一种小便槽自动冲洗的方法及装置与流程

本发明涉及一种自动控制的方法及装置，尤其是一种小便槽自动冲洗的方法及装置，属于自动化技术领域。

背景技术：

目前公共场所常见的小便槽冲洗装置有以下两种：

1、生活中应用最广泛的是红外感应自动冲厕装置，红外传感冲厕装置采用红外传感器进行感应，该装置具有可靠性较高、抗干扰性较强、易安装调试的特点，这种红外传感自动冲厕装置虽然智能化程度比较高，但它设计复杂、不够节水且成本较高。红外感应自动冲厕装置易产生误判，即在一定距离内有物体移动就自动冲厕，红外感应不能判断是有人经过时或是有人使用，没有人使用时自动冲厕会对水资源造成浪费。

2、基于单片机的压力感应自动冲厕系统很好地克服了红外传感自动冲厕装置的有人经过会误判的不足，在成本、环保和人性化等方面具有一定优势；压力感应自动冲厕系统也比较节水，但设计复杂、偶有误判、成本较高且安装不便，所以生活中应用不多。

Total dissolved solids，缩写TDS，又称溶解性固体总量，测量单位为毫克/升(mg/L),它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固体。TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多。总溶解固体指水中全部溶质的总量，包括无机物和有机物两者的含量。一般可用电导率值大概了解溶液中的盐份，一般情况下，电导率越高，盐份越高，TDS越高。在无机物中，除溶解成离子状的成分外，还可能有呈分子状的无机物。由于天然水中所含的有机物以及呈分子状的无机物一般可以不考虑，所以一般也把含盐量称为总溶解固体。本文中TDS的含义为电导率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种简单、高效、便捷，节约水资源基于TDS检测技术的小便槽自动冲洗的方法及装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种小便槽自动冲洗的方法，具体步骤为：

(1)将TDS探针安装在便槽的积水处，对便槽积水处进行电导率测量。

(2)如果电导率增大，并且不断的增大，此时表明便槽正在使用当中，系统不做响应；当电导率不再变化时，表明便槽以使用完毕，此时系统控制水阀进行放水，直到电导率恢复至设定值时，关闭水阀。

优选的，在便槽中还设有温度传感器进行温度测量，通过温度补偿减小温度对电导率的影响。

优选的，所述的设定值为100us/cm。

一种小便槽自动冲洗的装置，包括单片机和与单片机连接的TDS测量电路、温度测量电路、电源电路、按键电路和水泵控制电路。电源电路给其他电路提供电能，TDS测量电路测量便槽积水的电导率并将数据传送给单片机。当TDS测量电路出现故障或使用者认为需要冲厕时，手工操作按键电路来实现冲水。温度测量电路检测便槽集水的温度并将数据传送给单片机。水泵控制电路控制便槽的冲水操作。

优选的，本装置还包括与单片机连接的报警电路。

优选的，所述的单片机为ATS89C52。

优选的，所述的TDS测量电路包括第一探针和第二探针，且两探针与R2、R4构成并联关系，第一探针、第二探针分别与ADCO802芯片的CH0、GND连结，检测电极的电压被ADCO802直接测得；ADCO802的CS非与单片机P14口连接、CLK与单片机P11口连接、DI与单片机P13口连接、DO与单片机P13口连接；ADCO802的作用是将采集的到模拟信号转换为数字信号，传送到单片机。

优选的，所述温度测量电路中温度传感器的三个引脚VCC、GND、DQ分别与电源、地、单片机P1.7口连接。在该电路中，VCC引脚DQ引脚间接一个4.7KΩ上拉电阻，电路不会在高位运行。通过温度传感器收集到相应的温度数据并转换为数字信号，然后将相应的数据处理发送到单片机处理以获得温度值。再通过单片机的温度补偿程序对电导率进行补偿。

优选的，所述的报警电路由蜂鸣器、三极管、电阻等构成，蜂鸣器一端接地、另一端与三极管的集电极链接，三极管的发射极接电源正极，电阻一端接三极管的基极、另一端与单片机P15口连接；当单片机执行冲水操作时，PNP导通时、蜂鸣器响起。此电路为提示正在冲水的过程，在实际生产中本电路可以去掉。

优选的，所述水泵控制电路的水泵一端连接继电器常闭触点端子、水泵一端连接电源正极，电源负极的一端与继电器控制接入点连接，继电器控制的两个线圈端子与二极管并联，且二极管正极段接地、负极端链接三极管的集电极，三极管的基极与10kΩ电阻一端连接、10k电阻另一端与单片机P37口和LED负极分别连接，LED正极连接100Ω电阻的一端，另一端与电源正极和三极管发射极连接。

本发明能克服传统自动冲厕易误判导致水资源浪费的问题，而且其成本比市场上冲厕装置成本低，本发明可以让人们生活更加高效、便捷，节约水资源。

附图说明

图1是一种小便槽自动冲洗方法的工作流程图。

图2是一种小便槽自动冲洗装置的结构框图。

图3单片机最小系统的电路图。

图4是TDS测量电路的电路图。

图5是温度测量电路的电路图。

图6是按键电路的电路图。

图7是报警电路的电路图。

图8是水泵控制电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示：一种小便槽自动冲洗的方法，具体步骤为：

1、图1中N代表不满足条件，Y代表满足条件，X的值为100us/cm。

2、自制TDS检测电路，将TDS探针安在便槽积水处，对便槽积水处进行电导率测量。通过电导率测量电路中的探头实现电导率信号的采集，并采用温度传感器进行温度测量，通过温度补偿方法减小温度对电导率测量值的影响；选择单片机作为系统的控制核心，单片机采集数据进行数据处理并通过数据处理作出响应。

3、在25摄氏度时，一般水的电导率：1-10us/cm，尿液的电导率:3000-39000us/cm。小便槽积水处的初始电导率为10us/cm，在使用小便槽时，小便槽积水处的电导率就会发生变化，上升为＞100us/cm，最终达到2000us/cm。在这个过程中电导率传感器采集电导率不断发生变化的信号，变化过程中单片机不作响应，检测周期：0.04秒，数值取样：10次检测取平均值作为一个取样值，前后两次取样值对比，波动范围10us/cm以内、即认为稳定。使用小便槽完毕后，其积水的电导率稳定。电导率传感器采集电导率不再变化的信号，此时单片机控制电子水阀打开管道，直到电导率传感器采集的数据恢复到水的电导率单片机控制电子水阀关闭管道。

一种小便槽自动冲洗的装置，用单片机C语言进行程序设计，使用单片机加硬件执行功能。

设计指标：

(1)工作温度范围0℃-60℃。

(2)TDS测量范围为0-9999us/cm，测量误差±2％。

(3)温度测量范围0℃-99℃；温度精度误差小于0.1℃。

(4)冲厕功能实现手动冲厕和全自动冲厕。

如图2所示，一种小便槽自动冲洗的装置，包括单片机和与单片机连接的TDS测量电路、温度测量电路、电源电路、按键电路和水泵控制电路。电源电路给其他电路提供电能，TDS测量电路测量便槽积水的电导率并将数据传送给单片机。当TDS测量电路出现故障时，手工操作按键电路来实现冲水。温度测量电路检测便槽集水的温度并将数据传送给单片机。水泵控制电路控制便槽的冲水操作。

如图3所示：时钟电路，复位电路和单片等组成单片机最小系统。

如图4所示：第一探针、第二探针构成检测电极，且与R2、R4构成并联关系，第一探针、第二探针分别与ADCO802的CH0、GND连结，检测电极的电压被ADCO802直接测得；ADCO802的CS非与单片机P14口连接、CLK与单片机P11口连接、DI与单片机P13口连接、DO与单片机P13口连接；ADCO802的作用是将采集的到模拟信号转换为数字信号，传送到单片机。

如图5所示：温度传感器DS18B20的三个引脚VCC、GND、DQ分别与电源、地、单片机P1.7口连接。在该电路中，VCC引脚DQ引脚间接一个4.7KΩ上拉电阻，电路不会在高位运行。通过传感器收集到相应的温度数据并转换为数字信号，然后将相应的数据处理发送到单片机处理以获得温度值。再通过单片机的温度补偿程序对电导率进行补偿。

如图6所示：按键电路由按键接地与连接单片机P3.0口构成，有键按下时发出低电平到单片机P3.0口，单片机接收信号后作冲水处理。

如图7所示：报警电路由蜂鸣器、三极管、电阻等构成，蜂鸣器一端接地、另一端与三极管的集电极链接，三极管的发射极接电源正极，电阻一端接三极管的基极、另一端与单片机P15口连接；当单片机执行冲水操作时，PNP导通时、蜂鸣器响起。此电路为提示正在冲水的过程，在实际生产中本电路可以去掉。

如图8所示：水泵一端连接继电器常闭触点端子、水泵一端连接电源正极，电源负极的一端与继电器控制接入点连接，继电器控制的两个线圈端子与二极管并联，且二极管正极段接地、负极端链接三极管的集电极，三极管的基极与10kΩ电阻一端连接、10k电阻另一端与单片机P37口和LED负极分别连接，LED正极连接100Ω电阻的一端，另一端与电源正极和三极管发射极连接。

工作中，在不冲水时，三级管的基级处于高电位，整个电路不作相应；在冲水时，三级管的基级处于低电位、三极管导通，LED恒亮，继电器控制RL1单刀双掷开关向常闭触点端子偏离，水泵M通电，水泵开始工作。