专利名称：超声动态反射式自控节水器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动控制技术领域，具体地说是采用超声波反射原理，检测出人体或手运动状态的信号(如洗澡、洗手、上便池台阶等)，並通过相应的控制电路，实现水源的自动通断，它实现了淋浴器，洗手器及沟槽式小便池等用水的自动控制，因而有明显的节水效果。
现有技术红外反射式自控节水器(参见中国专利申请90209405.X)是采用红外线反射信号而实现自控的，由于受反射功率和信澡比的限制，控制距离短，尽管采取了优选放大器等设计方案，仍不宜在沟槽式便池上安装使用。另外，在水雾浓重的浴室里，红外反射式自控淋浴器将失效，因而影响了上述技术的推广应用。
为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提出一种超声动态反射式自控节水器，其具有控制距离大，抗温度和雾气能力强及工作稳定可靠的特点。
图1本实用新型的原理方框图图2本实用新型的电原理图图3实施例1 安装结构示意图图4实施例2 安装结构示意图现以
图1所示方框图来说明本实用新型的目的是如何实现的。
(1)超声波发射器不断地发射出恒定频率和幅度的超声波。(2)超声波接收器经放大和检波电路检测出相对稳定幅度的检波信号。(3)当人体(或手)进入探测区时，由于超声波的反射、折射信号随人体运动发生变化，经放大后导致检波信号的幅度亦发生随机的摆动。(4)动态检测器及鉴别电路将进一步测出摆动的检波信号，经整形，二次检波，鉴别后去控制电磁阀使水源自动通断。同时可根据不同功用要求实现相应的延迟时间或扩展定时功能。
本实用新型的电原理图 如图2所示由晶体管BG1、BG2，电容C1～C5，电阻R1～R5和超声发射元件CS1等组成了正反馈自激振荡超声波发射器，其中超声发射元件CS1串联于正反馈环路，因而能获得稳定的振荡频率。
由晶体管BG3、BG4、电感L1、电容C6、二极管D1、D2，电阻R6～R11、电位器W1和超声接收元件CS2等接成选频接收放大器电路，调节电位器W1将确定放大器有足够的增益和稳定的工作点，引进负反馈电阻R8将使放大器的工作更趋于稳定。
由晶体管BG5、BG6、BG7、二极管D3、D4和电阻R13～16等接成典型复合跟随器，具有很高的输入阻抗和较强的输出负载能力。
电容C7和二极管D5、D6等组成倍压检波电路。
动态检测电路由集成电路IC1、D11、R19～R21、W2、C9等组成为反向端电平悬浮跟踪方式放大器，其中时间常数R21、C9与 前二级检波器时间常数R17、C8为相关优选设计。在静态情况下，即在探测区内没有人体活动时，如图所示A、B、C三点电压的关系为VA为恒定值，並有VB＞VA＝VC，此时VD为高态，发光二极管D11点燃；当探测压内有人体活动时，A点将发生电压幅度的摆动，对应予负摆动瞬间，将发生VC＞VB，致使VD高低态的跳变，D11闪烁；由上述工作状态的分析可以看出调节电位器W2所确定的分压值将确定检测的动态值，即确定了相对的探测距离。
VD的跳变将使由C10、C11、D8、R24、R25组成的二次检波器，即鉴别器E点电压上升，並导致由集成电路IC2等组成的电压比较器的F点电压变为高态。
F点高态将导致驱动电路的BG8导通，並接通电磁阀K。
本机电源采用通用的整流滤波方式，其中电磁阀的供电选用24V安全电压。
结合图2的电原理的分析，可知本实用新型的特征在于(1)、提出采用超声动态技术应用于自控节水器。
(2)、超声波发射电路具有稳定的振荡频率和幅度，其原因在于将超声发射元件CS1串入了自激振荡器的正反馈环路。
(3)、负反馈接收放大器采用LC並联方式谐振于发射频率，並有相宜的Q值，使放大器具有优选的增益和稳定的选频放大效果，同时能控制工频和其它干忧信号。
(4)、动态检测电路设计为反向端自动跟踪式比较器，具有很大的动态范围，因而适应不同探测距离的要求，满足不同的应用场所的节水功能要求。
(5)、鉴别电路引入了相应的正反馈量，所产生的回差和由R23、C11组成的时间常数，确定了不同的延迟时间，以适应不同功能的要求。
利用上述电路设计出本实用新型的两个实施例实施例1 自控淋浴器如图3所示1、控制盒(含电磁阀)，2、超声发射元件，3、超声接收元件，4、淋浴喷头，5、进水管，6、电源线(低压24V)。
当人站在喷头(4)下时，超声波发射器发出的超声波经人体反射、折射被超声接收元件(3)接收变为电信号经控制电路，使电磁阀动作，接通水源，喷头喷水；人离开，水源自动关断。
实施例2 沟槽便池用自控节水器现有一般小便池都是采用自然长流水冲洗的方式，本实施例是采用上述电路原理控制水源，在人小便时冲水並延迟一定时间，既保证了便池清洁又节约了用水，其安装结构如图4所述。
图中11、控制盒，12、超声发射元件，13、超声接收元件，14、电磁阀，15、进水管，16、电源线(低压24V)17、电磁阀控制线，18、出水管，19、便池台阶。
显然利用上述控制电路还可以实现洗手、洗碗等需要用水、节水的场合。
权利要求1.一种包括整流稳压电源、放大电路，检波电路及电磁阀控制电路的超声动态反射式自控节水器，其特征在于安装在控制盒(1或11)内的超声波发射器(BG1、BG2、CS1)，超声波接收及选频放大器(CS2、BG3～BG1)通过倍压检波器(C7、D5、D6)连接动态检测器(IC1)、二次检波器(D8)及正反馈的比较器(IC2)连接驱动器(BG8)控制作为出水管(4或18)开关的电磁阀(K)；静状态时，超声波发射器经发射元件(2或12，即CS1)发出的超声波信号反射至超声波接收元件(3或13，即CS2)经选频放大器及检波器获得恒定幅度信号，此时驱动器电磁阀不动作，保持水路断开状态；当探测区有人体活动时，反射信号发生变化，经选频放大获得的摆动检波信号再经动态检测器(IC1)、二次检波器(D8)、比较器(IC2)；触发驱动器(BG8)使电磁阀(K)维持水路导通；控制盒内的电路通过电源线(6或16)与稳压电源连接。
2.根据权利要求1所述的节水器，其特征在于所述的超声波发射器由(BG1、BG2、R1～R5、C1～C5、CS1)接成正反馈自激振荡器，超声发射元件(CS1)串联于正反馈回路中。
3.根据权利要求1所述的节水器，其特征在于所述的超声波接收及选频放大电路由(BG3～BG7、R6～R16、L1、C6、D1～D4、W1)组成具有高输入阻抗和较强输出负载能力的接收选频放大器。並由调节电位器(W1)、负反馈电阻(R8)确定放大器的增益和工作点。
4.根据权利要求1所述的节水器，其特征在于由(IC1、R19～R21、W2、C9、D11)组成的动态检测器为反向端电平悬浮跟踪方式放大器，其中时间常数(R21、C9)与前级检波器时间常数(R17、C8)为相关的优选设计。
专利摘要一种主要由超声波发射器、超声波接收及选频放大器、检波器、动态检测器、比较器、驱动器和电磁阀及整流稳压电源组成的超声动态反射式自控节水器，利用超声反射原理，检测人体在探测区中活动的状态信号，经相应的控制电路，控制电磁阀，实现水源的自动通断，它实设了淋浴器、洗手器及沟槽式小便池等用水的自动控制，有明显的节水效果。
文档编号F16K31/06GK2102421SQ91217990
公开日1992年4月22日 申请日期1991年7月16日 优先权日1991年7月16日
发明者周金, 周洪璋, 陈敏生 申请人:周金