一种智能马桶垫圈落座感应识别方法及智能马桶垫圈

技术领域

本发明涉及智能马桶垫圈技术领域，尤其涉及一种智能马桶垫圈落座感应识别方法及智能马桶垫圈。

背景技术

马桶垫圈落座感应识别是智能马桶控制过程的重要一环，用于臀洗、冲水等环节的协同控制。传统的识别方法采用固定于垫圈某一区域的单点传感器，例如固定于垫圈右侧半环靠近前部的电容式传感器，当落座时，臀部与传感器作用区域接触，产生感应信号，输出至上位机进行智能控制。

单点传感器主要问题包括：

1.识别区域较小(直径20mm)左右，易出现不能识别问题，特别是对老人与儿童。

2.需要在均热铝箔上开窗，以安装传感器，为避免形成干扰，开窗尺寸需要大于传感器感应面2～5倍，导致开窗区域无法被加热，影响垫圈发热的均匀性。

3.为保证识别率，单点传感器感应设置比较灵敏，易导致儿童玩耍、清洁、动物蹬踏等行为过程误触发。

因此，现需要一种新的识别方法，在减少误触发现象发生，全面提升落座感应识别体验感的同时保持均热铝箔的完整性以及垫圈整体发热温度均匀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能马桶垫圈落座感应识别方法及智能马桶垫圈，旨在解决现有技术识别区域小、识别准确率低且垫圈发热不均匀的问题。

为了达到上述的目的，本发明提供了一种智能马桶垫圈落座感应识别方法，智能马桶垫圈包括垫圈主体、感应信号处理器以及均热铝箔，均热铝箔设置在垫圈主体，感应信号处理器与均热铝箔电连接；

该识别方法为，将设有均热铝箔的区域作为落座检测区，均热铝箔、垫圈主体与马桶形成分布电容，感应信号处理器检测分布电容的电容值，并将未落座时的电容值确定为初始电容值，人体皮肤接触垫圈主体时将引起电容值产生变化；

当实时电容值与初始电容值之差的绝对值大于一控制阈值且持续超过一定时间后，感应信号处理器输出用于代表已落座的识别电平信号。

进一步的，感应信号处理器为MCU电路，MCU电路用于检测、处理与输出信号，其内部包括用于信号检测放大、AD转换、数字滤波、积分处理的电路。

进一步的，当检测到人体皮肤与垫圈主体的接触面积大于或等于20平方厘米时，感应信号处理器确认落座并形成落座感应信号；每次形成落座感应信号后延迟0.1～2秒再次检测，若落座感应信号连续，则感应信号处理器向上位机发出代表已落座的识别电平信号。

进一步的，该智能马桶垫圈还包括加热元件，加热元件与均热铝箔接触，加热元件受控于感应信号处理器；

感应信号处理器电连接有干扰信号检测处理器，对于在落座感应信号识别期间加热元件所产生的干扰信号，干扰信号检测处理器采取断开隔离或反相叠加消除的方式对干扰信号进行处理。

进一步的，当智能马桶垫圈采用交流输入进行加热时，干扰信号检测处理器采取断开隔离的方式对干扰信号进行处理，具体为采用断开加热元件的电源输入1～2个交流周期，周期时长为20～40毫秒，且断开的同时采用检测均热铝箔的落座感应信号的方式进行检测，每间隔0.2～2秒检测一次。

进一步的，当智能马桶垫圈采用PWM直流输入进行加热时，干扰信号检测处理器采取反相叠加消除的方式对干扰信号进行处理，具体为采集PWM加热电源中的脉冲信号，经过反相、调幅后与均热铝箔的落座感应信号叠加，滤除脉冲干扰信号。

本发明还提供了一种智能马桶垫圈，包括垫圈主体、感应信号处理器以及均热铝箔，均热铝箔设置在垫圈主体，感应信号处理器与均热铝箔电连接；感应信号处理器用于实现上述任一项所述的识别方法。

进一步的，在均热铝箔中设置有加热元件，加热元件通过加热供电线与外界电源相连接。

进一步的，在加热供电线上设置有加热电源开关控制电路与干扰信号检测处理器，加热电源开关控制电路和干扰信号检测处理器均与感应信号处理器电连接。

进一步的，导线与均热铝箔采用焊接、铆接、大面积导电贴合中的一种或多种方式连接；

加热电源输入端包括直流的正、负极或交流的火线、零线，加热电源输入端分别采用光耦隔离的方式与感应信号处理器信号控制端电连接。

本发明所提供的一种智能马桶垫圈落座感应识别方法及智能马桶垫圈，相比于现有技术，当人体与马桶垫圈形成一定接触面积并持续一定时间后，感应信号处理器输出代表已落座的识别电平信号至上位机，进行后续的智能操作，当人体离开垫圈时，落座感应输出本底电平；将马桶垫圈的发热区整体(也即设有均热铝箔的区域)作为落座感应区，避免了单点感应传感器的漏检问题，整体提升操控感，同时无需在均热铝箔上开窗，有利于马桶垫圈加热的均匀性；进一步的，通过接触面积与持续时间的识别控制，可模拟重力落座感应模式，避免日常清洁、儿童玩耍、动物跑踏等导致的误操作。

附图说明

图1是本发明的结构视图。

附图标记说明：

其中：1、垫圈主体；2、均热铝箔；3、加热元件；4、感应信号处理器；5、加热电源开关控制电路；6、加热供电线；7、干扰信号检测处理器。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作详细说明。

在本发明中，除另有明确规定和限定，当出现术语如“设置在”、“相连”、“连接”时，这些术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接或一体连接；可以是直接相连或通过一个或多个中间媒介相连。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。对于本发明中所出现的方向词，是为了能更好地对特征的特点及特征间的关系进行说明，应当理解的是，当本发明的摆放方向发生改变时，特征的特点及特征间的关系的方向也对应发生改变，因此方向词不构成对特征的特点及特征间的关系在空间内的绝对限定作用，仅起到相对限定作用。

如图1所示，本发明提供了一种智能马桶垫圈落座感应识别方法，智能马桶垫圈包括垫圈主体1、感应信号处理器4以及均热铝箔2，均热铝箔2设置在垫圈主体1，感应信号处理器4与均热铝箔2电连接；

该识别方法为，将设有均热铝箔2的区域作为落座检测区，均热铝箔2、垫圈主体1与马桶形成分布电容，感应信号处理器4检测分布电容的电容值，并将未落座时的电容值确定为初始电容值，人体皮肤接触垫圈主体1时将引起电容值产生变化；

当实时电容值与初始电容值之差的绝对值大于一控制阈值且持续超过一定时间后，感应信号处理器4输出用于代表已落座的识别电平信号。

其中，对上述的“实时电容值与初始电容值之差的绝对值大于一控制阈值，且持续超过一定时间后”，在实际应用中可以是以下两种情况之一：

1、如果随着人体皮肤接触垫圈主体1的面积增大而实时电容值也不断增大的话，则输出识别电平信号的条件为实时电容值大于某一设定阈值且持续超过一定时间；

2、如果随着人体皮肤触垫圈主体1的面积增大而实时电容值也不断减小的话，则输出识别电平信号的条件为实时电容值小于某一设定的阈值且持续超过一定时间。

上述两种情况均落入本发明的保护范围内。

应当能理解的是，当人体皮肤离开垫圈时，感应信号处理器4不再输出用于代表已落座的识别电平信号，而是改为输出代表无使用者落座的本底电平或者不发送信号，上位机接收到本底电平时或在一段足够长的时间内未接收到信号时即判定无使用者落座。

在本实施例中，感应信号处理器4为MCU电路，MCU电路用于检测、处理和输出信号，其内部包括用于信号检测放大、AD转换、数字滤波、积分处理的电路。

在本实施例中，当检测到人体皮肤与垫圈主体1的接触面积大于或等于20平方厘米(进一步优选的为接触面积大于或等于50平方厘米)时，感应信号处理器4确认已落座并形成落座感应信号；每次形成落座感应信号后延迟0.1～2秒再次检测，若落座感应信号连续，则感应信号处理器4向上位机发出代表已落座的识别电平信号。该设置是为了模拟重力落座感应模式，避免日常清洁、儿童玩耍、动物跑踏等导致的误操作。

该智能马桶垫圈还包括加热元件3，加热元件3与均热铝箔2接触，加热元件3受控于感应信号处理器4，感应信号处理器4电连接有干扰信号检测处理器7，对于落座感应信号识别期间加热元件3所产生的干扰信号，干扰信号检测处理器7采取断开隔离或反相叠加消除的方式对干扰信号进行处理。

在一种实施例中，智能马桶垫圈采用交流输入进行加热，进一步优选为采用可控硅斩波控温的方式进行交流输入加热，例如220V、50HZ工频加热，PID控制温度调节算法，加热功率60W。这种情况下，设置于均热铝箔2中的加热元件3将在均热铝箔2上产生强烈的感应干扰，因此干扰信号检测处理器7采取断开隔离的方式对干扰信号进行处理，具体为断开加热元件3的电源输入1～2个交流周期，周期时长为20～40毫秒，且断开的同时检测落座感应信号，每间隔0.2～2秒检测一次。

在另一种实施例中，智能马桶垫圈采用直流输入进行加热，进一步优选为采用直流脉冲加热，例如直流24V加热输入，PWM温控调节，加热功率36W。这种情况下，干扰信号检测处理器7采用反相叠加消除的方式对干扰信号进行处理，具体为采集PWM加热电源中的脉冲信号，经过反相、调幅后与均热铝箔2的感应信号叠加，滤除脉冲干扰信号。

本发明还提供了一种智能马桶垫圈，包括垫圈主体1、感应信号处理器4以及均热铝箔2，均热铝箔2设置在垫圈主体1，感应信号处理器4与均热铝箔2电连接；感应信号处理器4用于实现上述任一项所述的识别方法。

在本实施例中，在均热铝箔2中设置有加热元件3，加热元件3通过加热供电线6与外界电源相连接。在加热供电线6上设置有加热电源开关控制电路5与干扰信号检测处理器7，加热电源开关控制电路5和干扰信号检测处理器7均与感应信号处理器4电连接。

感应信号处理器4在检测到数值发生变换时，加热电源开关控制电路5收到信号使加热供电线6连通，加热元件3开始工作发热；当数值变化小于阈值，即人体离开垫圈主体1后，感应信号处理器4控制加热电源开关控制电路5断开，以达到节约用电的目的。

在本实施例中，导线与均热铝箔2可采用焊接、铆接、大面积导电贴合等方式连接，优选的，采用焊接并对焊接点滴胶保护的方式；加热电源输入端包括直流正、负极或交流的火线、零线，其分别采用光耦隔离的方式与感应信号处理器4信号控制端电连接。

本发明所提供的一种智能马桶垫圈落座感应识别方法与实现方法及智能马桶垫圈，相比于现有技术，当人体与马桶垫圈形成一定接触面积并持续一定时间后，感应信号处理器4输出代表已落座的识别电平信号至上位机，进行后续的智能操作，当人体离开垫圈时，落座感应输出本底电平；将马桶垫圈的发热区整体作为落座感应区，避免了单点感应传感器的漏检问题，整体提升操控感，同时无需在均热铝箔2上开窗，有利于马桶垫圈加热的均匀性；进一步的，通过接触面积与持续时间的识别控制，可模拟重力落座感应模式，避免日常清洁、儿童玩耍、动物跑踏等导致的误操作。

在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。