安心馬桶應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)

趙建偉 宋炳強(qiáng) 劉 歡

德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院

實(shí)現(xiàn)馬桶自動(dòng)進(jìn)行開(kāi)啟、沖水、加熱坐墊圈、換坐墊等功能，方便衛(wèi)生，更能達(dá)到預(yù)防馬桶傳染疾病的功能，本文從清潔生活、保障人體健康的基本概念出發(fā)，探討其在應(yīng)用中所需要用到的關(guān)鍵技術(shù)以及進(jìn)一步提升衛(wèi)生條件的必要性，希望能夠?yàn)楦纳迫鐜鷹l件提供一些參考意見(jiàn)。

隨著生活條件的改善，坐式馬桶成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚慕M成部分，但是馬桶的衛(wèi)生安全問(wèn)題卻一直困擾著我們。使用馬桶時(shí)，身體和有毒物質(zhì)之間形成了一個(gè)封閉空間，接觸時(shí)間長(zhǎng)了，這些毒氣會(huì)引發(fā)痔瘡、肛門(mén)炎、慢性陰道炎，甚至宮頸癌等婦科腫瘤；沖水時(shí)馬桶蓋打開(kāi)，馬桶內(nèi)的瞬間氣旋最高可以將致病菌帶到6 米高的空中，還會(huì)污染牙刷、漱口杯、毛巾等用品，并通過(guò)它們進(jìn)入口腔和呼吸道；公用不潔馬桶會(huì)導(dǎo)致諸如皮膚病（毛囊炎、體癬等）、婦科病等傳染病的感染。雖然坐墊可以在一定程度上減少共用馬桶帶來(lái)的危害，但是人們由于疏忽，懶惰或換坐墊不衛(wèi)生等原因?qū)ψ鴫|的利用率不高，由此帶來(lái)嚴(yán)重的健康問(wèn)題。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了安心馬桶，安心馬桶保留了傳統(tǒng)坐式馬桶的樣式，在傳統(tǒng)馬桶的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)開(kāi)啟馬桶、沖水、加熱，換坐墊和自動(dòng)排氣的功能。其最主要的目的是改善如廁條件，從而進(jìn)一步達(dá)到預(yù)防馬桶傳染疾病的功能，讓人們的如廁更加安心，更加健康。安心馬桶，將多種功能的簡(jiǎn)易操作方式融為一體，使馬桶的使用進(jìn)入自動(dòng)化、零接觸狀態(tài)，排氣扇可設(shè)置時(shí)間間隔自動(dòng)排氣，能夠有效防止有毒氣體積攢。

安心馬桶基本內(nèi)容

安心馬桶實(shí)現(xiàn)了人與馬桶的零接觸。馬桶開(kāi)關(guān)為兩個(gè)固定在墻壁上的熱釋電傳感器，可以檢測(cè)到人體的經(jīng)過(guò)。把熱釋電傳感器固定在墻壁，并把感應(yīng)區(qū)豎直向下，這樣可以避免人經(jīng)過(guò)馬桶時(shí)馬桶打開(kāi)，只有人手在感應(yīng)區(qū)劃過(guò)時(shí)馬桶才接收到有效信息，實(shí)現(xiàn)馬桶的開(kāi)啟。兩個(gè)開(kāi)關(guān)分別為小便感應(yīng)區(qū)和大便感應(yīng)區(qū)，手在小便感應(yīng)區(qū)劃過(guò)，安裝在馬桶內(nèi)的排氣扇開(kāi)啟，排出馬桶內(nèi)氣體，馬桶蓋和馬桶圈會(huì)同時(shí)打開(kāi)，人離開(kāi)后自動(dòng)蓋好并沖水；當(dāng)在大便感應(yīng)區(qū)劃過(guò)時(shí)，通過(guò)排氣扇排出馬桶內(nèi)氣體，馬桶蓋自動(dòng)打開(kāi)，馬桶圈自動(dòng)換取一次性坐墊（市面上普遍可買(mǎi)到的普通一次性坐墊），人離開(kāi)后自動(dòng)關(guān)閉馬桶蓋并沖水，排氣扇可設(shè)置時(shí)間間隔自動(dòng)排氣，防止有毒氣體積攢。

安心馬桶的關(guān)鍵技術(shù)

整體來(lái)說(shuō)，安心馬桶功能的實(shí)現(xiàn)分為三個(gè)步驟，首先自動(dòng)打開(kāi)馬桶，兩個(gè)熱釋電傳感器可以檢測(cè)到人體的經(jīng)過(guò)，傳感器感應(yīng)區(qū)豎直向下，這樣可以避免人經(jīng)過(guò)馬桶時(shí)馬桶的打開(kāi)，只有人手在感應(yīng)區(qū)劃過(guò)時(shí)馬桶才接收到有效信息，實(shí)現(xiàn)馬桶的開(kāi)啟。其次是自動(dòng)更換坐墊，靜電吸附一次性坐墊，吸附后能自動(dòng)釋放靜電，安全可靠。最后是人離開(kāi)后自動(dòng)閉合馬桶蓋并且沖水。這三個(gè)步驟的實(shí)現(xiàn)，主要得益于五個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)。

人體檢測(cè)

安心馬桶的人體檢測(cè)部分主要兩個(gè)熱釋電傳感器和一個(gè)光電對(duì)管組成。作為馬桶開(kāi)關(guān)的兩個(gè)熱釋電傳感器固定在墻壁上，可以檢測(cè)到人體的經(jīng)過(guò)。熱釋電傳感器是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)材料組成，其極化隨溫度的變化而變化。能以非接觸式檢測(cè)出物體放出的紅外線能量變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。所以當(dāng)人手劃過(guò)豎直向下的感應(yīng)區(qū)時(shí)傳感器可以輸出電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟馬桶功能；馬桶蓋處安裝有光電對(duì)管，馬桶蓋打開(kāi)后對(duì)管開(kāi)始工作，檢測(cè)是否有人，人離開(kāi)后對(duì)管無(wú)反射信號(hào)，此時(shí)馬桶蓋自動(dòng)關(guān)閉，并且排氣沖水。

自動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉

自動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉部分由舵機(jī)實(shí)現(xiàn)功能。舵機(jī)具有扭力大，旋轉(zhuǎn)角度準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。利用舵機(jī)實(shí)現(xiàn)馬桶蓋的開(kāi)關(guān)，方便實(shí)現(xiàn)，且調(diào)節(jié)便捷。舵機(jī)安裝在馬桶蓋的兩側(cè)，接收到開(kāi)啟信息后，舵機(jī)旋轉(zhuǎn)九十度（可調(diào)節(jié)），帶動(dòng)馬桶蓋開(kāi)啟，接收到關(guān)閉信息后舵機(jī)回轉(zhuǎn)相同角度，關(guān)閉馬桶。

自動(dòng)更換坐墊

自動(dòng)更換坐墊部分由通電線圈實(shí)現(xiàn)。馬桶坐墊圈內(nèi)布有線圈，當(dāng)接收到更換坐墊的指令時(shí)，與線圈相連接的繼電器導(dǎo)通，線圈通電，進(jìn)而使馬桶坐墊圈帶有靜電，利用靜電可將一次性坐墊吸附到坐墊圈上，當(dāng)坐墊圈放下走后，線圈接地端自動(dòng)導(dǎo)通，釋放靜電，可靠性安全性高。坐墊圈內(nèi)也鋪有電熱絲，在寒冷的冬天，可以加熱坐墊圈，我們接觸到的將不再是那個(gè)冰冷的馬桶。

自動(dòng)排氣

自動(dòng)排氣部分由安裝在馬桶內(nèi)的排氣扇開(kāi)啟實(shí)現(xiàn)功能。安心馬桶主控芯片自帶計(jì)時(shí)器，人們可以根據(jù)自己的意愿設(shè)定馬桶自動(dòng)排氣的時(shí)間，操作簡(jiǎn)單明了，只需按下兩個(gè)按鍵進(jìn)行數(shù)字的加減即可。排氣管道出口直接和馬桶排水口連接，氣體將隨馬桶內(nèi)的水排出，不污染室內(nèi)環(huán)境，馬桶出水口前有U形管，可將排氣口與室內(nèi)環(huán)境徹底隔絕。

無(wú)線遙控

無(wú)線遙控部分由無(wú)線模塊及一個(gè)小型遙控器實(shí)現(xiàn)功能。安心馬桶內(nèi)裝有2272 無(wú)線模塊，人們可以通過(guò)手中的遙控器對(duì)馬桶進(jìn)行主要的操作（提前加熱坐墊圈，即時(shí)排氣等）。

安心馬桶的實(shí)際應(yīng)用

①馬桶可以自動(dòng)開(kāi)啟排氣扇排氣，排氣管道出口直接和馬桶排水口連接，氣體將隨馬桶內(nèi)的水排出，馬桶出水口前有U 形管，可將排氣口與室內(nèi)環(huán)境徹底隔絕。防止有毒氣體積攢外泄污染室內(nèi)環(huán)境。

②感應(yīng)區(qū)采用人體紅外感應(yīng)。小便感應(yīng)裝置接受信號(hào)后，排氣扇工作，排掉馬桶內(nèi)有毒氣體，馬桶蓋和馬桶圈會(huì)同時(shí)打開(kāi)，人離開(kāi)后馬桶蓋自動(dòng)蓋好，水箱自動(dòng)沖水后結(jié)束工作；大便感應(yīng)區(qū)收到信號(hào)后，排氣扇進(jìn)入工作狀態(tài)，排出氣體。馬桶蓋自動(dòng)打開(kāi)，馬桶圈自動(dòng)換取一次性坐墊，人在如廁時(shí)排氣扇處在工作狀態(tài)。人離開(kāi)后排氣扇關(guān)閉，馬桶蓋蓋好，水箱沖水。

③馬桶坐墊圈的設(shè)計(jì)更加人性化。在冬天可通電加熱坐墊圈，讓人遠(yuǎn)離冰冷的馬桶。

④各部分工作時(shí)間都可以通過(guò)遙控器設(shè)置，對(duì)主要功能，滿足不同情況的需要；一次性坐墊不足時(shí)會(huì)自動(dòng)提醒更換；馬桶在不工作時(shí)處在休眠狀態(tài)，節(jié)省電能。帶有蓄電池，在停電狀態(tài)下仍可持續(xù)工作。

安心馬桶的應(yīng)用意義

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)生活中已經(jīng)很常見(jiàn)的智能馬桶控制器。安心馬桶采用STC12 單片機(jī)作為主控芯片，對(duì)馬桶機(jī)械部分進(jìn)行改進(jìn)和控制以滿足全自動(dòng)，零接觸功能，設(shè)計(jì)更加人性化。該系統(tǒng)不僅能給人們生活帶來(lái)便利，而且可以有效改善如廁條件，從而進(jìn)一步達(dá)到預(yù)防馬桶傳染疾病的功能，讓人們的如廁更加安心，更加健康。