摘 要：本文介紹了長條狀小便池人體感應(yīng)自動噴水系統(tǒng)。采用紅外線感應(yīng)開關(guān)，熱釋電紅外探頭將接收到的微弱信號加以放大，通過STC單片機處理后，驅(qū)動電磁閥，完成小便池自動沖水的目的。本裝置能探測來自移動人體，人體進入探測區(qū)域，熱釋電紅外探頭，檢測人體位置，單片機開始計數(shù)，滿足設(shè)定次數(shù)值，便會驅(qū)動水路電磁閥動作，小便池開始自動噴水。該設(shè)計也可作為企業(yè)、賓館及商場的衛(wèi)生間、水房等處的自動節(jié)水系統(tǒng)，起到“人來水自開，人走水自?！钡淖饔?，既新穎方便，又節(jié)約用水，在某些場所還能起到威懾盜竊活動的防范作用。本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，本身不發(fā)任何類型的輻射和信號，器件功耗很小，價格低廉，隱蔽性好，應(yīng)用范圍廣，所以可以通過擴展而達到實際的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：長條狀小便池人體感應(yīng)自動噴水；紅外線感應(yīng)開關(guān)；探測區(qū)域；單片機；電磁閥

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.245

1 前言

1.1 課題的背景與目的

節(jié)能與環(huán)保已經(jīng)成為當代產(chǎn)品開發(fā)的首要考慮因素和最大賣點。目前市面用小便池沖水控制系統(tǒng)都是點對點近距離通過人體紅外感應(yīng)控制電磁閥來延時自動沖水，但對于公共場所，如學(xué)校、車站等人流密集的地方，一般采用長條狀小便池，采用的是一根輸水管固定在小便池上方，沖水管上有很多小孔，水從小孔流出沖洗小便池。但人們每次站的位置都是不固定的，因而使用點對點的人體紅外感應(yīng)系統(tǒng)就不適用于此。對此有的采用24小時長流水沖洗，稍有節(jié)水意識的也僅是采用定時沖水，即使無人用時也會沖水。由此可見，如何有效的減少水資源的浪費和更好的管理水資源已成為一個不可忽視問題。

1.2 人體感應(yīng)自動控水系統(tǒng)簡述

長條狀小便池的自動控水系統(tǒng)，其紅外感應(yīng)裝置上的紅外感應(yīng)探頭設(shè)置于紅外感應(yīng)透鏡的焦點位置，紅外感應(yīng)透鏡可收集傘面區(qū)域紅外信號，將紅外感應(yīng)裝置設(shè)置在長條狀小便池站立處，人體橫向置于紅外感應(yīng)透鏡的傘面信號收集區(qū)域內(nèi)，人們小便時每次站的位置即使是不固定的，也能被紅外感應(yīng)裝置感應(yīng)到，感應(yīng)到人體存在后，為避免誤判斷，通過控制器的數(shù)據(jù)計算，達到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)后，控制器操縱整個電磁、水路等系統(tǒng)，讓小便池的水路開始計時噴水，從而實現(xiàn)自動控水系統(tǒng)對長條狀小便池的節(jié)水控制。

2 自動控水系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 自動控水系統(tǒng)的構(gòu)成

長條狀小便池的自動控水系統(tǒng)，包括紅外感應(yīng)裝置、水用電磁閥、控制器、AC/DC轉(zhuǎn)換器、單片機控制器和沖水管。

其中，紅外感應(yīng)裝置上設(shè)置有紅外感應(yīng)探頭，紅外感應(yīng)裝置和水用電磁閥分別連接至單片機控制器，控制器連接至AC/DC電源轉(zhuǎn)換器，AC/DC電源轉(zhuǎn)換器接入市電。

沖水管設(shè)置于長條狀小便池上方，一端連接水用電磁閥管口的一端，水用電磁閥管口的另一端接入自來水供水端，沖水管另一端封口，沖水管上設(shè)置有多個沖水孔；還包括收集傘面區(qū)域紅外信號的紅外感應(yīng)透鏡，紅外感應(yīng)透鏡設(shè)置在紅外感應(yīng)裝置上，使紅外感應(yīng)探頭置于紅外感應(yīng)透鏡的焦點位置。紅外感應(yīng)裝置設(shè)置在使長條狀小便池站立處橫向，置于紅外感應(yīng)透鏡的傘面信號收集區(qū)域內(nèi)的位置。

2.2 自動控水系統(tǒng)的電路連接圖

首先是電220V交流電，經(jīng)過電源轉(zhuǎn)換模塊輸出低壓直流12V，12V的低壓電為控水系統(tǒng)供電。單片機得到工作電源后同時輸出給人體紅外感應(yīng)模塊，紅外感應(yīng)裝置、水用電磁閥、控制器、AC/DC轉(zhuǎn)換器、單片機控制器上電進行初始化，并將各自準備到初始設(shè)定位置。此時人體紅外感應(yīng)模塊便會不停地檢測是否有人存在，當有人存在便會向單片機發(fā)出高低電平信號，此信號經(jīng)過單片機計數(shù)處理，數(shù)據(jù)有效后驅(qū)動電磁閥動作，電磁閥打開延時10秒，10秒后自動關(guān)閉，實現(xiàn)定時噴水的目的。

3 自動控水系統(tǒng)的組成

3.1 自動控水系統(tǒng)電路

該電路的主要元件是熱釋電紅外傳感器模塊及STC系列單片機控制器，因其抗干擾性好、探測靈敏度高、工作溫度范圍寬等優(yōu)點。單片機STC12C5616AD是專為自動化控制配套設(shè)計的集成電路，采用 CMOS工藝制造，具有性能指標高、一致性好、功耗低、外圍電路簡單、安裝調(diào)試方便、工作可靠性高等優(yōu)點。

3.1.1 自動控水基本結(jié)構(gòu)和原理

首先通過人體紅外感應(yīng)探頭將有效信號送到單片機進行延時計數(shù)處理，處理有效后去驅(qū)動電磁閥打開10秒，10秒后自動關(guān)閉，關(guān)閉信號消失后延時50秒會再次判斷是否有人存在，以此循環(huán)，這樣避免人員比較集中時電磁閥頻繁動作。

3.1.2 自動控水系統(tǒng)的優(yōu)點

（1）抗電磁干擾 。自動控水系統(tǒng)的抗電磁波干擾性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手機電磁干擾不會引起誤報。

（2）抗燈光干擾 。自動控水系統(tǒng)在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受3米外H4鹵素燈透過玻璃照射，不產(chǎn)生報警。

自動控水系統(tǒng)的安裝要求：安裝在小便池中心正上方2米高度的房頂上，與墻緊貼一側(cè)。

3.2 熱釋電紅外感應(yīng)裝置

熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。早在1938年，有人提出過利用熱釋電效應(yīng)探測紅外輻射，但并未受到重視，直到六十年代，隨著激光、紅外技術(shù)的迅速發(fā)展，才又推動了對熱釋電效應(yīng)的研究和對熱釋電晶體的應(yīng)用。

3.3 水用電磁閥

電磁閥采用低壓直流12V供電設(shè)計，常態(tài)下為常閉狀態(tài)，也就是不出水，只有電磁閥線圈得到12V電源后，便會打開閥芯使水通過，線圈失電便會自動關(guān)閉閥芯。電磁閥的接管孔徑為1/2，流量孔徑為16mm，壓力范圍為0-1MPa，閥體材質(zhì)黃銅，流體溫度適合-5～80度。

3.4 AC/DC電源轉(zhuǎn)換器

此電源主要是用來為小便池自動控水系統(tǒng)提供低壓直流12V2A的負載能力。為小便池持續(xù)穩(wěn)定提供保證

4 結(jié)論

現(xiàn)代化的生活離不開自動供水的使用，但目前水資源的浪費已成為人們普遍關(guān)注的問題，隨著電子技術(shù)和自動化水平的不斷提高，以及各種高準確度，高性能傳感器的應(yīng)用，自動節(jié)能水具成為人們理想的選擇。人體紅外線自動感應(yīng)噴水裝置與其他自動控制燈（如，聲控，光控等）相比，具有許多顯著的優(yōu)點：可以避免自然界的聲音引起誤操作，也可避免無人時水資源的浪費.所以人體紅外感應(yīng)自動控水系統(tǒng)必將成為自動節(jié)水系統(tǒng)的主流。

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作者簡介：田繼輝（1987-），男，天津人，本科，初級，研究方向：自動控制。endprint