专利名称：一种具备实时气体压力检测功能的抽吸装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备实时气体压力检测功能的抽吸装置，用以解决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。
背景技术：
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。上述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。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺点，提供一种具备实时气体压力检测功能的抽吸装置。本发明是通过以下技术方案来实现的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。本发明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。压力传感器包括24V电源接线头、接地端、压力传感器内部正端、压力传感器内部负端。压力传感器在监测气路压力时将压力值转变为4-20mA的电流，压力值和电流值为线性关系。将测量到的电流值通过导线连接至单片机进行模数转换就可以得知储能罐中的压力值。压力传感器的内部正端与MV电源接线头连接，压力传感器内部负端与接地端连接，24V电源接线头、接地端两根线连接至单片机控制部分的压力传感插座P3，其中24V电源接线头连接至压力传感插座P3的2脚，其中接地端连接至压力传感插座P3的1脚。单片机控制部分包括单片机U1、压力传感器连接插座P3、电阻R1、气压模拟量输入管脚PF0、单片机Ul晶振电路Yl、C29、C30，单片机Ul电源滤波电路C27、C28、电源VCC_5V、压力传感器工作电源VCC_24V和接地，单片机控制部分的电阻Rl是用来将压力传感器传送过来电流信号转变成电压信号。单片机Ul采用ATmegaU8-16AC，由于 ATmegal28-16AC有一个10位的逐次逼近型ADC，所以由P3的1脚输入的模拟量s_qiya可以直接连接至单片机Ul的PFO管脚，无需另外设计模数转换电路。由Yl，C29，C30连接成的电路为单片机Ul提供系统时钟，由C27，C28连接成的电路为单片机Ul的工作电源提供滤波，防止外界干扰而导致工作电源不稳定。以下为该抽吸装置的工作流程。单片机Ul首先完成初始化，其主要目的是完成输入输出管脚、中断定时器的配置，然后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，同时压力传感器对储能罐内部气体的压力进行数据采集，并将采集到的模拟量输入给单片机PFO引脚。单片机在接收到输入的模拟量之后启动AD转换子程序。当AD转换结束后，单片机系统返回实际的压力值并显示在液晶屏幕上。程序通过获取到的压力值与事先设定的值进行比较，如果符合抽吸的负压要求则打开电磁阀，对尿便处理腔体与回收桶之间水管内的冲洗水进行抽吸。如果不符合抽吸的负压要求则继续抽吸，直到达到系统设定值为止。抽吸结束后，关闭电磁阀和气泵。AD转换子程序的工作流程为当单片机管脚PFO接受到压力传感器送来的模拟量时，首先对单片机内部ADC多工选择寄存器ADMUX及ADC控制和状态寄存器ADCSRA进行初始化，设置AD转换模式为启动AD采样单通道ADC0，外部电压5V基准输入，转换结果右对齐，ADC预分频器分频因子为64，然后开始进行数模转换，当ADC中断标志ADIF为0时，数模转换未完成，程序接着进行转换。当ADC中断标志ADIF为1时，数模转换结束，将转换结果返回主程序。本发明的有益效果
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。该装置结构简洁，使用方便，自动化程度较高。
图1为本发明结构示意图。图中1、单片机控制部分；2、压力传感器与单片机的连接线路；3、压力传感器； 4、储能罐进气孔；5、储能罐出气孔；6、储能罐；7、气管；8、过滤器进气孔；9、过滤器出气孔；10、过滤器；11、气管；12、气泵进气孔；13、气泵出气孔；14、气泵；15、气管；16、消声器；17、气管；18、电磁阀；19、回收桶出气孔；20、回收桶进水进气孔；21、回收桶；22、
4水管；23、尿便处理腔体
图2为本发明压力传感器电气接线图。图中24、MV电源接线头；25、接地端；26、压力传感器内部正端； 27、压力传感器内部负端；
图3为本发明压力传感器控制电路原理图。图4为本发明单片机内部ADC多工选择寄存器ADMUX位描述图。图5为本发明单片机内部ADC控制和状态寄存器ADCSRA位描述图。图6为本发明系统工作程序流程图。图7为本发明模数转换子程序流程图。
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。压力传感器包括24V电源接线头、接地端、压力传感器内部正端、压力传感器内部负端。压力传感器在监测气路压力时将压力值转变为4-20mA的电流，压力值和电流值为线性关系。将测量到的电流值通过导线连接至单片机进行模数转换就可以得知储能罐中的压力值。压力传感器的内部正端与MV电源接线头连接，压力传感器内部负端与接地端连接，24V电源接线头、接地端两根线连接至单片机控制部分的压力传感插座P3，其中MV电源接线头连接至压力传感插座P3的2脚，其中接地端连接至压力传感插座P3的1脚。单片机控制部分包括单片机U1、压力传感器连接插座P3、电阻R1、气压模拟量输入管脚PF0、单片机Ul晶振电路Yl、C29、C30，单片机Ul电源滤波电路C27、C28、电源VCC_5V、压力传感器工作电源VCC_24V和接地，单片机控制部分的电阻Rl是用来将压力传感器传送过来电流信号转变成电压信号。单片机Ul采用ATmegaU8-16AC，由于 ATmegal28-16AC有一个10位的逐次逼近型ADC，所以由P3的1脚输入的模拟量s_qiya可以直接连接至单片机Ul的PFO管脚，无需另外设计模数转换电路。由Y1，(^9，C30连接成的电路为单片机Ul提供系统时钟，由C27，C28连接成的电路为单片机Ul的工作电源提供滤波，防止外界干扰而导致工作电源不稳定。以下为该抽吸装置的工作流程。单片机Ul首先完成初始化，其主要目的是完成输入输出管脚、中断定时器的配置，然后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，同时压力传感器对储能罐内部气体的压力进行数据采集，并将采集到的模拟量输入给单片机PFO引脚。单片机在接收到输入的模拟量之后启动AD转换子程序。当AD转换结束后，单片机系统返回实际的压力值并显示在液晶屏幕上。程序通过获取到的压力值与事先设定的值进行比较，如果符合抽吸的负压要求则打开电磁阀，对尿便处理腔体与回收桶之间水管内的冲洗水进行抽吸。如果不符合抽吸的负压要求则继续抽吸，直到达到系统设定值为止。抽吸结束后，关闭电磁阀和气泵。 AD转换子程序的工作流程为当单片机管脚PFO接受到压力传感器送来的模拟量时，首先对单片机内部ADC多工选择寄存器ADMUX及ADC控制和状态寄存器ADCSRA进行初始化，设置AD转换模式为启动AD采样单通道ADC0，外部电压5V基准输入，转换结果右对齐，ADC预分频器分频因子为64，然后开始进行数模转换，当ADC中断标志ADIF为0时，数模转换未完成，程序接着进行转换。当ADC中断标志ADIF为1时，数模转换结束，将转换结果返回主程序。
权利要求
1.一种具备实时气体压力检测功能的抽吸装置，其特征是所述装置由抽吸回路部分和单片机控制部分组成，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。
2.根据权利要求1所述的一种具备实时气体压力检测功能的抽吸装置，其特征是压力传感器包括MV电源接线头、接地端、压力传感器内部正端、压力传感器内部负端；压力传感器的内部正端与MV电源接线头连接，压力传感器内部负端与接地端连接，24V电源接线头、接地端两根线连接至单片机控制部分的压力传感插座P3，其中MV电源接线头连接至压力传感插座P3的2脚，其中接地端连接至压力传感插座P3的1脚。
3.根据权利要求1所述的一种具备实时气体压力检测功能的抽吸装置，其特征是单片机控制部分包括单片机U1、压力传感器连接插座P3、电阻R1、气压模拟量输入管脚PF0、 单片机Ul晶振电路Y1、C29、C30，单片机Ul电源滤波电路C27、C28、电源VCC_5V、压力传感器工作电源VCC_24V和接地。
全文摘要
一种具备实时气体压力检测功能的抽吸装置，由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。该装置结构简洁、使用方便、自动化程度较高，可以解决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，抽吸效果较好，且具有一定的故障自救功能。
文档编号E03D9/16GK102337756SQ20111021297
公开日2012年2月1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