專利名稱：數(shù)字式感應沖水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及衛(wèi)生間自動沖水器具。
目前，公知市場上現(xiàn)有的自動沖水器具，價格昂貴，且采用傳統(tǒng)的模擬電路元件，工藝性差，性能要求高，調(diào)節(jié)困難，使用中穩(wěn)定性能差，遠遠不能滿發(fā)展的需要。
本實用新型是針對現(xiàn)有衛(wèi)生間自動沖水器具的以上缺點，提出采用數(shù)字式控制電路使以上問題最終得以解決，達到方便使用的目的。數(shù)字式感應沖水器有立式和座式兩種。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的數(shù)字式感應沖水器有紅外發(fā)射、接收和伺服驅(qū)動三大部件組成。紅外發(fā)射部件有主令振蕩器(簡稱主振)、脈沖寬度變換器(簡稱脈沖變換器)、功率放大器和紅外發(fā)射管組成。由主令振蕩器發(fā)出的脈沖，經(jīng)脈沖寬度變換器變換為非對稱的窄脈沖后，進入功率放大器放大，再由紅外發(fā)射管向外發(fā)射紅外脈沖信號。立式數(shù)字式感應沖水器接收部件有紅外接收管，功率放大器、比較器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、或門電路、繼電器、電磁閥、感應信號指示燈組成。座式數(shù)字式感應沖水器接收部件有紅外接收管，功率放大器、比較器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、或門電路、電機、感應信號指示燈組成。立式數(shù)字式感應沖水器接收由紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外脈沖信號，經(jīng)過功率放大器放大和比較器比較，即發(fā)射脈沖信號和接收脈沖信號的識別比較后，控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時展寬，利用該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端Q輸出的脈沖上升沿和下降沿分別觸發(fā)兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，經(jīng)或門電路輸出，由功率放大器放大后，再由繼電器驅(qū)動電磁閥部件；座式數(shù)字式感應沖水器接收由紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外脈沖信號，經(jīng)過功率放大器放大和比較器比較，即發(fā)射脈沖信號和接收脈沖信號的識別比較后，控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時展寬，利用其單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端Q輸出的脈沖上升沿，觸發(fā)一個設定寬度為10秒的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，將其輸出的脈沖寬度和觸發(fā)脈沖的寬度，再進入另一比較器比較，比較確認觸發(fā)脈寬大于定時脈寬時，輸出正脈沖，利用該脈沖的下降沿，分別連鎖觸發(fā)三個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，并分別經(jīng)功率放大器放大放后控制電機，按要求沖洗小便池或抽水馬桶。
本實用新型有立式和座式兩種。立式適合男士小便用，沖水器由電磁閥控制。座式適合男女坐用的抽水馬桶，且在控制電路中又增加了另一個比較器，目的是避免因偶爾人體靠近沖水馬桶時而造成的誤動作，其沖水器有電機驅(qū)動控制。兩種數(shù)字式感應沖水器使用時都有感應信號指示燈。
本實用新型優(yōu)點1.本實用新型采用數(shù)字CMOS元件，其功耗低、工作電壓范圍寬，抗干擾能力強，邏輯擺幅大，輸入阻抗高，溫度穩(wěn)定性好和成本低；2.控制電路是數(shù)字開關(guān)電路，工藝性好，可靠性高；3.發(fā)射脈沖信號與接收脈沖信號的識別比較，采用2輸入端與門或與非門電路不僅簡單，且準確可靠；4.感應距離大，且調(diào)節(jié)方便；5.電路性能和元件價格的選擇，能有最佳的性能價格比；6.具有內(nèi)設快檢功能，使安裝與調(diào)試更加方便，節(jié)省時間，提高功效；7.可交直兩用，并含有內(nèi)置式充電器。
本實用新型借助下列各圖進一步敘述如下


圖1是立式數(shù)字式感應沖水器系統(tǒng)框圖；圖2是立式數(shù)字式感應沖水器原理圖；圖3是座式數(shù)字式感應沖水器系統(tǒng)框圖；圖4是座式數(shù)字式感應沖水器部分原理圖；圖5是座式數(shù)字式感應沖水器的電機驅(qū)動原理圖；圖6是內(nèi)置式穩(wěn)壓電源和沖電器原理圖。
圖1是立式數(shù)字式感應沖水器的系統(tǒng)框圖。本系統(tǒng)有紅外發(fā)射、接收和伺服驅(qū)動三大部件。紅外發(fā)射部件中G是主令振蕩器(簡稱主振)，U是脈沖寬度變換器(簡稱脈沖變換器)，它將主振G輸出對稱的方波，變成非對稱的窄脈沖，目的是提高發(fā)射功率和減少功耗，脈沖寬度變換器U輸出有兩路，一路經(jīng)功率放大器AT1放大后，驅(qū)動發(fā)射件紅外發(fā)射管GTF向外發(fā)射紅外脈沖；U的另一路輸出，直接通過導線送至接收部件的比較器COMP0的脈沖比較輸入端。接收部件中紅外接收管ACC接收到信號后，經(jīng)功率放大器AT2放大后，送至接收部件的比較器COMP0的另一個脈沖比較輸入端，比較器COMP0將由紅外發(fā)射管GTF發(fā)射的由人體反射給接收件紅外接收管ACC接收，并將經(jīng)功率放大器AT2放大整形后的信號和另一個直接通過導線連接來自脈沖變換器U的主振頻率發(fā)射信號進行比較。當有人小便時，這兩個輸入信號是相位相反的同一個信號，此時比較器COMP0輸出端是恒定不變的高電平，對其后級的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0無觸發(fā)作用，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0的輸出端Q保持高電平，而當無人小便時，比較器COM0的輸入端僅有來自脈沖變換器U的主振頻率信號，無經(jīng)人體反射的發(fā)射信號，若有也只是其他光源的干擾信號，此時比較器COMP0輸出是按主振頻率變化的脈沖串信號，此脈沖串連續(xù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0，且設定單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0的Q輸出端的脈沖寬度，大于主振頻率周期，因連續(xù)觸發(fā)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0輸出端Q保持低電平。這樣當有人小便時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0輸出端Q的電平有低變高，當來人離開時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0輸出端Q的電平有高變低。利用這高低變化的上升沿和下降沿，分別觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT1和DT2。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT1和DT2的輸出端Q輸出的方波，經(jīng)或門電路V輸出給功率放大器AT3，控制繼電器KA或采用可控硅代替，驅(qū)動電磁閥YM。其工作過程如下所述；當有人需要方便時，紅外發(fā)射GTF發(fā)出的信號，經(jīng)人體反射后由紅外接收管ACC接收，經(jīng)功率放大器AT2的放大后和發(fā)射部件脈沖變換器U的輸出信號，同時輸入比較器COMP0，進行信號比較識別，確認正確后，比較器COMP0輸出端是恒定不變的高電平，停止對單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0的連續(xù)觸發(fā)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0輸出端Q由低電平變?yōu)楦唠娖?。利用此方法，識別確認是來自發(fā)射并經(jīng)人體反射的信號。同時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0的Q輸出端停止觸發(fā)后的方波輸出，其上升沿觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT1，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT1的輸出方波，經(jīng)或門電路V和功率放大器AT3放大后，驅(qū)動繼電器KA，并控制電磁閥YM，進行控制沖水閥。沖水時間長短可改變單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT1輸出脈沖寬度，來進行調(diào)節(jié)時間長短。此時利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0輸出端Q的高電平，通過感應信號指示燈HL，指示有人正在方便。當來人方便結(jié)束離開時，接收件紅外接收管ACC接收不到人體反射輸入信號，若有也只是其他光源的干擾信號，僅有另一個輸入端是來自脈沖變換U的主振頻率。比較器COMP0輸出端輸出為按主振頻率變化的脈沖串信號，此脈沖串連續(xù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0，使其輸出端Q由高電平變成低電平。且設定單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0的Q輸出端的脈沖寬度，大于主振頻率周期，因連續(xù)觸發(fā)故保持高電平。利用此時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0的輸出端Q的下降沿觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT2，經(jīng)或門電路V輸出給功率放大器AT3，控制繼電器KA或采用可控硅代替，驅(qū)動電磁閥YM，同時沖水器再次放水沖洗，確保其清潔衛(wèi)生，兩次沖水時間長短，都可由改變單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT1和DT2所用的充放電電阻阻值大小來調(diào)節(jié)。
圖2是實現(xiàn)
圖1立式數(shù)字型感應沖水器的原理圖，
圖1中的主振G是由圖2中的電阻R1，電容C1和斯密特觸發(fā)器IC1A即40106組成。
圖1中的脈沖變換器U，是由圖2中的電阻R2、電容C2和斯密特觸發(fā)器IC1B即40106組成。
圖1中功率放大器AT1是由圖2中的電阻R3、R4和三極管T1組成。
圖1中的紅外發(fā)射管GTF是由圖2的中紅外發(fā)射管DL1組成。
圖1中的紅外接收管ACC是由圖2中的電阻R5和紅外接收管DL2即紅外接收二極管或紅外接收三極管構(gòu)成。
圖1中的功率放大器AT2是由圖2中隔直電容C3、C4，電阻R6、R7、R8和門電路IC2A、IC2B、IC2C即4069構(gòu)成，且電容C4、斯密特觸發(fā)器IC1D、IC1E有隔直和整形作用。
圖1中的比較器COMP0是由圖2中的2輸入端與非門IC3A即4011構(gòu)成。
圖1中單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0是由圖2中的電阻R10、電容C5和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC4A即4538構(gòu)成。
圖1中單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT1是由圖2中的電阻R11、電容C6和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC5A即4538構(gòu)成。
圖1中單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT2是由圖2中的電阻R12、電容器C7和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC5B即4538構(gòu)成。
圖1中的感應信號指示HL是由圖2中三極管T3、發(fā)光二極管LED1和限流電組R9所組成。
圖1中的或門電路V是由圖2中的或門IC6A即4071構(gòu)成。
圖1中的功率放大器AT3是由圖2中的三極管T2和電阻R13所組成。
圖1中的驅(qū)動繼電器KA是由圖2中的繼電器線圈J1和放電二極管D1所組成。
圖1中的控制電磁閥YM是由圖2中的電磁閥DF構(gòu)成。
圖3是座式數(shù)字型感應沖水器的系統(tǒng)框圖。圖3和
圖1中相同功能和相同的元件，均用同一符號表示如GTF、G、U、AT1、ACC、AT2、COMP0、DT0和HL等，這里不再重述其功能和電路所用元件，僅就其不同點敘述如下，圖3中單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0輸出點后和
圖1中該點后功能和元件有所不同，但其感應信號指示HL仍相同，只是連接點不同。立式數(shù)字型感應沖水器系統(tǒng)框圖，適用于男士小便用，而座式數(shù)字型感應沖水器系統(tǒng)框圖3適合男女坐用的抽水馬桶。為避免偶爾人體靠近抽水馬桶而造成的誤動作，在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0之后，又加了脈沖寬度比較環(huán)節(jié)比較器COMP1，即在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0的輸出Q后，又加一級單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT3，其方波輸出脈沖寬度選定在10秒左右，將單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0的輸出端Q和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT3的輸出端Q在比較器COMP1中進行比較，來判定是偶爾在此，還是留下來方便使用。經(jīng)比較器COMP1比較確認單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT0輸出端Q輸出的脈寬大于10秒時輸出高電平，其一路用來供給感應信號指示HL顯示，另一路用其下降沿來觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT4，經(jīng)功率放大器AT4中三極管控制電機SM正轉(zhuǎn)打開水閥沖洗，其單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT4的觸發(fā)脈沖結(jié)束時的下降沿觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT5，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT5結(jié)束時的下降沿觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT6，其輸出經(jīng)功率放大器AT5中三極管功率放大，控制電機SM反轉(zhuǎn)，關(guān)閉水閥停止沖洗。其電機的控制如圖5所示。
圖4是座式?jīng)_水器部分原理圖。圖3中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT3是由圖4中的電阻R15、電容C7和ICAB即4538構(gòu)成。圖3中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT4是由圖4中的電阻R16、電容C10和IC5A即4538所構(gòu)成。圖3中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT5是由圖4中的電阻R17、電容C11和IC5B即4538所構(gòu)成。圖3中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT6由圖4中的電阻R18、電容C12和IC6A即4538構(gòu)成。圖3中的二級比較器COMP1是由圖4中的IC3B、IC3C、IC3D即4011構(gòu)成。圖3中的電機SM是由圖5中的電機M構(gòu)成。
圖5是由電阻R21、R22、R23、R24和三極放管T4、T5、T6、T7、T8、T9和電容C15和電機M組成控制直流電機SM正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電路。圖中Z是來自單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT4的Q端輸出。F是來自單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT6中的Q端輸出。
圖6是低壓直流電源，它是由熔斷器FU1，低壓變壓器B1，整流器IC20，電容C20、C21、C23、C24，穩(wěn)壓件IC21，二極管D20和電池E1所構(gòu)成。電池E1在交流電源停電時，保持供電，當有交流電供電時，可對電池E1充電。
本實用新型電路略加改動還可派生為其它產(chǎn)品，如省去
圖1中的DT2和V，則可派生為自動洗手機，自動烘手機，和自動皂液機。如將圖3中的電路略加改動，即可派生為自動門、簾和自動涼曬機等。
本系統(tǒng)的主令振蕩器、脈沖比較、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等等所用的電路和元件都很多，本實用新型所述的電路和元件僅是一種舉例，例如主令振蕩器尚可用兩個反相器如4069，或時鐘電路如555，或兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成。再如構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路和元件也很多，這里不一一例舉。
本實用新型的應用舉例，立式數(shù)字式感應沖水器在圖2中已標注出集成件型號，其中電阻R1、R2、R5、R6、R7和R8、皆為1MΩ，R3、R4、R8和R9皆為1KΩ，R10、R11和R12皆為4MΩ，電容C1、C2、C3、C4、C5、C6和C7皆為0.1μF，三極管T1、T2和T3皆為9013，DL1和DL2分別為紅外發(fā)射和接收管，DF控制電壓為AC220V電磁閥，數(shù)子電路元件參數(shù)和型號選用范圍寬廣，這里僅是一個舉例。
權(quán)利要求1.數(shù)字式感應沖水器有紅外發(fā)射、接收和伺服驅(qū)動三大部件組成，其特征紅外發(fā)射部件有主令振蕩器(G)(簡稱主振)、脈沖寬度變換器(U)(簡稱脈沖變換器)、功率放大器(AT1)和紅外發(fā)射管(GTF)構(gòu)成；接收部件有紅外接收管(ACC)接收由紅外發(fā)射管(GTF)發(fā)射來的紅外脈沖信號，經(jīng)過功率放大器(AT2)放大后，將發(fā)射脈沖信號寬度與接收脈沖寬度在比較器(COMP0)中進行識別比較后，控制單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT0)定時展寬，在立式數(shù)字式感應沖水器中利用該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT0)輸出端Q輸出的脈沖上升沿和下降沿分別觸發(fā)兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，經(jīng)或門電路(V)輸出，驅(qū)動功率放大器(AT3)放大，控制繼電器(KA)，驅(qū)動電磁閥(YM)，兩次沖水時間長短，都可由改變單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT1、DT2)所用的充放電電阻阻值大小來調(diào)節(jié)，按要求沖洗；在立式數(shù)字式感應沖水器中利用該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT0)輸出端(Q)輸出的脈沖上升沿觸發(fā)一個設定寬度為10秒的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT3)，將其單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT3)輸出的脈寬度和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT0)觸發(fā)脈沖的寬度，再在比較器(COMP1)中進行識別比較，比較確認觸發(fā)脈寬大于10秒定時脈寬時，比較器(COMP1)輸出正脈沖，利用該脈沖的下降沿，分別連鎖觸發(fā)三個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT4、DT5、DT6)，并分別經(jīng)功率放大器(AT4、AT5)放大，控制驅(qū)動電機(SM)，沖水時間長短，可由改變單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT4、DT5D、DT6)所用的充放電電阻阻值大小來調(diào)節(jié)，按要求沖洗。
2 按權(quán)利要求1所規(guī)定的數(shù)字式感應沖水器，其特征有立式和座式兩種，立式?jīng)_水器由電磁閥(YM)控制，座式?jīng)_水器的控制電路中又增加了一個脈沖比較(COMP1)，其沖水器有電機(SM)驅(qū)動控制，兩種數(shù)字式感應沖水器都有指示使用的感應信號指示燈(HL)。
3.按權(quán)利要求1或2所規(guī)定的數(shù)字感應沖水器，其特征立式數(shù)字式感應沖水器中發(fā)射部件的主令振器(G)是由電阻(R1)、電容(C1)和斯密特觸發(fā)器(40106)組成方波發(fā)生器，脈沖變換器(U)是由電阻(R2)、電容(C2)和斯密特觸發(fā)器(40106)組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它把主令振蕩的對稱方波變換成非對稱的脈沖，經(jīng)電阻(R5與R4)和三極管(T1)組成功率放大的放大后驅(qū)動用紅外發(fā)射二極管或紅外發(fā)射三管的紅外發(fā)射管(DL1)發(fā)射，接收部件由紅外接收二極管或紅外接收三極管的紅外接收管(DL2)和電阻(R5)組成接收管(ACC)，經(jīng)電容(C3與C4)，電阻(R6、R7與R8)和三級反相器(4069)組成功率放大器(AT2)的放大后，至2輸入與非門(4011)的比較器(COMP0)，另一個輸入來至發(fā)射件的變沖變換(U)，比較器(COMP0)的輸出，觸發(fā)由電阻R10，電容C5和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(4538)的單穩(wěn)態(tài)獨發(fā)器(DT0)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT0)的輸出(Q)，分別觸發(fā)由電阻(R11)，電容(C6)和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(4538)組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器DT2，由電阻(R12)，電容(C7)和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(4538)組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT3)，以及供給由電阻(R9)、三極管(T3)和發(fā)光二極管(LED1)組成的信號指示(HL)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT1)和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT2)的輸出(Q)經(jīng)由2輸入或門(4071)電路(V)輸出給電阻(R13)和三極管(T2)組成功率放大(AT3)放大后，通過二極管(D)和繼電器(J1)組成的控制繼電器(KA)驅(qū)動電磁閥(DF)組成的控制電磁閥(YM)。
4.按權(quán)利要求1或2所規(guī)定的數(shù)字式感應沖水器，其特征座式與立式不同點是在立式數(shù)字式感應沖水器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT0)后，添加2輸入與非門(4011)的比較器(COMP1)，也就在脈沖比較器(COMP0)信號后的單穩(wěn)觸發(fā)器(DT0)輸出(Q)端再加一個由電阻(R15)，電容((9)和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(4538)組成定時寬度為10秒上升沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT3)，經(jīng)比較器(COMP1)比較后的輸出信號，先后連鎖觸發(fā)由電阻(R16)，電容(C10)和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(4538)，電阻(R12)、電容(C11)和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(4538)以及電阻(18)、電容(C12)和單穩(wěn)觸發(fā)器(4538)組成的三個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(DT4、DT5和DT6)經(jīng)電阻(R21、R22、R23和R24)，三極管(T4、T5、T6、T7、T8和T9、)組成的放大器(AT4和AT5)的放大，分別控制電機(SM)正轉(zhuǎn)，停和反轉(zhuǎn)。對應控制沖水器閥門的開、停和關(guān)閉。
專利摘要本實用新型是由紅外發(fā)射,接收和伺服驅(qū)動三大部件組成的數(shù)字式感應沖水器。有立式和座式兩種,分別適用于小便池和抽水馬桶的自動沖洗。電路由數(shù)字開關(guān)電路組成,性能可靠,制造工藝簡單,成本低。廣泛運用于賓館、飯店、公共場所和家庭衛(wèi)生間。避免手動接觸,杜絕交叉感染。另外,將本實用新型電路略加改動還可派生為許多其它產(chǎn)品。如自動洗手機、自動烘干機、自動皂液機、自動門、簾和自動晾曬機等。
文檔編號E03D5/00GK2467615SQ00204038
公開日2001年12月26日 申請日期2000年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月28日
發(fā)明者汪錦春 申請人:汪錦春