水冲式厕所节水智能水箱

摘要

水冲式厕所节水智能水箱，其特征在于水龙头智能开关装置。用传感器并联电阻和电容后再串联电容C组成传感电路；传感电路的电压信号通过电容C输入由电压放大器IC1、IC2、IC3组成的电压放大电路；电压放大器IC3放大的电压信号输入到电压比较器IC4的反相端，电阻串联分压输入电压比较器IC4的同相端；电压比较器IC4电压信号输入到三极管T的基极；水位响应开关K11、K12、电机、转轴限位开关K3和三极管T的集电极和发射极串联组成与门电路控制电机逆时针转动，水位响应开关K21、K22、电机、转轴限位开关K4串联组成与门电路控制电机顺时针转动，水龙头开关固定于电机转轴端。应用此装置，杜绝无效冲洗次数，节约大量水资源和电能源。

权利要求

1.一种水冲式厕所节水智能水箱，主要包括水箱、水龙头、整流稳压电路、传感电路、放大电路、电压比较电路、与门电路、操作系统；其特征在于向水箱注水的水龙头智能开关装置：用变压器、整流器、滤波器和稳压块组成整流稳压电路将交流电压变为直流低电压供后续电路使用；用红外线热释电传感器G并联电阻RG和电容C3后再串联电容C4组成红外线热释电传感电路；用电压放大器IC1、电压放大器IC2、电压放大器IC3组成三级电压放大电路，传感电路的电压信号通过电容C4输入到电压放大器IC1反相端，电压放大器IC3输出端连接电压比较器IC4的反相端，电阻R9与电阻R10和电阻R11串联分压输入到电压比较器IC4的同相端；电压比较器IC4的输出端连接三极管T的基极；在电源正负极之间串联水位响应开关K11、转轴限位开关K3、电机F、三极管T的集电极和发射极及水位响应开关K12组成与门电路，控制电机作逆时针转动；在电源正负极之间串联水位响应开关K21、转轴限位开关K4、电机及水位响应开关K22组成与门电路，控制电机作顺时针转动；水龙头开关固定在电机转轴端，水龙头开关与电机转轴作同步转动而同步打开水龙头或关闭水龙头。

2.根据权利要求1所述的水冲式厕所节水智能水箱，其特征在于所述的水位响应开关K11、K12、K21、K21的结构：杠杆L1安装于铅垂方向两固定的圆孔中，两圆孔之间的杠杆L1段套在弹簧2中，弹簧2的横截面直径大于两圆孔的直径；弹簧的中间点固定于杠杆L1上；杠杆L1下端系一细线，细线的另一端系一漂浮物，漂浮物置于竖直的圆筒形连通器中，圆筒形连通器置于水箱中，圆筒形连通器下端与水箱底部接触；在上位圆孔的上方、杠杆L1的两侧各固定一铜片分别作为水位响应开关K11和K12的铜片单刀；在杠杆L1上端的两侧各固定一铜片分别作为水位响应开关K21和K22的铜片单刀；漂浮物在圆筒形连通器中最低位置时，漂浮物因重力作用于细线而向下拉杠杆L1并压缩弹簧，使水位响应开关K11和K12的铜片单刀分别与开关K11和K12的下方触点接触，相当于开关K11和K12闭合；漂浮物在圆筒形连通器中最高位置时，漂浮物因浮力向上推杠杆L1并压缩弹簧，使水位响应开关K21和K22的铜片单刀分别与开关K21和K22的上方触点接触，相当于开关K21和K22闭合；漂浮物在圆筒形连通器中最低和最高之间的位置时，弹簧不受漂浮物的重力和浮力作用而保持原长，水位响应开关K11、K12、K21、K22的铜片单刀均不与开关触点接触，相当开关K11、K12、K21、K22处于断开状态。

3.根据权利要求1所述的水冲式厕所节水智能水箱，其特征在于所述的转轴限位开关K3和K4的结构：杠杆L2的中心固定在电机转轴上，杠杆L2两端分别固定一金属滑片，每个金属滑片上开一圆孔，每个金属滑片的圆孔中串一圆弧金属滑杆，每个圆弧金属滑杆两端固定，每个金属滑片可在各自的圆弧金属滑杆上接触滑动；每个金属滑片下方分别安装一圆弧铜片，圆弧金属滑杆的圆弧直径和圆弧铜片的圆弧直径均与杠杆L2长度相同；每个圆弧铜片的弧长分别比上方的圆弧金属滑杆的弧长短：杠杆L2逆时针转动而在打开水龙头的起始位置上，杠杆L2C端的金属滑片在下方的圆弧铜片上滑动接触，杠杆L2C端的圆弧金属滑杆、金属滑片、圆弧铜片所组成的转轴限位开关K3相当于闭合；杠杆L2逆时针转动到仅在打开水龙头的终点位置上，杠杆L2C端的金属滑片脱离下方的圆弧铜片而相当于K3断开；杠杆L2顺时针转动而在关闭水龙头的起始位置上，杠杆L2D端金属滑片在下方的圆弧铜片上滑动接触，杠杆L2D端的圆弧金属滑杆、金属滑片、圆弧铜片所组成的转轴限位开关K4相当于闭合；杠杆L2顺时针转动到仅在关闭水龙头的终点位置上，杠杆L2D端的金属滑片脱离下方的圆弧铜片而相当于转轴限位开关K4断开。

说明书

水冲式厕所节水智能水箱

技术领域

[0001] 本发明属于23-02类：卫生洁具设备制造领域，具体涉及一种水冲式厕所节水智能水箱。

背景技术

[0002] 目前，有些高级宾馆、旅游区或是政府部门的卫生间，其小便池冲洗或是洗手水龙头，一部分使用了红外线传感器来控制水龙头开关，以节约用水，效果良好。而在全国大部分机关、工厂、宾馆、学校等，涉及到水冲式厕所大便池，无论是有人使用大便池蹲位或是无人使用，其水箱均是全天候小间歇连续放水冲洗。据观察，几乎所有水冲式厕所的水箱，有效冲厕时间只占全天候时间的1/6左右，也就是说一天之中有近20小时的放水冲洗是无效冲洗，造成了一定的水资源浪费和电能源浪费。例如：某所千余人的中职学校，两幢五层的学生住宿楼均是水冲式厕所共有水箱20个，一幢五层的教学楼均是水冲式厕所共有水箱10个，一幢五层的综合楼均是水冲式厕所共有水箱10个，总计共有水箱40个。水箱间歇冲洗一次的时间约5分钟，按一天时间计算，一个水箱无效冲洗20小时，无效冲洗240次，每次冲洗约用水50千克，40个水箱总计浪费480000千克水，即480吨水。按水塔平均高度15米、井下水位10米计算，每天浪费120度电，一个月3600度电，一年43200度电，直接经济损失近3万元人民币。一所学校尚且如此，一个县，一个省，乃至一个国家，一年之中，浪费了多少水资源，浪费了多少电能源？这与全民倡导“节约每一滴水、用于滋润每一寸土地”时代精神相悖甚远！目前所生产的节水智能水箱的电机一体化的结构不太合理、使用寿命短等缺陷存在，尚需进行技术改进。

发明内容

[0003] 本发明的目的是：解决水冲式厕所水箱放水无效冲洗次数多而造成水资源和电能源浪费的问题。

[0004] 本发明的技术方案是：用变压器、乔式整流器、滤波器和稳压块组成整流稳压电路将交流电压变为直流低电压供后续电路使用；用红外线热释电传感器G并联电阻RG和电容C3后再串联电容C4组成红外线热释电传感电路；用电压放大器IC1、IC2、IC3组成三级电压放大电路，传感电路的电压信号通过电容C4输入到三级电压放大电路；电压放大器IC3放大的电压信号输入到电压比较器IC4的反相端，电阻R9与电阻R10和电阻R11串联分压输入电压比较器IC4的同相端；电压比较器IC4的跳变电压信号输入到三极管T的基极；水位响应开关K11、K12、转轴限位开关K3、电机F及三极管T的集电极和发射极串联组成与门电路控制电机F逆时针转动；水位响应开关K21、K22、电机F及转轴限位开关K4串联组成与门电路控制电机F顺时针转动，向水箱注水的水龙头开关固定于电机转轴端。所述的水位响应开关K11、K12、K21、K21的结构是：杠杆L1安装于铅垂方向两固定的圆孔中，在两圆孔之间的杠杆L1段套在弹簧2中，弹簧2的横截面直径大于两圆孔的直径；弹簧中间点固定于杠杆L1上；杠杆L1下端系一细线，细线另一端系一漂浮物，漂浮物置于竖直的圆筒形连通器中，圆筒形连通器置于水箱中；在上位圆孔的上方、杠杆L1的两侧各固定一铜片分别作为水位响应开关K11、K12的铜片单刀；在杠杆L1的上端两侧各固定一铜片分别作为水位响应开关K21、K22的铜片单刀；漂浮物在圆筒形连通器中最低位置时，漂浮物因重力作用于细线而向下拉杠杆L1并压缩弹簧，使水位响应开关K11和K12的铜片单刀分别与开关K11和K12的下方触点接触，相当于K11和K12闭合；漂浮物在圆筒形连通器中最高位置时，漂浮物因浮力而向上推杠杆L1并压缩弹簧，使水位响应开关K21和K22的铜片单刀分别与开关K21和K22的上方触点接触，相当于开关K21和K22闭合；漂浮物在水箱中介于最低位置和最高位置之间的位置时，水位响应开关K11、K12、K21、K22均处于断开状态。所述的转轴限位开关K3、K4的结构是：杠杆L2的中心固定在电机转轴上，杠杆L2两端分别固定一金属滑片，在每个金属滑片上开一圆孔，每个金属滑片的圆孔中串一圆弧金属滑杆，每个圆弧金属滑杆两端固定，每个金属滑片可在各自的圆弧金属滑杆上滑动，每个金属滑片的下方分别安装一圆弧铜片，每个圆弧铜片分别比上方的圆弧金属滑杆短：杠杆L2逆时针转动而在打开水龙头的起始位置上，杠杆L2C端的金属滑片与下方的圆弧铜片滑动接触，杠杆L2C端的圆弧金属滑杆、金属滑片、圆弧铜片所组成的转轴限位开关K3相当于闭合；杠杆L2逆时针转动仅在打开水龙头的终点位置上，杠杆L2C端的金属滑片脱离下方的圆弧铜片而相当于开关K3断开；杠杆L2顺时针转动而在关闭水龙头的起始位置上，杠杆L2D端金属滑片与下方的圆弧铜片滑动接触，杠杆L2D端的圆弧金属滑杆、金属滑片、圆弧铜片所组成的转轴限位开关K4相当于闭合；杠杆L2顺时针转动仅在关闭水龙头的终点位置上，杠杆L2D端的金属滑片脱离下方的圆弧铜片而相当于转轴限位开关K4断开；

[0005] 本发明的有益效果是：1、电机一体化结构合理，工作能耗低，运行安全，使用寿命长；2、使用节水智能水箱，水冲式厕所每次冲洗均是有效冲洗，从而杜绝无效冲洗次数，可节约大量水资源和电能源附图说明：

[0006] 图1为本发明电路原理图。

[0007] 图2为水位响应开关竖截面示意图。

[0008] 图3为转轴限位开关俯视示意图。

[0009] 图4为转轴限位开关右边局部主视示意图。

[0010] 图5为转轴限位开关左边局部主视示意图。

[0011] 图中：热释电红外线传感器G；直流电机F；杠杆L1；杠杆L2；

[0012] 稳压块E；水箱L3；圆筒形连通器L4；漂浮物1；弹簧2；

[0013] 铜片单刀3；铜片单刀4；铜片单刀5；铜片单刀6；细线7；

[0014] 圆孤铜片8；电机转轴9；圆孤铜片10；圆弧金属滑杆11；

[0015] 金属滑片12；圆弧金属滑杆13；金属滑片14；

[0016] 水位响应开关K11、K12、K21、K22；转轴限位开关K3、K4。

具体实施方式

[0017] 1、以下结合附图和实施例加以说明。

[0018] 设水箱原有设备不变，不锈钢水龙头打开与关闭时最大转角约为90°，现增设向水箱注水的水龙头智能开关装置。

[0019] 如图1所示，用变压器TT、整流器、滤波器和稳压块7806组成整流稳压电路，将220V交流电压变为6V直流低电压供后续电路使用；用红外线热释电传感器G并联电阻RG和电容C3后再串联电容C4组成红外线热释电传感电路；传感电路的电压信号通过电容C4输入到由电压放大器IC1、电压放大器IC2、电压放大器IC3所组成的三级电压放大电路。红外线热释电传感电路、三级电压放大电路中选用适当的电容与电阻元件，使放大电路的响应频率为0.5-10Hz，对直流及频率过低或过高的干扰信号的放大倍数很小；电压放大器IC3输出端连接到电压比较器IC4的反相端，电阻R9与电阻R10和电阻R11串联分压输入到电压比较器IC4的同相端；电压比较器IC4输出端连接到三极管T的基极；在电源正负极之间串联水位响应开关K11、转轴限位开关K3、直流电机F、三极管T的集电极和发射极及水位响应开关K12组成与门电路，控制操作系统的电机F作逆时针转动，水位响应开关K22的作用是防止电机F作逆时针转动时出现短路现象；在电源正负极之间串联水位响应开关K21、转轴限位开关K4、直流电机F及水位响应开关K22组成与门电路，控制操作系统的电机F作顺时针转动，水位响应开关K12的作用是防止电机F作顺时针转动时出现短路现象；不锈钢水龙头的开关固定在电机F转轴端，水龙头的开关与电机转轴作同步转动并同步打开水龙头或关闭水龙头开关。

[0020] 如图2所示，所述的水位响应开关K11、K12、K21、K21的结构是：杠杆L1安装于铅垂方向两固定的圆孔中，在两圆孔之间的杠杆L1段套在弹簧2中，弹簧2的横截面直径大于两圆孔的直径，弹簧2的中间点固定在杠杆L1上，杠杆L1的下端伸出下位圆孔一个长度；杠杆L1下端系一细线7，细线7另一端系一漂浮物1，漂浮物1置于竖直的圆筒形连通器L4中，圆筒形连通器L4置于水箱L3中，圆筒形连通器L4底部与水箱L3底部接触，圆筒形连通器L4与水箱L3中的水在任何情况下都是连通的，圆筒形连通器L4的作用是制约漂浮物1只能在铅垂方向随水位上升或下降而作上下运动；在上位圆孔的上方、杠杆L1的两侧分别固定铜片3和4，铜片3和4分别作为水位响应开关K11和K12的铜片单刀；在杠杆L1的上端两侧分别固定铜片5和6，铜片5和6分别作为水位响应开关K21和K22的铜片单刀；当漂浮物1在圆筒形连通器L4中最低A位置，即水箱中无水时的位置，漂浮物的重力正好将细线7拉直并将重力传递于细线而向下拉杠杆L1并压缩弹簧2，使铜片单刀3和铜片单刀4向下运动并分别与开关K11和K12的下方触点接触，相当于水位响应开关K11和K12闭合；漂浮物1在圆筒形连通器L4中最高B位置，即水箱中盛满水时的位置，因杠杆L1的下端伸出下位圆孔下方一个长度，漂浮物1浮力向上作用于杠杆L1的下方伸出端并向上推杠杆L1而压缩弹簧2，使铜片单刀5和铜片单刀6向上运动而分别与开关K21和K22的上方触点接触，相当于水位响应开关K21、K22闭合；漂浮物在圆筒形连通器中介于最低A位置和最高B位置之间的位置时，杠杆L1既不受漂浮物的重力作用，也不受漂浮物的浮力作用而处于平衡状态，铜片单刀
3、4、5、6分别不与水位响应开关K11、K12、K21、K22的触点接触，相当于水位响应开关K11、K12、K21、K22均处于断开状态。

[0021] 如图3、图4、图5所示，所述的转轴限位开关K3、K4的结构是：杠杆L2的中心固定于电机转轴9上，杠杆L2C端固定金属滑片12，在金属滑片12中间开一圆孔，金属滑片12圆孔中串一圆弧金属滑杆11，圆弧金属滑杆11两端固定，在金属滑片12的下方安装圆弧铜片10，圆弧铜片10的圆弧直径和圆弧金属滑杆11的圆弧直径均与杠杆L2的长度相同；圆弧铜片10的弧长比上方的金属滑杆11的弧长短两个金属滑片12的宽度：杠杆L2逆时针转动而在打开水龙头的起始位置上，杠杆L2C端的金属滑片12在下方的圆弧铜片10上滑动接触，杠杆L2C端的圆弧金属滑杆11、金属滑片12、圆弧铜片10所组成的转轴限位开关K3相当于闭合；杠杆L2逆时针转动到仅在打开水龙头的终点位置上，杠杆L2C端的金属滑片12脱离下方的圆弧铜片10而相当于转轴限位开关K3断开；使用转轴限位开关K3可防止电机F转子不动而烧坏电机，因为不锈钢水龙头开关扳手最大转动角度约90°，电机F转轴9逆时针转过90°角后就不能再继续转动。杠杆L2D端固定金属滑片14，金属滑片14中间开一圆孔，金属滑片14的圆孔中串一圆弧金属滑杆13，圆弧金属滑杆13两端固定，金属滑片14下方安装圆弧铜片8，圆弧铜片8的圆弧直径和圆弧金属滑杆13的圆弧直径均与杠杆L2的长度相同；圆弧铜片8的弧长比上方的金属滑杆13的弧长短两个金属滑片14的宽度：杠杆L2顺时针转动而在关闭水龙头的起始位置上，杠杆L2D端金属滑片14在下方的圆弧铜片8上滑动接触，杠杆L2D端的圆弧金属滑杆13、金属滑片14、圆弧铜片8所组成的转轴限位开关K4相当于闭合；杠杆L2顺时针转动到仅在关闭水龙头的终点位置上，杠杆L2D端的金属滑片14脱离下方的圆弧铜片8而相当于转轴限位开关K4断开；使用转轴限位开关K4可防止电机F转轴不动而烧坏电机。

[0022] 2、以下结合附图说明工作原理

[0023] 假设由水龙头向水箱开始注水到水箱盛满水的时间为5分钟，水箱原有设备不变，不锈钢水龙头由关闭至打开时的最大转角约为90°。

[0024] (1)电源接通后，通过变压器、乔式整流器、滤波器和稳压块所组成的整流稳压电路，将220V交流电压变为6V直流低电压供后续电路使用。

[0025] (2)当厕所蹲位上有人时。如图1所示，红外线热释电传感器G便出现传感电流，于是在RG两端产生传感电压，传感电压通过电容C4输入到由放大器IC1、IC2、IC3三级电压放大路放大，放大的电压信号输入到电压比较器IC4反相端，电阻R9与电阻R10和电阻串联分压输入到电压比较器IC4的同相端；电压比较器IC4的跳变电压信号输入到三极管T的基极，因而三级管T的集电极和发射极处于导通状态。如图2所示，连通器L4置于水箱L3中，漂浮物1置于圆筒形连通器L4中，漂浮物1处于圆筒形连通器L4中最低A位置，即水箱L3中无水时，漂浮物因重力将细线7拉直并通过细线传递重力而向下拉杠杆L1并压缩弹簧2，使水位响应开关K11和K13的铜片单刀3和铜片单刀4向下运动而与开关K11和K13的下方触点接触，因此相当于水位响应开关K11、K12闭合。如图3、图4、图5所示，因水箱中无水时水龙头的开关是关闭的，即杠杆L2C端的金属滑片12在圆弧铜片10上滑动接触，即相当于转轴限位开关K3闭合。由水位响应开关K11、转轴限位开关K3、电机F、三级管T的集电极和发射极及水位响应开关K12串联组成与门电路处于导通状态，所以电机F作逆时针转动。因不锈钢水龙头的开关固定于电机F转轴端，电机F使向水箱注水的水龙头开关扳手作同步逆时针转动至终点位置约90°角，水龙头开关打开向水箱注水。就在水龙头开关打开至终点位置的瞬间，考虑到漂浮物1受浮力由小到大，漂浮物1的重力作用于细线7逐渐变小，即漂浮物1从静止到上升需要一个短暂的时间，也就是说杠杆L1不是瞬间失去漂浮物的重力作用，水位响应开关K11、K12不是瞬间断开，而就在水龙头打开至终点位置的瞬间，杠杆L2C端的滑片12瞬间并脱离了下方的圆弧铜片10，即转轴限位开关K3瞬间就能断开，因此使用转轴限位开关K3既保护电机F不被烧坏，又能使电机F停止工作。就在电机F停止工作的同时，水龙头开关被打开至终点位置而向水箱注水，水龙头开关打开后向水箱注满水约5分钟时间。就在5分钟后的瞬间，漂浮物至最高B位置时，漂浮物因浮力而向上推杠杆L1的下方伸出端并压缩弹簧2，使水位响应开关K21和K22的铜片单刀5和铜片单刀6均向上运动而分别与开关K21和K22的上方触点接触，使水位响应开关K21、K22闭合。就在水箱盛满水而水龙头开关仍处于终点位置的瞬间，此时杠杆L2D的金属滑片14在圆弧铜片8上滑动接触，即转轴限位开关K4闭合，因而由水位响应开关K21、转轴限位开关K4、电机F、水位响应开关K22串联组成与门电路导通，电机F转轴顺时针转动，水龙头开关也同步作顺时针转动而使水龙头开关关闭。考虑到漂浮物1在最高位置时因水箱放水冲洗但水箱的水位并非瞬间下降，即水位响应开关K21、K22并非瞬间断开，而此时杠杆L2D金属滑片14瞬间并可脱离下方的圆弧铜片8，即K4瞬间并可断开，因而使用水位响应开关K4既可保护电机F不被烧坏，又可使电机F停止工作。就在电机F停止工作的同时，水龙头开关被关闭而停止向水箱注水。水箱盛满水后，水箱依靠原有设备立即放水冲洗。漂浮物1在圆筒形连通器L4中处于最低A位置和最高B位置之间的位置时，水位响应开关K11、K12、K21、K22均处于断开状态，电机F均不工作。此段时间5分钟，无论是有人从厕所蹲位离开或是厕所蹲位再增加人，只放水冲洗一次。有人在厕所蹲位上时，小于5分钟时间只冲洗一次，大于5分钟时间而小于10分钟时间冲洗两次，依此类推。

[0026] (3)当厕所蹲位上无人时。红外线热释电传感器G无传感电流，在RG两端无传感电压，电压比较器IC4负相端电压小于正相端电压，电集压比较器IC4无跳变电压信号输出，三极管T基极无电流，三极管T电极和发射极不导通，尽管漂浮物1处于连通器中最低A位置，水位响应开关K11、K12闭合，转轴限位开关K3闭合，而由水位响应开关K11、转轴限位开关K3、电机F、三极管T的集电极和发射极及水位响应开关K12串联组成与门电路仍处于断开状态，电机F不工作，水龙头处于关闭状态而停止向水箱注水。因此，无人在厕所蹲位上或是无人进入厕所蹲位时，水冲式厕所的水箱无水而不会再放水冲洗。