马桶器的检测电路的制作方法

本实用新型涉及马桶器智能控制技术领域，具体的，涉及一种基于电容感应的马桶器的检测电路。

背景技术：

现有技术中，为了使如厕的马桶器本体的工作自动化，传统的技术是在马桶器上通过红外感应开关接通电磁阀来实现的，红外感应开关主要为人体热释电红外传感器和电源IC管控。人体因有恒定的体温，所以会发出特定波长的红外线，被动式红外探头就是探测人体发射的红外线而进行工作的，人体发射的红外线聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能触发开关动作。

当人体进入马桶器的红外线区域内，红外传感器探测到人体红外光谱的变化，通过集成线路内的微电脑处理后的信号发送给脉冲电磁阀，电磁阀接受信号后按指定的指令打开阀芯来控制马桶器，人体如果一直处于感应范围，将持续接通；人体一旦离开感应范围后，延时自动关闭负载。

然而，现有红外感应开关所发射红外信号为特定方向的指向信号，只能探测马桶器前是否有人体的信息，而且需要裸露红外感应头，且无法区分大小冲水，感应距离不足，用户体验差。此外，红外线信号无法穿透陶瓷，因此需要在陶瓷结构上设置开孔或者安排在陶瓷结构以外才能正常工作，增加了设计制造复杂度和成本。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种不仅能够通过手势控制马桶器的冲水大小而且能够降低使用功耗的马桶器的检测电路。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的马桶器的检测电路包括感应模块以及电源模块，电源模块向感应模块输出电能，感应模块和电源模块均设置在马桶器的防水外壳内部，感应模块包括至少一个第一电容感应器、至少一个第二电容感应器、电容感应模块、第一振荡器、数据转换模块以及手势控制模块，第一电容感应器和第二电容感应器分别发送所感应的电容信号至电容感应模块，且电容感应模块检测电容信号的第一振荡频率；数据转换模块分别获取电容感应模块所输出的第一振荡频率和第一振荡器所输出的第二振荡频率，且数据转换模块输出数字信号至手势控制模块；检测电路还包括冲水模块，且手势控制模块发送控制信号至冲水模块。

由上述方案可见，通过马桶器上安装有多个电容感应器，且这些电容感应器分布在马桶器的防水外壳内部，电容感应器用于感知自身所处位置有效范围内的电容值，并将所感应的电容信号发送至电容感应模块，电容感应模块可以采集量化电容数据，手势控制模块对所获取到的检测数据进行判断处理，从而对人体的手势等动作进行准确判断，包括上下挥手或左右挥手等人体动态动作，这时，手势控制模块可控制电磁水阀工作运行，实现人体动态手势控制冲水马桶的操作。同时，通过利用电场在空间中广域分布的特性，避免了因差异因素导致的感应失灵。

此外，通过利用电场能穿透陶瓷的特性，实现了马桶器陶瓷结构正向无需为传感功能设置开孔或者将感应模块安装在陶瓷结构外面，节省了人工成本。

一个优选的方案是，电容感应模块包括电容传感器和第二振荡器，电容传感器分别接收第一电容感应器和第二电容感应器所发送的电容信号，第二振荡器检测电容传感器上的电容信号的第一振荡频率，并输出第一振荡频率至数据转换模块。

由此可见，电容感应器能增强电容传感器接受电极所处位置有效范围内电容信号的能力，电容传感器能够实时测量量化电容值，电容信号随着周边环境的变化而变化，而第二振荡器输出的振荡频率随电容的变化而变化，由此可获取马桶器的周边环境变化。其中，第一振荡器为参考振荡器，第二振荡器和参考振荡器可以是LC振荡器或者RC振荡器。

进一步的方案是，数据转换模块包括频率转换电路和数字转换电路，频率转换电路分别获取第一振荡频率和第二振荡频率，且频率转换电路输出差频信号至数字转换电路，数字转换电路将差频信号转换成数字信号，且数字转换电路发送数字信号至手势控制模块。

具体地，频率转换电路包括混频器，混频器输出第一振荡频率和第二振荡频率的差值，也就是将高频的信号转换成低频的信号，数字转换电路包括计数器，计数器用于统计混频器的输出频率，并将该输出频率转换成数字信号，手势控制模块对所获取到的数字信号的数据进行判断处理，从而实现人体动态手势控制冲水马桶的操作。

一个优选的方案是，冲水模块包括电机联动装置、电机以及冲水阀按钮，手势控制模块发送控制信号至电机，且电机发送启动信号至电机联动装置，并且电机联动装置发送开关信号至冲水阀按钮。

可见，当手势控制模块通过内部算法识别出人体的手势后，手势控制模块会输出一个驱动信号驱动电机，进而使得电机驱动电机联动装置，通过电机联动装置按压冲水阀按钮即可实现马桶器冲水操作。其中，冲水阀按钮包括小冲按钮和大冲按钮，通过电机联动装置按压小冲按钮或大冲按钮即可实现小冲水或大冲水等操作。

附图说明

图1是本实用新型马桶器的检测电路实施例的电路原理框图。

图2是本实用新型马桶器的检测电路实施例所实现的检测方法的流程框图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的马桶器的检测电路包括感应模块以及电源模块，电源模块向感应模块输出电能，感应模块和电源模块均设置在马桶器的防水外壳内部，感应模块包括至少一个第一电容感应器10、至少一个第二电容感应器11、电容感应模块、第一振荡器50、数据转换模块以及手势控制模块70。其中，电容感应模块包括电容传感器20和第二振荡器30，第一电容感应器10和第二电容感应器11分别发送所感应的电容信号至电容传感器20，电容传感器20接收电容感应器所发送的电容信号，第二振荡器30检测电容传感器20上的电容信号的第一振荡频率，并输出第一振荡频率至频率转换电路40。由此可见，电容感应器为电容传感器20的外接天线单元，可以增强电容传感器20接受电极所处位置有效范围内电容信号的能力，电容传感器20用于接收电容感应器所发送的电容信号，并且能够实时测量量化电容值，电容信号随着周边环境的变化而变化，而第二振荡器30输出的振荡频率随电容值的变化而变化，也就是当电容值发生改变时，第二振荡器30的输出频率也会发生相应的改变，从而可获取到马桶器周边环境的变化，例如，能感应到人体手部的靠近，并且通过手势控制模块70可以识别人体的动态手势。

然后，数据转换模块包括频率转换电路40和数字转换电路60，频率转换电路40分别获取第二振荡器30所输出的第一振荡频率和第一振荡器50所输出的第二振荡频率，且频率转换电路40输出差频信号至数字转换电路60，数字转换电路60将差频输出信号转换成数字信号，且数字转换电路60发送数字信号至手势控制模块70，并且手势控制模块70发送控制信号至冲水模块。其中，第一振荡器50为参考振荡器，第二振荡器30和参考振荡器可以是LC振荡器或者RC振荡器。

在本实施例中，通过马桶器上安装有多个电容感应器，且这些电容感应器分布在马桶器水箱内壁的两侧，电容感应器用于感知自身所处位置有效范围内的电容值，并将所感应的电容信号发送至电容传感器20，电容传感器20可以采集量化电容数据，并通过第二振荡器30检测电容信号的第一振荡频率。其中，频率转换电路40包括混频器，混频器输出第一振荡频率和第二振荡频率的差值，也就是将高频的信号转换成低频的信号；数字转换电路60包括计数器，计数器用于统计混频器的输出频率，并将该输出频率转换成数字信号，手势控制模块70对所获取到的数字信号的数据进行判断处理，从而对人体的动态手势等动作进行准确判断，实现了人体动态手势控制冲水马桶的操作。这时，手势控制模块70可控制冲水模块工作运行。同时，通过利用电场在空间中广域分布的特性，避免了因差异因素导致的感应失灵。

本实施例中，该检测电路还包括冲水模块，且手势控制模块70发送控制信号至冲水模块，其中，冲水模块包括电机联动装置81、电机80以及冲水阀按钮82，手势控制模块70发送控制信号至电机80，且电机80发送启动信号至电机联动装置81，并且电机联动装置81发送开关信号至冲水阀按钮82。

具体地，当手势控制模块70识别出人体的手势后，手势控制模块70会输出一个驱动信号驱动电机80，进而使得电机80驱动电机联动装置81，通过电机联动装置81按压冲水阀按钮82即可实现马桶器冲水操作。其中，冲水阀按钮82包括小冲按钮和大冲按钮，通过电机联动装置81按压小冲按钮或大冲按钮即可实现小冲水或大冲水等操作。

当然，电机80可以是传统的减速电机，这时，电机联动装置81可以是偏心轮和复位磁感应器，复位磁感应器用于复位，偏心轮带动两个垂直连杆，用于驱动冲水阀按钮82。此外，电机联动装置81还可以是齿轮，电机80带动左右两侧的齿轮卡住的柱子，用于驱动冲水阀按钮82。

由于电机联动装置81只覆盖冲水阀按钮82的小部分表面积，因此不影响原有的手动冲水功能，所以，该检测电路可以实现人体动态手势控制冲水马桶的操作又可以保留马桶器上原有的手动冲水功能。

具体地，第一电容感应器10可以是贴在马桶器水箱内壁左侧的电容电极，第二电容感应器11可以是贴在马桶器水箱内壁右侧的电容电极，当使用者的手部靠近电容感应器时，电容感应器上的电容信号会发生改变，手势控制模块70实时获取到的检测数值也会随之改变。

当然，感应模块还包括参考感应电极，参考感应电极可用于排除湿度、温度等对感应的影响，当温度或湿度发生变化，振荡器的频率会随之变化，由于电容感应器与参考电极共用一个振荡器，当电容传感器20对外界进行感应时，第一振荡器50会在参考电极与电容感应器之间切换，并且测量这两个电极的数值。由此可见，基于电容传感器20和多个分布式电容感应器在马桶器上的设置，可以实现人体动态手势控制冲水马桶的操作，电容传感器20能够采集量化的电容数值，比如人体动态手势的数值，对人体的动态手势等动作进行准确判断，同时，参考感应电极可以减少外界环境因素带来的影响。

此外，感应模块的地线与马桶器水箱内的水或者电磁水阀的金属相连，可以增加地线的面积，从而增加感应的距离，并且可以通过用电容感应器上的信号驱动一个缓冲器，缓冲器用来驱动电容感应模块的地线，并将电容感应模块加上与电容感应器相同的电学信号，来减少附近地线对电容感应器的影响，从而进一步增加感应距离。

下面结合图2介绍应用上述的检测电路实施例所实现的方法。参见图2，首先，执行步骤S1，手势控制模块70判断电容传感器20是否处于半休眠状态，如判断结果为否，则继续执行步骤S1。

本实施例中，电容传感器20存在两个预设的工作状态，分别是半休眠状态和工作状态，且在不同的情况下电容传感器20确定其处于其中之一的状态，例如，当电容传感器20刚经过初始化后，将被设置进入半休眠状态，当电容传感器20处于半休眠状态时，将由手势控制模块70判断电容传感器20是否满足进入工作状态的条件。具体地，当电容传感器20处于半休眠状态，将实时检测马桶器有效范围内的使用状态，对人体的动态手势信号进行有效感知，由于电容传感器20大部分处于半休眠状态，且在半休眠状态中电容传感器20在每一时刻获取数据的次数远小于工作状态，因此可以大大降低了使用功耗。

如确定电容传感器20处于半休眠状态，则执行步骤S2，第一电容感应器10和第二电容感应器11分别将所感应的电容信号发送至电容传感器20，且第二振荡器30检测电容传感器20上的电容信号的第一振荡频率，其中，当电容传感器20处于半休眠状态时，通过在马桶器上安装多个电容感应器，且这些电容感应器分布在马桶器水箱内壁的两侧，电容感应器用于感知自身所处位置有效范围内的电容值，并将所感应的电容信号发送至电容传感器20，电容传感器20可以采集量化电容数据，并通过第二振荡器30检测电容信号的第一振荡频率。

具体地，第一电容感应器10可以是贴在马桶器水箱内壁左侧的电容电极，第二电容感应器11可以是贴在马桶器水箱内壁右侧的电容电极，第一电容感应器10发送第一电容信号至电容传感器20，第二电容感应器11发送第二电容信号至电容传感器20；手势控制模块70根据第一电容信号获取数字信号的第一检测数值，手势控制模块70根据第二电容信号获取数字信号的第二检测数值。其中，第一电容感应器10或第二电容感应器11的数量可以是一个也可以是两个，可以根据马桶器形状、感应器形状、传感器形状进行设定。可见，电容传感器20经过初始化后处于半休眠状态，当电容传感器20处于半休眠状态时，将实时获取电容感应器所发送的电容信号，但是在每时刻获取数据的次数远小于工作状态，由于电容传感器20大部分处于半休眠状态，因此可大大地降低了使用功耗。

在步骤S2中，当使用者的手部靠近电容感应器时，电容感应器上的电容信号会发生改变，从而将感应到的电容信号发送至电容传感器20，手势控制模块70实时获取到的检测数值也会随之改变，手势控制模块70对所获取到的检测数据进行判断处理，从而对人体的手势等动作进行准确判断电容传感器20是否满足进入工作状态的条件。

此外，感应模块还包括参考感应电极，参考感应电极可用于排除湿度、温度等对感应的影响。这样，当马桶器周边环境的温度或湿度发生变化，振荡器的频率会随着温度或湿度的变化而变化，由于电容感应器与参考电极共用同一个振荡器，当电容传感器20对外界进行感应时，第一振荡器50会在电容感应器与感应电极之间切换并检测上述两个电极的数值。由此可见，基于电容传感器20和多个分布式电容感应器在马桶器上的设置，可以实现人体动态手势控制冲水马桶的操作，电容传感器20能够采集量化的电容数据，比如人体动态手势的数值，对人体的动态手势等动作进行准确判断，此外，参考感应电极能减少外界环境因素带来的影响，参考感应电极可由良导体材料构成，如铜线、覆铜的印刷电路板、覆ITO的玻璃或塑料板等。

然后，执行步骤S3，频率转换电路40分别获取第二振荡器30所输出的第一振荡频率和第一振荡器50所输出的第二振荡频率，且根据第一振荡频率和第二振荡频率的差值产生差频信号，其中，频率转换电路40包括混频器，混频器输出第一振荡频率和第二振荡频率的差值，也就是将高频的信号转换成低频的信号。第一振荡器50为参考振荡器，第二振荡器30和参考振荡器可以是LC振荡器或者RC振荡器。

然后，执行步骤S4，频率转换电路40输出差频信号至数字转换电路60，数字转换电路60将差频信号转换成数字信号，且数字转换电路60发送数字信号至手势控制模块70，其中，频率转换电路40包括计数器，计数器用于统计混频器的输出频率，并将该输出频率转换成数字信号。

然后，执行步骤S5，手势控制模块70获取数字信号的检测数值，且手势控制模块70判断电容传感器20是否满足进入工作状态的条件，手势控制模块70对所获取到的数字信号的数据进行处理，并判断电容传感器20是否满足进入工作状态的条件，从而得到马桶器周边环境的变化，进而对人体的动态手势等动作进行准确判断。

这样，手势控制模块70判断第一检测数值或第二检测数值是否大于初始参考值，如是，则确定电容传感器20满足进入工作状态的条件。可见，电容传感器20经过初始化后，将被设置进入半休眠状态，当确定电容传感器20处于半休眠状态后，手势控制模块70获取数字信号的检测数值产生初始参考值，手势控制模块70将第一检测数值或第二检测数值与初始参考值进行比较后产生第一比较结果，并根据第一比较结果判断第一检测数值或第二检测数值是否大于初始参考值，也就是任何一个电容感应器检测到电容值增大，即为人体手部靠近的状态，这时，手势控制模块70实时获取到的检测数值如果大于初始参考值，则可判断电容传感器20满足进入工作状态的条件，即电容传感器20进入工作状态。如判断结果为否，则确定电容传感器20不满足进入工作状态的条件，则返回执行步骤S2。

可见，由于电容传感器20在进入半休眠状态前会有一个初始化的过程，电容传感器20在经过初始化后，将被设置进入半休眠状态，这时，手势控制模块70将会获取到一个数字信号的检测数值，并将该检测数值预定为初始参考值，然后，手势控制模块70会获取最新时刻的检测数值，并将最新时刻获取到的检测数值与初始参考值进行比较，从而判断电容传感器20是否满足进入工作状态的条件。

当确定电容传感器20不满足进入工作状态的条件时，手势控制模块70重新获取新的数字信号的检测数值，并将新获取的数字信号的检测数值与初始参考值进行比较后产生第二比较结果，并且根据第二比较结果判断电容传感器20是否再次满足进入工作状态的条件。其中，如手势控制模块70确定电容传感器20不满足进入工作状态的条件时，将开始新一轮的检测工作，例如，手势控制模块70重新获取一个最新时刻的检测数值，并将该检测数值再与初始参考值进行比较，并且根据比较的结果去判断电容传感器20是否再次满足进入工作状态的条件。

如确定电容传感器20满足进入工作状态的条件时，执行步骤S6，则电容传感器20进入工作状态，并且电容传感器20发送控制信号至冲水模块。同时，由于电场在空间中具有广域分布的特性，因此可避免因差异因素导致的感应失灵，具有更高的稳定性和反应速度。

当电容传感器20处于工作状态时，若第一电容感应器10所感应到的电容信号逐渐变弱，且第二电容感应器11所感应到的电容信号逐渐变强，则电容传感器20发送第一控制信号至冲水模块；若第二电容感应器11所感应到的电容信号逐渐变弱，且第一电容感应器10所感应到的电容信号逐渐变强，则电容传感器20发送第二控制信号至冲水模块。

具体地，第一电容感应器10可以是贴在马桶器水箱内壁左侧的电容电极，第二电容感应器11可以是贴在马桶器水箱内壁右侧的电容电极，当使用者的手部靠近电容感应器时，电容感应器上的电容信号会发生改变，手势控制模块70实时获取到的检测数值也会随之改变。

例如，当使用者的手部从左向右滑动时，第一电容感应器10上的电容信号会逐渐变弱，而第二电容感应器11上的电容信号会逐渐增强，这时，手势控制模块70对所获取到的检测数据进行判断处理，然后，对人体的手势等动作进行准确判断，接着，可得出此时人体手势的动态动作是从左向右滑动，从而发送一个左滑动控制信号至冲水模块，左滑动控制信号可以是小冲信号，实现手势控制冲水马桶的小冲操作；当使用者的手部从右向左滑动时，第一电容感应器10上的电容信号会逐渐增强，而第二电容感应器11上的电容信号会逐渐变弱，通过手势控制模块70的内部算法可识别出此时人体手势的动态动作是从右向左滑动，从而发送一个右滑动控制信号至冲水模块，右滑动控制信号可以是大冲信号，实现手势控制冲水马桶的大冲操作。

具体地，当手势控制模块70通过内部算法识别出人体的手势后，手势控制模块70会输出一个驱动信号驱动电机80，进而使得电机80驱动电机联动装置81，通过电机联动装置81按压冲水阀按钮82即可实现马桶器冲水操作。其中，冲水阀按钮82包括小冲按钮和大冲按钮，通过电机联动装置81按压小冲按钮或大冲按钮即可实现小冲水或大冲水等操作。

当电容传感器20处于工作状态时，手势控制模块70根据新获取的数字信号的检测数值判断电容传感器20是否满足进入半休眠状态的条件，如是，则电容传感器20进入半休眠状态。

这时，电容传感器20在一定的时间内将连续获取电容感应器所发送过来的电容信号，并经过数据转换模块将多个电容信号转换成多个数字信号，手势控制模块70将获取多个数字信号的检测数值，并比较这些检测数值的大小是否相等或者相接近，如是，则确定电容传感器20满足进入半休眠状态的条件。可见，如确定电容传感器20处于工作状态，则根据在一定时间内获取到的检测数值判断电容传感器20是否满足进入半休眠状态的条件，具体地，判断这些检测数值的大小是否相等或者相接近，如判断结果为是，可判断马桶器没有感知到人体手部的信息，则电容传感器20进入半休眠状态。由于电容传感器20大部分处于半休眠状态，且在半休眠状态中电容传感器20在每一时刻获取数据的次数远小于工作状态，因此可以大大降低了使用功耗。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。