СИСТЕМА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ УНИТАЗОМ
SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING INTELLIGENT TOILET

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[001] Данная заявка является обычной заявкой, заявляющей приоритет международной заявки PCT/CN2015/094446, дата международной подачи — 12 ноября 2015 г., все содержимое которой посредством ссылки включается в данное описание в прямой форме.
ОПОВЕЩЕНИЕ ОБ АВТОРСКОМ ПРАВЕ
[002] Часть раскрытия данного патентного документа содержит материал, охраняемый нормами авторского права. Владелец авторских прав не возражает против какого-либо воспроизведения кем-либо данного патентного раскрытия так, как оно встречается в патентных файлах и записях Ведомства по патентам и товарным знакам США, но в других обстоятельствах оставляет за собой все какие бы то ни было авторские права.
ПРЕДПОСЫЛКИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[003] Настоящее изобретение относится к интеллектуальному унитазу и, в частности, к системе и способу управления интеллектуальным унитазом.
ОПИСАНИЕ ИЗВЕСТНОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
[004] Интеллектуальный унитаз создали в США для использования и ухода за пожилыми людьми, при этом первоначальный интеллектуальный унитаз был рассчитан на обеспечение функции гигиенической обработки теплой водой. После этого интеллектуальный унитаз был усовершенствован корейскими и японскими санитарно-техническими компаниями, и в этих странах была представлена производственная технология, предусматривающая многочисленные функции, в том числе функцию сиденья с подогревом, функцию гигиенической обработки теплой водой, функцию сушки теплым воздухом и функцию стерилизации. Существующий интеллектуальный унитаз обычно предусматривает функцию сиденья с подогревом, функцию гигиенической обработки теплой водой после пользования унитазом и функцию сушки теплым воздухом. Стоит упомянуть, что интеллектуальные унитазы первоначально были рассчитаны на медицинское обслуживание пожилых людей и медицинское обслуживание на дому. По мере того как интеллектуальные унитазы становятся более популярными, они могут находиться и использоваться в различных местоположениях. Однако по-прежнему существуют некоторые проблемы, которые в интеллектуальных унитазах решить не удалось.
[005] Крышку сиденья и сиденье унитаза у интеллектуальных унитазов в общественных уборных (таких как гостиничные номера или общественные туалеты) пользователь открывает и закрывает вручную, поэтому нельзя игнорировать потенциальные гигиенические проблемы. Поэтому для современного интеллектуального унитаза нужно рассмотреть бесконтактную автоматическую функцию откидывания сиденья унитаза и крышки сиденья. В дополнение, к интеллектуальному унитазу требуется приспособить отличающиеся требования для мужчин и женщин.
[006] Ранее для обнаружения объекта, приближающегося к интеллектуальному унитазу, с целью выполнения функции автоматического откидывания крышки был встроен инфракрасный датчик. Однако эксплуатационная долговечность инфракрасного датчика является краткой, и не может быть решена проблема интерференции инфракрасного датчика. В дополнение, для установки инфракрасного датчика в верхней поверхности крышки сиденья формируют отверстие, и, таким образом, через это отверстие может просачиваться вода, повреждающая инфракрасный датчик.
[007] В патенте Китая №CN200920199983.0 раскрыт интеллектуальный унитаз, содержащий сиденье унитаза и крышку сиденья с приспособлением для автоматического открывания и закрывания. Это сиденье унитаза и крышка сиденья шарнирно соединены друг с другом на унитазе посредством стержня сиденья и стержня крышки, при этом стержень сиденья и стержень крышки расположены на одной общей стержневой оси. В дополнение, этот интеллектуальный унитаз также содержит два отдельных двигателя, предусмотренные по отдельности соответственно на сиденье унитаза и на крышке сиденья. В частности, двигатель сиденья функционально связан со стержнем сиденья, тогда как двигатель крышки функционально связан со стержнем крышки сиденья. Каждый двигатель содержит пусковую схему и схему управления. Стержень сиденья и стержень крышки связаны друг с другом посредством зубчатой передачи. Стержень сиденья содержит ось стержня, втулку стержня и пружину, присоединенную между осью стержня и втулкой стержня, при этом с одним из концов оси стержня связан электромагнит. Посредством принципа электромагнитного механизма и принципа зубчатого механизма сиденье унитаза может приводиться в действие для открывания отдельно посредством запуска двигателя сиденья. В то же время крышка сиденья сконфигурирована для автоматического открывания и закрывания посредством датчика. Иными словами, сиденье унитаза нельзя привести в действие для поднятия по отдельности или вместе с крышкой сиденья. Поэтому пользователю по-прежнему требуется прикосновение и удерживание сиденья унитаза для того, чтобы поднять сиденье унитаза, поэтому вышеупомянутый интеллектуальный унитаз является неудобным и по-прежнему обладает потенциальными проблемами с загрязнителями.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
[008] Настоящее изобретение является преимущественным в том, что оно предусматривает систему и способ управления интеллектуальным унитазом, представляющим собой высокоинтеллектуальное устройство, являющееся простым в использовании и предотвращающее какое-либо загрязнение рук пользователя посредством прикосновения к интеллектуальному унитазу.
[009] Другим преимуществом изобретения является создание системы и способа управления интеллектуальным унитазом, в котором интеллектуальный унитаз содержит приводное устройство сиденья унитаза, приводное устройство крышки сиденья и схему управления, при этом схема управления содержит детектор пользователя, предназначенный для обнаружения присутствия пользователя, и микроконтроллер. Для сиденья унитаза и крышки сиденья может быть установлен мужской режим работы и женский режим работы. В мужском режиме работы в ответ на присутствие пользователя, обнаруживаемое детектором пользователя, микроконтроллер одновременно поднимает сиденье унитаза и крышку сиденья посредством приводного устройства сиденья унитаза и приводного устройства крышки сиденья. В женском режиме работы в ответ на присутствие пользователя, обнаруживаемое детектором пользователя, микроконтроллер поднимает только крышку сиденья посредством приводного устройства крышки сиденья.
[0010] В соответствии с вышеупомянутым предпочтительным вариантом осуществления, если детектор пользователя обнаруживает отсутствие движения или отсутствие пользователя, микроконтроллер приводит в действие приводное устройство сиденья унитаза и приводное устройство крышки сиденья для наложения и связывания сиденья унитаза и крышки сиденья друг с другом в опущенном закрытом положении.
[0011] В соответствии с вышеупомянутым предпочтительным вариантом осуществления, детектор пользователя представляет собой микроволновой детектор, и сиденье унитаза и крышку сиденья поднимает микроконтроллер. Схема управления содержит сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными, при этом выходной конец этого сенсорного переключателя, оставляющего руки свободными, подключен к микроконтроллеру. В мужском режиме работы сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными, представляет собой ножной сенсорный переключатель, которого пользователь касается ногой, и, таким образом, микроконтроллер опускает сиденье унитаза посредством приводного устройства сиденья унитаза.
[0012] В соответствии с вышеупомянутым предпочтительным вариантом осуществления, детектор пользователя содержит два микроволновых детектора, при этом два конца этих двух микроволновых детекторов подключены к микроконтроллеру. Два микроволновых детектора расположены симметрично соответственно справа и слева от верхней крышки для обнаружения и анализа жеста пользователя (рука пользователя движется слева направо или справа налево) с целью отправки выходных сигналов из микроволновых детекторов в определенной последовательности с тем, чтобы определять, какой из режимов работы, мужской или женский, установить и привести в действие. Мужской режим работы и женский режим работы определяют выходные сигналы, генерируемые микроволновыми детекторами.
[0013] В соответствии с вышеупомянутым предпочтительным вариантом осуществления, схема управления содержит сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными, и выходные концы этого сенсорного переключателя, оставляющего руки свободными, подключены к микроконтроллеру. Если микроволновой детектор не обнаруживает какого-либо жеста пользователя, можно привести в действие сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными, и микроконтроллер может посредством приведения в действие сенсорного переключателя, оставляющего руки свободными, поднимать сиденье унитаза и крышку сиденья посредством приводного устройства крышки сиденья и приводного устройства сиденья унитаза.
[0014] В соответствии с вышеупомянутым предпочтительным вариантом осуществления, каждое приводное устройство, приводное устройство сиденья унитаза и приводное устройство крышки сиденья, содержит электродвигатель постоянного тока, схему управления двигателем и потенциометр, при этом два подвижных контакта потенциометра приводятся в движение электродвигателем постоянного тока. Два закрепленных конца сопротивления потенциометра подключены соответственно к положительному электроду источника питания и к заземлению. Подвижные контакты потенциометра воплощены как измерительные концы, соединенные с микроконтроллером с целью обнаружения угла как сиденья унитаза, так и крышки сиденья. Частоту вращения электродвигателя постоянного тока определяют посредством PMW. Когда сиденье унитаза и крышка сиденья поднимаются или опускаются, углы сиденья унитаза и крышки сиденья часто замеряются микроконтроллером посредством потенциометра, и, таким образом, можно вычислить угловые скорости сиденья унитаза и крышки сиденья. Когда угловые скорости сиденья унитаза и крышки сиденья превышают предопределенные значения, необходимо уменьшить коэффициенты заполнения электродвигателей постоянного тока.
[0015] В соответствии с вышеупомянутым предпочтительным вариантом осуществления, процесс опускания как сиденья унитаза, так и крышки сиденья разделен на множество угловых сегментов, при этом первоначальная угловая скорость как сиденья унитаза, так и крышки сиденья имеет наивысшее значение, когда сиденье унитаза и крышка сиденья начинают опускаться. Конечная угловая скорость как сиденья унитаза, так и крышки сиденья имеет самое низкое значение, когда процесс опускания и сиденья унитаза, и крышки сиденья завершается. Процесс поднятия как сиденья унитаза, так и крышки сиденья разделен на множество угловых сегментов. Начальная угловая скорость как сиденья унитаза, так и крышки сиденья имеет наивысшие значения, когда сиденье унитаза и крышка сиденья начинают подниматься. Конечная угловая скорость как сиденья унитаза, так и крышки сиденья имеет самые низкие значения, когда процесс поднятия как сиденья унитаза, так и крышки сиденья завершен.
[0016] В соответствии с вышеупомянутым предпочтительным вариантом осуществления, как сиденье унитаза, так и крышка сиденья расположены под углом 0°, когда сиденье унитаза и крышка сиденья находятся в наложенном и связанном друг с другом состоянии, а угол как сиденья унитаза, так и крышки сиденья установлен на 120°, когда сиденье унитаза и крышка сиденья подняты. В процессе опускания как сиденья унитаза, так и крышки сиденья угол сиденья унитаза и крышки сиденья устанавливают между 120° и 75°, когда угловая скорость сиденья унитаза и крышки сиденья в процессе опускания установлена при 70°/с. Угол сиденья унитаза и крышки сиденья устанавливают между 75° и 40°, когда угловая скорость сиденья унитаза и крышки сиденья в процессе опускания установлена при 35°/с. Угол сиденья унитаза и крышки сиденья устанавливают между 40° и 0°, когда угловая скорость сиденья унитаза и крышки сиденья в процессе опускания установлена при 25°/с. Угол сиденья унитаза и крышки сиденья устанавливают между 0° и 40°, когда угловая скорость сиденья унитаза и крышки сиденья в процессе поднятия установлена при 70°/с. Угол сиденья унитаза и крышки сиденья устанавливают между 40° и 80°, когда угловая скорость сиденья унитаза и крышки сиденья в процессе поднятия установлена при 35°/с. Угол сиденья унитаза и крышки сиденья устанавливают между 80° и 120°, когда угловая скорость сиденья унитаза и крышки сиденья в процессе поднятия установлена при 25°/с.
[0017] В соответствии с вышеупомянутым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, и приводное устройство сиденья унитаза, и приводное устройство крышки сиденья содержат электродвигатель постоянного тока M1, схему управления двигателем и схему опускания при отключенном питании, при этом выходной конец схемы управления двигателем подключен к выходному концу электродвигателя постоянного тока, а управляющий конец схемы управления двигателем подключен к первому выходному концу управляющего сигнала микроконтроллера (MCU). Схема опускания при отключенном питании содержит токоограничивающий резистор, электронный переключатель и реле, при этом электронный переключатель и контрольная катушка реле подключены последовательно, один конец контрольной катушки подключен к источнику питания, а другой конец контрольной катушки подключен к заземлению. Управляющий конец электронного переключателя подключен к выходному концу второго управляющего сигнала микроконтроллера; обмотка электродвигателя постоянного тока, токоограничивающий резистор и замыкающие контакты реле соединены друг с другом, образуя последовательную схему.
[0018] Для предотвращения какого-либо загрязнения рук пользователя при прикосновении к интеллектуальному унитазу во время использования интеллектуального унитаза пользователю нет нужды прикасаться к сиденью унитаза и/или крышке сиденья, поэтому использование настоящего изобретения удобно для пользователя.
[0019] Дополнительные преимущества и характерные признаки изобретения станут очевидны из нижеследующего описания, и их можно реализовать посредством инструментальных средств и комбинаций, в частности, указанных в прилагаемой формуле изобретения.
[0020] Дальнейшие цели и преимущества станут очевидны из рассмотрения нижеследующего описания и графических материалов.
[0021] Эти и другие цели, характерные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из нижеследующего подробного описания, сопроводительных графических материалов и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0022] Фиг. 1 — блок-схема системы управления интеллектуальным унитазом в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0023] Фиг. 2 — вид в перспективе интеллектуального унитаза в соответствии с приведенным выше предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0024] Фиг. 3 — формы волны для выходной волны, обнаруживаемой микроволновым детектором во время непрерывных передвижений пользователя, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0025] Фиг. 4 — блок-схема системы управления интеллектуальным унитазом в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0026] Фиг. 5 — вид в перспективе двух микроволновых детекторов системы управления в соответствии с приведенным выше вторым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0027] Фиг. 6 — принципиальная схема системы опускания при отключенном питании в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0028] Со ссылкой на фиг. 1—3 графических материалов изображен способ и система управления интеллектуальным унитазом в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, при этом интеллектуальный унитаз содержит сиденье унитаза и крышку сиденья, связанные на корпусе унитаза. Система управления содержит приводное устройство сиденья унитаза, приводное устройство крышки сиденья и схему управления, при этом схема управления содержит микроволновой детектор, кнопку установки режима, сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными, и микроконтроллер.
[0029] Выходные концы микроволнового детектора, кнопки установки режима и сенсорного переключателя, оставляющего руки свободными, соответственно функционально соединены с микроконтроллером, а два выходных конца микроконтроллера соответственно функционально соединены с приводным устройством сиденья унитаза и приводным устройством крышки сиденья.
[0030] Как показано на фиг. 2, микроволновой детектор содержит приёмопередатчик, имеющий высокочастотное микроволновое излучение, такое как излучение с частотой 24,125 ГГц, и антенну-зонд, при этом микроволновой детектор функционально связан с микроконтроллером (MCU) посредством схемы интерфейса ввода-вывода. Микроконтроллер 2 расположен на центральной части верхней крышки 101 корпуса 1 унитаза, при этом микроволновой детектор действует, генерируя электромагнитную волну с частотой 24,125 ГГц для обнаружения объекта, приближающегося к интеллектуальному унитазу, такого как пользователь, перемещающийся перед интеллектуальным унитазом (обычно под углом 30 градусов), на основании частоты отраженной электромагнитной волны и характера ее изменений. Рабочий цикл обнаружения микроволнового детектора составляет около 1,5 секунд. Сенсорный переключатель 3, оставляющий руки свободными, такой как ножной приводной переключатель, предусмотрен спереди у нижнего конца корпуса 1 унитаза.
[0031] Для того чтобы повысить эффективность работы интеллектуального унитаза согласно настоящему изобретению, диапазон обнаружения микроволнового детектора 2 определяют относительно средней линии корпуса 1 унитаза, при этом сенсорный переключатель 3, оставляющий руки свободными, расположен там, где диапазон обнаружения имеет радиус обнаружения около 0,5 метров. Когда объект обнаруживается в пределах этого диапазона радиуса обнаружения, микроволновой детектор 2 в течение 0,1 секунд генерирует сигнал.
[0032] Как показано на фиг. 3, если в пределах диапазона обнаружения (имеющего радиус 0,5 метров) обнаруживается объект, из выходного конца микроволнового детектора 2 генерируется низкоуровневый сигнал с импульсом 0,5 секунд. Микроволновой детектор 2 будет повторно активироваться для обнаружения каждые 1,5 секунд.
[0033] Соответственно перемещения пользователя определяются как приближающееся перемещение пользователя, когда пользователь приближается к интеллектуальному унитазу, удаляющееся перемещение пользователя, когда пользователь удаляется от интеллектуального унитаза, и перемещение присутствия пользователя, когда пользователь находится в пределах диапазона интеллектуального унитаза. Приближающееся перемещение пользователя и перемещение присутствия пользователя определяются микроволновым детектором 2 за счет того, что выходной конец микроволнового детектора 2 постоянно генерирует низкоуровневые сигналы. Удаляющееся перемещение пользователя определяется по тому, что выходной конец микроволнового детектора 2 не генерирует ни одного низкоуровневого сигнала в течение 5 секунд.
[0034] Микроконтроллер (MCU) схемы управления интеллектуального унитаза может быть предустановлен в мужской режим работы и в женский режим работы посредством кнопки установки режима. В мужском режиме работы, когда микроволновой детектор обнаруживает пользователя-мужчину, микроволновой детектор будет генерировать низкоуровневый сигнал и отправлять его в микроконтроллер (MCU) схемы управления. Затем сиденье унитаза и крышка сиденья автоматически поворотно поднимаются посредством приводного устройства сиденья унитаза и приводного устройства крышки сиденья. После этого, если пользователь-мужчина хочет опустить сиденье унитаза в мужском режиме использования, пользователь-мужчина, наступив ногой на сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными, может привести этот сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными, в действие с тем, чтобы поворотно опустить сиденье унитаза приводным устройством сиденья унитаза посредством микроконтроллера. В женском режиме работы, если микроволновым детектором обнаружен пользователь-женщина, микроволновой детектор будет генерировать низкоуровневый сигнал и отправлять его в микроконтроллер (MCU) схемы управления. Затем посредством приводного устройства крышки сиденья поворотно поднимается только крышка сиденья. Иными словами, сиденье унитаза неизменно остается в его первоначальном положении.
[0035] В дополнение, когда микроволновой детектор 2 обнаруживает удаляющееся перемещение, микроконтроллер приводится в действие для закрывания сиденья унитаза и/или крышки сиденья посредством приводного устройства сиденья унитаза и приводного устройства крышки сиденья. Иными словами, в мужском режиме работы в действие для закрывания приводятся крышка сиденья и сиденье унитаза, тогда как в женском режиме работы в действие для закрывания приводится крышка сиденья.
[0036] Со ссылкой на фиг. 4 и фиг. 5 графических материалов изображен альтернативный первому варианту осуществления настоящего изобретения способ и система управления интеллектуальным унитазом в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 4, интеллектуальный унитаз содержит приводное устройство сиденья унитаза, приводное устройство крышки сиденья и схему управления, при этом схема управления содержит два микроволновых детектора 2А, 2В, кнопку установки режима, сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными, и микроконтроллер. Два выходных конца двух микроволновых детекторов соответственно функционально соединены с микроконтроллерами. Как показано на фиг. 5, два микроволновых детектора 2А, 2В симметрично расположены соответственно справа и слева от верхней крышки 101 интеллектуального унитаза, при этом два микроволновых детектора 2А, 2В отправляют низкоуровневые сигналы в микроконтроллер на основании жеста пользователя и эти низкоуровневые сигналы, генерируемые данными двумя детекторами 2А, 2В, могут анализироваться микроконтроллером для приведения в действие приводного устройства сиденья унитаза и приводного устройства крышки сиденья.
[0037] Интеллектуальный унитаз согласно настоящему изобретению сконфигурирован для анализа жеста (т.е. движения руки пользователя слева направо или справа налево) пользователя двумя микроволновыми детекторами 2A, 2B с целью определения того, какой режим работы приводить в действие — мужской или женский. Мужской режим работы и женский режим работы определяются микроконтроллером.
[0038] Например, если микроволновыми детекторами обнаружен жест пользователя слева направо, интеллектуальный унитаз устанавливается в мужской режим работы, то есть в действие посредством MСU приводятся сиденье унитаза и крышка сиденья. Иными словами, MCU не устанавливает мужской режим работы и женский режим работы.
[0039] Если микроволновыми детекторами обнаружен жест пользователя справа налево, посредством MCU в действие приводится крышка сиденья, а сиденье унитаза остается в его первоначальном положении, и, в то же время, интеллектуальный унитаз устанавливается в женский режим работы (или в мужской режим работы).
[0040] В соответствии с настоящим изобретением, жест пользователя (слева направо или справа налево) сконфигурирован для MCU как входной сигнал 1/0, при этом посредством данного входного сигнала 1/0 сиденье унитаза и крышка сиденья могут приводиться в действие для поднятия. Когда микроволновые детекторы обнаруживают движение пользователя, для того чтобы привести в действие поднимающее перемещение сиденья унитаза и крышки сиденья, необходимо объединить низкоуровневый сигнал, генерируемый микроволновым детектором, и сигнал сенсорного переключателя, оставляющего руки свободными. Например, сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными, может обеспечивать то, что сиденье унитаза и крышка сиденья поднимаются, когда жест пользователя, в особенности в случае пожилых людей, нельзя четко определить посредством микроволновых детекторов.
[0041] В соответствии с вышеупомянутым изобретением, сиденье унитаза и крышка сиденья могут быть подняты посредством MCU, в то время как микроволновые детекторы обнаруживают перемещение, поэтому пользователю нет нужды прикасаться к сиденью унитаза и крышке сиденья для того, чтобы их поднять. Иными словами, сиденье унитаза и крышка сиденья могут приводиться в действие для поднятия по отдельности или оставаться в их первоначальных положениях посредством жеста пользователя.
[0042] В соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, интеллектуальный унитаз содержит один микроволновой детектор и один сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными, при этом мужской режим работы и женский режим работы можно по выбору менять местами. В мужском режиме работы, когда микроволновой детектор обнаруживает перемещение пользователя-мужчины, MCU принимает низкоуровневый сигнал для поднятия сиденья унитаза и крышки сиденья. Сиденье унитаза может быть приведено в действие для опускания, когда ногой пользователя приводится в действие сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными. В женском режиме работы MCU приводит в действие для поднятия только крышку сиденья, а сиденье унитаза остается в его первоначальном положении.
[0043] В соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, интеллектуальный унитаз содержит по меньшей мере два микроволновых детектора, при этом мужской режим работы и женский режим работы также можно по выбору менять местами. При обнаружении микроволновыми детекторами жеста пользователя слева направо интеллектуальный унитаз устанавливается в мужской режим работы (режим мочеиспускания для мужчин), а MCU приводит в действие сиденье унитаза и крышку сидения для поднятия. Если микроволновые детекторы обнаруживают жест пользователя справа налево, то интеллектуальный унитаз устанавливается в женский режим работы (или в мужской режим дефекации). Тогда посредством MCU приводится в действие для поднятия только крышка сиденья, в то время как сиденье унитаза остается в его первоначальном положении.
[0044] Система управления согласно настоящему изобретению также содержит модуль автоматического замедления для опускания сиденья унитаза и крышки сиденья при замедлении движения, при этом модуль замедления запускается посредством запуска электродвигателя постоянного тока. Электродвигатель постоянного тока содержит пять штырей, при этом первый штырь 1 и второй штырь 2 представляют собой соответственно положительный электрод и отрицательный электрод электродвигателя постоянного тока, способного управлять крутящим моментом электродвигателя постоянного тока. Третий штырь 3, четвертый штырь 4 и пятый штырь 5 подключены к потенциометру, при этом два конца сопротивления потенциометра подключены к третьему штырю 3 и четвертому штырю 4. Третий штырь 3 представляет собой штырь +5 В, а четвертый штырь представляет собой штырь GND. Пятый штырь 5 соединен с ползуном потенциометра и представляет собой штырь выборки АЦП (замера напряжения), и он приспособлен для того, чтобы представлять собой измерительный конец, соединенный с микроконтроллером, для замера разных углов сиденья унитаза и крышки сиденья.
[0045] Запуск электродвигателя постоянного тока определяется путем управления напряжением между двумя концами электродвигателя постоянного тока с целью достижения крутящего момента вперед или крутящего момента назад. Например, если первый штырь 1 представляет собой положительный штырь электродвигателя постоянного тока, а второй штырь 2 представляет собой отрицательный штырь электродвигателя постоянного тока, то электродвигатель постоянного тока можно запустить для генерирования крутящего момента вперед, при этом первый штырь 1 имеет высокий уровень напряжения, а второй штырь 2 имеет низкий уровень напряжения. В противном случае, если первый штырь 1 имеет низкий уровень напряжения, а второй штырь 2 имеет высокий уровень напряжения, то электродвигатель постоянного тока можно запустить для генерирования крутящего момента назад. Когда как первый штырь 1, так и второй штырь 2 оба имеют высокий уровень напряжений, электродвигатель постоянного тока не действует. В противном случае, когда как первый штырь 1, так и второй штырь 2 оба имеют низкий уровень напряжений, электродвигатель постоянного тока также не действует.
[0046] Существует два способа регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока.
[0047] 1. Частоту вращения электродвигателя постоянного тока можно определить посредством разности напряжений между первым штырем 1 и вторым штырем 2, при этом чем больше разность напряжений между первым штырем 1 и вторым штырем 2, тем больше будет частота вращения электродвигателя постоянного тока.
[0048] 2. Частоту вращения электродвигателя постоянного тока можно определить посредством PWM (широтно-импульсной модуляции), при этом PWM модифицирует разность напряжений между первым и вторым штырями 1, 2 как прямоугольный импульс. Если коэффициент заполнения этого прямоугольного импульса является небольшим, то частота вращения электродвигателя постоянного тока является относительно невысокой.
[0049] Предпочтительно к настоящему изобретению применим второй способ регулирования частоты электродвигателя постоянного тока.
[0050] На настоящий момент управление углом сиденья унитаза и крышки сиденья относительно корпуса унитаза осуществляется от 0° до 120° (0—120° представляет собой оптимальный угол, практический угол находится между 0° и 110°).
[0051] Когда сиденье унитаза и крышка сиденья расположены под углом 0°, сиденье унитаза и крышка сиденья находятся в наложенном и связанном друг с другом состоянии. В противном случае, если угол сиденья унитаза и крышки сиденья установлен равным 120°, то сиденье унитаза и крышка сиденья подняты.
[0052] Когда сиденье унитаза и крышка сиденья подняты, угол сиденья унитаза и крышки сиденья может быть определен потенциометром, и этот угол сиденья унитаза и крышки сиденья находится между 110° и 120°. Для того чтобы опустить сиденье унитаза и крышку унитаза, от электродвигателя постоянного тока требуется вращение с коэффициентом заполнения прямоугольного импульса, равным 100%, а углы сиденья унитаза и крышки сиденья замеряются потенциометром.
[0053] 1. Когда электродвигатель постоянного тока вращается на угол между 120° и 75°, частота вращения электродвигателя постоянного тока может быть вычислена как 70 градусов/с, и способ вычисления этой частоты вращения описывается следующим образом:.
[0054] В настоящее время микросхема A/D (аналого-цифровой преобразователь) дискретизирована по 10-битному способу дискретизации, в котором 5 В разделены на 1024 сегмента. Каждый сегмент имеет соответствующее ему напряжение, и однокристальный микрокомпьютер преобразовывает это напряжение в значение A/D.
[0055] Если напряжение, соответствующее 120°, составляет 3,5 В, то значение A/D составляет 716.
[0056] Значение A/D вычисляется один раз в 0,5 секунд. Частота вращения электродвигателя постоянного тока определяется по единичному изменению значения A/D.
[0057] Например, первое замеренное значение A/D равно 120°, а второе замеренное значение A/D равно 85°, и тогда угол вращения электродвигателя постоянного тока составляет 120–85=35°. Таким образом, угловая скорость электродвигателя постоянного тока составляет 70 градусов/с.
[0058] Если фактическая частота вращения электродвигателя постоянного тока больше 70 градусов/с, то PWM посредством алгоритма PI регулирует коэффициент заполнения прямоугольного импульса до менее высокого значения. Если фактическая частота вращения электродвигателя постоянного тока меньше 70 градусов/с, то PWM посредством алгоритма PI регулирует коэффициент заполнения прямоугольного импульса до более высокого значения (значение коэффициента заполнения прямоугольного импульса не достигает 100%).
[0059] 2. Угол электродвигателя постоянного тока находится между 75° и 40°, а его угловая скорость контролируется при 35 градусах/с.
[0060] 3. Угол электродвигателя постоянного тока находится между 40° и 0°, а его угловая скорость контролируется при 25 градусах/с.
[0061] Принципы процессов поднятия и опускания сиденья унитаза и крышки сиденья являются одинаковыми, без учета установки значения угловой скорости и частоты вращения.
[0062] Когда сиденье унитаза и крышка сиденья находятся в наложенном и связанном друг с другом состоянии, то угол электродвигателя постоянного тока, определяемый потенциометром, равен 0°.
[0063] Способ управления интеллектуальным унитазом включает следующие этапы:
[0064] 1. От электродвигателя постоянного тока требуется вращение с коэффициентом заполнения прямоугольного импульса, равным 100%, и этот угол электродвигателя постоянного тока замеряется потенциометром.
[0065] 2. Угол электродвигателя постоянного тока находится между 0° и 45°, а его угловая скорость контролируется при 70 градусах/с.
[0066] 3. Угол электродвигателя постоянного тока находится между 45° и 80°, а его угловая скорость контролируется при 35 градусах/с.
[0067] 4. Угол электродвигателя постоянного тока находится между 80° и 120°, а его угловая скорость контролируется при 25 градусах/с.
[0068] На фиг. 6 показан принцип схемы опускания при отключенном питании в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0069] Автоматическое поднимающее и опускающее перемещение сиденья унитаза и крышки сиденья можно выполнить посредством автоматического приспособления замедления и схемы управления MCU. Схема опускания при отключенном питании представляет собой схему защиты для схемы управления MCU. В нормальных условиях схема опускания при отключенном питании бездействует. Схема опускания при отключенном питании действует только в ситуации отсутствия питания с целью предотвращения опускания сиденья унитаза и крышки сиденья со слишком большой скоростью.
[0070] Каждое из приводных устройств, приводное устройство сиденья унитаза и приводное устройство крышки сиденья, содержит электродвигатель постоянного тока M1, микросхему DRV8843 управления двигателем, и схему опускания при отключенном питании, при этом выходной конец микросхемы DRV8843 управления двигателем подключен к выходному концу электродвигателя постоянного тока, а управляющий конец микросхемы управления двигателем подключен к первому выходному концу управляющего сигнала микроконтроллера (MCU). Схема опускания при отключенном питании содержит токоограничивающий резистор R1, триод Q1 и реле RLY1. Коллектор триода Q1 подключен к первому концу контрольной катушки реле RLY1, а эмиттер триода Q1 подключен к заземлению. Второй конец контрольной катушки реле RLY1 подключен к источнику питания, а базовый электрод триода Q1 подключен к выходному концу второго управляющего сигнала микроконтроллера через сопротивление R2. Обычно обмотка электродвигателя постоянного тока М1, токоограничивающий резистор R1 и реле R1 подключены друг к другу в замкнутый контакт с образованием последовательной схемы.
[0071] В ситуации отключенного питания работой реле RLY1 управляет MCU посредством сопротивления R2 и триода Q1, причем при размыкании замкнутого контакта реле RLY1 электродвигатель постоянного тока M1 может приводиться в действие посредством микросхемы IC2, приводящей в действие двигатель (драйвер двигателя IC DRV8843 с двойной мостовой схемой управления от Texas Instruments).
[0072] В ситуации отсутствия питания замыкающее контакт реле RLY1 автоматически замыкается посредством внутреннего пружинного механизма. Сопротивление R1 и обмотка двигателя соединяются друг с другом, образуя схему управления с обратной связью. Когда двигатель вращается внешним усилием, в схеме управления с обратной связью генерируется ток, и этот ток потребляется внутренним сопротивлением сопротивления R1 и обмоткой двигателя. Посредством этого тока может быть запущено вращение двигателя, и, таким образом, сиденье унитаза и крышку сиденья можно медленно опустить.
[0073] Настоящее изобретение предусматривает высокочастотную микроволновую методику обнаружения, приспособленную для выполнения функции автоматического обнаружения и поднятия сиденья унитаза и крышки сиденья, и интеллектуальный унитаз может по выбору действовать в мужском или женском режиме работы посредством жеста пользователя. В то же время для поднимающего и опускающего перемещения сиденья унитаза и крышки сиденья с целью достижения нормальной скорости поднятия сиденья унитаза и крышки сиденья применяется автоматическое приспособления замедления, а в ситуации отсутствия питания сиденье унитаза и крышка сиденья не могут опускаться быстро. В дополнение, для пользователей разного возраста и роста предусмотрен сенсорный переключатель, оставляющий руки свободными.
[0074] Специалисту в данной области техники будет понятно, что вариант осуществления настоящего изобретения, показанный в графических материалах и описанный выше, является лишь примерным и не предусмотрен как ограничивающий.
[0075] Таким образом, видно, что цели настоящего изобретения были полностью и эффективно достигнуты. Варианты осуществления были показаны и описаны в целях иллюстрации функциональных и конструктивных принципов настоящего изобретения, и они допускают изменение без отступления от этих принципов. Поэтому данное изобретение включает все модификации, охватываемые в пределах духа и объема нижеследующей формулы изобретения.