分析智能馬桶蓋的電子組件和電路圖

　　智能馬桶蓋起源于美國，用于醫(yī)療和老年保健，最初設(shè)置有溫水洗凈功能。美國最早開始制造智能馬桶蓋。后經(jīng)韓國，日本的衛(wèi)浴公司逐漸引進(jìn)技術(shù)開始制造。

　　日本于80年代推出全新產(chǎn)品，加入了集便蓋加熱、溫水洗凈、暖風(fēng)干燥、殺菌等多種功能。

　　韓國80年代舉行的廁所革命，國家投入大量的金錢開發(fā)智能馬桶蓋。在韓國家庭的使用率占到20%，在日本也有越來越多的群體在使用智能馬桶蓋。

　　在中國僅有0.1%的家庭使用智能馬桶蓋，因中國市場的智能馬桶蓋的推廣僅僅始于初步，前景廣闊。

　　市場上的智能馬桶蓋大體上包括以下種：一種為帶清洗、加熱等的智能馬桶蓋。另一種為可自動更換薄膜的智能馬桶蓋。還有一種馬桶蓋是具有自動更換一次性坐墊衛(wèi)生薄膜的智能馬桶蓋，衛(wèi)生卷套是一次性的，是符合食品包裝檢驗標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)生薄膜（如同家用的保鮮膜保鮮袋），智能馬桶蓋通過內(nèi)置的微電腦控制器自動的更換衛(wèi)生薄膜（衛(wèi)生薄膜套準(zhǔn)確旋轉(zhuǎn)一個座位），用過的薄膜在回收時劃破銷毀，與未用過的衛(wèi)生薄膜區(qū)分明顯，達(dá)到不可重復(fù)使用的目的，也就杜絕交叉?zhèn)魅镜目赡?，其功能是有形的，衛(wèi)生是看得見的，這就是智能馬桶蓋的特點，也是普通馬桶坐墊所不能達(dá)到的功能。還有另外一種是換套加清洗的智能馬桶蓋，即帶換衛(wèi)生薄膜，也可以沖洗，帶有殺菌、除臭、音樂等功能的智能馬桶蓋。

　　很多消費者都擔(dān)心在國內(nèi)挑不到好的馬桶蓋，其實近幾年來國內(nèi)的智能產(chǎn)品在技術(shù)上不斷進(jìn)步，在設(shè)計上更貼合國人的使用習(xí)慣。

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　智能馬桶掀起傳感器運用熱潮

　　電子馬桶蓋系統(tǒng)框圖如下圖所示，電子馬桶蓋可分為水路、電路控制、機(jī)構(gòu)及加熱器部件等三部分。

　　1．水路部分

　　水路部分由穩(wěn)壓閥組件、流量計、即熱組件、換向閥組件、空氣泵和沖洗組件組成。下面介紹各組件的組成與功能。

　?。?）穩(wěn)壓閥組件

　　穩(wěn)壓閥組件由銅連接頭、電磁閥和穩(wěn)壓閥等組成。

　　銅連接頭用于連接進(jìn)水管與穩(wěn)壓閥；電磁閥控制水的流入；穩(wěn)壓閥使水輸出壓力保持穩(wěn)定。當(dāng)進(jìn)水口靜壓力為2kgf/平方厘米或8kgf/平方厘米，出水口壓力穩(wěn)定于0.7±0.1kgf/平方厘米。

　?。?）流量計

　　主要用于監(jiān)控流量，并將結(jié)果以脈沖形式送給MCU、MCU再根據(jù)不同的流量控制即熱組件以相應(yīng)功率對水進(jìn)行加熱。

　?。?）即熱組件

　　主要由陶瓷加熱管、溫控開關(guān)、溫度傳感器、水位開關(guān)和即熱本體等組成。

　　主要功能：對冷水進(jìn)行加熱，使之達(dá)到設(shè)置溫度，并對水溫進(jìn)行控制。要求出水15s后，水溫達(dá)到40℃±l℃，持續(xù)1min測試溫度波動在2℃之內(nèi)。

　　其中，陶瓷加熱管用于對水加熱，其最大功率控制在1520W～1680W；溫度傳感器檢測水溫并送給MCU：水位開關(guān)用于防止加熱管干燒；溫控開關(guān)的作用是，當(dāng)溫度超過55℃時斷開加熱管的供電，防止水溫過高造成的傷害。

　?。?）空氣泵

　　其作用是給換閥提供壓縮空氣，使水與空氣混合在一起，增加清洗力度，提高清洗潔凈度。有些機(jī)型沒有使用空氣泵，這可以通過臀洗或婦洗噴水的聲音來判斷：噴水時發(fā)出“吱吱”聲說明裝有空氣泵，反之則沒有。

　?。?）換向閩組件

　　其作用，一是切換臀洗與婦洗，并使水路與空氣混合；二是控制臀洗或婦洗的流量。該器件的優(yōu)劣直接影響功能切換和流量，是一個精度要求高的很重要的組件。

　?。?）沖洗組件

　　沖洗組件主要由電機(jī)、齒輪組和噴頭組等組成。其工作原理是電機(jī)帶動齒輪組通過與噴管組件中的齒條嚙合，使噴管組件做往返運動，從而實現(xiàn)沖洗功能和移動按摩功能。

　　2．電路控制部分

　　電路控制部分由電源板、主控板、即熱控制板、按鍵板和按鍵板等組成。

　?。?）電源板

　　采用開關(guān)電源電路。其主要功能，一是向主控板提供+5V、+12V、+24V直流電壓和PWM信號：二是通過板上的可控硅控制器件向座圈加熱器、進(jìn)水電磁閥、烘干加熱器提供220V交流電壓。

　　電路框圖如下圖所示。AC220V市電經(jīng)電源輸入濾波電路濾除高頻雜波。而后進(jìn)行整流、濾波，獲得300V的直流電壓。再通過電開關(guān)變換器、開關(guān)管和IC芯片組成的+5V、+12V、+24V交流變換器電路，在開關(guān)器次級產(chǎn)生所需的脈沖交流電壓；最后經(jīng)過整流、濾波電路產(chǎn)生+5V、+12V和+24V直流電壓。+5V主要為系統(tǒng)控制電路及一般電路供電，+12V為烘干電機(jī)、除臭電機(jī)、沖洗電機(jī)、換向閥電機(jī)和空氣泵電機(jī)及報警電路供電，+24V為自動翻蓋電機(jī)供電。+5V采用次級采樣穩(wěn)壓方式。

　　在電源電路中有兩個電路比較特殊，一是可控硅控制電路，二是PWM產(chǎn)生電路。下圖所示為某一支路的可控硅控制電路，CTL信號來自MCU，該信號通過光耦Ul（MOC3043）控制雙向可控硅Ql進(jìn)行啟動控制，從而控制交流電自A端輸入，從B端輸出。R4、Cl是Ql的保護(hù)電路。

　　下圖為PWM產(chǎn)生電路。AC220V市電經(jīng)Dl、D2整流，R5、R6、R7分壓及Zl穩(wěn)壓，在Zl陰極產(chǎn)生22V脈動電壓，該電壓經(jīng)過R8、R9分壓，三極管Tl驅(qū)動，控制光耦U2（OPTOISO1），使光耦中的光敏三極管輸出隨光強弱而變化，從而形成PWM信號供主控板MCU使用。

　?。?）主控制

　　板主控板是系統(tǒng)的控制中心。單片機(jī)PIC16F946I/PT對可控硅、噴嘴換向閥電機(jī)、空氣增壓泵、噴嘴擺動電機(jī)、烘干電機(jī)、除臭電機(jī)、自動翻蓋、座圈和報警蜂鳴器等進(jìn)行控制。主控板上還包括上述器件的驅(qū)動電路。下圖為主控板電路框圖。

　　下圖是其中的典型驅(qū)動電路，主要是通過U3驅(qū)動管來實現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)動的控制。當(dāng)輸入高電平時，U3導(dǎo)通，電機(jī)轉(zhuǎn)動；輸入低電平時，U3截止，電機(jī)停轉(zhuǎn)。

　　下圖為報警電路，由U4、U5、U6與相關(guān)偏置電路組成蜂鳴器放大電路。

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　?。?）即熱控制板

　　即熱控制板用于控制印熱組件中陶瓷加熱管對水的加溫時間和功率，控制即熱體水箱中的水溫，便于滿足用戶的需求。所用的主芯片也是單片機(jī)PIC16F688。下圖為即熱控制板電路框圖。系統(tǒng)通過三個溫度傳感器采集溫度信息，并轉(zhuǎn)換為電壓值，經(jīng)放大后送給單片機(jī)，由其判斷并輸出控制信號到可控硅控制電路，最后由可控硅控制電路對陶瓷加熱管進(jìn)行控制，以達(dá)到所需的水溫。

　　（4）按鍵板

　　按鍵板由按鍵和狀態(tài)顯示LED組成。主要按鍵有電源POWER、臀洗WASH和婦洗BIDET，下圖所示按鍵電路，分別實現(xiàn)開機(jī)、臀洗、婦洗等功能。

　?。?）遙控接收板

　　遙控接收板接收遙控器發(fā)出的紅外信號，并將其數(shù)字信號傳給MCU。下圖為紅外接收電路、IR301是遙控接收頭。

　　3、機(jī)構(gòu)及加熱器部分

　?。?）座圈組件

　　座圈組件主要由蓋板、加熱器、溫度傳感器、溫度保險絲、人體感應(yīng)器和座圈組成。其主要作用是對座圈進(jìn)行加熱，功率為48W～53W。座圈溫度一般控制在37℃±3℃。人體感應(yīng)器則用于保證在沒有感應(yīng)到人坐上之前，沖洗開關(guān)不會啟動，不必?fù)?dān)心錯按開關(guān)造成的危險。

　　（2）烘干組件

　　烘干組件主要由鼓風(fēng)機(jī)、云母加熱器、溫度傳感器和風(fēng)道蓋組成。

　　其主要功能是，通過對加熱器的通電，借助鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生熱風(fēng)，功率300W~400W。

　?。?）齒輪箱組件

　　主要功能是自動翻蓋，由直流電機(jī)、蝸桿、上蓋齒輪、三層齒輪、上蓋軸、雙聯(lián)齒輪限位器和斜齒輪等組成。

　　（4）除臭組件

　　主要由活性碳、吸風(fēng)機(jī)組成，用于將臭氣吸人活性碳中予以消除，從而實現(xiàn)除臭功能。

　　4．系統(tǒng)工作原理

　　按POWER鍵，系統(tǒng)打開進(jìn)水電磁閥，自來水通過穩(wěn)壓組件穩(wěn)壓后進(jìn)人流量計、即熱組件、換向閥組件的自潔水支路至沖洗組件，對沖洗組件的噴管進(jìn)行自動清潔：當(dāng)按WASH鍵時，系統(tǒng)按設(shè)定的溫度對水進(jìn)行加溫，換向閥切換至臀洗支路，而后驅(qū)動沖洗組件電機(jī)使噴管伸出，實現(xiàn)臀洗功能；當(dāng)按BIDET鍵時，過程同臀洗，不同的是換向閥切換到婦洗支路。使用完后，可以按烘干鍵進(jìn)行烘干或按除臭鍵進(jìn)行除臭。系統(tǒng)還可以根據(jù)設(shè)定，實現(xiàn)自動翻蓋、座圈加熱等功能。

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