专利名称：数字式感应冲水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及卫生间自动冲水器具。
目前，公知市场上现有的自动冲水器具，价格昂贵，且采用传统的模拟电路元件，工艺性差，性能要求高，调节困难，使用中稳定性能差，远远不能满发展的需要。
本实用新型是针对现有卫生间自动冲水器具的以上缺点，提出采用数字式控制电路使以上问题最终得以解决，达到方便使用的目的。数字式感应冲水器有立式和座式两种。
本实用新型的目的是这样实现的数字式感应冲水器有红外发射、接收和伺服驱动三大部件组成。红外发射部件有主令振荡器(简称主振)、脉冲宽度变换器(简称脉冲变换器)、功率放大器和红外发射管组成。由主令振荡器发出的脉冲，经脉冲宽度变换器变换为非对称的窄脉冲后，进入功率放大器放大，再由红外发射管向外发射红外脉冲信号。立式数字式感应冲水器接收部件有红外接收管，功率放大器、比较器、单稳态触发器、或门电路、继电器、电磁阀、感应信号指示灯组成。座式数字式感应冲水器接收部件有红外接收管，功率放大器、比较器、单稳态触发器、或门电路、电机、感应信号指示灯组成。立式数字式感应冲水器接收由红外发射管发出的红外脉冲信号，经过功率放大器放大和比较器比较，即发射脉冲信号和接收脉冲信号的识别比较后，控制单稳态触发器定时展宽，利用该单稳态触发器输出端Q输出的脉冲上升沿和下降沿分别触发两个单稳态触发器，经或门电路输出，由功率放大器放大后，再由继电器驱动电磁阀部件；座式数字式感应冲水器接收由红外发射管发出的红外脉冲信号，经过功率放大器放大和比较器比较，即发射脉冲信号和接收脉冲信号的识别比较后，控制单稳态触发器定时展宽，利用其单稳态触发器输出端Q输出的脉冲上升沿，触发一个设定宽度为10秒的单稳态触发器，将其输出的脉冲宽度和触发脉冲的宽度，再进入另一比较器比较，比较确认触发脉宽大于定时脉宽时，输出正脉冲，利用该脉冲的下降沿，分别连锁触发三个单稳态触发器，并分别经功率放大器放大放后控制电机，按要求冲洗小便池或抽水马桶。
本实用新型有立式和座式两种。立式适合男士小便用，冲水器由电磁阀控制。座式适合男女坐用的抽水马桶，且在控制电路中又增加了另一个比较器，目的是避免因偶尔人体靠近冲水马桶时而造成的误动作，其冲水器有电机驱动控制。两种数字式感应冲水器使用时都有感应信号指示灯。
本实用新型优点1.本实用新型采用数字CMOS元件，其功耗低、工作电压范围宽，抗干扰能力强，逻辑摆幅大，输入阻抗高，温度稳定性好和成本低；2.控制电路是数字开关电路，工艺性好，可靠性高；3.发射脉冲信号与接收脉冲信号的识别比较，采用2输入端与门或与非门电路不仅简单，且准确可靠；4.感应距离大，且调节方便；5.电路性能和元件价格的选择，能有最佳的性能价格比；6.具有内设快检功能，使安装与调试更加方便，节省时间，提高功效；7.可交直两用，并含有内置式充电器。
本实用新型借助下列各图进一步叙述如下
图1是立式数字式感应冲水器系统框图；图2是立式数字式感应冲水器原理图；图3是座式数字式感应冲水器系统框图；图4是座式数字式感应冲水器部分原理图；图5是座式数字式感应冲水器的电机驱动原理图；图6是内置式稳压电源和冲电器原理图。
图1是立式数字式感应冲水器的系统框图。本系统有红外发射、接收和伺服驱动三大部件。红外发射部件中G是主令振荡器(简称主振)，U是脉冲宽度变换器(简称脉冲变换器)，它将主振G输出对称的方波，变成非对称的窄脉冲，目的是提高发射功率和减少功耗，脉冲宽度变换器U输出有两路，一路经功率放大器AT1放大后，驱动发射件红外发射管GTF向外发射红外脉冲；U的另一路输出，直接通过导线送至接收部件的比较器COMP0的脉冲比较输入端。接收部件中红外接收管ACC接收到信号后，经功率放大器AT2放大后，送至接收部件的比较器COMP0的另一个脉冲比较输入端，比较器COMP0将由红外发射管GTF发射的由人体反射给接收件红外接收管ACC接收，并将经功率放大器AT2放大整形后的信号和另一个直接通过导线连接来自脉冲变换器U的主振频率发射信号进行比较。当有人小便时，这两个输入信号是相位相反的同一个信号，此时比较器COMP0输出端是恒定不变的高电平，对其后级的单稳态触发器DT0无触发作用，单稳态触发器DT0的输出端Q保持高电平，而当无人小便时，比较器COM0的输入端仅有来自脉冲变换器U的主振频率信号，无经人体反射的发射信号，若有也只是其他光源的干扰信号，此时比较器COMP0输出是按主振频率变化的脉冲串信号，此脉冲串连续触发单稳态触发器DT0，且设定单稳态触发器DT0的Q输出端的脉冲宽度，大于主振频率周期，因连续触发，单稳态触发器DT0输出端Q保持低电平。这样当有人小便时单稳态触发器DT0输出端Q的电平有低变高，当来人离开时，单稳态触发器DT0输出端Q的电平有高变低。利用这高低变化的上升沿和下降沿，分别触发单稳态触发器DT1和DT2。单稳态触发器DT1和DT2的输出端Q输出的方波，经或门电路V输出给功率放大器AT3，控制继电器KA或采用可控硅代替，驱动电磁阀YM。其工作过程如下所述；当有人需要方便时，红外发射GTF发出的信号，经人体反射后由红外接收管ACC接收，经功率放大器AT2的放大后和发射部件脉冲变换器U的输出信号，同时输入比较器COMP0，进行信号比较识别，确认正确后，比较器COMP0输出端是恒定不变的高电平，停止对单稳态触发器DT0的连续触发。单稳态触发器DT0输出端Q由低电平变为高电平。利用此方法，识别确认是来自发射并经人体反射的信号。同时单稳态触发器DT0的Q输出端停止触发后的方波输出，其上升沿触发单稳态触发器DT1，单稳态触发器DT1的输出方波，经或门电路V和功率放大器AT3放大后，驱动继电器KA，并控制电磁阀YM，进行控制冲水阀。冲水时间长短可改变单稳态触发器DT1输出脉冲宽度，来进行调节时间长短。此时利用单稳态触发器DT0输出端Q的高电平，通过感应信号指示灯HL，指示有人正在方便。当来人方便结束离开时，接收件红外接收管ACC接收不到人体反射输入信号，若有也只是其他光源的干扰信号，仅有另一个输入端是来自脉冲变换U的主振频率。比较器COMP0输出端输出为按主振频率变化的脉冲串信号，此脉冲串连续触发单稳态触发器DT0，使其输出端Q由高电平变成低电平。且设定单稳态触发器DT0的Q输出端的脉冲宽度，大于主振频率周期，因连续触发故保持高电平。利用此时单稳态触发器DT0的输出端Q的下降沿触发单稳态触发器DT2，经或门电路V输出给功率放大器AT3，控制继电器KA或采用可控硅代替，驱动电磁阀YM，同时冲水器再次放水冲洗，确保其清洁卫生，两次冲水时间长短，都可由改变单稳态触发器DT1和DT2所用的充放电电阻阻值大小来调节。
图2是实现
图1立式数字型感应冲水器的原理图，
图1中的主振G是由图2中的电阻R1，电容C1和斯密特触发器IC1A即40106组成。
图1中的脉冲变换器U，是由图2中的电阻R2、电容C2和斯密特触发器IC1B即40106组成。
图1中功率放大器AT1是由图2中的电阻R3、R4和三极管T1组成。
图1中的红外发射管GTF是由图2的中红外发射管DL1组成。
图1中的红外接收管ACC是由图2中的电阻R5和红外接收管DL2即红外接收二极管或红外接收三极管构成。
图1中的功率放大器AT2是由图2中隔直电容C3、C4，电阻R6、R7、R8和门电路IC2A、IC2B、IC2C即4069构成，且电容C4、斯密特触发器IC1D、IC1E有隔直和整形作用。
图1中的比较器COMP0是由图2中的2输入端与非门IC3A即4011构成。
图1中单稳态触发器DT0是由图2中的电阻R10、电容C5和单稳态触发器IC4A即4538构成。
图1中单稳态触发器DT1是由图2中的电阻R11、电容C6和单稳态触发器IC5A即4538构成。
图1中单稳态触发器DT2是由图2中的电阻R12、电容器C7和单稳态触发器IC5B即4538构成。
图1中的感应信号指示HL是由图2中三极管T3、发光二极管LED1和限流电组R9所组成。
图1中的或门电路V是由图2中的或门IC6A即4071构成。
图1中的功率放大器AT3是由图2中的三极管T2和电阻R13所组成。
图1中的驱动继电器KA是由图2中的继电器线圈J1和放电二极管D1所组成。
图1中的控制电磁阀YM是由图2中的电磁阀DF构成。
图3是座式数字型感应冲水器的系统框图。图3和
图1中相同功能和相同的元件，均用同一符号表示如GTF、G、U、AT1、ACC、AT2、COMP0、DT0和HL等，这里不再重述其功能和电路所用元件，仅就其不同点叙述如下，图3中单稳态触发器DT0输出点后和
图1中该点后功能和元件有所不同，但其感应信号指示HL仍相同，只是连接点不同。立式数字型感应冲水器系统框图，适用于男士小便用，而座式数字型感应冲水器系统框图3适合男女坐用的抽水马桶。为避免偶尔人体靠近抽水马桶而造成的误动作，在单稳态触发器DT0之后，又加了脉冲宽度比较环节比较器COMP1，即在单稳态触发器DT0的输出Q后，又加一级单稳态触发器DT3，其方波输出脉冲宽度选定在10秒左右，将单稳态触发器DT0的输出端Q和单稳态触发器DT3的输出端Q在比较器COMP1中进行比较，来判定是偶尔在此，还是留下来方便使用。经比较器COMP1比较确认单稳态触发器DT0输出端Q输出的脉宽大于10秒时输出高电平，其一路用来供给感应信号指示HL显示，另一路用其下降沿来触发单稳态触发器DT4，经功率放大器AT4中三极管控制电机SM正转打开水阀冲洗，其单稳态触发器DT4的触发脉冲结束时的下降沿触发单稳态触发器DT5，单稳态触发器DT5结束时的下降沿触发单稳态触发器DT6，其输出经功率放大器AT5中三极管功率放大，控制电机SM反转，关闭水阀停止冲洗。其电机的控制如图5所示。
图4是座式冲水器部分原理图。图3中的单稳态触发器DT3是由图4中的电阻R15、电容C7和ICAB即4538构成。图3中的单稳态触发器DT4是由图4中的电阻R16、电容C10和IC5A即4538所构成。图3中的单稳态触发器DT5是由图4中的电阻R17、电容C11和IC5B即4538所构成。图3中的单稳态触发器DT6由图4中的电阻R18、电容C12和IC6A即4538构成。图3中的二级比较器COMP1是由图4中的IC3B、IC3C、IC3D即4011构成。图3中的电机SM是由图5中的电机M构成。
图5是由电阻R21、R22、R23、R24和三极放管T4、T5、T6、T7、T8、T9和电容C15和电机M组成控制直流电机SM正转或反转电路。图中Z是来自单稳态触发器DT4的Q端输出。F是来自单稳态触发器DT6中的Q端输出。
图6是低压直流电源，它是由熔断器FU1，低压变压器B1，整流器IC20，电容C20、C21、C23、C24，稳压件IC21，二极管D20和电池E1所构成。电池E1在交流电源停电时，保持供电，当有交流电供电时，可对电池E1充电。
本实用新型电路略加改动还可派生为其它产品，如省去
图1中的DT2和V，则可派生为自动洗手机，自动烘手机，和自动皂液机。如将图3中的电路略加改动，即可派生为自动门、帘和自动凉晒机等。
本系统的主令振荡器、脉冲比较、单稳态触发器等等所用的电路和元件都很多，本实用新型所述的电路和元件仅是一种举例，例如主令振荡器尚可用两个反相器如4069，或时钟电路如555，或两个单稳态触发器组成。再如构成单稳态触发器的电路和元件也很多，这里不一一例举。
本实用新型的应用举例，立式数字式感应冲水器在图2中已标注出集成件型号，其中电阻R1、R2、R5、R6、R7和R8、皆为1MΩ，R3、R4、R8和R9皆为1KΩ，R10、R11和R12皆为4MΩ，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6和C7皆为0.1μF，三极管T1、T2和T3皆为9013，DL1和DL2分别为红外发射和接收管，DF控制电压为AC220V电磁阀，数子电路元件参数和型号选用范围宽广，这里仅是一个举例。
权利要求1.数字式感应冲水器有红外发射、接收和伺服驱动三大部件组成，其特征红外发射部件有主令振荡器(G)(简称主振)、脉冲宽度变换器(U)(简称脉冲变换器)、功率放大器(AT1)和红外发射管(GTF)构成；接收部件有红外接收管(ACC)接收由红外发射管(GTF)发射来的红外脉冲信号，经过功率放大器(AT2)放大后，将发射脉冲信号宽度与接收脉冲宽度在比较器(COMP0)中进行识别比较后，控制单稳态触发器(DT0)定时展宽，在立式数字式感应冲水器中利用该单稳态触发器(DT0)输出端Q输出的脉冲上升沿和下降沿分别触发两个单稳态触发器，经或门电路(V)输出，驱动功率放大器(AT3)放大，控制继电器(KA)，驱动电磁阀(YM)，两次冲水时间长短，都可由改变单稳态触发器(DT1、DT2)所用的充放电电阻阻值大小来调节，按要求冲洗；在立式数字式感应冲水器中利用该单稳态触发器(DT0)输出端(Q)输出的脉冲上升沿触发一个设定宽度为10秒的单稳态触发器(DT3)，将其单稳态触发器(DT3)输出的脉宽度和单稳态触发器(DT0)触发脉冲的宽度，再在比较器(COMP1)中进行识别比较，比较确认触发脉宽大于10秒定时脉宽时，比较器(COMP1)输出正脉冲，利用该脉冲的下降沿，分别连锁触发三个单稳态触发器(DT4、DT5、DT6)，并分别经功率放大器(AT4、AT5)放大，控制驱动电机(SM)，冲水时间长短，可由改变单稳态触发器(DT4、DT5D、DT6)所用的充放电电阻阻值大小来调节，按要求冲洗。
2 按权利要求1所规定的数字式感应冲水器，其特征有立式和座式两种，立式冲水器由电磁阀(YM)控制，座式冲水器的控制电路中又增加了一个脉冲比较(COMP1)，其冲水器有电机(SM)驱动控制，两种数字式感应冲水器都有指示使用的感应信号指示灯(HL)。
3.按权利要求1或2所规定的数字感应冲水器，其特征立式数字式感应冲水器中发射部件的主令振器(G)是由电阻(R1)、电容(C1)和斯密特触发器(40106)组成方波发生器，脉冲变换器(U)是由电阻(R2)、电容(C2)和斯密特触发器(40106)组成单稳态触发器，它把主令振荡的对称方波变换成非对称的脉冲，经电阻(R5与R4)和三极管(T1)组成功率放大的放大后驱动用红外发射二极管或红外发射三管的红外发射管(DL1)发射，接收部件由红外接收二极管或红外接收三极管的红外接收管(DL2)和电阻(R5)组成接收管(ACC)，经电容(C3与C4)，电阻(R6、R7与R8)和三级反相器(4069)组成功率放大器(AT2)的放大后，至2输入与非门(4011)的比较器(COMP0)，另一个输入来至发射件的变冲变换(U)，比较器(COMP0)的输出，触发由电阻R10，电容C5和单稳态触发器(4538)的单稳态独发器(DT0)，单稳态触发器(DT0)的输出(Q)，分别触发由电阻(R11)，电容(C6)和单稳态触发器(4538)组成单稳态触发器DT2，由电阻(R12)，电容(C7)和单稳态触发器(4538)组成的单稳态触发器(DT3)，以及供给由电阻(R9)、三极管(T3)和发光二极管(LED1)组成的信号指示(HL)，单稳态触发器(DT1)和单稳态触发器(DT2)的输出(Q)经由2输入或门(4071)电路(V)输出给电阻(R13)和三极管(T2)组成功率放大(AT3)放大后，通过二极管(D)和继电器(J1)组成的控制继电器(KA)驱动电磁阀(DF)组成的控制电磁阀(YM)。
4.按权利要求1或2所规定的数字式感应冲水器，其特征座式与立式不同点是在立式数字式感应冲水器单稳态触发器(DT0)后，添加2输入与非门(4011)的比较器(COMP1)，也就在脉冲比较器(COMP0)信号后的单稳触发器(DT0)输出(Q)端再加一个由电阻(R15)，电容((9)和单稳态触发器(4538)组成定时宽度为10秒上升沿触发的单稳态触发器(DT3)，经比较器(COMP1)比较后的输出信号，先后连锁触发由电阻(R16)，电容(C10)和单稳态触发器(4538)，电阻(R12)、电容(C11)和单稳态触发器(4538)以及电阻(18)、电容(C12)和单稳触发器(4538)组成的三个单稳态触发器(DT4、DT5和DT6)经电阻(R21、R22、R23和R24)，三极管(T4、T5、T6、T7、T8和T9、)组成的放大器(AT4和AT5)的放大，分别控制电机(SM)正转，停和反转。对应控制冲水器阀门的开、停和关闭。
专利摘要本实用新型是由红外发射,接收和伺服驱动三大部件组成的数字式感应冲水器。有立式和座式两种,分别适用于小便池和抽水马桶的自动冲洗。电路由数字开关电路组成,性能可靠,制造工艺简单,成本低。广泛运用于宾馆、饭店、公共场所和家庭卫生间。避免手动接触,杜绝交叉感染。另外,将本实用新型电路略加改动还可派生为许多其它产品。如自动洗手机、自动烘干机、自动皂液机、自动门、帘和自动晾晒机等。
文档编号E03D5/00GK2467615SQ00204038
公开日2001年12月26日 申请日期2000年3月28日 优先权日2000年3月28日
发明者汪锦春 申请人:汪锦春