АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТУАЛЕТ ДЛЯ ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ И СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ЭКСКРЕМЕНТОВ ДОМАШНИХ ЖИВОТНЫХ С ЕГО ПОМОЩЬЮ
AUTOMATIC PET TOILET AND METHOD FOR PROCESSING AND DISPOSING PET EXCREMENT USING IT

Изобретение относится к предметам для ухода за домашними животными, в частности к автоматическому туалету для домашних животных, не создающего загрязнения окружающей среды и не требующего для эксплуатации дополнительных расходных материалов, кроме воды. Изобретение может использоваться в качестве приспособлений для улавливания экскрементов и мочи домашних кошек и собак.
Известна, заявка DE19903953, опубл.: 03.08.2000., в которой описан полностью автоматический туалет для кота с водным ополаскиванием. Для туалета применяют растворимую в воде подстилку, произведенную из бумажной макулатуры, которая загружается дозировано автоматически. Туалет состоит из ванны, помещенный в кожух-каркас, с местами крепления к полу. Ванна суживается в задней его части. Дно ванны выполнено с уклоном и присоединяется через клапан к сточной трубе, в виде сифона, канализации. На дне ванны имеется сменная пластинообразная решетка для защиты намокания лап кота и закрывающая подстилку из макулатуры. На кожухе – каркасе установлен бачок на 3-4 литра воды, который содержит клапан дозирования или блокировки подачи воды в ванну для ополаскивания. После ополаскивания в ванну подается из сушилки через специальные форсунки горячий воздух для высушивания поверхности ванны. Туалет снабжен светодатчиками для сигнализации присутствия кота в туалете, если туалет закрыт колпаком с дверкой. Дверка на период ополаскивания и сушки ванны закрывается автоматически, когда кот вышел из туалета. Последовательность и продолжительность обработки туалета электронно программируется.
Туалет отвечает всем требованиям содержания животных в помещении, не загрязняет окружающую среду, используется водорастворимая подстилка из переработанной бумаги, однако имеет большие габариты, за счет выносных узлов: водяного бочка, дозатора для бумаги и сушилки. Поэтому проблематично его установить в малогабаритном помещении ванны или туалета.
Известен автоматический туалет для домашних животных, включающий в себя основание прямоугольной конструкции в виде емкости с бортами и днищем, а также воронкой для слива, над которой размещена решетка, кроме того, устройство содержит бачок с размещенным в нем запорным механизмом с клапаном, при этом емкость и бачок соединены друг с другом, устройство также содержит рамку, выполненную в виде прямоугольной конструкции, причем рамка подвижно соединена с основанием посредством оси с возможностью изменения угла наклона; к емкости с противоположной стороны от бачка присоединен сифон слива, отличающийся тем, что емкость выполнена с наклонными бортами с закругленными углами у дна и закреплена с бачком на рамке, кроме того, устройство содержит механизм контроля перемещения емкости, размещенный в корпусе, на дне которого размещен элемент стопорения с выемкой, взаимодействующий со штырем, при этом корпус механизма контроля закреплен на основании открытой частью внутрь; дополнительно на рамке подвижно закреплена пластина, в которой жестко закреплен штырь, взаимодействующий с выемкой элемента стопорения, а механизм привода слива выполнен в виде системы рычагов, закрепленных подвижно на рамке и на основании (патент на изобретение RU2377768, опубл.: 10.01.2010).
Недостатком устройства является ненадежность механической автоматики. Включение слива воды системой механических рычагов привода осуществляется самим животным и зависит от его веса и одновременно сопровождается перемещением емкости с животным и бачка с водой, что может отпугнуть и напугать домашнее животное. Также устройство является крупногабаритным, что исключает использование его в домашних условиях.
Известен патент на изобретение “Туалет для животных”, который предназначен для удаления отходов или экскрементов животного, в котором экскременты попадают на транспортерную ленту, где они далее осаждаются в подходящую емкость, а затем лента очищается с помощью дезодорирующей жидкости для очистки ленты от мочи или экскрементов, оставшихся и прилипших к ленте (патент US3793988, опубл.: 1974-02-26).
Недостатками аналога являются низкая эффективность в устранении экскрементов животного, а также очистка от них самого устройства, т.к., например, отсутствуют форсунки, также устройство обладает большими габаритами, что затрудняют его эксплуатацию в домашних условиях.
Наиболее близким аналогом является автоматический туалет для домашних животных (патент RU171732U, опубл.: 13.06.2017), содержащий корпус, на котором смонтированы раковина с валами, между которыми натянута лента транспортера, сливное отверстие, форсунки, кнопка включения, световой индикатор с возможностью подключения устройства к системе водоснабжения и канализации, отличающийся тем, что жесткость транспортерной ленты обеспечивает стол под верхней частью ленты, который, будучи закрепленным на одной стороне раковины, свободно давит вторым концом на тензотатчик, обеспечивая сигнал присутствия животного для микроконтроллера, при этом клапан подает воду через форсунки, установленные заподлицо на дне раковины и в первой трети нижней стороны ленты транспортера, мотор-редуктор вращает вал, приводя ленту в движение, датчик уровня воды контролирует пороговое значение уровня воды, в сливном отверстии расположены измельчитель и вытяжная помпа.
Технической проблемой прототипа является то, что оно конструктивно сложное, требует использование раковины с валами, кнопки включения, светового индикатора, вытяжной помпы. Кроме того, использование тензодатчика в качестве датчика обнаружения присутствия животного не надежно.
Задачей изобретения является создание более простого устройства, не отягощенного указанными узлами.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции устройства, компактность и надежность автоматического туалета для домашнего животного, не создающего загрязнения окружающей среды и не требующего для эксплуатации дополнительных расходных материалов, кроме воды.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен автоматический туалет для домашних животных, содержащий корпус, микропроцессорный блок управления, измельчитель, ленту транспортера, сливное отверстие, форсунки, где туалет выполнен с возможностью подключения к системе водоснабжения и канализации, а также датчик обнаружения присутствия животного, отличающийся тем, что в качестве датчика обнаружения присутствия животного использован датчик движения, подача воды из системы водоснабжения выполнена через электромагнитный клапан, транспортерная лента выполнена в виде пластин, соединенных между собой леской, причем лента выполнена с возможностью приведения в действие электромотором через зубчатое колесо и ополаскивания водой через электромагнитного клапана.
Предпочтительно, транспортерная лента представляет собой пластиковые полосы.
Предпочтительно, в нижней части транспортерной ленты выполнены щетки для чистки ленты, которые выполнены с возможностью вращения в обратную сторону против вращения транспортерной ленты и с возможностью привода от зубчатой передачи электромотора ленты.
Предпочтительно, подача воды из системы водоснабжения выполнена через форсунку, подключенную через гибкий трубопровод к электромагнитному клапану, причем сопла форсунки ориентированы в направлении щеток транспортера.
Допустимо, что измельчитель выполнен в виде крыльчатки, присоединенной к электромотору и корпуса вокруг крыльчатки, в котором есть отверстие сверху для экскрементов и выходные отверстия для вывода в канализацию.
Датчик присутствия животного может быть соединен с соответствующим входом блока управления, один из выходов которого подключен к управляющему входу запорного электрического клапана, установленного в линии подачи промывочной воды от водопровода, ходовым мотором транспортерной ленты и электромотором измельчителя.
Устройство может быть дополнительно снабжено аварийным датчиком протечки для обеспечения безопасности работы устройства. Датчик протечки может быть выполнен в виде двух медных пластин с зазором между собой.
Устройство может содержать кнопки управления с индикатором режимов работы.
Микропроцессорный блок управления может быть выполнен с возможностью беспроводного удаленного управления и установки параметров.
Дренажная система представляет собой поддон, в котором предусмотрен вывод в измельчитель, состоящий из электромотора, корпуса и крыльчатки.
Блок управления представляет собой микроконтроллерную систему, которая управляет электродвигателем транспортера, измельчителя, а также снимает показания со всех датчиков. Питание осуществляется через контроллер заряда аккумулятора.
Датчик протечки представляет собой две медные пластины с зазором между собой.
Для удобства туалет может быть снабжен крышкой в виде домика.
Также заявлен способ переработки и утилизации экскрементов домашних животных с помощью заявленного автоматического туалета, содержащего корпус, микропроцессорный блок управления, измельчитель, ленту транспортера, сливное отверстие, форсунки, где туалет выполнен с возможностью подключения к системе водоснабжения и канализации, а также датчик обнаружения присутствия животного, отличающийся тем, что когда животное занимает положение в туалете, сигнал от датчика присутствия животного подают на блок управления, который переводится в режим ожидания, а когда животное покидает туалет, спустя некоторое время задержки, выбранное пользователем, подается сигнал на исполнительные элементы, запускающие открытие электромагнитного клапана и работу электрического привода системы транспортера, приводя его в движение на выбранное пользователем время утилизации и чистки транспортера; во время утилизации и чистки транспортера вода через открытый электромагнитный клапан через гибкий трубопровод подается в форсунку, через которую омывают щетки транспортера, где щетки транспортера размещают в нижней части ленты для ее чистки, вращают в обратную сторону вращения транспортерной ленты и приводят в движение при помощи зубчатой передачи от электромотора ленты; после некоторого заданного времени ополаскивания, которое задают меньше общего времени утилизации и чистки транспортера, клапан переключается в закрытое состояние, включается измельчитель, которым осуществляют дробление отходов и их утилизацию, с последующим смывом в канализацию.
Предпочтительно, если животное во время процесса смыва возвращается к туалету, с помощью датчика присутствия распознают нахождение животного и останавливают процесс смыва на время нахождения животного возле туалета и снова продолжают процесс, когда животное покидает зону пределов распознавания его датчиком присутствия.
При возникновении протечки внутри корпуса сигнал от датчика протечки подают на блок управления, которым блокируют работу электромагнитного клапана, переводя его в режим закрытия и выводя световую индикацию об ошибке работы. При необходимости также отправляют по каналу беспроводной связи пользователю уведомление на смартфон с информацией о возникновении протечки.
Предпочтительно, в качестве датчика протечки используют две медные пластины с зазором между собой.
Предпочтительно, время задержки используют равное от 40 сек до 4 мин.
Предпочтительно, время утилизации и чистки транспортера используют равное 30 - 40 сек.
Предпочтительно, измельчитель включают на 30-60 сек.
При попадании воды между пластинами, срабатывает управляющее устройство, которое блокирует работу электромагнитного клапана, тем самым предотвращая затопление помещения.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показана блок-схема устройства туалета (вид сбоку в разрезе).
На Фиг.2 показана блок-схема устройства туалета со щетками для чистки ленты(вид сбоку в разрезе).
На Фиг.3 показана блок-схема подключения узлов туалета.
На Фиг.4 показаны примеры изготовленных рабочих моделей туалета (А - вид в собранном состоянии, Б - со снятой верхней крышкой, В - вид транспортерной ленты на поддоне с удаленными верхней крышкой и боковыми стенками корпуса, Г - вид поддона без транспортерной ленты, Д - вид в разобранном состоянии только днища корпуса с измельчителем, Е - вид транспортерной ленты отдельно).
На чертежах: 1 - блок заряда и питания, 2 - контролер заряда и питания, 3 - электромагнитный клапан, 4 - датчик протечки, 5 - измельчитель, 6 - транспортерная лента, 7 - блок управления, 8 - датчик присутствия животного, 9 - кнопка индикации, 10 - наклонный желоб поддона, 11 - корпус, 12 - электромотор, 13 - гибкий трубопровод, 14 - форсунки, 15 - днище поддона, 16 - барабан, 17 - щетки, 18 - зубчатая передача вращения на барабан от электромотора, 19 - электропривод конвейерной ленты, 20 - электропривод измельчителя, 21 - аккумулятор.
Осуществление изобретения
Поставленная задача и достижения технического результата осуществляются за счет того, что автоматический туалет для домашних животных с водным ополаскиванием ленты, состоящий из корпуса, в котором размещена  подвижная транспортерная лента для эффективного удаления путем работы электромотора 12 для перемещения транспортерной ленты 6 (см. Фиг.1, Фиг.2), в процессе участвует электромагнитный клапан для подачи воды ополаскивания поддона  с воронкой для слива в электроизмельчитель (шредер) для измельчения и вывода отходов в канализацию, при этом на корпусе размещены датчики и кнопки управления.
Устройство содержит корпус 11, в котором размещен блок транспортерной ленты 6, выполненной в виде пластин, соединенных между собой леской. В действие лента 6 приводится электромотором 12 через зубчатое колесо. Для удобства обслуживания (чистки) предусмотрена возможность простого съема блока транспортерной ленты при помощи защелок из пластика. Измельчитель 5 (электрошредер) представляет собой крыльчатку, присоединенную к электроприводу 20 (см. схему Фиг.3) и части корпуса в виде днища 15 поддона, расположенного вокруг крыльчатки. В поддоне есть отверстие сверху, куда попадают экскременты на измельчитель 5 и отверстие 16, откуда выталкиваются перемолотые экскременты в канализацию. Датчик 8 присутствия животного соединен с соответствующим входом блока управления 7, один из выходов которого подключен к управляющему входу запорного электрического клапана 3, установленного в линии подачи промывочной воды от водопровода, ходовым мотором транспортерной ленты и электромотором измельчителя 5. Устройство дополнительно снабжено аварийным датчиком протечки для обеспечения безопасности работы устройства.
Заявленное устройство может содержать: датчик обнаружения присутствия животного 8, микропроцессорный блок управления 7, водный электромагнитный клапан 3, ленточный транспортер 6, приводимый в движение электромотором 12 с редуктором, корпус 11, кнопки индикации 9 режимов работы, аварийный датчик протечки 4, измельчитель  5. Дополнительной опцией может быть WI-FI модуль для управления и установки параметров по веб интерфейсу.
Транспортерная лента 6 изготовлена таким образом, что лапы животных не мокнут. Она обеспечивает 100% удаление твердых и жидких  отходов
Конструктивно автоматический туалет для домашнего животного с водным ополаскиванием ленты состоит из корпуса 11, блока питания 1 (см. схему Фиг.3), который обеспечивает пониженное стабильное напряжение в контролере 2 заряда и питания аккумулятора и подает контролируемый заряд и стабильную работу платы блока управления 7. Входной электромагнитный клапан 3 подачи водопроводной воды проточного типа может быть выполнен с диаметром входного и выходного отверстия 1/2 дюйма или 3/4. Подключается на входе к форсунке для промывания ленты. Управляющая плата блока управления 7 контролирует работу клапана 3 согласно логике устройства. При срабатывании датчика присутствия животного 8, в качестве которого используется датчик движения. Он может быть размещен, например, под верхней крышкой корпуса 11 так, чтобы с одной стороны не улавливать присутствие животного в помещении, но при этом фиксировать его присутствие, если оно подходит к туалету.
При срабатывании датчика движения 8 начинается отсчет, по завершению которого импульсом по команде управляющей платы блока управления 7 открывается электромагнитный клапан на определенное время и запускает работу транспортера.
Датчик протечки 4 может быть реализован в виде двух медных пластин, например, размером 30 х 30 мм с зазором 0,7 мм между собой. При попадании воды между пластинами, срабатывает управляющее устройство, которое блокирует работу электромагнитного клапана, тем самым предотвращая затопление помещения. Таким образом, датчик протечки 4 повышает надежность и безопасность устройства при его эксплуатации.
Дренажная система представляет собой поддон, в котором предусмотрен наклонным желобом 10 вывод всех отходов путем стока в дно 15 поддона, выполненное вокруг измельчителя 5.
Транспортерная лента 6 представляет собой полосы, например, из пластика, скрепленные между собой прочной леской, к примеру, в четырех местах. Приводится транспортерная лента 6 в движение электромотором 12 зубчатой передачей. В нижней части транспортерной ленты 6 могут быть выполнены щетки 17 для чистки ленты, которые вращаются в обратную сторону вращения ленты 6 и приводятся в движения при помощи зубчатой передачи 18 от электромотора 12 ленты.
Блок управления 7 представляет собой микроконтроллерную систему, которая управляет работой электродвигателем 12 транспортера 6, измельчителя, а так же снимает показания со всех датчиков 4 и 8. Питание осуществляется через контроллер 2 заряда блока питания 1, если оно идет напрямую от аккумулятора 21, который подключен к нему.
Устройство работает следующим образом.
Когда животное занимает положение в туалете, срабатывает датчик присутствия 8, который переводит блок управления в режим ожидания. Когда животное покидает туалет, спустя время задержки равное от 40 сек до 4 мин, подается сигнал на исполнительные элементы. Электромагнитный клапан 3 открывается и электропривод системы транспортера 6, приводя в движение на время утилизации и чистки транспортера, например, равное 30 - 40 сек.
В это время вода поступает через открытый магнитный клапан 3 через гибкий трубопровод 13 в форсунку 14, которая омывает напрямую ленту 6 снизу (см. Фиг.1) или омывает щетки 17 транспортера (см. Фиг.2). Щетки 17 могут быть выполнены расположенными на барабане 16, который вращается в обратную сторону вращения ленты 6 и приводится в движения при помощи зубчатой передачи 18 от электромотора 12 ленты (см. Фиг.2).
Происходит ополаскивание водой, поступающей из форсунки 14. После ополаскивания клапан 3 переходит в закрытое состояние. Включается измельчитель 5 (шредер) например, на 30-60 сек. Происходит дробление отходов и их утилизация. Если животное вернулось в туалет во время процесса смыва датчик присутствия 8 распознает нахождения животного и остановит процесс смыва на время нахождения животного в туалете, а после его покидания начнется снова процесс отсчета времени для включения смыва.
При возникновении протечки в нутрии корпуса желательно использовать датчик протечки 4, который срабатывает и блок управления блокирует работу клапана 3, переводя его в режим закрытия и выводя световое оповещение об ошибке работы на кнопку индикации 9, а также отправляет пользователю, например, через блок беспроводной передачи данных уведомление на смартфон с информацией о возникновении протечки. Время ополаскивания и задержки после покидания животным туалета может регулироваться микро-регуляторами на задней стороне приборной панели или в приложении (на чертежах не показаны).
Для удобства туалет может быть снабжен крышкой в виде домика (не показана на чертежах), которая скрывает кота в процессе нахождения его в туалете, а также выполняет функцию полки для экономии места.
Питание может осуществляться как встроенным аккумулятором, так и подключением блока питания 1.
Таким образом, из приведенного примера реализации видно, что заявленное изобретение представляет собой простую сборную конструкцию. Наличие транспортерной ленты 6 и измельчителя 5 обеспечивают надежный смыв твердых экскрементов животного. Конструкция туалета позволяет существенно сэкономить место, примерные габариты, устройства могут быть в предалх 46х30х16 см (см. примеры Фиг.4). Корпус и чаша туалета могут быть выполнены из разных материалов – пластик, санфаянс.
При использовании устройства технический результат изобретения обеспечивается за счет отличительных признаков, которые позволяют достигать стабильность уборки отходов на 100%.
Использование заявляемого изобретения в сравнении с известными устройствами обеспечивает: качественный надежный смыв (заявка DE19903953, МПК А01К 23/00, опубликовано 2000.08.03); экономичность, отсутствие каких-либо специфических дорогостоящих наполнителей, так же уменьшены массово габаритные размеры, электрическая автономность устройства, возможность управлять устройством с помощью приложения.