专利名称：自动式水龙头的制作方法
技术领域：
本发明涉及装在水槽或便池等中的自动式水龙头，其在检测到有人时冲洗，更具体地涉及通过检测红外线来控制冲洗的自动式水龙头。
在盥洗室水槽或自动厕所中，向使用者发射红外线，根据有多少红外线被反射来检测使用者的存在，在检测到有人时通过控制冲水阀门进行冲洗。在水槽的情况下，传感器装在冲水孔附近，象水流流向水槽的底部一样向下发射红外线，使得放在水龙头附近的手能够被轻易地检测到。
当该发射的光在中途被使用者的手所反射时，发射的光量增大。利用这种效应，通过将反射的光量与一基准值比较来检测使用者的出现，并相应地进行冲洗。当使用者将手缩回时，反射的光量返回初始量，这被检测到且停止冲洗。
图7表示执行上述操作的普通自动式水龙头的构造。微计算机1根据驱动电路2的输出使红外线发送器3朝向使用者的身体4发射红外线。反射的光被光接收器5检测，被放大器6放大，且微计算机1读取由比较器7执行的比较结果。然后根据从微计算机1输出的二值判定输出，驱动器8打开和关闭电磁阀9。
传感器到水槽底部的距离根据水槽的尺寸而变化，因此反射的光量与之比较的基准值也需要改变。这可通过调节连接到比较器7的基准输入端的可变电阻完成。该基准值设置得比反射的光量大，因此如果由于环境改变使得从水槽反射的光量逐渐增大，冲洗不会自己发生。
基准值根据经验获得的直觉来设置，因此难以适当地设定。而且，如图8的符号VR所示，可变电阻放置在使用者不便于达到的可使用性差的位置，如脸盆的下边。
此外，当在水槽的底部放置一个盖子等时，它可能会被错误地检测为手，导致连续地冲洗。
为防止这种不方便之处，一些自动式水龙头具有一个功能，即，当检测的红外线持续超过预定的时间时，暂时停止冲洗，而且直到在预定量的反射光消失之后第二次检测到该反射为止，不会继续冲洗。
然而，由于直到盖子等被移去为止不会重复冲洗，所以该功能很复杂，要求将盖子等抽出。
此外，在将自动式水龙头安装在已有的脸盆上时，脸盆可能很脏，反射率很低。在为这种状态下的脸盆设置检测距离时，如果以后脸盆被清洁，其对红外线的反射率将增大。因此即使没有手出现，自动式水龙头也会错误地检测有手存在，开始冲洗。
另一方面，还有一个问题，即，在对有极好反射率的水槽设置基准值时，其检测范围很窄。
在便池的情况下，进行调节的工人必须避免工作在使用者将被检测的位置中，导致差的可使用性。
在任何情况下，由于必须手工操作，不可避免地使调节不准确，且完成调节的时间相当长。
本发明的设计考虑了上述问题，目的是提供一种自动式水龙头，其中可以根据水槽的状态自动地设置基准值，无需再调节。
为实现上述目的，本发明的自动式水龙头包括一个水龙头，一个接收从水龙头流出的水的水槽，一个朝向水槽的底部发射红外线的光发生器，一个接收从水槽底部反射的红外线并检测接收的光量的光接收器，一个将光接收器的检测输出与基准值相比较和在检测的输出超过预定值时产生冲水输出的冲水输出部分，根据冲水输出部分的输出而控制水龙头的开和关的水龙头控制器，所述自动水龙头还包括用于产生指令信号以校正基准值的指令装置，用于检测在指令装置提供了一信号时由光接收器接收的最大光量的一个检测装置，和基于最大光量校正冲水输出部分的基准值的一个基准值校正装置。
图1是本发明第一实施例的电路结构的方框图；图2是说明设定本发明冲水操作的基准值的方法；图3是说明设定本发明基准值的基本方法；图4是说明校正本发明的基准值的操作；图5是说明自动水龙头的冲水操作的流程图；图6是说明校正本发明的基准值的流程图；图7是普通冲水控制电路的方框图8是说明普通水槽和基准值校正元件的位置关系的图。
图1是本发明第一实施例的电路结构的方框图。如图1所示，代替图7的比较器7，提供了一个A/D转换器10。该A/D转换器将放大器6的检测输出转换为一个四比特输出，提供给微计算机1。微计算机1执行与已知自动水龙头相同的操作，以及本发明所特有的基准值校正操作。其它元件为已知的元件，但由于没有详细说明图7的常规技术，在下面将描述它们。
微计算机1是电池供电的，为此要使用小电流和低电压的微计算机。使用电池作为电源是因为在公共厕所等地方不容易获得商业供电，和出于使用在有水的地方的安全考虑。因此设计了尽可能节能的电路。
微计算机1控制红外线发送器3的光发生，控制对所有元件的供电，检测电源电压，产生更换电池的符号，接收A/D转换器10的信号，使用驱动器8驱动电磁阀9，根据电池电压的改变切换用于驱动电磁阀9的脉冲宽度，在更换电源之后执行复位以防止误操作，在长时期检测到红外线时指示不正常，和在厕所的情况下在重复使用厕所时节水，和执行其它控制操作。
驱动电路2根据微计算机1的输出点亮红外光发送器3。红外线发送器3的红外线被使用者身体的一部分反射，例如他的手，到达红外线接收器5。光发送器3和光接收器5在它们的元件的前表面具有至少一个透镜，以改善它们的发光和光接收效率。
红外光接收器5融入了高操作速度的光电二极管和大输出的光晶体管的特征。红外光接收器5的检测信号通过放大器6到达A/D转换器10。A/D转换器10可以用多电压比较器替换。由于红外光接收器5的信号电平波动很大，可以使用对数等放大器来替换放大器6，以便获得适当大小的信号并表面饱和。
图2至4是说明水槽和水龙头之间的位置关系和根据它们设置基准值的方法的图。图2表示如何获得基准值，图3是如何校正基准值的一个例子，图4是如何校正基准值的另一个例子。
首先，如图2所示，根据水龙头与水槽底部的距离将基准值分为16级。这是因为A/D转换器具有四比特输出。从水槽底部反射的光的最大值为16级，最小为1级。即，当使用者的手足够接近至触到水龙头时反射的光为最大值“16”，从水槽底部反射的光的最大值为“3”，和在使用者的手位于稍远于水槽底部时，反射光的最大值为“1”。根据水槽的条件将这些16级中的一个设置为基准值。
即，如图3所示，在水槽底部的反射光的最大值为“3”时，加上容差“2”将基准值设为“5”，以便能够检测比底部更接近水龙头的位置。这给出了从稍高于水槽底部到水龙头位置处的检测范围。
此外，如图4所示，在水槽中有反射物体时，基准值设置得稍高一些。例如，如果反射物体位于级“8”，加上容差“1”得到新的基准值“9”。
图5是自动水龙头冲水操作的流程图。如步骤S1所示，自动水龙头通过向水槽表面发射红外线来持续地监视水槽表面。然后，在由插入的手等物体反射的反射光X被检测到时，它判定反射光级别X是否超过基准值Th(步骤S2)。当它没有超过基准值Th时，操作返回到检测反射光(步骤S1)。
当反射光级别X超过基准值Th时，它判定该反射是否持续预定时间(步骤S3)。当这被确认时，操作前进到步骤S4。如果该反射没有持续预定时间，则水龙头返回监视模式(步骤S1)。
图6是表示设置和复位图5的步骤S2中使用的基准值Th的方法流程图。在下面四种情形下设置基准值在电源开启时，在水龙头复位时，在经过预定的时期时，和在检测的反射持续超过预定一段时间时。在开启电源时根据水槽或电源的状态设置基准值，例如在安装自动水龙头时，和电源故障后开启电源时等。在维护检查之后复位基准值。在经过一段预定时间之后设置基准值，例如在根据水槽或电源等的状态变化每14小时校正一次基准值时，基准值由计时器提供的时间信号校正。为容许一天中可能发生的各种状态，时间周期要能可靠地传递到下一个14-小时时间周期。因此，比这个时间更短或更长的时间周期也是可以接受的。
最后，在检测到反射持续超过预定的时间周期时，设置基准值，例如在下面的情况下，例如一个板等被放在水槽中，超过预定量的反射光被持续反射超过30秒。这时，首先停水，如果在随后的10秒内板没有被移走，则基准值被校正。
在电源开启时和水龙头被复位时，操作相同，但在经过一段预定的时间之后的情况下的操作的不同之处在于反射光检测时间设置得稍微更长一些。此外，在反射持续超过一段预定的时间的情况下执行的操作中，反射光检测时间设置得稍微更短一些。由于在以上四种情况下的级别操作几乎相同，一起说明它们。
首先，在步骤S1，判定是否由于电源插入或复位而执行设置操作。当不是上两种情况时，操作终止，但如果对应于上述情况之一时，操作转移到步骤S12。在步骤S12，判定是否已经在冲水，且当确认是在冲水时，程序在前进到步骤S13之前等待冲水结束。在步骤S13，检测反射光X的大小，且通过步骤S14的反馈操作持续检测反射光一段预定的时间，例如30秒。
例如在以200ms的间隔发射红外线时可以通过测量反射光的大小来检测反射光，且在步骤S15获得最大值B。然后，移到步骤S16，将预定的容差A与最大值B相加以设置或复位基准值Th。
步骤S21至S26表示基准值校正操作，每14小时执行一次。在步骤S21，其对应于步骤S11，判定是否经过了14小时，如果是，则开始校正操作。在步骤S24，其对应于步骤S14，判定是否已经有10个输入，和是否已检测反射光10次了。
步骤S31至步骤S36表示在反射光被持续检测30秒时的基准值校正操作。在步骤S31，其对应于步骤S11，判定是否超过基准值的反射光被持续检测到超过30秒，如果是，则开始校正操作。然后，在步骤S34，其对应于步骤S14，判定是否经过了10秒，和是否检测了10秒反射光。
图5解释的冲水操作基于依此设置的基准值进行。由于基准值在小于一天的时间周期内被规则地校正，在该周期结束之后自动校正基准值，即使水槽逐渐变脏或它突然被清洁了。另外，通过手动复位或通过关断电源并再次开启它，可以在任何时间校正基准值。
如上所述，根据本发明基于施加指令信号时反射光的量来校正基准值。因此，即使电源的状态有变化，水槽等也可以按需要被自动冲洗，消除了调节基准值的复杂操作。
权利要求
1.一种自动式水龙头，包括一个水龙头，一个接收从水龙头流出的水的水槽，一个朝向水槽的底部发射红外线的光发生器，一个接收从水槽底部反射的红外线并检测接收的光量的光接收器，一个将光接收器的检测输出与基准值相比较和在所述检测输出超过预定值时产生冲水输出的冲水输出部分，根据所述冲水输出部分的输出而控制水龙头的开和关的水龙头控制器，所述自动水龙头还包括用于产生指令信号以校正基准值的指令装置，用于在所述指令装置提供了一信号时检测由光接收器接收的最大光量的一个检测装置，和基于该最大光量校正所述冲水输出部分的基准值的一个基准值校正装置。
2.根据权利要求1的自动式水龙头，其中所述指令装置在电源开启时产生所述指令信号。
3.根据权利要求1的自动式水龙头，其中所述指令装置在执行复位操作时产生所述指令信号。
4.根据权利要求1的自动式水龙头，其中所述指令装置在每次经过了一段预定的时间时产生所述指令信号。
5.根据权利要求1的自动式水龙头，其中所述检测装置检测在一段预定的时间的一部分中的最大值。
6.根据权利要求1的自动式水龙头，其中所述基准值校正装置通过从一组预定的校正级中选择来执行校正。
全文摘要
一种自动式水龙头,其中基准值能根据水槽的状态设置而无需进一步调节。该自动式水龙头包括:水龙头,接收水的水槽,朝向水槽的底部发射红外线的光发生器(3),接收从水槽底部反射的红外线并检测的光接收器(5),将检测输出与基准值相比较和在所述检测输出超过预定值时产生冲水输出的冲水输出部分(7),控制水龙头的开和关的水龙头控制器(1),还包括:产生指令信号以校正基准值的指令装置,检测最大光量的检测装置,和校正基准值的基准值校正装置。
文档编号H03K17/94GK1355393SQ00134479
公开日2002年6月26日 申请日期2000年11月30日 优先权日2000年11月30日
发明者小平真, 金子贡也 申请人:宇吕电子工业株式会社