光敏传感节水抽气马桶

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摘要：无人控制自动排水马桶引用了先进的光敏传感器技术，通过与单片机(内置A／D转化和D／A转化)、电磁阀、电磁铁／拍门、微型气泵、人工排水提醒装置相结合，去除了传统马桶关于储水箱、U型排水管的设计。大大地提高了马桶的节能环保性能，为节约水资源、净化空气做出贡献。

关键词：马桶　光敏传感器　电磁铁／拍门　电磁阀　微型气泵

中图分类号：TP1　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)004-035-02

在城市化进程迅猛发展的今天，马桶正广泛应用家庭生活中，并且随着人们生活水平的提高，对卫生间的空气要求越来越高。现今的马桶存在“跑漏”现象，致使大量水资源浪费，同时对室内空气造成的污染。针对以上问题，本文从节能减排以及环保的角度出发对传统马桶的改进提出了一些自己的意见。

1　马桶现状分析

通过对大量卫生间内的马桶进行分析，传统马桶存在着如下几个问题：

(1)马桶冲洗用水不能有效的控制。每次冲水都需要将储水箱中储存的水全部排出。

(2)马桶自身没有安装排气系统。在使用时产生的臭气仅由卫生间天花板上安装的排气系统排除。但起不到很好的效果，将臭气从排气孔排出须经过室内空间，是在污染室内空气之后才能够达到排气的目的。

(3)在马桶的使用过程中，一些部件会逐渐的老化，从而使得排水系统密封性降低，而导致不同程度上的漏水。

(4)现代建筑卫生间设计面积较小，马桶储水箱的设计占据了不必要的空间。

2　智能马桶设计方案简介

智能马桶的设计是将光敏传感器、电磁阀、电磁铁／拍门、微型气泵、手动排水阀、人工排水提醒装置的控制集中到单片机(内置A／D转化和D／A转化)的微控制系统中。所有装置在微控制系统的指令下进行工作，工作完毕后微控制系统中断所有装置的运行。

3　智能马桶装置的工作原理及实现的功能

智能马桶在传统马桶的基础上，增设了光敏传感器、电磁阀、电磁铁／拍门、微型气泵、手动排水阀、人工排水提醒装置、单片机(内置AID转化和D／A转化)。各个装置的工作原理以及应用所实现的功能如下：

3.1光敏传感器

把十个微型对射式光电传感器串联，将发剁器安装到马桶盖内面，接收器安装到便池底部。当使用完毕后，关闭马桶盖，利用光电传感器的遮光模式和入光模式，检测是否存在粪便。将不同信号传输到微控制系统。

3.2电磁阀

将电磁阀与自来水直接连通，去除传统马桶的储水箱。通过单片机接受到光电传感器所传输的不同信号控制电磁阀的开闭。当便池有粪便存在，对射式光电传感器进入遮光模式，传输信号控制电磁阀导通开始冲洗，粪便被冲走或本来就没有粪便，对射式光电传感器进入入光模式，传输另一种信号控制电磁阀导通并延时2S后关闭。

3.3电磁铁／拍门

电磁铁和拍门的组合设计取代了传统马桶的U型管，同样达到了阻碍空气流通的作用。微型控制系统控制电磁阀的同时，控制电磁铁的导通。当电磁铁导通就会吸起拍门，排水管导通粪便排走。电磁阀关闭的同时电磁铁断开，拍门复原封堵排水口。

3.4微型气泵

微型气泵的进气管连接到马桶便池周边排气孔的总排口，排气管连接到下水管中所设置的排气接口。当使用马桶时，打开马桶盖，微控制系统控制启动微型气泵，将便池内的异味气体排到下水管道中。使用完毕，冲排结束，微型气泵延时工作10s后关闭，以便排除便池内残留的异味气体。

3.5手动；中水阀

手动冲水阀是针对有些粪便粘性较大不易铍冲走，或者人们清洗马桶时所设计的装置。将手动排水阀与电磁阀并联，并在手动排水阀按钮下方设置电磁铁开关。按下排水按钮的同时接通电磁铁吸起拍门。停止排水，排水按钮复原，开关断开，拍门复原封堵排水口。

3.6人工排水提醒装置

电磁阀导通开始冲排15s后，若对射式光电传感器还未进入入光模式。则微控制系统同时控制关闭电磁阀、断开电磁铁，开启人工排水提醒报警器。提醒使用者通过手动排水阀进行冲洗。

3.7单片机的微控制系统所实现一体化的功能

(1)马桶盖打开，由马桶盖上所安装的开关接通电路，微控制系统开始工作。

(2)微控制系统启动微型气泵。

(3)使用完毕，关闭马桶盖，对射式光电传感器开始工作，导通电磁铁，开启电磁阀开始排水并计时。

(4)当对射式光电传感器进入入光模式，微控制系统延时2s关闭电磁阀断开电磁铁。若计时到达15S还未进入入光模式，微控制系统控制关闭电磁阀，开启人工排水提醒报警器。

(5)微控制系统延时10s关闭微型气泵，微控制系统中断，所有装置停止工作。

4　智能马桶运行分析

从耗电的角度分析，智能马桶每次运行只需0.4kw*h，因此可以忽略其耗电。从用水的角度分析，传统马桶设计的大键排水为6L小键排水为4L，而智能马桶流量为0.125L／S，每次使用平均排水时间为10s。传统马桶按照每天使用3次大键7次小键计算用水约为46L，但智能马桶用水仅需要12，5L，它的用水量仅是传统马桶的27.17％。由此可见智能马桶能够为节约水资源起到巨大贡献。

5　结论

本文所设计的智能马桶与目前市场上的马桶相比具有以下优势：

(1)智能马桶的传感系统通过粪便的有无，合理及时的控制排水，准确的实现了“用则排，不用则不排。用多少，排多少”的原则。大大提高了马桶的用水效率，科学的节省了水资源。

(2)将使用所产生的臭气直接由马桶自身装置的排气系统排除，达到快速、一次性净化空气的目的，不会导致臭气对室内空气的二次污染。

(3)去除了传统马桶的储水箱和排水u型管，减小了马桶在卫生间的占用空间，排除了储水箱的漏水问题以及u型管浪费的用水。

参考文献：

[1]冯涛，秦永左.单片机的原理及应用[M].北京：国防工业出版社，2009.

[2]王庆有.光电传感器应用技术[M].机械工业出版社，2007.

[3]王增长.建筑给水排水工程[M].中国建筑工业出版社，2008.