专利名称：电动节水马桶的制作方法
技术领域：
本发明涉及的领域为水冲洗马桶的节水应用范畴。
背景技术：
水是自然界最宝贵的资源之一，其中抽水马桶用水在民用水中占较高的比重，所以，即能满足其功能上的需要又能产生节水效果的新型电动节水马桶的出现就显得尤为重要；为了节约马桶用水，其中一种方法使用电驱动改变排水弯管后端角度，使之易于排泄杂物，以达到节水排污的目的；但感到利用其他方法还有改善的余地。
发明内容本发明的目的为提供一种直接用水冲洗的电动节水马桶；利用电动负压器在冲水过程中将产生的负压传递给马桶内两个存水弯之间，在负压的作用下冲入较少的清水即可冲掉原便盆内混合液体；同时，本发明还阐述了大小便适应冲水方法，从而使冲厕干净，更合理节水。
一种电动节水马桶，该系统包括马桶、供水部分、电源控制盒、开关装置及负压器；马桶内有两个存水弯，便盆存水弯位置高于第二存水弯位置，两个存水弯由连接管径连通，第二存水弯另一端与排泄管连通；负压器抽气端与连接管径上部经管径连通，负压器排气端经气管与排泄管或其它排气通道连通；系统内还包括至少一用于识别大小便的传感器或所述开关装置具有分别用于大小便的两个开关或按键。
开关装置为启动装置或一遥控发射器及所匹配的遥控接收器；电源控制盒内还包括一控制电路；供水部分还设有一流量传感器；开关装置、流量传感器及大小便传感器输出分别接控制电路，控制电路输出分别接电动水阀及负压器，电源控制盒的电源部分为所述电气装置提供所需电能。
所述控制电路由可编程控制器组成。
所述控制电路主要由两个流量基准电路、两个比较器、双稳态电路、门电路及功放级组成；其中，开关装置输出接双稳态电路；流量传感器及水阀流量基准电路输出分别接其中之一比较器，该比较器输出接双稳态电路，双稳态电路输出接功放级，功放级输出接电动水阀；流量传感器及负压器流量基准电路输出分别接另一比较器，该比较器输出及双稳态电路输出分别接门电路，门电路输出接功放级电噪声隔离电路，功放级电噪声隔离电路输出接负压器；双稳态电路输出还分别接流量传感器及两个流量基准电路；大小便传感器输出分别接两个流量基准电路。
所述电源控制盒内还设有一控制使用中的负压器运行及或停顿状态的适应电路。
所述适应电路由动态流量基准电路、比较器和脉冲发生及采样保持电路组成；其中，流量传感器及动态流量基准电路输出分别接比较器，比较器输出接脉冲发生及采样保持电路；脉冲发生及采样保持电路输出接控制电路；控制电路及脉冲发生及采样保持电路输出分别接动态流量基准电路。
所述传感器及或开关装置输出端与控制电路输入端之间还设有接口适配电路；所述控制电路输出端与负载之间还设有电噪声隔离电路。
开关装置为启动装置或遥控发射器及所匹配的遥控接收器；电源控制盒内还包括单稳态电路及功放电路、用于分别控制两个单稳态电路不稳态时间的两个电子开关；其中启动装置或遥控接收器输出分别接两个单稳态电路，一个单稳态电路输出接功放级，功放级输出接电动水阀，另一个单稳态电路及功放级输出接负压器；大小便传感器输出接两个电子开关的控制端，电源控制盒的电源部分为所述电气装置提供所需电能。
所述大小便传感器内还包括一延迟电路。
开关装置由两个相互独立的延时断开开关所组成，每个独立的延时断开开关各自的两对触点分别可使电动水阀及负压器与电源控制盒形成回路。
电源控制盒内还包括四个单稳态电路、门电路及功放电路；其中，具有两个按钮的开关装置的每一路输出或分别对应遥控发射器两个按键具有两路输出的遥控接收器的每一路输出接所对应的两个单稳态电路，该路中一个单稳态电路输出与另一路中所对应的一个单稳态电路输出分别接一门电路，该门电路输出接功放级，功放级输出接电动水阀；该路中另一个单稳态电路输出与另一路中所对应的另一个单稳态电路输出分别接另一门电路，门电路输出接功放级，功放级输出接负压器；电源控制盒的电源部分为所述电气装置提供所需电能。
马桶内还包括设置于便盆侧底部的一喷嘴经连接管与冲水管连通。
第二存水弯包括连接管径下部半伸入一上开口容器内或者连接管径下端连通一上开口容器侧部，容器上开口位置高于伸入的连接管径未端位置或者容器上开口位置高于连通侧部的连接管径内径上端点位置，伸入的连接管径未端与容器底部之间留有一段距离，排泄管上部包容并连通该容器上开口。
本发明阐述了直接用水冲洗马桶节水装置的原理，包括多种不同的组合方式及方案，可根据不同地区的情况选择适合的产品，其显著的特点为使用方便、节约用水。
(四)
图1为电源控制盒中电源部分带有市电变压、稳压及连接装置，系统设置流量传感器，坐圈背面的大小便传感器，开关装置为遥控控制，马桶包括坐圈及马桶盖的剖视示意图。
图2设有大小便传感器、流量传感器及存水弯喷嘴的电动节水马桶在工作状态下的示意图。
图3为连接管径半插入一盆状容器而形成马桶的第二存水弯且设有大小便传感器时示意图。
图4为具有双开关装置的马桶在使用中的示意图。
图5带流量传感器、存水弯喷嘴、管径从侧面连通一盆状容器形成第二存水弯时马桶示意图。
图6一种简易流量传感器电路图。
图7两路延时断开组合开关的各自两触点分别将水阀、负压器与电源控制盒构成回路框图。
图8启动装置、大小便传感器输出分别接控制电路，其输出分别接水阀、负压器电路框图。
图9启动装置输出分别接两个单稳态，两个单稳态输出分别接水阀、负压器电路框图。
图10设有遥控发射器及遥控接收器、大小便传感器分别与电源控制盒和负载电路相连框图。
图11电动节水马桶水流量精确适应控制电路框图。
图12电动节水马桶水流量精确适应控制细分电路框图。
图13设有手持遥控发射器、遥控接收器、大小便传感器与控制电路及负载电路连结例举图。
图14启动装置输出接两个单稳态，两个单稳态及功放级输出分别接水阀、负压器电路例图。
图15接近传感器输出接两个功放单稳态，两个单稳态输出分别接水阀、负压器例举电路图。
图16受大小便传感器及双稳态电路控制的，CP为上升沿触发的流量基准电路示意图。
图17一种简易流量传感器示意图，如水表转盘上设分布磁铁，上部安有霍尔传感器等。
图18两个延时开关各自的两对电气触点分别将水阀、负压器与电源控制盒构成回路电路图。
图19启动装置为手持遥控发射器及遥控接收器，数字适应控制电路连接例举图。
图20启动装置为有线开关，模数适应控制电路连接例举图。
图21输入为开关装置、流量传感器、大小便传感器的控制电路其输出接负载电路例举图。
图22为连接管径半插入一盆状容器而形成马桶的第二存水弯在使用时A-A示意图。
图23为OMRON可编程PLC型号CPM1A输入点与输出点电路连接示意图。
图24启动装置为遥控接收器，输入信号与PLC控制器之间设有接口适配电路相连电路图。
图25为OMRON可编程PLC软件梯形图。
图26两个按钮的开关装置、四个单稳态电路、两个门电路及功放级输出接负载电路框图。
图27对应遥控发射器双按键具有两路输出的接收器为开关装置的控制电路框图。
图28开关装置、流量传感器及大小便传感器输出分别接控制电路，控制电路输出分别接负载即电动水阀及负压器电路框图。
图29输入量为启动装置、流量传感器及大小便传感器；电源控制盒包括流量基准电路、比较器、双稳态电路、门电路及相应的功放级控制输出量为电动水阀及负压器的电路框图。
图30为图29中设有对不稳定小水流适应控制的电路框图。
图31两个按钮的开关装置、四个单稳态电路、门电路及功放级输出接负载例举电路图。
图32对应遥控发射器双按键具有两路输出的接收器为开关装置的控制电路连接图。
图33受大小便传感器及双稳态电路控制的，CP为下降沿触发的流量基准电路示意图。
图34设有双按键的遥控发射器，所匹配的遥控接收器的两个独立通道接口适配电路连接图。
图35用于鉴别大小便的具有延迟单元的传感器电路连接图。
图36设有延迟单元的传感器信号波形图。
图37压力开关或扭矩开关与延迟电路构成大小便传感器电路连接图。
图38设有延迟电路的扭力或扭矩开关装置设置于垫圈转轴之中示意图。
图39设有延迟电路的接近传感器装置设置于马桶盖中。
图40输入量为开关装置、流量传感器及大小便传感器；电源控制盒包括流量基准电路、比较器、双稳态、门电路及相应的电噪隔离功放级控制输出量为电动水阀及负压器的电路图。
图41为设有大小便传感器及电子开关的电路连接图。
具体实施方式
参照图1至图5，本发明电动节水马桶，包括马桶7、供水部分、电源控制盒16、开关装置及负压器5；马桶7内包括便盆6及其存水弯601、第二存水弯及排泄管9，便盆存水弯601位置高于第二存水弯位置，两个存水弯由连接管径12连通，第二存水弯另一端与排泄管9连通并连入下水道系统；第二存水弯8通常由连通的大体为N形或横置的S形弯管组成，该弯管横截面可为圆形、方形或不规则等适合的形状，如连接管径12上部横截面大些等；另外，第二存水弯8还可被第二存水弯18所代替见图3及图22，它包括连接管径12下部半伸入或最好半斜伸入一椭圆形或长方形盆状或者上开口容器182内，伸入的连接管径12未端与容器182底部之间留有一段距离，容器上开口181位置高于伸入的连接管径12未端位置，排泄管9上部901包容并连通该容器上开口181；第二存水弯还可为存水弯28见图5及参考图22，连接管径12下端连通一椭圆形或长方形盆状或者上开口容器282侧部，连通侧部的连接管径12内径上端点122位置低于容器上开口281从而构成存水弯，排泄管9上部901包容并连通该容器上开口281。
供水部分包括顺序相连的自来水管1、水阀2及冲水管3，水阀2可为电动水阀、节能水阀等适合的水阀，冲水管3为置于便盆6内上沿周边且设置有冲水孔的水管；电源控制盒16内包括电池、蓄电池或能连接市电且具有变压稳压功能的装置14及导线4等，它可以同时分别提供诸如直流5V、12V、24V、负极电源及或交流电等，总之，电源控制盒16的基本功能为电源功能，该电源部分可向系统中电气元件及装置提供所需电压及电能；开关装置可为机械开关、电气开关、延时断开组合开关、接近开关或无线遥控开关等适合的开关装置，针对不同的开关装置性能，具有不同功能的电路与之适应形成功能互补以满足本系统的需要；负压器5是指能满足设计要求的电动负压发生装置，如小型电动真空泵、小型吸尘器、小型电动负压抽气风机或电动负压风箱装置等简称负压器5；负压器5具有两个端口，抽气端10与排气端11，工作时从抽气端10进气，从排气端11排气，负压器5抽气端10与跟管径12上部相连的管径121连通，排气端11经气管15与排泄管9或其它排气通道连通；本发明采用两种方法区别大小便，一种为系统内设有至少一用于识别大小便的传感器98，另一种为所述开关装置由至少两路相互独立的可分别用于大小便的开关或按键组成。上述电气装置经导线束13电路相连。
参照图4、7及18，开关装置为两个相互独立的延时断开小便开关17及大便开关27，开关17的两对触点171、172或开关27的两对触点271、272分别可使电动水阀2及负压器5与电源控制盒16形成回路，同一开关上的两对触点启动后可独立延时；参照图9及14，开关装置为启动装置37，电源控制盒16内设置两个单稳态及功放级电路，其中启动装置37输出接两个单稳态38、39，两个单稳态38、39输出分别接功放级继电器K1及K2，该触点K1-1及K2-1分别连电动水阀2及负压器5，电源控制盒16电源部分为所述电气装置提供所需电能。构成延时的方式很多，不胜枚举。
参见图1、2、12、13、19、21、24、27、30、32、34及40等，本发明将无线遥控电子技术作为无线电气开关装置应用于本系统以代替有线电气开关装置，它包括手持无线遥控发射器3 1及所匹配的无线遥控接收器32，型号如RCM-1A与RCM-1B、TH9736与TH9738或SA9918与SA9919等，当接收器32输出高电平电位与相连的输入端不匹配时，那么接收器32输出接由三极管VT10及电阻组成的反相器为电位反相接口适配电路见图24或者接收器32输出接三极管VT10及电阻然后再接三极管VT16及电阻组成电位同相接口适配电路见图19，将以上接收器或具有电位接口适配电路的接收器称之为遥控接收器32。如需要双按键及两路独立的非锁存信号输出时，其接口适配电路包括与门101及102同相输出或由三极管VT6、VT7及VT8和电阻组成反相输出具体连接见图32及34，可按需取舍作为接收器32输出与下一级的接口适配电路，而有的遥控发射接收电路本身设有超过一路的非锁存输出信号如TH9736/9738，将发射器具有至少双按键、接收器至少对应有非锁存两路输出的称之为遥控发射器231及匹配的遥控接收器232；遥控发射器作为成品本身包括电池。
图15中为红外线发射接收包括光隔离发光管VD1及接收管VD2的接近开关装置34；当物体置于传感器34工作距离之内，VD2内阻作同频率变化经电容电阻接运放42，其输出经电容接集成电路43第3端使该第8端电平由高变低，触发随后相连的单稳态38及39并输出高电平，分别使固态继电器40和41导通，从而使随后相连的电动水阀2和负压器5获得暂态电能。接近传感器34不局限于所述红外线类型传感器，且可以是NPN或PNP型，如输出级为集电极或漏极开路电路宜设置拉电阻。
图26及31中开关装置包括两组独立的按钮107及108，设按钮107为小便键，其输出连接一控制水阀工作时间的单稳态电路112及一控制负压器工作时间的单稳态电路114；由R31及C31、R33及C33构成的与小便相对应的较短延时参数；设按钮108为大便键，其输出连接另一控制水阀工作时间的单稳态电路111及另一控制负压器工作时间的单稳态电路113；由R30及C30、R32及C32构成的与大便相对应的较长延时参数，电路111、112输出分别接二极管VD5及VD6构成的或门，该或门输出或经电噪声隔离SSR功放级固态继电器40驱动水阀2；电路113、114输出分别接二极管VD7及VD8构成的另一或门，该或门输出接电噪声隔离SSR功放级固态继电器41，固态继电器41驱动负压器5；通过改变RC数值可调节上述延时参数。
图27、32及34中，开关装置为遥控发射器231包括大便键136及小便键106，遥控接收器232两路独立非锁存输出分别连所对应的两个单稳态电路，一路输出连所对应的两个单稳态电路115、117；由R34及C34、R36及C36构成与小便相对应的较短延时参数，另一路输出连所对应的两个单稳态电路116、118；由R35及C35、R37及C37构成与大便相对应的较长延时参数，电路115、116经二极管VD9及VD10，电路117、118经VD11及VD12构成的两个与门输出接固态继电器95、96，分别驱动电动水阀2及负压器5。归纳为电源控制盒16内还包括四个单稳态电路、两个门电路及功放电路；其中，具有两路开关或按钮107、108装置的每一路输出或对应遥控发射器231两个按键136、106具有两路输出的遥控接收器232的每一路输出接所对应的两个单稳态电路，该路中一个单稳态电路输出与另一路中所对应的一个单稳态电路输出分别接一门电路，该路中另一个单稳态电路输出与另一路中所对应的另一个单稳态电路输出分别接另一门电路，该门电路输出接功放级，功放级输出接电动水阀2，另一门电路及功放级输出接负压器5，电源控制盒16的电源部分为所述电气装置提供所需电能。
使用时，启动开关装置，无论小便开关17或大便开关27，其两对触点171及172或271及272分别连通电动水阀2及负压器5与电源控制盒16的回路见图18；如为遥控发射器231按键136或106，遥控接收器232输出所对应的一路非锁存高电平，触发对应的两个单稳态，分别输出两个延时负脉冲经两个门电路进入固态继电器95、96，固态继电器95、96分别使电动水阀2及负压器5通有暂态电能见图32；如为按钮107或108，亦触发对应的两个单稳态经门电路、功放级分别使电动水阀2及负压器5通有暂态电能见图31；如接近感应开关装置34，亦触发功放单稳态等类同上述；总之，启动上述开关装置之一，水阀2开启，自来水由水管1通过开启的水阀2至冲水管3冲洗便盆侧壁并流入便盆6内，水阀2开启的同时，通电的负压器5抽气端10经管径121从连接管径12抽气，出气端11正压经相连的气管15进入排泄管9或其它排气通道排走，由于第二存水弯气密封及调节作用，负压作用于两个存水弯之间，这样，负压促使用较少的清水即可冲掉便盆6内混合液体以达到节水的目的；当便盆6内的水置换完毕，其中一单稳态的不稳态或延时断开功能将负压器5关闭，当水封补水结束后，另一单稳态的不稳态或延时断开功能将电动水阀2关闭，一个循环完成；上述工作循环大便与小便相同，只不过大便的冲水时间和负压器工作时间均相对长于小便。遥控发射器23 1可放置或安置在便于使用操作的位置。
当开关装置为单一操作键时，本发明引入了识别大小便传感器；设置方法之一，图3中至少一防水型红外线漫反射传感器34型号如SB010等置于便盆6侧底部，便盆6中有小便无动作而有大便时会自动输出与平常相反的识别信号；传感器34亦可为镜反射或对射型、或者其它接近传感器。设置方法之二，图35及39为至少一接近传感器34连接一延迟电路109构成延迟传感器97并置于马桶盖133中，设有遮挡物时接近传感器34输出高电平见图36，只有当使用者坐在马桶7上时，接近传感器34才动作，输出V34由低转为高电平，延迟电路109经TM时间等待以识别大小便，小于TM时间如约2分钟，延迟电路109输出V109信号保持不便，超过TM时间，判为大便，V109转为低电平，并在V34复位后再延时TN时间V109才转为高电平，便于随后冲水时电源控制盒16中控制电路拾取该信号，调整电阻R41及电容C41可控制延迟时间；同理，便盆6侧底部的传感器亦可设置该延迟电路109。设置方法之三，同理，图2、37及38中至少一压力或扭矩开关103及一延迟电路109构成延迟传感器99并设置于马桶坐圈95背面上或坐圈转轴上，即使坐圈95平放于便盆6上该开关103不动作，只有当该开关103被施加一定压力如一使用者坐于坐圈95上时，该压力或扭矩开关103才闭合，只用当开关103闭合时间超过TM时，延迟电路109才动作识别为大便类如上述；上述任一种传感器单独或联合使用，均可达到识别大小便作用，为便于阐述，上述识别大小便装置以下均称之为传感器98。
图10及13中开关装置为单按键遥控发射器31及遥控接收器32，并设有大小便传感器98；电源控制盒16内还包括两个单稳态及功放电路，单稳态35、36集成电路型号如123，电阻R29及电容C29为初始接电或停电后又恢复通电时，被控负载处于断电状态；功放电路分别包括三极管VT2、VT3及固态继电器40、41；还有分别控制两个单稳态电路不稳态时间的两个电子开关S2、S3型号如4066；当传感器98输出高电平时，电子开关S2、S3导通，电阻R1与R36并联后与电容C1串联，电阻R39与R2并联后与电容C2串联，这样减少了两个单稳态电路不稳态时间为小便参数；反之当传感器98输出低电平时，电子开关S2、S3不导通，由电阻R1电容C1、电阻R2电容C2决定的两个单稳态电路较长不稳态时间为大便参数；其中启动装置67或遥控接收器32非锁存输出1端输出接两个单稳态及功放电路，两个单稳态及功放电路输出分别接电动水阀2及负压器5，传感器98输出接两个电子开关S2、S3的控制端，电子开关S2、S3输出分别接两个单稳态电路充放电RC回路，电源控制盒16的电源部分为所述电气装置提供所需电能。
图3、8及41中类似于上述，开关装置为单按钮开关37，设有大小便传感器98；电源控制盒16内还包括单稳态及功放电路、两个电子开关S2、S3；其中启动装置37输出接两个单稳态电路，单稳态电路38输出接功放级继电器K1，其触点K1-1输出接电动水阀2，单稳态电路39输出接功放级固态继电器96，固态继电器96输出接负压器5；电子开关S2、S3用于改变R3/R50/C3和R4/R52/C4的组合，从而控制充放电RC回路参见上述，使用过程及工作原理类同前述。
图1、2、11、12、19至21、23至25、28至30及40中以供水部分设有流量传感器为衡量系统的马桶示意图、适应控制框图及例举电路图，流量传感器87可输出计数脉冲信号、数值信号或模拟信号等；为便于阐述将该传感器简化成几部分；如果为数字流量传感器50，图17简易的传感器50包括如一个自来水表46和一个接近或光电传感器48，提取水表46中一个基本转盘45上设有可辨别标识通过传感器48转化为电脉冲输出信号等；如为数字累积式传感器，则包括计数器51功能，该输入接传感器50输出，计数器51输出Q最好为7位二进制或三位十进制以上数值型号如4024等。见图6及19，三极管VT1为电子开关，与信号线92连接，电阻R5及电容C5为通电初始清零，R6代表不止一个电阻为计数器51高位数据输出接地电阻，可为一位数值或几位数值分别各接一个电阻，使计数器51断电前曾显示过高电平的高位数值断电后置零，以便其后连接的比较器在计数器51断电后仍能正常比较；简化模拟输出式如电压输出瞬时流量传感器70，其输出连接由R20、R21及运放组成的放大器71，该输出连接由R10、C10及运放组成的积分器72，从而可输出累积值；流量传感器种类很多，将瞬时、累积、数字及模拟式等均称之为流量传感器87，其输出可为瞬时值或累积值。
图21中双稳态电路138由异或非门135型号如810、4077或266等，如输出级为集电极或漏极开路电路宜设置拉电阻，JK触发器137型号如109集成电路构成，异或非门135输出接JK触发器137CP端等接线见图，电阻R25及电容C25使双稳态电路138接电初始或停电后又恢复通电时，被控负载处于断电状态；触发器137输出可直接接固态继电器40，或者触发器137正相输出与固态继电器40之间还可设有三极管VT15，以提高驱动能力；图19中双稳态电路60由555等集成电路构成；图20中广义的双稳态电路主要由或非门74、单稳态电路76、双稳态电路75如D触发器型号如4013等构成。
图11、12、19、20、21、29、30及40中负压器流量基准电路56为对应负压器5一次工作循环中置换便盆6内混合液体所需水量的设定值，为预设的数字式数值或模拟式电位器R19输出电压值等；水阀流量基准电路54为一次置换便盆6内混合液体所需水量加上随后存水弯水封补水量的水阀冲水值，为预设的数字式数值或模拟式电位器R18输出电压值等。
图16及33中流量基准电路54、56内分别设有一数据选择器，其中大小便传感器98输出接数据选择器WS端；图16中数据选择器141为上升沿触发型号如398、399，其CP端与双稳态电路138输出相连见图21；图33中数据选择器91为下降沿触发型号如298，其CP端与双稳态电路60输出相连或与双稳态电路138反相输出相连；图33中在双稳态电路60输出与数据选择器91之间流量基准电路内还设有一负窄脉冲触发单元142由非门139及一单稳态140组成，窄脉冲宽度通过R26及C26调整，作用为在一个工作周期内，双稳态电路60的输出大约十几秒或更长的时间段内为低电平时，在该过程中便盆6中未包含延迟电路的大小便传感器98输出信号如发生变化可能会导致数据选择器91在其CP端为低电平时数据变化，脉冲触发单元142接到双稳态电路60初始产生下降沿瞬间输出一负窄脉冲使数据选择器91在该时刻根据大小便传感器98信号而输出选择的数值并在负窄脉冲结束后其CP端为高电平可存储该数值作为该循环内不变基准使用。
以图33中数值流量基准为例，流量基准电路54、56内分别设有数据选择器91，基准输出数值用二进制表示为QD，QC，QB，QA，Q3，Q2，Q1；当传感器98输出为低电平，双稳态电路60输出一下降沿时，数据选择器91输出及预设值为D1，C1，B1，A1，Q3，Q2，Q1；当传感器98输出为高电平，双稳态电路60输出一下降沿时，数据选择器91输出及预设值为D2，C2，B2，A2，Q3，Q2，Q1；根据上述基准数值控制大小便的冲水量及负压器5的工作时间。如以水阀流量基准电路54为例，设每流过0.04升水，流量传感器50输出一脉冲，且传感器98识别为大便后输出低电平，设大便冲水量一次用3升水二进制表示为(1001011)，即(D1，C1，B1，A1，Q3，Q2，Q1)相应设为(1001011)；设小便冲水量一次用约2升水，采用二进制表示为(0110011)，即(D2，C2，B2，A2，Q3，Q2，Q1)相应设为(0110011)；使用时，如传感器98判为大便，流量基准54输出基准为(1001011)，而小便时其输出基准为(0110011)；同理，负压器流量基准电路56相适应的两组基准数值分别可为大便(0101011)及小便(0010011)；参照图16及33，一旦按下启动开关，流量基准54及56在双稳态电路输出一上升沿或下降沿时，根据大小便传感器98控制信号，分别输出与大小便相适应的两组流量基准参数。
图19及40数字式动态流量基准电路88包括数字电子开关53如型号367或电子开关S1如型号4066等、流量基准脉冲发生器59及计数器52；脉冲发生器59设定的频率接近正常供水时流量传感器频率，其输出连电子开关，电子开关输出连计数器52，采样保持电路61反相输出连电子开关53使能EN端或正相输出连电子开关S1控制C端；同理，模拟式动态流量基准电路88包括由R22、R23及运放组成信号调整器78和由R11、C11及运放组成的积分器79；采样保持电路82输出连调整器78，调整器78输出连积分器79；总之，针对一种流量传感器87，会有同类型流量基准电路88提供动态基准并可与之比较从而能适应控制。
图11、19、20及40等中脉冲发生及采样保持电路90包括脉冲发生器66，其输出连采样保持电路61CP端；电路90还可为动态流量基准脉冲发生器59经分频器63型号如390降频后作为电路61的CP输入端；脉冲发生器81为采样保持电路82的CP输入端，通过R14/R15/C14及R16/R17/C15可调整脉冲频率见图20。将数值比较器58型号如682和电压比较器80或其它比较器等称之为比较器89；比较器多于计数器的位数可接低电平。
图11、12、19、20、21、29、30及40中电源控制盒16内设有一控制电路86，输入量分别为单按键遥控发射器31及遥控接收器32或启动装置67、流量传感器87及大小便传感器98；输出量分别为电动水阀2及负压器5；控制电路86内包括两个流量基准电路、两个比较器、双稳态电路、门电路及相应的功放级，其中，开关装置输出连双稳态电路，流量传感器87及水阀流量基准电路输出分别接其中之一比较器，该比较器输出接双稳态电路另一输入端，双稳态电路输出接一功放级固态继电器，固态继电器输出接电动水阀2，或者功放级为继电器K1等；流量传感器87及负压器流量基准电路输出分别接另一比较器，该比较器输出、双稳态电路输出分别接门电路，门电路输出接另一固态继电器，该固态继电器输出接负压器5；大小便传感器98输出分别接流量基准54及56WS端，双稳态电路输出分别接流量基准54及56CP端；或者大小便传感器98输出接两个电子开关S2、S3的控制端，电子开关S2、S3分别接电阻R52及R53两端；双稳态电路输出还用于流量传感器87清零或接通电源；电源控制盒16的电源部分为所述电气装置提供所需电能。图21未加适应电路69而图19及40设有该电路69具体连接见前述及附图。
以图19及40为例并参照图2、11、12、21、29及30等，启动手持遥控器31按键33，遥控接收器32被激励输出一非锁存正脉冲，进入双稳态电路60第6端，双稳态电路60输出由高变低电平，信号92下降沿使流量基准54及56根据大小便传感器98高低电平而输出所对应的小便或大便基准；低电平信号92一路使固态继电器40或95导通，电动水阀2开启，自来水由水管1、流量传感器50、开启的水阀2至冲水管3冲洗便盆侧壁并流入便盆6内；低电平信号92另一路使计数器51中RD端进入计数状态或开通三极管VT1使流量传感器87得电工作见图6；低电平信号92再一路进入非门65呈高电平输出再进入与门62；由于供水刚开始，比较器57输出为高电平进入与门62，与门62输出高电平，使固态继电器41或96导通，负压器5开始工作；类似前述，通电的负压器5在两个存水弯之间建立负压，负压使冲入的少量清水置换掉便盆6内混合液体并达到节水的目的；直至便盆6内的水置换完毕，包括传感器50及计数器51功能的流量传感器87的数值大于负压器流量基准56设定的数值时，比较器57输出低电平，与门62输出低电平，关断负压器5；当水封补水结束后，流量传感器87的数值大于水阀流量基准54设定的数值时，比较器55输出低电平进入双稳态电路60的第2端使之输出高电平，高电平信号92一路进入固态继电器40或95使其关断水阀2，高电平信号92另一路进入流量传感器87使之进入清零或断电状态，高电平信号92再一路经非门65使与门62输出低电平；一个循环完成。
参照图11、12、19、30及40，当自来水的水压低、实际供水流量小于设定的动态流量基准时，电源控制盒16内还设有一控制使用中的负压器5运行及或停顿状态的适应电路69，由动态流量基准电路88，比较器89，脉冲发生及采样保持电路90组成；其中，流量传感器87及动态流量基准电路88输出分别接比较器89，比较器89输出接脉冲发生及采样保持电路90；脉冲发生及采样保持电路90输出接控制电路86中与门62或83；控制电路86及脉冲发生及采样保持电路90输出分别接动态流量基准电路88。接着上述，供水刚开始如采样保持电路61输出Q端为高电平，比较器57亦输出高电平，与门62输出高电平，固态继电器41或96导通，负压器5开始工作；采样保持电路61反相信号85为低电平进入电子开关53使能端EN使其导通，或采样保持电路61输出Q端为高电平进入电子开关S1控制端使其导通，基准脉冲发生器59的脉冲信号经导通的电子开关53或S1进入计数器52计数，随后某个时刻当计数器52数值大于计数器51或流量传感器87数值时，比较器58输出低电平，脉冲发生器63或66产生一上升沿时，采样保持电路61输出Q端输出一低电平，经与门62及功放级关断负压器5；同时，采样保持电路61输出Q端低电平使电子开关S1或信号85高电平进入电子开关53中EN端使开关断路或高阻，计数器52停止计数，直到计数器51逐渐赶上或超过、使比较器58输出高电平、并当脉冲发生器63或66再产生一上升沿、电路61输出Q端转为高电平、与门62输出高电平、负压器5又开始工作、电路61正或反相输出端使电子开关S1或53再接通、计数器52又可继续计数等一系列反应，所谓动态流量基准电路88是指该基准的累积值随着实际水流而自动调整，从而使本系统有适应控制能力；即水阀2开启后，小流量自来水流向便盆6，负压器5开始工作，吸走便盆6内的绝大部分混合液体，由于实际供水流量小，适应电路69将负压器5暂时关断或使其不产生吸力低速运行，直到小流量供水继续进入便盆6内积累到一定量后，负压器5又被周期启动，吸走刚冲入便盆6内的绝大部分清水与混合液体，如此往复，直至流量传感器87的数值大于流量基准56数值，关断负压器5；当水封补水后，流量传感器87的数值大于流量基准54数值时，关断水阀2，一个循环完成。
在水压较低时适应电路69的介入使正常运转中或使用中的负压器5产生周期的停顿或低速运行即控制其使用中的运行状态，以避免便盆6中的液体少得已不能起气密封作用而负压器5还长时间运转抽气及由此产生的噪音；电容C7的作用为双稳态电路60每次得电或停电后又恢复通电时，被控负载处于断电状态，限流电阻R7电阻值远小于R39，电阻R38为防寄生电容作用；图11中虚线信号92还可接采样保持电路61的RD端同时去掉非门65见图19；由于双稳态电路138分别有正反相输出，能覆盖双稳态电路60的功能同时去掉非门65见图21，由双稳态电路138及数据选择器141的组合使电路来得简单一些。管径12及或121宜具有一定的容积，以防混合液体进入使用中的负压器5。第二存水弯18或28的优势在于连接管径12负压消失的瞬间，第二存水弯有时会产生较强的虹吸，导致该存水弯流失应有的水量而可能影响其随后的使用性，存水弯18或28较存水弯8能消弱该虹吸的作用，且在水封高度相同时第二存水弯18或28水容量更大些利于适应控制。即便是水压低场合，上述装置达到了单按钮大小便自动识别适应冲水，在冲洗干净的基础上能更合理节水。
见图5、11、12及20等类似于数字式，模拟流量传感器70或流量传感器87输出为电压信号时，大小便传感器98输出接两个电子开关S2、S3的控制端，设大便时传感器98输出高电平，电子开关S2、S3分别将电阻R52、R53短路，基准电位器R18及R19电压升高，为大便基准参数，反之为小便参数；对大或小便而言，下述工作原理及循环相同。启动开关67，输出一脉冲，经或非门74、防启动电噪声脉冲整形单稳态76、进入双稳态电路75的CP端，双稳态电路75输出高电平，进入功放级R27、VT4及继电器K1使其导通，触点K1-1闭合、固态继电器40导通，电动水阀2开启，自来水经流量传感器87至冲水管3冲入便盆6内；触点K1-2闭合，固态继电器41将视三极管VT5导通而导通；触点K1-3、K1-4闭合、电路71、72、78、79分别接通电源的正负极并进入使用状态，R8及C8、R9及C9为抑制电路噪声；由于供水刚开始，传感器87输出电压小于电位器R19输出电压，比较器77输出一高电平信号93，经电阻R28及三极管VT5使固态继电器41导通，负压器5开始工作；当自来水的水压大体正常时，通电的负压器5在两个存水弯之问建立负压，用较少的清水冲掉便盆6内的液体并达到节水的目的；随后工作状态如负压器5及电动水阀2依此被关断等类同前述。
当自来水的水压低于正常值时，适应电路69的引入使负压器5在使用中产生周期间断，接着上述，如启动后某时刻采样保持电路82输出为高电平，负压器5工作的同时，高电平几乎全电源信号94进入调整器78进行缩小，模拟正常水流电信号后再进入积分器79，积分器79输出进入比较器80，当某时刻积分器79(或动态流量基准电路88)输出电压大于积分器72(或流量传感器87)输出电压时，比较器80(或比较器89)输出低电平，当电路81产生一上升沿时，采样后电路82输出低电平，经与门83及功放级关断负压器5；信号94为低电平，积分器79积分值不再上升，直到积分器72追上并当脉冲发生器81再产生一上升沿、使电路82输出Q端再转为高电平、负压器5又开始工作、积分器79积分值再上升；如此往复，直到传感器87输出电压大于电位器R19基准电压时，比较器77输出低电平，关断负压器5；当水封补水后，传感器87输出电压大于电位器R18基准电压时，比较器73输出一高电平，经或非门74、单稳态电路76、双稳态电路75及三极管VT4使继电器K1关断，触点K1-1、K1-2、K1-3及K1-4全部断开，关断水阀2及相关电路，一个循环完成；电容C17抑制电路噪声，R12及C12使双稳态电路75接电初始或停电后又恢复通电时，被控负载处于断电状态；类同前述该适应控制方案可广泛应用于一般场合。
图23至25中，电源控制盒16中设置的控制电路为OMRON可编程控制器120，其输入端分别为开关装置37或遥控发射器31及接收器32，大小便传感器98和流量传感器50；三极管VT9、VT10、VT12及电阻为信号输入端与控制器120之间接口适配电路，用于提高高电平电位、传感器输出PNP型与NPN型的转换、反相器及或开关作用；当信号单元或传感器与控制器120的工作电压不同时，可设置由电阻、电容及稳压管组成的简易降压稳压装置119，如前所述，亦可由电源控制盒16中电源部分分别提供所需电压如电压源49等，控制器120输出端或包括功放级电噪声隔离电路分别接电动水阀2及负压器5；图23及24所示为上述几种可能的电路连接方式；图25为可编程控制器120软件梯形图。
使用时，启动开关装置37，常开触点0.00暂时闭合，如果为大便，与传感器98大便信号输出相对应的常开触点0.01闭合，支路121上线圈200.00接通，其常开触点使支路127、128导通，电动水阀2及负压器5同时通电，随着流量传感器50的脉冲信号，支路122、126中的计数器开始计数，假设流量传感器50的每一个脉冲代表0.03升水，当便盆6内混合液体被冲掉后，计数器CNT021计满60个脉冲时，CNT021的常闭触点断开，支路128断开，关断负压器5；而计数器CNT020继续计数至计满99个脉冲即便盆6内大约补水为1.2升后，CNT020的常闭触点断开，支路121、127断开，线圈200.00断电，电动水阀2被关断，支路129、132计数器置零，一个工作循环结束。启动开关装置37，如果为小便，与传感器98小便信号输出相对应的常闭触点0.01仍保持闭合，支路123上线圈200.03接通，其常开触点使支路130、131导通，电动水阀2及负压器5同时通电，随着流量传感器50的脉冲信号，支路124、125的计数器开始计数，当便盆6内小便被冲掉后，计数器CNT031计满30个脉冲时，CNT031的常闭触点断开，支路131断开，关断负压器5；当计数器CNT030继续计数至计满70个脉冲即便盆6内大约补水为12升后，CNT030的常闭触点断开，支路123、130断开，电动水阀2被关断，一个循环结束。这样可通过单一开关、按钮或按键实现大或小便的大约3升或2升水或者更少些的自动冲洗过程。当启动装置为遥控装置时，使用过程类同上述。对照图5，马桶7内还包括设置于便盆6侧底部的一喷嘴68经连接管与冲水管3连通，该作用为冲水时，喷嘴68喷出的细水流使便盆6底部的固体被搅动以便冲走。上述系统可充分及合理的利用非常少量的水冲洗马桶干净以节约宝贵的水资源。
上述阐述了本发明多种延时及适应控制的原理及过程；单按钮、无线遥控、大小便双按键等尤其设置了动态控制及大小便传感器实现了单按键双流量的自动适应冲水控制，在冲洗干净的基础上更进一步合理用水及节水并可广泛应用于一般场合。上述装置和原理亦适用于蹲式马桶。
权利要求
1.一种电动节水马桶，其特征在于该系统包括马桶(7)、供水部分、电源控制盒(16)、开关装置及负压器(5)；马桶(7)内有两个存水弯，便盆存水弯(601)位置高于第二存水弯位置，两个存水弯由连接管径(12)连通，第二存水弯另一端与排泄管(9)连通；负压器(5)抽气端(10)与连接管径(12)上部经管径(121)连通，负压器(5)排气端(11)经气管(15)与排泄管(9)或其它排气通道连通；系统内还包括至少一用于识别大小便的传感器或所述开关装置具有分别用于大小便的两个开关或按键。
2.根据权利要求1所述的电动节水马桶，其特征在于开关装置为启动装置(67)或一遥控发射器(31)及所匹配的遥控接收器(32)；电源控制盒(16)内还包括一控制电路；供水部分还设有一流量传感器；开关装置、流量传感器及大小便传感器输出分别接控制电路，控制电路输出分别接电动水阀(2)及负压器(5)，电源控制盒(16)的电源部分为所述电气装置提供所需电能。
3.根据权利要求2所述的电动节水马桶，其特征在于所述控制电路由可编程控制器组成。
4.根据权利要求2所述的电动节水马桶，其特征在于所述控制电路主要由两个流量基准电路、两个比较器、双稳态电路、门电路及功放级组成；其中，开关装置输出接双稳态电路；流量传感器及水阀流量基准电路输出分别接其中之一比较器，该比较器输出接双稳态电路，双稳态电路输出接功放级，功放级输出接电动水阀；流量传感器及负压器流量基准电路输出分别接另一比较器，该比较器输出及双稳态电路输出分别接门电路，门电路输出接功放级电噪声隔离电路，功放级电噪声隔离电路输出接负压器；双稳态电路输出还分别接流量传感器及两个流量基准电路；大小便传感器输出分别接两个流量基准电路。
5.根据权利要求2或4所述的电动节水马桶，其特征在于所述电源控制盒(16)内还设有一控制使用中的负压器(5)运行及或停顿状态的适应电路(69)。
6.根据权利要求5所述的电动节水马桶，其特征在于所述适应电路(69)由动态流量基准电路(88)、比较器(89)和脉冲发生及采样保持电路(90)组成；其中，流量传感器(87)及动态流量基准电路(88)输出分别接比较器(89)，比较器(89)输出接脉冲发生及采样保持电路(90)；脉冲发生及采样保持电路(90)输出接控制电路(86)；控制电路(86)及脉冲发生及采样保持电路(90)输出分别接动态流量基准电路(88)。
7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的电动节水马桶，其特征在于所述传感器及或开关装置输出端与控制电路输入端之间还设有接口适配电路；所述控制电路输出端与负载之间还设有电噪声隔离电路。
8.根据权利要求1所述的电动节水马桶，其特征在于开关装置为启动装置(37)或遥控发射器(31)及所匹配的遥控接收器(32)；电源控制盒(16)内还包括单稳态电路及功放电路、用于分别控制两个单稳态电路不稳态时间的两个电子开关(S2、S3)；其中启动装置或遥控接收器(32)输出分别接两个单稳态电路，一个单稳态电路输出接功放级，功放级输出接电动水阀(2)，另一个单稳态电路输出接功放级，功放级输出接负压器(5)；大小便传感器输出接两个电子开关(S2、S3)的控制端，电源控制盒(16)的电源部分为所述电气装置提供所需电能。
9.根据权利要求1、2、3、4、6或8所述的电动节水马桶，其特征在于所述大小便传感器内还包括一延迟电路(109)。
10.根据权利要求1所述的电动节水马桶，其特征在于开关装置由两个相互独立的延时断开开关(17、27)所组成，每个独立的延时断开开关各自的两对触点分别可使电动水阀(2)及负压器(5)与电源控制盒(16)形成回路。
11根据权利要求1所述的电动节水马桶，其特征在于电源控制盒(16)内还包括四个单稳态电路、门电路及功放电路；其中，具有两个按钮(107、108)的开关装置的每一路输出或分别对应遥控发射器(231)两个按键(106、136)具有两路输出的遥控接收器(232)的每一路输出接所对应的两个单稳态电路，该路中一个单稳态电路输出与另一路中所对应的一个单稳态电路输出分别接一门电路，该门电路输出接功放级，功放级输出接电动水阀(2)；该路中另一个单稳态电路输出与另一路中所对应的另一个单稳态电路输出分别接另一门电路，门电路输出接功放级，功放级输出接负压器(5)；电源控制盒(16)的电源部分为所述电气装置提供所需电能。
12.根据权利要求1、2、3、4、6、8、10或11所述的电动节水马桶，其特征在于马桶(7)内还包括设置于便盆(6)侧底部的一喷嘴(68)经连接管与冲水管(3)连通。
13.根据权利要求1、2、3、4、6、8、10或11所述的电动节水马桶，其特征在于第二存水弯为存水弯(18)或(28)，它包括连接管径(12)下部半伸入一上开口容器(182)内或者连接管径(12)下端连通一上开口容器(282)侧部，容器上开(181)位置高于伸入的连接管径(12)未端位置或者容器上开口1(281)位置高于连通侧部的连接管径(12)内径上端点(122)位置，伸入的连接管径(12)未端与容器(182)底部之间留有一段距离，排泄管(9)上部(901)包容并连通该容器上开口。
全文摘要
本发明涉及的领域为水冲洗马桶的节水应用范畴；提供一种直接用水冲洗的电动节水马桶，利用电动负压器在冲水过程中将产生的负压传递给马桶内两个存水弯之间，在便盆存水弯尾部产生负压或吸力，冲入较少的清水即可冲掉原便盆内混合液体；本发明阐述了多种延时方式及积累适应控制等对水阀及负压器进行延时及适应控制；开关装置可为单按钮启动、无线遥控启动、大小便双按键启动及单按键双流量的自动适应冲水等适合的方式；上述不同的组合及连接方式均可达到冲洗干净，节约用水的目的。
文档编号E03D5/10GK1506539SQ02155309
公开日2004年6月23日 申请日期2002年12月9日 优先权日2002年12月9日
发明者刘小波 申请人:刘小波