專利名稱：超聲動(dòng)態(tài)反射式自控節(jié)水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是采用超聲波反射原理，檢測(cè)出人體或手運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的信號(hào)(如洗澡、洗手、上便池臺(tái)階等)，並通過相應(yīng)的控制電路，實(shí)現(xiàn)水源的自動(dòng)通斷，它實(shí)現(xiàn)了淋浴器，洗手器及溝槽式小便池等用水的自動(dòng)控制，因而有明顯的節(jié)水效果。
現(xiàn)有技術(shù)紅外反射式自控節(jié)水器(參見中國(guó)專利申請(qǐng)90209405.X)是采用紅外線反射信號(hào)而實(shí)現(xiàn)自控的，由于受反射功率和信澡比的限制，控制距離短，盡管采取了優(yōu)選放大器等設(shè)計(jì)方案，仍不宜在溝槽式便池上安裝使用。另外，在水霧濃重的浴室里，紅外反射式自控淋浴器將失效，因而影響了上述技術(shù)的推廣應(yīng)用。
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提出一種超聲動(dòng)態(tài)反射式自控節(jié)水器，其具有控制距離大，抗溫度和霧氣能力強(qiáng)及工作穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。


圖1本實(shí)用新型的原理方框圖圖2本實(shí)用新型的電原理圖圖3實(shí)施例1 安裝結(jié)構(gòu)示意圖圖4實(shí)施例2 安裝結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)以
圖1所示方框圖來說明本實(shí)用新型的目的是如何實(shí)現(xiàn)的。
(1)超聲波發(fā)射器不斷地發(fā)射出恒定頻率和幅度的超聲波。(2)超聲波接收器經(jīng)放大和檢波電路檢測(cè)出相對(duì)穩(wěn)定幅度的檢波信號(hào)。(3)當(dāng)人體(或手)進(jìn)入探測(cè)區(qū)時(shí)，由于超聲波的反射、折射信號(hào)隨人體運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化，經(jīng)放大后導(dǎo)致檢波信號(hào)的幅度亦發(fā)生隨機(jī)的擺動(dòng)。(4)動(dòng)態(tài)檢測(cè)器及鑒別電路將進(jìn)一步測(cè)出擺動(dòng)的檢波信號(hào)，經(jīng)整形，二次檢波，鑒別后去控制電磁閥使水源自動(dòng)通斷。同時(shí)可根據(jù)不同功用要求實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的延遲時(shí)間或擴(kuò)展定時(shí)功能。
本實(shí)用新型的電原理圖 如圖2所示由晶體管BG1、BG2，電容C1～C5，電阻R1～R5和超聲發(fā)射元件CS1等組成了正反饋?zhàn)约ふ袷幊暡òl(fā)射器，其中超聲發(fā)射元件CS1串聯(lián)于正反饋環(huán)路，因而能獲得穩(wěn)定的振蕩頻率。
由晶體管BG3、BG4、電感L1、電容C6、二極管D1、D2，電阻R6～R11、電位器W1和超聲接收元件CS2等接成選頻接收放大器電路，調(diào)節(jié)電位器W1將確定放大器有足夠的增益和穩(wěn)定的工作點(diǎn)，引進(jìn)負(fù)反饋電阻R8將使放大器的工作更趨于穩(wěn)定。
由晶體管BG5、BG6、BG7、二極管D3、D4和電阻R13～16等接成典型復(fù)合跟隨器，具有很高的輸入阻抗和較強(qiáng)的輸出負(fù)載能力。
電容C7和二極管D5、D6等組成倍壓檢波電路。
動(dòng)態(tài)檢測(cè)電路由集成電路IC1、D11、R19～R21、W2、C9等組成為反向端電平懸浮跟蹤方式放大器，其中時(shí)間常數(shù)R21、C9與 前二級(jí)檢波器時(shí)間常數(shù)R17、C8為相關(guān)優(yōu)選設(shè)計(jì)。在靜態(tài)情況下，即在探測(cè)區(qū)內(nèi)沒有人體活動(dòng)時(shí)，如圖所示A、B、C三點(diǎn)電壓的關(guān)系為VA為恒定值，並有VB＞VA＝VC，此時(shí)VD為高態(tài)，發(fā)光二極管D11點(diǎn)燃；當(dāng)探測(cè)壓內(nèi)有人體活動(dòng)時(shí)，A點(diǎn)將發(fā)生電壓幅度的擺動(dòng)，對(duì)應(yīng)予負(fù)擺動(dòng)瞬間，將發(fā)生VC＞VB，致使VD高低態(tài)的跳變，D11閃爍；由上述工作狀態(tài)的分析可以看出調(diào)節(jié)電位器W2所確定的分壓值將確定檢測(cè)的動(dòng)態(tài)值，即確定了相對(duì)的探測(cè)距離。
VD的跳變將使由C10、C11、D8、R24、R25組成的二次檢波器，即鑒別器E點(diǎn)電壓上升，並導(dǎo)致由集成電路IC2等組成的電壓比較器的F點(diǎn)電壓變?yōu)楦邞B(tài)。
F點(diǎn)高態(tài)將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路的BG8導(dǎo)通，並接通電磁閥K。
本機(jī)電源采用通用的整流濾波方式，其中電磁閥的供電選用24V安全電壓。
結(jié)合圖2的電原理的分析，可知本實(shí)用新型的特征在于(1)、提出采用超聲動(dòng)態(tài)技術(shù)應(yīng)用于自控節(jié)水器。
(2)、超聲波發(fā)射電路具有穩(wěn)定的振蕩頻率和幅度，其原因在于將超聲發(fā)射元件CS1串入了自激振蕩器的正反饋環(huán)路。
(3)、負(fù)反饋接收放大器采用LC並聯(lián)方式諧振于發(fā)射頻率，並有相宜的Q值，使放大器具有優(yōu)選的增益和穩(wěn)定的選頻放大效果，同時(shí)能控制工頻和其它干憂信號(hào)。
(4)、動(dòng)態(tài)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)為反向端自動(dòng)跟蹤式比較器，具有很大的動(dòng)態(tài)范圍，因而適應(yīng)不同探測(cè)距離的要求，滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)所的節(jié)水功能要求。
(5)、鑒別電路引入了相應(yīng)的正反饋量，所產(chǎn)生的回差和由R23、C11組成的時(shí)間常數(shù)，確定了不同的延遲時(shí)間，以適應(yīng)不同功能的要求。
利用上述電路設(shè)計(jì)出本實(shí)用新型的兩個(gè)實(shí)施例實(shí)施例1 自控淋浴器如圖3所示1、控制盒(含電磁閥)，2、超聲發(fā)射元件，3、超聲接收元件，4、淋浴噴頭，5、進(jìn)水管，6、電源線(低壓24V)。
當(dāng)人站在噴頭(4)下時(shí)，超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波經(jīng)人體反射、折射被超聲接收元件(3)接收變?yōu)殡娦盘?hào)經(jīng)控制電路，使電磁閥動(dòng)作，接通水源，噴頭噴水；人離開，水源自動(dòng)關(guān)斷。
實(shí)施例2 溝槽便池用自控節(jié)水器現(xiàn)有一般小便池都是采用自然長(zhǎng)流水沖洗的方式，本實(shí)施例是采用上述電路原理控制水源，在人小便時(shí)沖水並延遲一定時(shí)間，既保證了便池清潔又節(jié)約了用水，其安裝結(jié)構(gòu)如圖4所述。
圖中11、控制盒，12、超聲發(fā)射元件，13、超聲接收元件，14、電磁閥，15、進(jìn)水管，16、電源線(低壓24V)17、電磁閥控制線，18、出水管，19、便池臺(tái)階。
顯然利用上述控制電路還可以實(shí)現(xiàn)洗手、洗碗等需要用水、節(jié)水的場(chǎng)合。
權(quán)利要求1.一種包括整流穩(wěn)壓電源、放大電路，檢波電路及電磁閥控制電路的超聲動(dòng)態(tài)反射式自控節(jié)水器，其特征在于安裝在控制盒(1或11)內(nèi)的超聲波發(fā)射器(BG1、BG2、CS1)，超聲波接收及選頻放大器(CS2、BG3～BG1)通過倍壓檢波器(C7、D5、D6)連接動(dòng)態(tài)檢測(cè)器(IC1)、二次檢波器(D8)及正反饋的比較器(IC2)連接驅(qū)動(dòng)器(BG8)控制作為出水管(4或18)開關(guān)的電磁閥(K)；靜狀態(tài)時(shí)，超聲波發(fā)射器經(jīng)發(fā)射元件(2或12，即CS1)發(fā)出的超聲波信號(hào)反射至超聲波接收元件(3或13，即CS2)經(jīng)選頻放大器及檢波器獲得恒定幅度信號(hào)，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器電磁閥不動(dòng)作，保持水路斷開狀態(tài)；當(dāng)探測(cè)區(qū)有人體活動(dòng)時(shí)，反射信號(hào)發(fā)生變化，經(jīng)選頻放大獲得的擺動(dòng)檢波信號(hào)再經(jīng)動(dòng)態(tài)檢測(cè)器(IC1)、二次檢波器(D8)、比較器(IC2)；觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器(BG8)使電磁閥(K)維持水路導(dǎo)通；控制盒內(nèi)的電路通過電源線(6或16)與穩(wěn)壓電源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)水器，其特征在于所述的超聲波發(fā)射器由(BG1、BG2、R1～R5、C1～C5、CS1)接成正反饋?zhàn)约ふ袷幤?，超聲發(fā)射元件(CS1)串聯(lián)于正反饋回路中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)水器，其特征在于所述的超聲波接收及選頻放大電路由(BG3～BG7、R6～R16、L1、C6、D1～D4、W1)組成具有高輸入阻抗和較強(qiáng)輸出負(fù)載能力的接收選頻放大器。並由調(diào)節(jié)電位器(W1)、負(fù)反饋電阻(R8)確定放大器的增益和工作點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)水器，其特征在于由(IC1、R19～R21、W2、C9、D11)組成的動(dòng)態(tài)檢測(cè)器為反向端電平懸浮跟蹤方式放大器，其中時(shí)間常數(shù)(R21、C9)與前級(jí)檢波器時(shí)間常數(shù)(R17、C8)為相關(guān)的優(yōu)選設(shè)計(jì)。
專利摘要一種主要由超聲波發(fā)射器、超聲波接收及選頻放大器、檢波器、動(dòng)態(tài)檢測(cè)器、比較器、驅(qū)動(dòng)器和電磁閥及整流穩(wěn)壓電源組成的超聲動(dòng)態(tài)反射式自控節(jié)水器，利用超聲反射原理，檢測(cè)人體在探測(cè)區(qū)中活動(dòng)的狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)相應(yīng)的控制電路，控制電磁閥，實(shí)現(xiàn)水源的自動(dòng)通斷，它實(shí)設(shè)了淋浴器、洗手器及溝槽式小便池等用水的自動(dòng)控制，有明顯的節(jié)水效果。
文檔編號(hào)F16K31/06GK2102421SQ91217990
公開日1992年4月22日 申請(qǐng)日期1991年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月16日
發(fā)明者周金, 周洪璋, 陳敏生 申請(qǐng)人:周金