某智能馬桶設(shè)計(jì)方案

1 某智能馬桶設(shè)計(jì)方案 1 任務(wù)描述 務(wù)要求 一：操作面板 座便器本體操作面板共有 7 個(gè)按鍵分別為電源、停止、臀部洗凈、女用洗凈、烘干、照明、按摩。 二：功能的操作 1、按下“臀部洗凈”或遙控器“臀部洗凈”按鍵，臀部洗凈噴嘴將噴射前后往返移動(dòng)一分鐘后自動(dòng)停止噴射。再按一次“臀部洗凈”或按遙控器“臀部洗凈”按鍵，將再次重復(fù)此功能。 2、按遙操作面板上“座溫調(diào)節(jié)”按鍵可調(diào)節(jié)座圈溫度。座圈溫度可設(shè)定為座圈不加熱、約 34攝氏度、約 37攝氏度、約 40攝氏度。 3、按遙操作面板上“水溫調(diào)節(jié)”按鍵可調(diào)節(jié)水 箱當(dāng)中水的溫度。水溫度可設(shè)定為水溫不加熱、約 34 2攝氏度、約 37 2攝氏度、約 40 2攝氏度。 4、按遙操作面板上“風(fēng)溫調(diào)節(jié)”按鍵可調(diào)節(jié)風(fēng)的溫度。暖風(fēng)溫度可設(shè) 定為暖風(fēng)不加熱、約 45攝氏度、約 55攝氏度、約 65攝氏度。 5、人體入座 3秒后，除臭功能運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)始除臭工作人體離座后 30秒除臭停止。 6、夜燈的使用在有紅外感應(yīng)前提下，外界光照強(qiáng)度減弱，夜燈開(kāi)啟；紅外感應(yīng)消失后，夜燈隨即熄滅。 三：設(shè)計(jì)要求： （ 1） 外圍電路必須 相關(guān)電路畫(huà)圖軟件 ,不能用 內(nèi)部電路必須有整體和單元的綜合電路 ,和對(duì)應(yīng)波形及其詳細(xì)說(shuō)明。 （ 2）課程報(bào)告字?jǐn)?shù)要求 3000 字以上。 沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 2 2 2 智能馬桶簡(jiǎn)介 題研究背景 馬桶是人們生活中必不可少的家用器具。智能馬桶是馬桶的升級(jí)版，隨著人們對(duì)生活舒適度的更高追求，馬桶的功能也越來(lái)越多，越來(lái)越高科技。智能馬桶蓋起源于美國(guó)，用于醫(yī)療和老年保健，最初設(shè)置有溫水洗凈功能。后經(jīng)日本衛(wèi)浴公司 80年代推出全新產(chǎn)品“衛(wèi)洗麗”，加入了集便蓋加熱、溫水洗凈、暖風(fēng)干燥、殺菌等多種功能。成為智能馬桶 發(fā)展的第一個(gè)里程碑。 能馬桶發(fā)展現(xiàn)狀 智能馬桶起源于日本，現(xiàn)流行于日本和韓國(guó)，日本 72%的普及率和韓國(guó) 45%的普及率成為智能馬桶全球最大消費(fèi)國(guó)、技術(shù)產(chǎn)品出口國(guó)，中國(guó)自 1998年首次生產(chǎn)只能便器以來(lái)，國(guó)內(nèi)定位目標(biāo)消費(fèi)人群幾乎是高收入人群。近年來(lái)智能馬桶已慢慢走進(jìn)尋常百姓家。智能座便器屬于更新?lián)Q代的革命性產(chǎn)品，迎合了未來(lái)人性化的衛(wèi)浴發(fā)展趨勢(shì)， 智能座便器 是以 微電腦數(shù)字處理系統(tǒng)、納米材料、激光或熱合 等成熟的高科技含量為技術(shù)手段，達(dá)到和實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的 沖水式坐使器、簡(jiǎn)易式便槽 根本無(wú)法解決的污染與環(huán) 保相矛盾的問(wèn)題。從而不僅從技術(shù)上和方式上乃至村料上都是新突破與改革。 目前市面上智能馬桶的功能大體有如下一些： 集溫水洗凈、按摩、暖圈、夜光等多項(xiàng)功能于一身，提供更佳的潔身功效和舒適的清洗體驗(yàn)。 雙噴嘴設(shè)計(jì)，提供臀部清潔與女性清潔，清洗到位。 獨(dú)特脈沖沖洗模式， 摩功效。 座圈及上蓋使用抗菌材質(zhì)，減少交叉感染，健康選擇。 座便圈及水溫皆可加熱，三檔溫度選擇，舒適享受。 水流強(qiáng)度 3級(jí)可調(diào)，滿足不同需求。 靜音緩降蓋板，安靜、安全。 暖風(fēng)烘干，無(wú)需用紙，使用更加方便舒適。 抽風(fēng)及臭氧雙重除臭，快速清除異 味。 3 節(jié)電模式選擇，省電更環(huán)保。 光感啟動(dòng)藍(lán)色夜光功能，方便夜間使用。 能馬桶的特點(diǎn) 1、全輕觸式按鍵設(shè)計(jì) 采用全輕觸式按鍵設(shè)計(jì)，使用過(guò)程更方便，清潔更徹底，污漬不留痕。 2、噴頭自潔 使用前后噴頭都會(huì)自我清潔，保持干凈衛(wèi)生。 3、二個(gè)噴頭 臀部清洗用（后部）和女性專(zhuān)用（前部清洗） 2 個(gè)噴頭，根據(jù)不同用途達(dá)到清洗干凈的效果。 4、靜音緩閉功能 放手后便座、便蓋自動(dòng)緩慢地關(guān)上，緩慢閉合才噪音。 5、智能節(jié)電 具有智能學(xué)習(xí)記憶功能，可根據(jù)使用者的日常生活習(xí)慣，自動(dòng)預(yù)先對(duì)水溫和便座加熱，且用后自動(dòng) 停止加熱，達(dá)到節(jié)能效果。 6、座式感應(yīng) 在沒(méi)有感應(yīng)到人坐上之前，沖洗開(kāi)關(guān)都不會(huì)啟動(dòng)，不必?fù)?dān)心錯(cuò)按開(kāi)關(guān)造成的尷尬，非常人性化。 7、抗菌便座 直接接觸肌膚的便座部分采用抗菌材料。 3 方案設(shè)計(jì) 體框圖 沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 4 4 圖 系統(tǒng)框圖 能模塊分述 圖 度控制模塊 智能馬桶要求實(shí)現(xiàn)的功能中有座圈溫度調(diào)節(jié)， 水溫調(diào)節(jié)及暖風(fēng)烘干。此三項(xiàng)功能都需溫度調(diào)節(jié)及加熱設(shè)計(jì)。溫度傳感器能感受外界溫度并將感受到的非電量轉(zhuǎn)化成電量輸出，因此可通過(guò)溫度傳感器感受溫度，將所需溫度傳給 制系統(tǒng)，由其將輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析后傳出指令使加熱電路進(jìn)行相應(yīng)操作。 圖 通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。 以應(yīng)用在許多方面，如電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。在 一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此， 關(guān) 驅(qū)動(dòng)制 溫度傳感 加熱電路 制系統(tǒng) 溫度傳感 紅外傳感 按鍵輸入 座溫加熱 水溫加熱 熱風(fēng)烘干 洗凈 沖洗 除臭 壓力傳感 溫度傳感 形發(fā)生器 電機(jī) 5 裝置”。本設(shè)計(jì)用電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁閥工作，電磁閥控制智能馬桶的洗凈和沖洗功能。 4 硬件電路設(shè)計(jì) 溫度控制模塊 鉑熱電阻，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。 的 100 即表示它在 0時(shí)阻值為 100 歐姆，在 100時(shí)它的阻值約為 姆。它的工作原理：當(dāng) 0攝氏度的時(shí)候他的阻值為 100歐姆，它的阻值會(huì)隨著溫度上升而成近似勻速的增長(zhǎng)。 電橋不平衡時(shí)輸出兩點(diǎn)間產(chǎn)生電壓差，經(jīng)過(guò)兩個(gè)電壓跟隨器穩(wěn)定輸出后送入差分式運(yùn)算放大器進(jìn)行一倍放大。溫度傳感器 度時(shí)，電橋輸出電壓差為 3T/100(T 為傳感器感受到的外界溫度 )，經(jīng)過(guò)電壓跟隨器及差分運(yùn)放處理后輸出電壓為3T/100v。電路輸出電壓送入 A/模擬電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出，送入 圖 圖示電路圖是用雙向可控硅控制的電路。圖中的光耦 輸出用來(lái)觸發(fā)雙向可控硅 一個(gè) 6引腳的芯片，它的輸入電流為 60阻 來(lái)限制輸入電流；控制信號(hào)為從 片輸出的高電平信號(hào)，經(jīng)過(guò)反向器后使 控可控硅同時(shí)導(dǎo)通，繼而給雙極性可控硅 個(gè)觸發(fā)電壓， 阻絲通電，加熱電路開(kāi)始工作。 因?yàn)楣β史糯箅娐返妮敵?不能是一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量，故輸入電爐的加熱功率是連續(xù)可7 4 k 7 4 k R 1 01 3 2 4 A 3 2 4 A 3 2 4 A 7 1090P T 1 0 0沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 6 6 調(diào)的；另一方面雙極性可控硅能保證電阻絲在交流電壓源的正負(fù)半周均工作，增大電源的利用率，而且可控硅工作在過(guò)零觸發(fā)狀態(tài)，提高了設(shè)備的功率因數(shù)，也減輕了對(duì)電網(wǎng)的干擾。 U 1 S 0 4 1 12 2 0 V r m s 5 0 H z 0 7V C C 3 0 4 1B T A 1 2電阻絲56 圖 除臭及沖水電路 圖 一體化整合了臭氧發(fā)生電路和超微型臭氧發(fā)生管、直流微型氣泵 ，內(nèi)置的超微型臭氧發(fā)生管 。是除臭應(yīng)用的最佳選擇。 7 圖 以上兩個(gè)電路原理相同。由 個(gè)三極管相繼 導(dǎo)通，繼而臭氧發(fā)生器及電磁閥開(kāi)始工作。 電機(jī)控制電路 電機(jī)控制電路主要由兩兩對(duì)角的四個(gè)三極管導(dǎo)通與否控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，接受控制部分信號(hào)后，四個(gè)三極管中相對(duì)角的兩個(gè)三極管導(dǎo)通，另兩個(gè)對(duì)角三極管截止，此狀態(tài)周而復(fù)始循環(huán)，電機(jī)進(jìn)入正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)交替執(zhí)行的模式中。 由 機(jī)進(jìn)入正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)模式。若 1， 0，則 通 止，即 電極變低電平 而 5、 機(jī)進(jìn)入正轉(zhuǎn)模式；若 可推出 3、 電機(jī)進(jìn)入反轉(zhuǎn)模式。 圖 機(jī)控制電路 T 9 5 3 T 9 5 3 5 3 0 3 5 3 0 3V C 4 1 4 8 4 1 4 8 4 1 4 8 4 1 4 8 T O 5 3 0 3 5 3 0 3V C M 1P W M 20104沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 8 8 制部分輸入信號(hào) 02 210e y = 1 2 4 A 2 4 A 2 4 A 2 4 A 2 670R 1 110e y = 010110081412V C 力傳感電路 如圖所示為壓阻式壓力傳感器，壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)制成的器件，也就是在單晶硅的基片或硅杯上用擴(kuò)散工藝、離子注入工藝或?yàn)R射工藝制成一定形狀的應(yīng)變?cè)?，?dāng)壓力傳感器受到壓力時(shí)，傳感器中的應(yīng)變?cè)碾娮璋l(fā)生變化，從而輸出相應(yīng)的電壓變化。如圖示 成同相比例運(yùn)算電路，它們的同相端連接硅壓阻式傳感器的輸出端， 將雙端輸入信號(hào)變?yōu)閱味溯敵龅妮敵鲭娐罚?輸入壓力為零時(shí)，調(diào)整 容 這里通過(guò)自身的充放電使電路更穩(wěn)定。因此，這個(gè)壓力傳感器應(yīng)用電路可以通過(guò)感知壓力的變化而輸出一個(gè)相應(yīng)的電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了將壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出的功能。 9 1e y = 1 2 4 A e y = 05V C 射式紅外傳感輸入 反射式壓力傳感器內(nèi)部由一個(gè)高發(fā)射功率紅外發(fā)光二極管和一個(gè)高靈敏度紅外接收管組成，它能自行發(fā)出紅外光，受到外界障礙物的反射接收管的電阻會(huì)發(fā)生變化 ,在電路上一般以電壓的變化形式體現(xiàn)出來(lái)，一旦接收管接收到信號(hào)，輸出端將輸出低電平，通過(guò)調(diào)節(jié)滑 動(dòng)變阻器 以調(diào)節(jié)紅外對(duì)管的靈敏度，當(dāng)紅外對(duì)管檢測(cè)到白線或黑線卻不能送出信號(hào)時(shí)，可以調(diào)節(jié) 增大其靈敏度。 燈模式電路設(shè)計(jì) 紅外傳感輸入經(jīng)一個(gè)非門(mén)后給三極管 外界光照強(qiáng)度下降時(shí)，光敏電阻 致三極管 極管 是三極管 控硅導(dǎo)通，點(diǎn)燈被點(diǎn)亮開(kāi)始工作。 沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 10 10 0 k 0 k 0 k 0 k 0 k 0 k 0 k 0 k R 1 01 .0 k R 1 11 .0 k 0 9 5 3 5 5 5 0 5 5 5 0236 5850 k 1414152200110U 1 H C 0 4 D _ 4 燈 模式電路 5 溫度控制工作原理簡(jiǎn)析 溫度傳感器感應(yīng)到外界溫度后將非電量轉(zhuǎn)化為電流量輸出，通過(guò)以運(yùn)算放大器為核心的電路處理后變?yōu)殡妷毫枯敵?，此模擬電壓量須輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器件 換為數(shù)字 量輸出，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送入 片與人為設(shè)定的基準(zhǔn)溫度進(jìn)行比較，低于基準(zhǔn)溫度則給加熱電路一個(gè)加熱信號(hào)，等于或高于則停止加熱。 溫度控制部分程序，波形及 S ); 換輸入數(shù)據(jù)； 11 F S _Z : ; : ); ) ; _R,Q, F _R=0 _Z Q Q Q 1110 0) ; F ; F ; F ; 0 = T=Q= U3:= 17 = A=0,S= A=0,B= C= ); ); 一路由程序設(shè)置輸出一個(gè)占空比一定的 沖，另 一路設(shè)置一個(gè) 60s 的流程，使電機(jī)正轉(zhuǎn) 30s 反轉(zhuǎn) 30s 配合第一路的 沖完成臀部洗凈沖水閥的往返運(yùn)動(dòng)。 圖 部洗凈沖水電機(jī)波形 圖 部洗凈沖水電機(jī) 沖洗電機(jī)控制 沖洗電機(jī)程序，波形及 沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 18 18 S N 4 ); F S F () = C= 設(shè)計(jì)選用一個(gè)占空比一定的 電機(jī)以 一定速度驅(qū)動(dòng)沖洗水閥，完成馬桶沖洗。 沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 20 20 圖 洗電機(jī)波形 圖 洗電機(jī) 智能馬桶狀態(tài)機(jī) 智能馬桶工作狀態(tài)描述 當(dāng)紅外傳感器和壓力傳感器有有效信號(hào)輸入 能馬桶進(jìn)入工作狀態(tài)。人為給一個(gè)按鍵信號(hào)后，狀態(tài)機(jī)進(jìn)入下一狀態(tài)，否則持續(xù)此狀態(tài)；首先開(kāi)啟除臭功能和水溫加熱，座溫加熱，暖風(fēng)加熱，下一狀態(tài)臀部洗凈，下一狀態(tài)暖風(fēng)烘干，下一狀態(tài)沖洗，最后一個(gè)狀態(tài)所 有功能關(guān)，電源關(guān)。 作狀態(tài)程序，波形及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 S _W : 位信號(hào)，紅外感應(yīng)輸入； _W,_G : 21 F S S(1,3, _W) F 1 11111_C _C _C=1;0;0;0;H=0;0; 能馬桶工作狀態(tài)總共有 5 個(gè)： 臭、水溫加熱， 臭、水溫加熱、洗凈，臭、烘干， 臭、沖洗， 有功能關(guān)。在紅外感應(yīng)輸入信號(hào)及壓力傳感器信號(hào)輸入同時(shí)有效的情況下，智能馬桶進(jìn)入工作狀 態(tài)，若人為按鍵則跳轉(zhuǎn)到下一狀態(tài)，否則持續(xù)當(dāng)前狀態(tài)。復(fù)位則直接跳轉(zhuǎn)到 態(tài)：所有功能關(guān)。 沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 22 22 圖 態(tài)機(jī)工作波形 圖 態(tài)轉(zhuǎn)換圖 智能馬桶工作狀態(tài)如下： 有功能關(guān) 臭、水溫加熱、 臭、水溫加熱、洗凈 臭、 烘干 臭、沖洗 23 小 結(jié) 序用波形圖及 形象而具體的體現(xiàn)出來(lái)。因此 程設(shè)計(jì)也是基于軟件的一個(gè)設(shè)計(jì)能力的提升。 我設(shè)計(jì)的題目是智能馬桶設(shè)計(jì)。目前市面上有此類(lèi)產(chǎn)品，但關(guān)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，技術(shù)路線及設(shè)計(jì)思路、方法，還有各類(lèi)參數(shù)的信息量為零。不斷地查閱資料后，關(guān)于設(shè)計(jì)思路還是沒(méi)有一點(diǎn)點(diǎn)的頭緒。幾個(gè)人商量以后決定先從理解各項(xiàng)指標(biāo)入手，深刻理解要完成要求指標(biāo)需要進(jìn)行哪些工作，完成這項(xiàng)工 作以后就覺(jué)得有點(diǎn)豁然開(kāi)朗了。緊接著大家對(duì)各項(xiàng)工作進(jìn)行了分工，先從外圍電路入手，對(duì)各個(gè)指標(biāo)的要求進(jìn)行一個(gè)電路的實(shí)現(xiàn)。對(duì)電路圖的理解具體到元器件，之前那些關(guān)于濾波整流的知識(shí)忘了的、模糊了的就翻書(shū)，不懂的就請(qǐng)教別人。在大家的一起努力下，外圍電路終于完成了。接下來(lái)就是軟件部分，在外圍電路的基礎(chǔ)之上進(jìn)行 言的描寫(xiě)果然容易了不少。經(jīng)過(guò)不斷的編寫(xiě)，調(diào)用，編譯、仿真，一遍一遍嘗試，智能馬桶的設(shè)計(jì)結(jié)果終于一點(diǎn)點(diǎn)呈現(xiàn)在眼前，回過(guò)頭有核算了一遍各項(xiàng)指標(biāo)，將不盡人意的地方一一完善和提升。再回過(guò)頭去看自己剛開(kāi)始的躊躇和不知所 措時(shí)覺(jué)得那些都是不存在的。 程設(shè)計(jì)帶給了我很多的體驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)及道理。以前的自己總會(huì)拿書(shū)本上的東西照抄照搬，很多東西只要求自己懂個(gè)大概，還有很多東西是知其然不知其所以然的。這次課程設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)到了很多以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，我也學(xué)到了很多課堂上沒(méi)有的新知識(shí)，更了解到與他人分擔(dān)和分享的樂(lè)趣。 沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 24 24 致 謝 在做本次課程設(shè)計(jì)之前 一直覺(jué)得自己對(duì)于這門(mén)學(xué)科的學(xué)習(xí)是不錯(cuò)的，直到拿到設(shè)計(jì)題目，開(kāi)始各項(xiàng)設(shè)計(jì)