罐、压力传感器、过滤器、气泵、消声器、单片机控制部分组成。尿便处理腔体和回收桶通过水管连接，回收桶、电磁阀、储能罐、 过滤器、气泵、消声器按照进出气方式通过气管连接，压力传感器通过外螺纹和储能罐的内螺纹进行连接。压力传感器通过导线与单片机控制部分连接。回收桶液位检测控制模块包括液位检测部分、整形电路部分和单片机控制部分， 其结构由液体容器、电极A、电极B、整形电路部分、单片机控制部分、各部分之间的连接线路组成；电极A和电极B安装在液位容器侧面的适当位置，电极A通过导线与单片机控制部分连接，电极B通过导线与整形电路部分连接，整形电路通过导线与单片机控制部分连接。冲洗水干燥风温度流量调节控制模块包括单片机控制部分、电源电路部分和执行部件，其结构由单片机控制部分、电源电路部分、气泵、水泵、风加热丝、水加热管、单片机控制部分和电源电路部分的连接线、电源电路部分和执行部件的连接线组成。单片机控制部分的四路PWM信号线连接至电源电路部分，电源电路部分的12V直流和220V的交流电源插座连接至气泵、水泵、风加热丝、水加热管的电源线。
权利要求
1.智能尿便处理装置的控制系统，其特征是所述系统包括系统装配检测控制模块、 冲洗水液位检测控制模块、冲洗水抽吸气压检测控制模块、回收桶液位检测控制模块和冲洗水干燥风温度流量调节控制模块。
2.根据权利要求书所述的智能尿便处理装置的控制系统，其特征是所述系统装配检测控制模块包括物体相对位置传感检测部分和单片机控制部分，其结构由上端被检测物体、非接触电容式液位传感器、非接触电容式液位传感器与单片机的连接线路、下端被检测物体、密封水盒、单片机控制部分组成；上端被检测物体的表面安装非接触电容液位传感器，下端被检测物体的下表面安装密封水盒，非接触电容式传感器通过连接线与单片机控制部分相连。
3.根据权利要求书所述的智能尿便处理装置的控制系统，其特征是所述冲洗水液位检测控制模块包括冲洗水液位检测部分和单片机控制部分，其结构由智能尿便处理装置的尿便处理腔体、出水口管道、非接触电容式液位传感器、非接触电容式液位传感器与单片机的连接线路、进水管道、单片机控制部分组成；非接触电容式液位传感器与进水出口管道安装于尿便处理腔体的一侧，另一侧下部安装出水管道，液位传感器通过连线与单片机控制部分接连。
4.根据权利要求书所述的智能尿便处理装置的控制系统，其特征是所述冲洗水抽吸气压检测控制模块包括抽吸回路部分和单片机控制部分，其结构由智能尿便处理装置的尿便处理腔体、回收桶、电磁阀、储能罐、压力传感器、过滤器、气泵、消声器、单片机控制部分组成；尿便处理腔体和回收桶通过水管连接，回收桶、电磁阀、储能罐、过滤器、气泵、消声器按照进出气方式通过气管连接，压力传感器通过外螺纹和储能罐的内螺纹进行连接，压力传感器通过导线与单片机控制部分连接。
5.根据权利要求书所述的智能尿便处理装置的控制系统，其特征是所述回收桶液位检测控制模块包括液位检测部分、整形电路部分和单片机控制部分，其结构由液体容器、电极A、电极B、整形电路部分、单片机控制部分、各部分之间的连接线路组成；电极A和电极B 安装在液位容器侧面的适当位置，电极A通过导线与单片机控制部分连接，电极B通过导线与整形电路部分连接，整形电路通过导线与单片机控制部分连接。
6.根据权利要求书所述的智能尿便处理装置的控制系统，其特征是所述冲洗水干燥风温度流量调节控制模块包括单片机控制部分、电源电路部分和执行部件，其结构由单片机控制部分、电源电路部分、气泵、水泵、风加热丝、水加热管、单片机控制部分和电源电路部分的连接线、电源电路部分和执行部件的连接线组成；单片机控制部分的四路PWM信号线连接至电源电路部分，电源电路部分的12V直流和220V的交流电源插座连接至气泵、水泵、风加热丝、水加热管的电源线。
全文摘要
智能尿便处理装置的控制系统，包括系统装配检测控制模块、冲洗水液位检测控制模块、冲洗水抽吸气压检测控制模块、回收桶液位检测控制模块和冲洗水干燥风温度流量调节控制模块。本发明能有效解决智能尿便处理装置中的系统装配位置是否吻合判断、各类液位的稳定可靠检测、冲洗水的有效抽吸、冲洗水和干燥风的个性化调节的问题，为卧床病患者或老年人的大小便处理装置提供智能化程度较高、稳定可靠的控制系统。本发明也同样适用于各种需要进行物体相对位置检测、液位检测，压力检测、PWM波调节控制的场合。
文档编号E03D9/08GK102352648SQ20111021295
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者刘兴, 孙一鸣, 张华 , 张超, 彭向东, 汪韩韩, 王艳庆 申请人:南昌大学, 宁波新海电气股份有限公司