專利名稱：自動盥洗室沖洗器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及使用提供電力的光電電池的自動盥洗室沖洗器。本發(fā)明還涉及自動沖 洗器，其能夠?qū)崿F(xiàn)自動或手動模式(取決于用戶動作)的兩種或多種沖洗量從而節(jié)省常規(guī) 操作過程的水量，或者通過增加沖洗量來提供清潔功能。本發(fā)明還涉及自動沖洗器，包括具 有按鈕和可視LED的用戶接口 。
背景技術(shù)：
自動盥洗室沖洗器日益變得流行，特別是在用于沖洗馬桶和小便池的公共洗手 間。這種沖洗器有益于衛(wèi)生、設施清潔和節(jié)水。 市場上有幾種無水箱式盥洗室沖洗器，包括Sloan閥門公司提供的沖洗器，例如 以ROYAL⑧或GEM⑧為商標銷售的沖洗閥門。ROYAL⑧沖洗閥門可以手動操作，或者 使用OPTIMA⑧控制器和紅外傳感器自動操作。通常，在沖洗周期期間，盥洗室沖洗器在 入水口接收加壓的供水并且在出水口提供沖洗水。即使沒有水箱，沖洗周期也提供預定量 的水(取決于外部水壓)。 在手動沖洗器中，用戶通過移動控制沖洗機構(gòu)的手柄來啟動沖洗周期，該沖洗機 構(gòu)包括活塞或柔性隔膜。手柄移動引起水從控制裝置或引導腔泄漏到?jīng)_洗器輸出端，這降 低了引導腔中的壓力。由于低壓的原因，外部水壓把沖洗器活塞或隔膜從閥門座頂起，從而 能夠形成水流?；钊蚋裟さ臎_程(stroke)控制通過沖洗閥門的水量。在一段時間之后， 引導腔中的壓力增大迫使活塞或隔膜回到閥門座上并且由此停止水流。
在自動沖洗器中，目標傳感器啟動沖洗周期，其中致動器打開泄壓通道，使得水從 引導腔流到?jīng)_洗器輸出端。這樣的流動降低了引導腔中的壓力。如上所述，由于壓力低的 原因，外部壓力把沖洗器活塞或隔膜從閥門座頂起，從而能夠形成用于沖洗的主水流。在 致動器封閉泄壓通道之后，引導腔中壓力增加迫使活塞或隔膜回到閥門座并且由此關閉水 流。通過使用Sloan閥門公司銷售的商品名為OPTIMA⑧的控制器和傳感器單元可以把手 動沖洗閥門(例如ROYAL⑧沖洗閥門)轉(zhuǎn)換成自動操作的閥門。總的來說，Sloan閥門公 司提供的沖洗閥門耐用、可靠性高并且適合長期使用。 然而，由于對于沖洗器的高需求以及成千上萬公共洗手間對沖洗器的需求，還存 在改進的自動沖洗器的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例涉及使用用來提供電力的光電電池的自動盥洗室沖洗器。本發(fā)明的實施例還涉及自動沖洗器，其能夠?qū)崿F(xiàn)自動或手動模式(取決于用戶動作)的兩種或多種沖洗量從而節(jié)省常規(guī)操作過程的水量，或者通過增加沖洗量來提供清潔功能。本發(fā)明的實施例涉及自動盥洗室沖洗器，其使用兩個或多個可以優(yōu)先于沖洗器自動操作的手動啟動的傳感器。手動啟動的傳感器可以是容性傳感器或按鈕。本發(fā)明的實施例還涉及包括具有按鈕和可視LED的用戶接口的自動沖洗器。 所述發(fā)明涉及使用用來提供電力的光電電池的自動盥洗室沖洗器。所述發(fā)明還涉及具有模塊設計的自動盥洗室沖洗器，以及操作和保養(yǎng)這種沖洗器的方法。所述發(fā)明還涉及新穎沖洗器封蓋，其能夠?qū)崿F(xiàn)易于保養(yǎng)和調(diào)節(jié)以及可選的最佳操作。 根據(jù)一個方面，本發(fā)明是盥洗室沖洗器。盥洗室沖洗器包括沖洗器主體、閥門組件、電子控制系統(tǒng)和沖洗器封蓋。沖洗器主體包括入水口和出水口 ，并且設計成容納控制入水口與出水口之間的水流的閥門組件。閥門組件包括相對于閥門座可移動的閥門部件，該閥門座根據(jù)閥門組件上的施加的壓力提供封閉動作。 根據(jù)另一個方面，自動盥洗室沖洗器包括具有入水口和出水口的閥門主體的閥門以及主體內(nèi)的閥門座。沖洗閥門還包括閥門部件(即，沖洗閥門機構(gòu))和外部封蓋。閥門部件與閥門座配合布置，其中閥門部件被構(gòu)造布置成控制入水口與出水口之間的水流。閥門部件在打開和關閉位置之間的移動受到引導腔內(nèi)的水壓控制。外部封蓋被設計用來容納電子控制模塊，該電子控制模塊包括傳感器和控制沖洗閥門的操作的致動器。光電電池提供電力。可選外部開關位于外部封蓋上，用于手動觸發(fā)沖洗閥門的手動沖洗。
上述方面的優(yōu)選實施例包括以下特征中的一個或多個外部封蓋包括封蓋主體、前封蓋和頂蓋。前封蓋包括光學窗口 ，其中傳感器是與光學窗口幾何對齊的光學傳感器。封蓋主體為外部封蓋提供總體硬度。外部封蓋的單個封蓋部分能夠?qū)崿F(xiàn)分別保養(yǎng)和封蓋部分的置換。外部封蓋包括兩個外部開關。 傳感器可以是光學傳感器并且傳感器窗口是光學窗口?？蛇x地，傳感器包括超聲波傳感器或設計來檢測體溫的熱傳感器?？蛇x地，傳感器是檢測大約800nm到1500nm范圍內(nèi)光輻射的近紅外傳感器?？蛇x地，傳感器是有無檢測傳感器?？蛇x地，傳感器是運動傳感器。
頂蓋在保持前封蓋的同時可以拆卸，頂蓋包括相對于封蓋主體適當定位的傳感器窗口。沖洗閥門還被構(gòu)造成調(diào)節(jié)傳感器的檢測靈敏度，同時保持定位在封蓋主體上的光學窗口。 頂蓋可以包括設計用于幫助移除頂蓋的至少一個側(cè)面。使用至少一個螺絲相對于閥門主體附接頂蓋，其中緊固至少一個螺絲把封蓋主體、前封蓋和頂蓋附接到引導帽(pilot c即)，該引導帽限定了引導腔并且附接到閥門主體。 外部封蓋可以包括排水通道，用于把來自外部封蓋內(nèi)部的水排出。頂蓋包括按鈕，
構(gòu)造成在上下位置之間移動并且設計成在按到下方位置時手動觸發(fā)沖洗周期?？梢苿影粹o
包括磁體，與簧片傳感器配合布置，該簧片傳感器能把信號提供到微處理器。 沖洗閥門可以包括活塞或柔性隔膜。柔性隔膜包括布置在中央連接泄壓通道和出
水口的通道，其中通過限定引導腔的壓力帽相對于閥門主體來保持柔性隔膜。沖洗閥門可
以包括隔膜中連接入水口和壓力腔的旁通口，旁通口具有小于通道的截面積。
根據(jù)另一方面，在包括具有入水口和出水口的主體的自動盥洗室沖洗閥門中，具有位于主體中的閥門組件，構(gòu)造布置成在電子系統(tǒng)將致動信號提供給致動器時打開和關閉從入水口到出水口的水流。自動沖洗閥門包括限定引導腔的壓力帽，該引導腔在致動器的控制下通過泄壓通道與出水口連通。自動沖洗閥門還包括作為電子系統(tǒng)一部分的傳感器，構(gòu)造來檢測位于沖洗閥門前方的使用者并且設計來把控制信號提供到電子系統(tǒng)，該電子系統(tǒng)被構(gòu)造來把驅(qū)動信號提供給致動器。外部封蓋安裝在壓力帽上方并且構(gòu)造來為電子系統(tǒng)提供外殼。外部封蓋與電子系統(tǒng)配合設計從而實現(xiàn)傳感器的靈敏度調(diào)節(jié)，而無需移除封蓋的傳感器窗口。 上述方面的優(yōu)選實施例包括以下特征中的一個或多個傳感器包括紅外傳感器或超聲波傳感器或熱傳感器。傳感器包括有無檢測傳感器或運動傳感器。 封蓋安裝在壓力帽上方。閥門組件包括相對于壓力帽固定的柔性隔膜，其中閥門
組件包括柔性隔膜中可在致動器的可控封閉下與引導腔連通的排出通道。 排出通道包括在引導腔帽與柔性隔膜中的排出通道之間延伸的柔性部件，其中柔
性部件包括在柔性隔膜在沖洗閥門的打開和關閉位置之間移動期間保持固定的密封墊。
柔性部件是中空管。中空管可以包括置于其中的彈簧。彈簧可以是巻繞的線材(coiled
wire)。 致動器可以是隔離致動器。閥門組件可以包括過濾器，用于過濾流向致動器的水。過濾器可以附接到柔性隔膜。 根據(jù)又一方面，一種操作自動沖洗器的方法包括提供沖洗器主體、閥門組件、包括微控制器的電子控制系統(tǒng)、以及沖洗器封蓋，其中沖洗器主體包括入水口和出水口 ，并且設計成容納控制入水口與出水口之間的水流的閥門組件，其中閥門組件包括相對于閥門座可移動的閥門部件，該閥門部件根據(jù)施加到閥門組件上的壓力提供封閉動作，并且執(zhí)行通過控制閥門部件的操作來控制從入水口到出水口的水流的沖洗器算法。 優(yōu)選地，沖洗器算法根據(jù)沖洗器前方的使用者的持續(xù)時間控制水量。對于較短使用持續(xù)時間，在使用者離開沖水器附近之后，沖洗器釋放少量的水，而對于較長持續(xù)時間，沖洗器釋放大量的水。這能夠節(jié)省大量水。沖洗器算法還掃描沖洗器的手動沖洗按鈕以避免多余的沖洗。沖洗器算法還簡化了用戶接口，使用了單個或多色LED和幾個沖洗按鈕中的一個。在按壓兩個沖洗按鈕時，為了清潔目的，使用者或操作者可以啟動大水量、較長持續(xù)時間沖洗。沖洗器算法還將沖洗器的各種錯誤狀態(tài)通知使用者，包括電池電量低或其他錯誤狀況。


圖1是用于沖洗馬桶或小便池的自動盥洗室沖洗器的透視圖。 圖2是自動盥洗室沖水器的另一實施例的透視圖。 圖3示意性地示出了自動盥洗室沖洗器中使用的控制電子電路和元件。 圖4示意性地示出了自動盥洗室沖洗器的另一實施例中使用的控制電子電路和元件。 圖5、圖5A-I、圖5A-II、圖5B-I、圖5B-II、圖5C、圖5D、 圖5E、圖5F和圖5G是示出自動盥洗室沖洗器的電子電路的電路圖。
圖6是用于檢測自動盥洗室沖洗器的手動啟動的容性傳感器的電路圖。 圖7是與安裝在自動盥洗室沖洗器上的光電電池一起使用的電路圖。 圖8是用于沖洗馬桶或小便池的自動盥洗室沖洗器的另一實施例的透視圖。 圖8A和圖8B分別是圖8所示的盥洗室沖洗器的正視圖和俯視圖。 圖9是圖8所示的盥洗室沖洗器拆掉沖洗器封蓋的透視圖。 圖9A是圖9所示的沖洗器封蓋的透視分解圖。 圖9B是圖9所示的沖洗器頂蓋的透視分解圖。 圖9C和圖9D是圖9A所示的沖洗器頂蓋的透視俯視圖和仰視圖。 圖10和圖10A是主要示出了電子控制模塊、螺線管致動器和位于沖洗器封蓋內(nèi)部
的沖洗機構(gòu)的沖洗器的截面圖。 圖11是位于圖9所示的電子控制模塊內(nèi)部的電路板的部分分解透視圖。 圖12是具有光電電池的自動盥洗室沖洗器的另一實施例的透視圖，其中該透視
圖拆掉了沖洗器封蓋。 圖13、圖13A和圖13B分別是圖12所示的沖洗器封蓋的正視圖、透視圖和俯視圖。 圖14是圖12所示的沖洗器封蓋的透視分解圖。 圖14A和圖14B是圖12所示的沖洗器頂蓋的透視圖。 圖14C和圖14D是用于光電電池的電子電路的容器的透視圖。 圖15是具有光電電池的自動盥洗室沖洗器的另一實施例的透視圖，其中該透視
圖已經(jīng)拆除沖洗器封蓋。 圖16、圖16A和圖16B分別是圖15所示的沖洗器封蓋的正視圖、透視圖和俯視圖。 圖17是圖15所示的沖洗器封蓋的透視分解圖。 圖17A和圖17B是圖15所示的沖洗器頂蓋的透視圖。 圖18示出了沖洗器操作和各個狀態(tài)。 圖19、圖19A、圖19B、圖19C、圖19D、圖19E和圖19F示出了微控制器執(zhí)行的整個算法。 圖20和圖20A示出了包括所使用的各個計數(shù)器的微控制器定時控制。 圖21、圖21A和圖21B示出了管理用于微控制器的分時的內(nèi)部定時跟蹤子程序。 圖22和圖22A示出了用于監(jiān)測電池電壓的電池電力管理子程序。 圖23和圖23A示出了用于控制沖洗器致動器的打開閥門定時器子程序。 圖24示出了用于檢測用于具有小水量手動沖水的小按鈕位置的子程序。 圖24A示出了用于中斷算法的鍵盤中斷子程序。 圖25示出了用于檢測用于具有大水量的手動沖水的大按鈕位置的子程序。 圖26示出了定時器中斷子程序，包括IR目標檢測。 圖26A示出了包括在圖26所示的定時器中斷子程序中的過程感測邏輯子程序。 圖27示出了用于在對目標進行IR檢測之后自動沖洗使用的過程沖洗邏輯子程 序。 圖28示出了用于控制電容充電過程使用的停止充電子程序。 圖29示出了調(diào)節(jié)LED子程序。 圖30示出了用于監(jiān)測電池電壓的電池電力管理子程序。
圖31、圖31A和圖31B示出了用于檢查和控制電容充電過程的子程序。
圖32示出了圖31、圖31A和圖31B所示的算法中使用的充電子程序。
具體實施例方式圖1是用于沖洗馬桶或小便池的自動盥洗室沖洗器的透視圖。自動盥洗室沖洗器
10包括置于外殼21中連接到供水線路14以及連接到出水線路16的沖洗器主體，出水線路
為相連的馬桶或小便池提供輸出。美國專利3， 778， 023、5， 881， 993、5， 295， 655描述了盥洗
室沖洗器的手動實施例，其全部內(nèi)容以引用方式并入于此用以解釋和更好的理解，但是并
不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。手動沖洗閥門可以使用下述模式轉(zhuǎn)換成自動沖洗器。 自動盥洗室沖洗器10包括手動超馳傳感器22和24，用于優(yōu)先于沖洗器傳感器
(例如，用于自動操作的光學傳感器、超聲波傳感器、容性傳感器、熱傳感器或無源近紅外傳
感器)。優(yōu)選地，手動超馳傳感器22和24是容性傳感器。優(yōu)選地，自動盥洗室沖洗器10還
包括有源或無源紅外傳感器使用的光學窗口 20，并且包括光電電池242。 圖2示出了用于沖洗馬桶或小便池的自動盥洗室沖洗器的另一示例的透視圖。自
動盥洗室沖洗器11包括位于外殼IIA和/或11B中連接到供水線路14以及連接到出水線
路16的沖洗器主體，該出水線路為連接的馬桶或小便池提供輸出。自動盥洗室沖洗器11
包括手動超馳傳感器22 (或如下所述的按鈕)，用來優(yōu)先于用于自動操作的沖洗器自動傳
感器。優(yōu)選地，手動超馳傳感器22是容性傳感器。自動盥洗室沖洗器ll還包括光學窗口
20以及用于提供電力的光電電池242。 自動盥洗室沖洗器可以包括一個、兩個或幾個光電電池。光電電池安裝在沖洗器 封蓋上，優(yōu)選地安裝在透光窗口后面?？蛇x地，光電電池安裝在相對于沖洗器主體可移動的 框架上。幾個光電電池可以安裝在相對于沖洗器主體可獨立移動的幾個框架上。這種移動 可以利用彈簧預先偏移并且保持在延伸的位置(或推壓在封蓋內(nèi))。可選地，光電電池和對 應的框架可以可移動地作為用于手動啟動沖洗器的按鈕(如下所述較大或較小水量)，或 者可以用于建立模式、診斷。 圖3示出了具有由電池34供電的控制器32的控制電子電路30?？刂破?2優(yōu)選 地是Freescale⑧制造的微控制器MC9S08GT16A。微控制器執(zhí)行各種檢測和處理算法，優(yōu)選 地被下載。然而，控制器和算法還可以以專用邏輯電路或其他形式實現(xiàn)。
控制電子電路30包括電源開關35、DC-DC轉(zhuǎn)換器36、螺線管驅(qū)動器38。螺線管驅(qū) 動器38把驅(qū)動信號提供給由螺線管反饋放大器42和信號調(diào)節(jié)器44監(jiān)測的螺線管40?？?制器32與驅(qū)動可視二極管66 (例如，藍色二極管)的指示器驅(qū)動器64相連，可視二極管用 于與使用者進行溝通。有源光學傳感器包括給IR發(fā)射器52提供電力的IR 二極管驅(qū)動器 50以及從IR接收器56接收信號的IR傳感器放大器54。整個操作由控制器32控制。
IR 二極管驅(qū)動器50被設計成根據(jù)目標和環(huán)境條件逐漸地增加或減小光強度輸 出。這對于使用IR接收器放大器54的IR接收器來說同樣適用。通常，由于一種方式足以 實現(xiàn)該目的，所以僅使用兩種方式中的一種。以下情況的示例如果環(huán)境太多IR光，則系 統(tǒng)增強光學發(fā)射信號。如果目標很接近，諸如在坐便器上，該系統(tǒng)減小IR信號以節(jié)省電力。 如果目標不足以引起IR反射，系統(tǒng)增強來自IR發(fā)射器52或者用于IR傳感器放大器54的 IR信號。
系統(tǒng)使用容性控制器60，其監(jiān)測傳感器22和24，并且在圖6中詳細示出。該系統(tǒng) 還使用連接到用以提供用戶接口的揚聲器的可選語音合成器70。連接到流量傳感器76的 可選流量傳感器調(diào)節(jié)器74用于檢測通過沖洗器的水流?？蛇x地，傳感器可以用來檢測馬桶 或小便池中水的溢出并且把信號提供給控制器32用于關閉自動沖洗器。
該系統(tǒng)還使用連接到天線82的可選RF收發(fā)器80，該天線用于與遠程定位的中央 處理器或網(wǎng)絡進行無線通信。該設計可以與無線連接盥洗室沖洗器和衛(wèi)生設施的網(wǎng)絡一起 部署。遠程定位的網(wǎng)絡能監(jiān)測和采集有關沖洗器和衛(wèi)生設施的相關信息。沖洗器與衛(wèi)生設 施之間的通信優(yōu)選地使用低頻RF信號，與遠程定位網(wǎng)絡節(jié)點的通信優(yōu)選地使用高頻RF信 號。 通常，使用有線或無線數(shù)據(jù)通信來傳送信息，因為該信息與盥洗室沖洗器和衛(wèi)生 設施的工作狀態(tài)有關。傳送的信息(與設備ID—起)可以包括電池電壓、沖洗次數(shù)、該單 元正處于運行狀態(tài)(不能關閉)、無水狀態(tài)(不能打開)等。使用RF收發(fā)器80和天線82， 該系統(tǒng)可以接收信息，諸如從遠程其他地方啟動的命令。固定裝置可以在網(wǎng)絡方式下彼此 通信。固定裝置可以與最接近的中央單元通信，所述單元可以把數(shù)據(jù)(有線或無線)傳送 到更寬的網(wǎng)絡，如互聯(lián)網(wǎng)。在優(yōu)選實施例中，使用者通過請求每個固定位置打開并且隨后關 閉來啟動寬定位(location wide)診斷任務。反過來，每個固定裝置報告成功/不成功操 作。固定裝置還可以報告其他變量，如電池電壓、沖洗次數(shù)等。使用者隨后采集信息并且根 據(jù)結(jié)果排定保養(yǎng)安排。這對于在商業(yè)機構(gòu)(諸如會議中心、棒球場等)中保養(yǎng)人員時常派 工作人員在有事發(fā)生前去監(jiān)測固定裝置的工作狀態(tài)并且手動做記錄的情況中尤其有益。
微控制器MC9S08GT16A用于以下主要功能微控制器32管理電壓調(diào)節(jié)，從而不管 電池電壓(DC-DC轉(zhuǎn)換器)是多少，根據(jù)需要把定量的電壓提供給硬件部分。微控制器32 監(jiān)測手動沖洗按鈕。在電容接觸的情況下，保養(yǎng)必需的功能和由于環(huán)境背景而進行的調(diào)節(jié) 隨時間變化。微控制器32使用IR發(fā)射器和接收器電路來監(jiān)測目標并且相應地運行。微控 制器32把必需的信號提供給螺線管，從而它將會打開和關閉。微控制器32保持自我監(jiān)測， 從而如果可執(zhí)行軟件進入死循環(huán)，則相應地將程序復位。微控制器32管理所有用戶診斷輸 入。微控制器32管理所有模式設置。微控制器32監(jiān)測電源水平并且必要時采取措施，如 關閉閥門并且停止操作。微控制器32監(jiān)測螺線管閉鎖和解鎖信號以節(jié)省電力。
在PCT公開W02005/056938和W02004/061343中描述了控制電子電路的其他實施 例，這兩篇文獻以引用方式并入于此。 根據(jù)其他實施例，控制電子電路包括屬于Toshiba制造的8位CMOS微控制器 TMP86P807M的微控制器。該微控制器具有8K字節(jié)的程序存儲器和256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲 器。使用具有通用PR0M編程器的Toshiba適配器套接字實現(xiàn)編程。微控制器工作在三個 頻率(fe = 16MHz， fe = 8MHz， fs = 332. 768kHz)下，其中前兩個時鐘頻率用于正常模式， 第三個頻率用于低功率模式(即，睡眠模式)。微控制器工作在各種動作之間的睡眠模式 下。為了節(jié)省電池電力，微控制器針對輸入信號周期性地對光學傳感器進行采樣，并且隨 后觸發(fā)功耗控制器。功耗控制器對信號調(diào)節(jié)器和其他組件加電。不同地是，光學傳感器單 元、電壓調(diào)節(jié)器(或升壓器)和信號調(diào)節(jié)器沒有被加電從而節(jié)省電池電力。在操作期間， 微控制器還把指示數(shù)據(jù)提供給指示器，例如，可視二極管66或揚聲器72?？刂齐娮与娐房?以從上述無源光學傳感器或有源傳感器接收信號。低電池檢測單元可以是可從MicrochipTechnology得到的型號為TC54VN4202EMB的低電池檢測器。電壓調(diào)節(jié)器可以是同樣可從 Microchip Technology (http:〃www. microchip, com)得至U的零件編號為TC55RP3502EMB 的電壓調(diào)節(jié)器。微控制器可替代地是可從National Semiconductor得到的零件編號為MCU C0P8SAB728M9的微控制器。 圖4示出了控制電子電路30A，其具有分別由手動按鈕255和256啟動的控制器 32監(jiān)測簧片開關255A和256A。每個手動按鈕開關由簧片開關和磁體構(gòu)成。當使用者按下 按鈕時，電路通過手動信號IRQ把信號發(fā)送到時鐘/復位單元，隨后使得時鐘/復位單元產(chǎn) 生復位信號。同時，改變手動信號電平來對微控制器32作出響應，這是有效的手動沖洗信號。 圖4所示的控制電子電路30A使用包括IR傳感器放大器90和IR接收器92的無 源光學檢測器。在PCT公開W02005/056938和W02004/061343中具體描述了無源光學傳感 器，這兩篇文獻以引用方式并入于此。 根據(jù)實施例，沖洗器包括一個或幾個光電電池，用于產(chǎn)生與接收的光量成比例的 電壓。當系統(tǒng)30或30A加電并且開始操作時，該系統(tǒng)監(jiān)測該電壓并且繼續(xù)監(jiān)測隨后的電 壓。首次加電時，如果光電電池沒有輸出電壓，這意味著黑暗環(huán)境并且因此該單元標記時間 并在預定量時間內(nèi)計數(shù)。如果時間足夠長，如數(shù)小時和幾天，并且在相同時間段內(nèi)沒有檢測 到目標，則沖洗器系統(tǒng)被加電，但是沒有人在使用盥洗室(即，燈被關閉)，因此該系統(tǒng)進行 節(jié)電模式。在該模式中，系統(tǒng)以較低頻率掃描目標以節(jié)省電池電力。該系統(tǒng)還可以停止或 放緩其他功能，如掃描超馳按鈕、電池電壓等。 如果光電電池沒有輸出電壓，但該系統(tǒng)獲得有效目標，則該系統(tǒng)指示錯誤(即，光 電電池沒電或失效或者與光電電池有關的連接和/或電路斷開)。在這種情況下，該系統(tǒng)可 以停用與光電電池有關的全部或部分功能。這些功能監(jiān)測環(huán)境的明或暗狀態(tài)、目標陰影檢 測、電力產(chǎn)生等。 在首次加電之后，該系統(tǒng)正常監(jiān)測光電電池功能。在這種情況下，該模塊將繼續(xù)監(jiān) 測光電電池電壓(在正常操作模式下)。在有些情況下，如果輸出電壓足夠大，該系統(tǒng)使用 對應的能量用于沖洗，或者存儲在可再充電裝置中供以后使用。可再充電裝置可以是電容 器或可再充電電池/電池組。如果光電電池電壓不足以提供用于運行的電力，可能是目標 在光電電池上投下了陰影的情況。在這種情況下，該系統(tǒng)使用低電壓信息作為對目標檢測 算法的補充，由此在該狀態(tài)之前，沖洗器可以處于緩慢操作模式。在該操作模式下，系統(tǒng)節(jié) 省能量。使用檢測算法(針對有源或無源傳感器)檢測每個目標并且光電信息提供補充數(shù) 據(jù)。 如果該系統(tǒng)使用有源或無源傳感器算法檢測到有效目標，然而光電電池電壓在幾 個檢測周期為低或者為零，則指示錯誤狀態(tài)。在這種情況下，系統(tǒng)認為光電電池損壞并且忽 略與光電電池有關的功能，而僅使用電池電力。 圖5、圖5A、圖5B、圖5C、圖5D、圖5E、圖5F和圖5G足示出了自動盥洗室沖洗 器的電子電路的電路圖。電路包括檢測電容接觸(接近)感測的Cypress微處理器 CY8C21634-24LFXI。 Cypress微處理器包括檢測電容問題的模擬部分以及負責把這些信號 轉(zhuǎn)換到微控制器32用于輸入/輸出的數(shù)字部分。電容"按鈕"可以具有不同的形狀和表面。
電路使用設置沖洗量的跳線引腳來進行模式選擇。根據(jù)抽水馬桶設置沖洗量。電路還使用處理器U7 ，其是一種用米設置檢測范圍的數(shù)字調(diào)諧電位器。 圖5F示意性地示出了用于無源光學傳感器92 (圖4)的檢測電路90。無源光學傳 感器不包括光源(不發(fā)光)并且只包括檢測到達環(huán)境光的光檢測器。當與有源光學傳感器 比較(使用圖3所示的IR光發(fā)射器52和IR接收器56)時，無源傳感器實現(xiàn)減小的功耗， 這是因為消除了與IR發(fā)射器有關的所有功耗。光檢測器可以是光電二極管、光敏電阻或根 據(jù)接收光的強度或波長提供電輸出的其他一些光學組件。選擇在350到1500納米、優(yōu)選的 是在400到1000納米、甚至最優(yōu)選在500到950納米范圍內(nèi)有效的光接收器。由此，光檢 測器對位于沖洗器前方的使用者發(fā)出的體溫不敏感。 無源傳感器使用的檢測電路90能夠明顯減小能量消耗。電路包括檢測組件D(例 如光電二極管或光敏電阻)、兩個比較器(U1A和U1B)，兩個比較器相連接以在接收到高脈 沖時從檢測組件提供讀數(shù)輸出。優(yōu)選地，檢測組件是光敏電阻。電壓V。。為從電源接收到的 +5乂(或+3^。電阻I^和R3是V。。與地之間的分壓器。二極管D工連接在脈沖輸入和輸出線 之間從而讀出在光檢測期間被充電的電容器Q處的電容。 優(yōu)選地，通過在PCT公開W02005/056938和W02004/061343中示出的光學透鏡54 或光學組件的適當設計，光敏電阻被設計成接收強度在1到1000勒克司范圍的光，這兩篇 文獻以引用方式并入于此。例如，光學透鏡可以包括彩色照相材料或尺寸可變光圈。 一般 來說，光敏電阻可以接收用于適合檢測的強度在0. 1到500勒克司范圍的光。光電二極管 的電阻對于較低光強度很大，并且隨著強度增加電阻降低(通常按指數(shù)分布)。
參考圖5F，在CONTROL IN處的默認邏輯為"高"。比較器U1A在節(jié)點252A輸出 "高"。DECTECTION READ OUT為邏輯"低"。微控制器從CONTROL IN輸出邏輯0，在輸入連接 端接收"高"脈沖時，比較器U1A接收"高"脈沖并且把"高"脈沖提供給節(jié)點A。在這一點， 通過比較器U1B把對應的電容器電荷讀出到輸出端7。輸出脈中是其持續(xù)時間取決于光檢 測時間段期間為電容C1所充的光電流的方波。因此，微控制器32(圖4)接收取決于所檢 測光的信號。CONTROL IN保持"低"足夠長時間以完全使得C1放電。隨后，C0NTR0L IN返 回到"高"。比較器U1A還跟隨輸入端，節(jié)點91A開始為電容Cl充電，比較器U1B輸出將變 為"高"。當DETECTI0RREAD OUT變?yōu)?高"時，微控制器啟動定時器。當Cl (節(jié)點A)電壓 達到2/3Vcc時，UlB輸出將變?yōu)?低"，使得定時器停止。定時器值(或來自DETECTOR READ 0UT的脈寬)取決于光電流。重復該過程以測量環(huán)境光。方波的持續(xù)時間與光敏電阻處激 勵的光電流成比例。檢測電流處于微控制器所執(zhí)行的檢測算法中。 由于消除了采用有源光學傳感器中使用的耗能IR光源的需要，所以該系統(tǒng)能構(gòu) 造來實現(xiàn)較長的電池使用壽命(通常如果不使用光電電池，在不換電池的情況下運行多 年)。而且，無源傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)確定是否存在使用者、使用者移動以及使用者移動方向的 更準確的裝置。 與要使用何種光學感測組件有關的實施例取決于以下因素光敏電阻的響應時間 是20到50毫秒的量級，由此光電二極管的響應時間是幾個微秒量級，因此使用光敏電阻將 需要明顯較長的時間構(gòu)成，這影響整個能量消耗。 而且，無源光學傳感器可以用來確定使用設施中的明或暗，反過來改變感測頻率 (如在水龍頭檢測算法中實現(xiàn)的那樣)。即，在黑暗使用設施中，基于以下假設降低了感測 率在這種形式下，不會使用水龍頭或沖洗器。感測頻率的降低進一步減小了整個能量消耗，并且這樣延長了電池壽命。 圖5G提供了可替代的檢測電路93的原理圖。該電路可以用來直接連接到微控制 器，如下所述。該電路可以包括在電路90中。在圖5G中，三個電阻與光電檢測器D并聯(lián)。 在不同的光線條件下把VCC提供到CHARGE 1 (充電1)或CHARGE 2 (充電2)或CHARGE3 (充 電3)等價于將不同的并聯(lián)電阻并聯(lián)到光電檢測器D。因此，該系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)DETECTOR READ OUT的分辨率。 微控制器如下讀出光學數(shù)據(jù)首先，所有充電引腳都設置為高阻(Hi-Z，就像沒有 Vcc，沒有電流流過電容器)。隨后，輸入/放電引腳被設置為輸出，并且被設置為"低"，使得 電容器C1從該引腳放電。接下來，放電引腳作為輸入被充電。此時，該引腳的邏輯為"低"。 隨后，充電引腳被設為"高"。微控制器選釋充電0，或充電0+充電X(X二 1，2，3)。因此，電 流從充電0+充電X流到電容器，此時，啟動定時器。電容器電壓將增加，到達2/3Vcc (作為 微控制器電源，也是I/O輸出電壓)。此時，輸入/放電引腳中的邏輯將從"低"變?yōu)?高"， 并且將定時器停止。定時器值對應于充電時間，這取決于充電電流(通過光電二極管D，并 且通過一個或幾個并聯(lián)電阻)。通過選擇不同的并聯(lián)電阻并且與光電池一起充電，可以調(diào)節(jié) 定時器分辨率并且可以限制最大充電時間。 PCT公開W02005/056938提供了對無源光學系統(tǒng)的具體描述，以引用方式將其并
入于此。該PCT公開還描述了影響無源光學系統(tǒng)的操作和校準的各種因素。傳感器環(huán)境很
重要，這是因為檢測取決于環(huán)境光條件。該PCT公開還描述了在使用設施中的環(huán)境光從正
常狀態(tài)變得明亮或者從正常狀態(tài)變得黑暗時的多種盥洗室條件的不同檢測算法。 圖6是容性感測電路的電路圖。電路包括Cypress微處理器CY8C21634-24LFXI，
其從一個、兩個或幾個容性傳感器接收信號并且與圖3或圖4所示的Freescale微控制器
32通信。容性傳感器可以定位在沖洗器封蓋的各個表面上。 圖7是連接到光電電池的電路的電路圖。光電電池240提供電壓最高為5V的電 力，其對電容器C13進行充電。電壓值還被提供給微控制器，其對光電電池產(chǎn)生的電力分配 最高優(yōu)先級。只有當電池電壓下降到2. 5V以下(例如，在黑暗房間中)時，電池組才對電 容器33充電。螺線管驅(qū)動器使用大約6. 2V來閉鎖螺線管，使用大約3. 6V來解鎖螺線管， 如下所述。 圖8是用于沖洗馬桶或小便池的自動盥洗室沖洗器的透視圖。自動盥洗室沖洗器 IOB包括耦接到供水線路14并且耦接到出水線路16的沖洗器主體12，該出水線路為連接 的馬桶或小便池提供輸出。盥洗室沖洗器主體12還耦接到手動端口 18?？梢允褂孟率龅?模塊把手動沖洗器閥門轉(zhuǎn)換成自動沖洗器。在自動沖洗器設計中，使用通過鎖定環(huán)17耦接 到端口 18的帽19關閉手動端口 18。圖8A和圖8B是組裝用于操作的盥洗室沖洗器10的 各個正視圖和俯視圖。 自動盥洗室沖洗器10B還包括容納電子控制模塊125的外部沖洗器封蓋，如圖9 所示。外部沖洗器封蓋優(yōu)選地是圓頂型外部封蓋，專門設計用于對控制模塊125進行保護 和方便維修。沖洗器封蓋還包括手動超馳按鈕255和256，用于優(yōu)先于沖洗器傳感器(例 如，光學傳感器、超聲波傳感器、容性傳感器、熱傳感器或無源近紅外傳感器)。
如圖8、圖8A、圖8B和圖9所示，沖洗器封蓋包括封蓋主體100，正封蓋130和頂蓋 250。使用附接環(huán)122把整個沖洗器封蓋相對于沖洗器主體固定，該附接環(huán)把引導帽134和沖洗器主體12相連。如圖IO所示，電子控制模塊125定位在定位板(alignment plate) 128 上，其限定了相對于沖洗器正向的模塊位置和方向。電子控制模塊125包括控制圖3和圖 4所示的沖洗器的整個操作的電子組件，包括傳感器和控制器，用于執(zhí)行檢測和沖洗算法。 控制器把信號提供給螺線管驅(qū)動器，該螺線管驅(qū)動器接著把驅(qū)動信號提供給螺線管致動器 40(圖10)。螺線管致動器40控制沖洗器閥門組件的操作，該沖洗器閥門組件打開和關閉 從輸入14到輸出16的水流。 圖IO和圖IOA是示出了沖洗器IOB的截面圖，包括全都位于外部封蓋內(nèi)部的電子 控制模塊125和螺線管致動器40。圖10和圖10A還部分示出了沖洗器主體12的頂部，沖 洗器主體12被設計成接收包括柔性隔膜150的沖洗器閥門組件。電子控制模塊125包括 防水外殼126 (圖9)，優(yōu)選的是塑料外殼，用于容納電池組、電子電路和傳感器。優(yōu)選地，傳 感器是光學傳感器，具有工作在可見光到紅外范圍內(nèi)的光源(即發(fā)射器)和/或光檢測器 (即，接收器)。可選地，傳感器是超聲波傳感器或紅外體溫檢測器。 仍然參考圖10和圖IOA，沖洗組件包括壓力帽(引導腔帽)134、柔性隔膜150和 耦接到螺線管致動器40的壓力釋放組件。柔性隔膜150把兩個都位于閥門主體12中的環(huán) 形進水腔130與引導腔135隔開，其中出水通道提供兩個腔之間的互通。壓力釋放組件包 括耦接到位于引導帽134的頂部136內(nèi)部的輸入通道和輸出通道139的引導按鈕138。
如通過引用并入于此的PCT申請PCT/US02/38758所述，引導按鈕138被螺絲固定 到致動器40的末端部來形成閥門。具體地說，致動器40的柱塞作用到引導按鈕138內(nèi)的 閥門座上來控制通道139與143之間的水流。這種布置為這種螺線管閥門提供了可再現(xiàn)和 耐用的密封部件。與引導按鈕138和致動器40 —起設計了幾個0型環(huán)，提供防水密封并且 防止加壓的水進入封蓋內(nèi)部。O型環(huán)還把引導按鈕138密封在頂部136內(nèi)的腔中并且防止 通過該腔滲漏到腔孔(bore)，其中致動器40部分位于該腔孔中。重點注意的是，這些封塞 沒有處于壓力下。密封部件精確地控制螺線管柱塞的沖程，如上所述。理想的是使得這種 沖程保持很短從而減小螺線管電力需求。 再次參考圖9，在封蓋內(nèi)，電子控制模塊125位于定位板128上，而定位板128定 位成與引導腔蓋134相接觸。板128包括開口，被設計來容納引導帽134的頂部。電子控 制模塊125包括具有控制電子電路(包括用于使得上述光學傳感器工作的前置放大器和 放大器)的兩個電路板、螺線管驅(qū)動器和優(yōu)選的四個電池，所有電池都位于塑料外殼126 內(nèi)。與電子控制模塊125相關的光源耦接到輸出透鏡170，用于為發(fā)射光提供路徑。接收 器透鏡172把接收的光會聚到也定位在塑料外殼126內(nèi)的光檢測器上。在PCT申請PCT/ US02/38758中描述了光源和檢測器以及整個控制電子電路的操作。美國專利6， 212， 697描 述了光學傳感器的其他實施例，該文獻以引用方式并入于此。 再次參考圖10和圖IOA，供水線路14與由沖洗器輸出端16的上端附近形成的閥 門主體12和腔壁148限定的進水腔連通。柔性隔膜150被安置在由沖洗器輸出端16出入 口形成的主閥門座156上，并且具有與引導腔帽134邊緣接觸的圓形外沿154。固定環(huán)122 把引導腔帽134相對于沖洗器主體12夾緊在邊緣132處，其中隔膜50的外沿154還夾緊 在邊緣132與沖洗器主體12之間。 在打開狀態(tài)下，進入腔中的供水壓力大于引導腔135中的水壓，從而將柔性隔膜 150移開。當柔性隔膜150從座156被頂起時，供水從供水線路14經(jīng)由閥門座156通過進水腔進入沖洗管道16。在關閉狀態(tài)下，進入腔中的水壓與引導腔135中的水壓相同，這是因 為經(jīng)過隔膜中的出水孔壓力得到均衡。當輸出通道139由螺線管致動器40的柱塞關閉時， 進行壓力均衡。隨后，頂端引導腔135中的水壓作用于較大表面，因此從上方對隔膜施加的 力比進水腔內(nèi)的相同壓力在隔膜150的較小的下表面產(chǎn)生的力要大。因此，隔膜150通常 保持安置于座156上(當通道139關閉一段時間并且進行壓力均衡時)。
為了沖洗馬桶，螺線管操作的致動器40通過允許液體在引導進水通道37與出水 通道143之間流動來釋放引導腔135中的壓力。隔膜的沖程確定了腔重新裝滿的時間。而 且，致動器40控制壓力釋放時間(S卩，排出引導腔135的時間)，從而確定了沖洗閥門打開 使水通過的時間。致動器40與隔膜組件的沖程兩者控制了沖洗的持續(xù)時間(針對所選擇的 出水通道的大小)并且由此控制通過沖洗閥門的水量。在有限供水的許多地方，嚴密地控 制沖洗器每次運行時通過沖洗閥門的水量是非常重要的。各國政府已經(jīng)通過不同的規(guī)章， 限定在商業(yè)衛(wèi)生間中允許通過沖洗閥門的水量。致動器和控制電子電路的新設計能夠放出 相對精確數(shù)量的沖洗水，如在專利申請PCT/US02/38758或PCT/US02/41576中所描述的那 樣，這兩篇文獻以引用方式并入于此。 致動器40和致動器按鈕38的設計對于可再生、長期使用的沖洗器IOB來說是 很重要的。致動器40可以具有其柱塞，柱塞直接作用于致動器按鈕38的座，形成非隔離 的設計，其中水直接與螺線管致動器的移動電樞(moving armature)接觸。在美國專利 6， 293， 516或美國專利6， 305， 662中描述了該實施例，這兩篇專利以引用方式并入于此。可 替換地，致動器40還可以具有由隔膜包圍的柱塞，該隔膜起到用于外部的水的隔離層的作 用，外部的水不直接接觸電樞(并且直接移動的電樞被包圍在電樞液體中)。在這種隔離 的致動器實施例中，隔膜被擠壓到關閉位置中的致動器按鈕38的座上。在PCT中請PCT/ US01/51098中具體描述了該隔離致動器(包括按鈕38)，該申請以引用方式并入于此。
通常，螺線管致動器40包括具有磁性纏繞的電繞組的線軸(bobbin)以及線軸內(nèi) 可直線移動的電樞。致動器的閉鎖形式包括鐵磁體電極條，其磁耦合到反作用于電樞彈簧 的永磁體。永磁體被布置來把電樞閉鎖在打開狀態(tài)。電樞彈簧把電樞保持在延伸位置(即， 關閉位置，柱塞防止水流經(jīng)通道37)。為了沖洗馬桶，微控制器把控制信號提供給驅(qū)動電路， 該驅(qū)動電路把電流提供給致動器40的螺線管繞組。驅(qū)動電流產(chǎn)生在鐵磁體電樞和電極條 中聚集在磁通路線上的磁場，如在PCT申請PCT/USO 1/51098中所述。閉鎖致動器(即，雙 穩(wěn)態(tài)致動器)不需要電流來維持閥門打開。 在非閉鎖形式中，沒有永磁體把電樞保持在打開位置，所以如果引導閥門保持打 開，驅(qū)動電流必須繼續(xù)流動(即，需要驅(qū)動電流使得柱塞離開引導座，允許水流經(jīng)通道37)。 可以通過僅去除電流驅(qū)動再次關閉引導閥門。另一方面，為了關閉閉鎖致動器中的引導閥 門，電流必須反向驅(qū)動通過繞組，從而所得到的磁場與致動器經(jīng)歷的永磁場相反。這允許電 樞彈簧把致動器40的柱塞重新安置到彈簧彈力再次大于磁力的位置。隨后，當隨后去除驅(qū) 動電流時，致動器將保持在引導閥門關閉位置。 再次參考圖9A，外部封蓋被設計用于自動沖洗器10的優(yōu)化操作和易于維修。封蓋 主體100提供總體保護和硬度。前封蓋130和頂蓋150具有與主體100互補的形狀以形成 圓頂型結(jié)構(gòu)并且能夠?qū)崿F(xiàn)簡單拆卸(如圖9A分解示圖所示)。主體100、前封蓋130和頂 蓋150裝配在一起像個簡單的三維智力玩具。在優(yōu)選實施例中，三個組件的表面被布置成提供防水密封。同樣如圖2A所示，通過緊固位于引導帽34中的各個協(xié)作螺紋30A和30B， 螺絲160A和160B固定在頂蓋150中。螺絲160A和160B包括各個螺絲帽163A和163B (圖 9B)，可選擇地設計用于獨有的定制扳手(或螺絲驅(qū)動頭)，防止未授權(quán)拆除。這種布置固 定并且把封蓋主體100與前封蓋130和頂蓋150附接一起，全部都耦接到引導腔封蓋134。 這種布置還把控制模塊125和板128相對于引導帽134固定，而引導帽134通過固定環(huán)122 附接到?jīng)_洗器主體12。 參考圖9，主體100包括側(cè)后面(具有近似圓柱形)、頂面104以及橢圓形接合表 面，其與圖9A所示的前封蓋130的面一起布置。主體100還包括圖9A所示的與頂蓋150 的對應面一起布置的頂側(cè)接合表面。同樣如在美國專利7， 188， 822中所述，主體100還包 括與用于螺絲160A和160B的各個螺絲導槽一起布置的孔，從頂蓋150延伸到引導封蓋134 中的各個螺紋孔(圖10A)。為了把前封蓋130附接到主體100，主體100包括兩個槽，與定 位在前封蓋130的內(nèi)側(cè)上的前面一起布置。矩形前面獨有地限定了主體100和前封蓋130 的相對位置，并且提供了相對強度。 主體100包括分配器組件119(圖10A)，把光傳感器開口 120分成兩部分。分配 器119的外側(cè)包括遮光板，防止光源透鏡170與接收器透鏡172之間的串擾。有源光傳感 器包括光源，其通過光學窗口 132發(fā)射透鏡170所聚集的紅外輻射。如果附近有目標，所發(fā) 射的輻射的一部分被反射回到光學窗口 132。透鏡172采集并且把所反射的輻射的一部分 提供給接收器。接收器把對應信號提供給微控制器，來控制沖洗閥門的整個操作。
存在一種用于無源紅外傳感器的主體的替代實施例，不包括光源，僅包括通過光 學窗口 132的紅外檢測器。因此，在該實施例中，不存在光源，不需要分配器組件119。
重要的是，選擇圓形封蓋的材料以提供對電子控制模塊125和致動器40的保護。 封蓋由塑料構(gòu)成，該塑料耐用并且很好地抵抗為了清潔而在衛(wèi)生間經(jīng)常使用的化學制品的 腐蝕。該材料還充分地耐沖擊(取決于安裝類型，即，公共或私用)從而抵抗故意破壞的 嘗試。而且，沖洗器封蓋被設計成在故意破壞情況下替代封蓋主體100、前封蓋130或頂蓋 250，而無需關閉供水或者拆除電子控制模塊125。而且，可以在不關閉供水的情況下更換電 子控制模塊125。 主體100可以可替代地由不銹金屬(代替塑料)制成，而前封蓋130或頂蓋250還 是由塑料制成。為此目的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)聚砜是非常理想的塑料材料。前封蓋130包括窗口 132 并且也可以由聚砜塑料制成，不會妨礙或干擾來自傳感器的紅外信號的透射。優(yōu)選地，窗口 132掩蓋或遮掩沖洗閥門10中的內(nèi)部組件。優(yōu)選地，把顏料添加到聚砜從而大約70%的所 有波長的可見光通過窗口 132，而大約30%的將被阻擋。Amoco制造的規(guī)格編號為BK1615 的顏料提供了暗色(不完全黑)、較深的淡紫色窗口 132，其遮掩內(nèi)部部件，然而允許所使用 波長的絕大部分光的透射。窗口 132通常由與前封蓋130的其他部分相同的材料制成，但 是相比前封蓋130的剩余部分的些許糙面精整可以更光滑。 一般來說，窗口 132由適合于 所選類型的沖洗器傳感器的材料制成。 定位板128包括兩個前定位柱、兩個后定位柱和兩個螺絲孔。定位板128還包括 排水通道，與位于主體100后部的水道129(圖8B和圖10)設計在一起。在萬一故障的情 況下，可能會漏水，這會使水流到?jīng)_洗器封蓋。水道129提供從沖洗器封蓋內(nèi)部到外部的出 水口。水道129防止沖洗器封蓋中的水蓄積，并且由此防止溢流和對電子模塊125的潛在損壞。然而，水道129不能允許從沖洗器封蓋外部到內(nèi)部的大水流(例如，清洗期間來自封 蓋20的頂部或側(cè)部)。通過定位板和水道129的有一定形狀的表面實現(xiàn)這一點。根據(jù)其他 實施例，沖洗器封蓋20被設計成承受高壓清洗，同時還提供排水(vent)通道129。
重要的是，沖洗器封蓋被設計成無需斷開經(jīng)由輸入線路14提供的供水或者拆除 固定環(huán)122來維修自動沖洗器IOB。通過擰松螺絲160A和160B并且抬起頂蓋150可以拆 除頂蓋250，如圖9A所示。在抬起頂蓋150時，由于主體100中的凹槽存在，通過向上滑動 可以拆除前封蓋130。而且，在拆除螺絲160A和160B時，可以抬起整個封蓋并且可以接觸 到電子控制模塊125。這能夠?qū)崿F(xiàn)維修或更換電子控制模塊125，同時致動器40仍然保持 原位并且提供對外部供水的阻隔。例如，可以通過拆除螺絲182和后蓋181從而把電池從 主體126中取出來更換電池(圖10)。在更換電池之后，把封蓋181附接回位并且擰緊螺絲 182。因此，可以由未經(jīng)訓練的人員來更換電池，而無需呼叫水管工人并且無需關閉外部供 水。 再次參考圖9A、圖9B和圖9C，頂蓋250包括曲面圓形頂面258，與按鈕固定器(圖 9A)和按鈕255和256 —起布置。頂蓋250還包括側(cè)而254A和254B，其具有很重要的功能 用于抬起頂蓋150(在擰松螺絲160A和160B之后)而無需任何工具。頂蓋包括兩個按鈕， 包括按鈕帽255和256、磁體257和258、按鈕主體259和260、以及彈簧290A和290B。這 些組件被構(gòu)造成相對于頂部固定器270固定?？刂颇K包括與磁體257和258 —起布置的 兩個簧片開關。置換任何一個按鈕255或256則置換對應的磁體257或258，其被布置成將 由對應的簧片開關346A或346B調(diào)整，如圖11所示。即，每個簧片開關是感測沖洗按鈕按 壓(或啟動)的傳感器。 頂部固定器270包括彈簧導槽272A和272B，用于容納彈簧290A和290B，與各個按 鈕主體259和260接觸。按鈕主體259包括分別與凹面278A和278B配合設計的凸起277A 和277B。按鈕主體260包括與凹面278C配合設計的凸起277C。頂部固定器270還包括與 附接柱267A、267B、268A和268B配合設計的附接開口 274A、274B、275A和275B，如圖9D所 示。附接開口 274A、274B、275A和275B與附接柱267A、267B、268A和268B的配合實現(xiàn)了頂 部固定器與頂蓋250的水平面252的連接，同時分別固定彈簧290A、290B，按鈕主體259、 260，磁體257、25S以及按鈕帽255、256。這種連接可以是咬合連接、或粘合連接、或者超聲 波焊接的熱焊接。橡膠帽294提供了防水密封。頂部固定器270的凹面278A、278B和278C 被設計為排水開口 。橡膠墊圈265和266分別用于螺絲160A、160B。頂蓋250包括隔離物 253，用于部分地操控按鈕255和256。頂蓋250還包括螺絲導槽159A和159B，每個都具有 側(cè)導槽，用于操控頂部固定器270。 重要的是，外部封蓋被設計成調(diào)節(jié)光學傳感器的靈敏度，同時保持光學窗口 132 在適當位置。具體地說，在拆除螺絲160A和160B之后，通過握持側(cè)面254A和254B可以拆 除頂蓋250。側(cè)面254A和254B被設計和布置成由未經(jīng)過訓練的人員的手指簡單去除，而無 需使用專門的工具。在抬起頂蓋150之后，主體100中的頂部開口提供了到調(diào)節(jié)螺絲90的 接觸端口 (圖3)。調(diào)節(jié)螺絲90耦接到電路板92上的組件。 調(diào)節(jié)光學傳感器靈敏度的人員去除頂蓋250并且還去除位于控制器外殼126的頂 部上的密封蓋188。在密封蓋188下方，有一個螺絲帽，可以正向或反向調(diào)節(jié)從而增加或降 低光學傳感器的靈敏度，同時保持前封蓋130和光學窗口 132在適當位置。具體地說，根據(jù)正向調(diào)節(jié)使得電阻降低并 且光源接收較高驅(qū)動電流從而增加發(fā)射光強度。由此，在操作的真實條件下調(diào)節(jié)光學傳感 器(或紅外傳感器或超聲波傳感器)的靈敏度。調(diào)節(jié)之后，密封蓋188被推回到外殼126 上以提供密封，并且使用螺絲160A和160B把頂蓋250再次附接到封蓋主體100。
上述電子控制模塊設計用于簡單和高時效地轉(zhuǎn)換到手動沖洗閥門(如ROYAL⑧ 沖洗閥門)。整個轉(zhuǎn)換過程只需要幾分鐘。在關閉供水之后，拆除手動手柄，并且把具有封 蓋19的鎖定環(huán)17布置在手動端口 18上。隨后，從手動沖洗器主體拆除原始的頂蓋。根 據(jù)手動沖洗器類型，包括柔性隔膜的沖洗閥門組件還可以置換成隔膜150(以及沖洗插片 (flushing insert)，用于對引導腔泄流)。隨后，使用作用于螺紋123的固定環(huán)122把整個 封蓋擰到主體12上，整個封蓋包括附接到引導帽134的電子控制模塊125。
如上所述，可以在不關閉外部供水的情況下置換控制模塊125中的電池。而且，可 以在不關閉外部供水的情況下移除和置換整個控制模塊125。移除的控制模塊125可以送 到廠家整修，這甚至可以由未經(jīng)過訓練的人員來完成。而且，在關閉外部供水之后，具有引 導按鈕38的致動器40可以從引導帽134中拆卸下來?？梢詳Q入新致動器和引導按鈕。致 動器40和引導按鈕138的設計為柱塞座布置提供了可再現(xiàn)的幾何形狀。由此，這種設計提 供了可靠而易于維修的引導閥門。 圖11是位于圖2所示的電子控制模塊內(nèi)的電路板300的局部透視分解圖。電路 板300包括接收器套管302、發(fā)射器套管314、電池夾子、可視LED 310、跳線連接器320、電 容器322、以及定位用于分別檢測按鈕255和256的運動的簧片開關346A和346B。接收器 套管302包括接收器外殼304，設計用來容納位于二極管檢測器(未示出)前方的透鏡。發(fā) 射器套管314包括圓錐形發(fā)射器外殼，其具有容納位于IR發(fā)射器(例如IR 二極管)前方 的透鏡的斜面316。在IR光源發(fā)射之后，二極管檢測器檢測從目標反射的IR光?？梢昄ED 把可視信號提供給使用者，而不考慮系統(tǒng)的狀態(tài)(例如，壞電池狀態(tài))。使用電容器322為 致動器提供電力，用于閉鎖或解鎖，并且由此控制沖水，如在圖5C所示的電路圖中所示?；?片開關346A和346B調(diào)整磁體257或258的運動。跳線連接器320容納跳線開關，用于選 擇系統(tǒng)的不同設置。 使用跳線開關選擇特定模式，諸如小便池模式或馬桶模式。還使用跳線開關選擇 用于短時間沖洗、長時間沖洗、或增大水量清潔沖洗的幾種可能沖洗中的一種。例如，在一 個設置中，大水量沖洗是每次沖洗1.6加侖，而小水量沖洗是每次沖洗1. l加侖。在其他設 置中，大水量沖洗是每次沖洗1. 28加侖，而小水量沖洗是每次沖洗0. 8加侖。根據(jù)設置情 況，清潔沖洗可以是大水量沖洗的10%或20%或者大于大水量沖洗。 電路板300還包括調(diào)諧電位器344，用于如上所述地調(diào)節(jié)檢測靈敏度。電路板300 還包括用于裝配目的的定位柱300A和300B。電路板300還包括用于放置電池的電池夾 306A、306B、318A和318B，以及連接螺線管致動器40的螺線管觸片，如圖10所示。
圖12是具有光電電池240的自動盥洗室沖洗器的其他實施例的透視圖。類似于 圖2和圖9所示，自動盥洗室沖洗器包括沖洗器主體，耦接到供水線路并且耦接到出水線 路，該出水線路為相連的馬桶或小便池提供輸出。圖13、圖13A和圖13B分別為圖12所示 的沖洗器封蓋的正視圖、透視圖和俯視圖。自動盥洗室沖洗器包括外部沖洗器封蓋20A(圖 12)，用于容納電子控制模塊。外部沖洗器封蓋20A優(yōu)選的是圓頂型外部封蓋，專門設計用于對控制模塊的保護的簡單維修。沖洗器封蓋20A還包括光電電池240和手動超馳按鈕 216。光電電池240為盥洗室沖洗器提供電力并且手動超馳按鈕216用來優(yōu)先于沖洗器傳 感器并且啟動手動沖洗。 如圖13、圖13A和圖13B所示，沖洗器封蓋20A包括封蓋主體100、前封蓋130A和 頂蓋210。使用把引導帽34連接到?jīng)_洗器主體12的附接環(huán)22把整個沖洗器封蓋20A相對 于沖洗器主體固定，類似于圖10或圖IOA所示。電子控制模塊位于定位板28(圖12)上， 這限定了模塊相對于沖洗器正向的位置和方向。電子控制模塊容納控制沖洗器整個操作的 電子組件，包括傳感器和微控制器。微控制器執(zhí)行幾個檢測和沖洗算法。
參考圖13、圖13A和圖13B，所有封蓋組件，即封蓋主體100、前封蓋130A和頂蓋 210具有互補的裝配在一起的形狀，從而沖洗器封蓋形成圓頂型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)容 易的拆卸(如圖14分解圖所示)。優(yōu)選地，主體100、前封蓋130A和頂蓋210裝配在一起 像個簡單的三維智力玩具。這些組件具有布置成提供防水密封的表面。頂蓋210具有安裝 光電電池240的開口。 也如圖14所示，通過擰緊位于引導帽34中的各個協(xié)作螺紋30A和30B，螺絲160A 和160B把頂蓋210固定在適當位置，如圖3A所示。螺絲160A和160B包括各個螺絲帽163A 和163B(圖3A)。這種布置保持并且把封蓋主體100與前封蓋130A和頂蓋210附接到一 起，所有都耦接到引導腔封蓋34。這種布置把光電電池240限制在適當位置，光電電池包括 封蓋242、光電陣列244和容納與陣列244相關的電子電路的容器245 (圖14C和圖14D具 體示出)。這種布置還相對于引導帽34固定控制模塊25和定位板28在適當位置，而引導 帽通過固定環(huán)22附接到?jīng)_洗器主體12 (如圖3A所示)。 參考圖12和圖14，電子控制模塊25包括具有控制電子電路(圖33、圖33A和圖 33B所示)、螺線管驅(qū)動器和電池的兩個電路板，全部都位于塑料外殼26內(nèi)部，類似于圖10 所示。與電子控制模塊25相關的光源耦接到輸出透鏡70，為發(fā)射光提供光路徑。接收器透 鏡72把接收的光會聚到也位于塑料外殼26內(nèi)部的光檢測器上。光電電池240被安裝在容 器245之上，其包括用于與光電電池240相關的電子電路的開口 246。該實施例可以使用更 小的電池，這些電池還可以是可充電的。優(yōu)選的使用一些電池但并非必需，這是因為它們可 以由其他儲能元件代替。如圖12所示，控制模塊包括觸片248A、248B、248C和248D，提供與 圖34所示的電池電子電路的電連接。 光電電池240把盥洗室中環(huán)境光的能量轉(zhuǎn)換成電能。如本領域已知的那樣，在照 射時，電池使用p-n結(jié)在吸光材料中產(chǎn)生電荷載流子(S卩，電荷和空穴)，并且光電電池把這 些電荷載流子分離到導電觸片。優(yōu)選地，光電電池240是Sanyo AM-1815 "Amorton"，具有 由適合于室內(nèi)應用的非晶硅制成的光電層。該電池的大小為58. lmmX48. 6mm，玻璃厚度為 1. lmm，工作在最佳3. OV和42. Oy A。優(yōu)選地，光電電池對波長范圍大約為400nm到700nm 的可見光敏感。 可選地，可以使用利用結(jié)晶硅、多晶硅或微晶硅的光電電池。光電電池可以由碲化 鎘或銅銦硒硫化合物制成?？蛇x地，電池可以是光電化學電池、聚合物電池、納米晶體電池 或染料增感電池來替代傳統(tǒng)p-n結(jié)。可選地，電池可以包括聚合物，其中納米顆粒可以混合 一起來制造單個多頻譜層，隨后層疊這些層。首先是轉(zhuǎn)換不同類型的光的這樣的層，其次是 傳播光的另一層以及最后一層是用于電池的紅外頻譜層。
圖15是具有光電電池240和兩個手動超馳按鈕235和236的自動盥洗室沖洗器 的其他實施例的透視圖。圖16、圖16A和圖16B分別為圖15所示沖洗器的正視圖、透視圖 和俯視圖。沖洗器封蓋20B包括封蓋主體100、前封蓋130B和頂蓋230。使用把引導帽34 連接到?jīng)_洗器主體12的附接環(huán)22把整個沖洗器封蓋20B相對于沖洗器主體固定(如圖10 或圖IOA所示)。電子控制模塊置于定位板28，其限定了模塊相對于沖洗器正向的位置和 方向。電子控制模塊包括位于頂而上的接觸焊盤249A、249B、249C和249D。該實施例的電 子控制模塊類似于上述的電子控制模塊。 圖17是圖15所示的沖洗器封蓋的透視分解圖。圖17A和圖17B是設計成容納光 電電池240和兩個手動超馳按鈕235和236的頂蓋230的透視圖。使用較小按鈕235啟動 短時間沖水，使用較大按鈕236啟動長時間沖水。沖洗器封蓋20B被設計成在如上所述發(fā) 生漏水的情況時保護控制模塊25。封蓋主體100包括與排水通道210 (圖7)配合設計的水 道128(圖4A)，在漏水時該排水通道把水排出沖洗器封蓋20B。 圖18示出了沖洗器軟件，包括以下狀態(tài)電池檢查狀態(tài)402、充電狀態(tài)404、小按鈕 狀態(tài)408、小按鈕感測狀態(tài)410、大按鈕感測狀態(tài)412、再加電狀態(tài)416、閉鎖狀態(tài)422、調(diào)節(jié)打 開時間設置狀態(tài)434、睡眠狀態(tài)440、IR感測狀態(tài)(單脈沖)450、IR感測狀態(tài)(三脈沖)456、 待機警告延遲狀態(tài)460、待機關閉延遲狀態(tài)464和睡眠狀態(tài)440。 為了節(jié)省電池，在時基喚醒期間(轉(zhuǎn)換442)，微處理器周期性地從睡眠狀態(tài)喚醒。 根據(jù)算法的不同，微控制器的喚醒時間為3. 9毫秒、250毫秒、或1秒。在電池檢查狀態(tài)402， 如果沒有檢查到電池電壓，或在10分鐘加電期間電池電壓小于4. 2V，微處理器進入睡眠狀 態(tài)440?？蛇x地，微處理器進入充電狀態(tài)404。在下一個時基中斷期間，喚醒(轉(zhuǎn)換442)，微 處理器開始進行電池檢查402。在充電狀態(tài)，對該系統(tǒng)電容器322充電以提供電力來控制螺 線管致動器40。 接下來，如果電容器電壓至少為6V，微處理器轉(zhuǎn)換到小按鈕狀態(tài)408(轉(zhuǎn)換405)。 使用者使用小按鈕啟動短時間沖洗(即，小水量沖洗)。使用者使用大按鈕啟動長時間沖 洗(即，大水量沖洗)。該系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到小按鈕感測狀態(tài)410(轉(zhuǎn)換409)，并且如果使用者按 壓小按鈕，則對應的簧片開關接收信號。如果使用者沒有按下小按鈕，該系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到大按鈕 感測狀態(tài)412 (轉(zhuǎn)換411)。在大按鈕感測狀態(tài)412，如果大按鈕被按壓并且感測到持續(xù)大于 350毫秒，則微處理器轉(zhuǎn)換到閉鎖狀態(tài)422 (轉(zhuǎn)換420)。 在大按鈕感測狀態(tài)412，如果大按鈕和小按鈕都被按下大于10秒，則微處理器轉(zhuǎn) 換到調(diào)節(jié)打開時間設置狀態(tài)434 (轉(zhuǎn)換432)，于是經(jīng)由路徑436繼續(xù)到睡眠狀態(tài)440。如果 大按鈕被按下大于30秒，則微處理器轉(zhuǎn)換到睡眠狀態(tài)440 (轉(zhuǎn)換421)，在運輸期間使用這個 狀態(tài)以節(jié)省電池電力。在該狀態(tài)，每次喚醒僅掃描大按鈕來確定運輸/倉儲條帶155是否 仍位于適當位置用于運輸和倉儲。 在大按鈕感測狀態(tài)412，如果沒有大按鈕被按下，或者大按鈕從上一次手動活動被 按下，或者到達最大連續(xù)手動活動，或者電池電荷小于4. OV，或者與上一次活動的延遲不超 過5秒，則微處理器從大按鈕感測狀態(tài)412經(jīng)由轉(zhuǎn)換448轉(zhuǎn)換到IR感測狀態(tài)450。如果在 IR感測狀態(tài)450發(fā)現(xiàn)目標，則微處理器轉(zhuǎn)換到IR感測狀態(tài)456 (轉(zhuǎn)換454)，并且如果在IR 感測狀態(tài)456發(fā)現(xiàn)有效目標，則微處理器轉(zhuǎn)換到待機警告延遲狀態(tài)460 (轉(zhuǎn)換458)。從狀態(tài) 450或狀態(tài)456，如果沒有發(fā)現(xiàn)目標，則微處理器轉(zhuǎn)換到睡眠狀態(tài)440。
在待機警告延遲狀態(tài)460，如果微處理器沒有到達目標活動時間，則轉(zhuǎn)換到睡眠狀態(tài)440。可選地，如果在手動啟動之后目標移動大于8秒或12秒，則微處理器轉(zhuǎn)換到待機關閉延遲狀態(tài)464(轉(zhuǎn)換462)。待機關閉延遲狀態(tài)464導致自動沖洗開啟。微處理器啟動自動沖洗啟動，即，如果目標在馬桶模式移動2秒或者在小便池模式移動1秒，啟動致動器閉鎖422。如果目標仍在，或者沒有到達關閉時間，或者電池電壓小于4V或者超過最大低電池電量，則微處理器轉(zhuǎn)換到睡眠狀態(tài)440 (轉(zhuǎn)換466)。 微處理器保持在閉鎖狀態(tài)422持續(xù)7. 5毫秒。微處理器從閉鎖狀態(tài)422轉(zhuǎn)換到充電狀態(tài)404(轉(zhuǎn)換426)并且隨后轉(zhuǎn)換到待機打開延遲狀態(tài)468(轉(zhuǎn)換407)并且隨后在到達打開閥門定時器時轉(zhuǎn)換到解鎖狀態(tài)。微處理器保持在用于解鎖的解鎖狀態(tài)472持續(xù)7. 5毫秒。微處現(xiàn)器隨后轉(zhuǎn)換到充電狀態(tài)404(轉(zhuǎn)換474)并且隨后轉(zhuǎn)換到待機打開延遲狀態(tài)468(轉(zhuǎn)換407)并且隨后經(jīng)由轉(zhuǎn)換469轉(zhuǎn)換到睡眠狀態(tài)440。這樣，電容器保持完全充電。隨后，微處理器再次周期性地從睡眠狀態(tài)440喚醒并且經(jīng)由時基喚醒轉(zhuǎn)換442轉(zhuǎn)換到電池檢查狀態(tài)402。電容器322保持至少6V電壓。 根據(jù)該實施例，沖洗器包括一個或幾個光電電池，用于產(chǎn)生與接收的環(huán)境光量成比例的電壓。當系統(tǒng)30或30A加電并且開始操作時，系統(tǒng)監(jiān)測該電壓并且繼續(xù)監(jiān)測其后的電壓。在首次加電時，如果光電電池沒有電壓，這意味著黑暗環(huán)境并且因此該單元標記時間并且在預定時間量內(nèi)進行計數(shù)。如果時間足夠長，諸如幾小時和幾天，在相同時間段內(nèi)沒有檢測到目標，則沖洗器系統(tǒng)被加電，但是沒有人使用盥洗室(即，燈被關閉)并且因此系統(tǒng)進入節(jié)電模式。在該模式下，系統(tǒng)以較低頻率掃描目標以節(jié)省電池電力。該系統(tǒng)還可以關閉或放緩其他功能，如掃描超馳按鈕、電池電壓等。 如果光電電池沒有電壓，但是系統(tǒng)獲得有效目標，則系統(tǒng)指示錯誤(即，光電電池損壞或失效或者與光電電池有關的連接和/或電路斷開)。在這種情況下，該系統(tǒng)可以停用與光電電池有關的全部或部分功能。這些功能監(jiān)測環(huán)境的明或暗狀態(tài)、目標陰影檢測、電力
產(chǎn)生等。 在首次加電之后，該系統(tǒng)正常監(jiān)測光電電池功能。在這種情況下，該模塊將繼續(xù)監(jiān)測光電電池電壓(在正常操作模式下)。在有些情況下，如果輸出電壓足夠大，該系統(tǒng)使用對應的能量用于沖洗，或者存儲在可再充電裝置中供以后使用?？稍俪潆娧b置可以是電容器或可再充電電池/電池組。如果光電電池電壓不足以提供用于運行的電力，則可能是目標在光電電池上投下陰影的情況。在這種情況下，該系統(tǒng)使用低電壓信息作為對目標檢測算法的補充，由此在該狀態(tài)之前，沖洗器可以處于緩慢操作模式。在該操作模式下，系統(tǒng)節(jié)省能量。使用檢測算法(針對有源或無源傳感器)檢測每個目標并且光電信息提供補充數(shù)據(jù)。 如果該系統(tǒng)使用有源或無源傳感器算法檢測到有效目標，然而光電電池電壓在幾個檢測周期內(nèi)均為低或者為零，則指示錯誤狀態(tài)。在這種情況下，系統(tǒng)認為光電電池損壞并且忽略與光電電池有關的功能，而僅使用電池電力。 圖19、圖19A、圖19B、圖19C、圖19D、圖19E和圖19F示出了控制器執(zhí)行的全部算法。算法被下載到微處理器?？蛇x地，微處理器功能可以以專用邏輯電路形式實現(xiàn)。
微處理器重復執(zhí)行主算法500。微處理器周期性地喚醒(步驟502)。在步驟506，如果接通電源，則將RAM清零并且執(zhí)行初始化(步驟508)。如果關閉電源并且微處理器外部復位(步驟510)，則系統(tǒng)執(zhí)行初始化，根據(jù)當前標志設置時基中斷率，并且根據(jù)當前狀況 設置中斷率(520)。隨后，開啟所有中斷(526)。如果存在未使用中斷再加電(步驟512)， 則執(zhí)行緊急初始化，包括未使用中斷和再加電標志的復位(步驟522)?？蛇x地，如果存在 A/D錯誤再加電(步驟514)，則微處理器執(zhí)行緊急初始化復位A/D錯誤再加電標志(步驟 524)?？蛇x地，如果微處理器完成再加電(步驟516)，則微處理器執(zhí)行緊急初始化復位完成 再加電標志(步驟526)。隨后，開啟所有中斷(步驟528)。 參考圖19A，微控制器執(zhí)行時基中斷循環(huán)530。時基中斷子程序530包括背景時鐘 子程序534 (圖20所示)、時間任務子程序536 (圖21所示)、以及檢查電池子程序538 (圖 22所示)。在步驟540，如果檢測到?jīng)]有足夠電池電力，則算法終止?？蛇x地，如果A/D錯誤 計數(shù)大于100 (步驟544)，則微控制器清除并復位所有標志，停止充電，停用所有中斷，設置 A/D錯誤再加電標志(標志546)并且再加電(步驟504)。 在步驟544，可選地，如果電池電壓小于4. OV(步驟548)，則關閉閥門(步驟550) 并且進入步驟552。如果電池電壓大于4.0V，并且執(zhí)行加電(步驟552)，則設置IO分鐘定 時器計數(shù)(步驟554)?？蛇x地，系統(tǒng)從步驟552進入步驟572。 在步驟572，微控制器決定閥門打開。如果要執(zhí)行閥門打開，則微控制器執(zhí)行如圖 23和圖23A所示的閥門打開定時器子程序570。該子程序設置短時間沖洗、長時間沖洗、或 者提供加大水量(與長時間沖洗相比較)的清潔沖洗的沖洗時間。 參考圖19C，在步驟574，如果電池電壓小于4.0V或者最大沖洗，則執(zhí)行慢充電 (步驟576)?？蛇x地，微控制器執(zhí)行圖31、圖31A和圖31B所示的檢查充電子程序578。在 步驟580，如果電池電壓小于4. 0V，或者最大沖洗，則微控制器轉(zhuǎn)到閥門關閉(步驟604)，其 對應于圖18中的解鎖狀態(tài)472?？蛇x地，微控制器掃描小按鈕(步驟582)，并且如果小按 鈕被按下，執(zhí)行掃描小按鈕子程序584 (圖24所示)，對應于狀態(tài)410。可選地，微控制器執(zhí) 行圖25所示的掃描大按鈕子程序590。 如果掃描小按鈕子程序584，或者掃描大按鈕子程序590檢測到?jīng)_洗啟動(步驟 594)，則執(zhí)行沖洗。根據(jù)使用者所按下的按鈕，這種沖洗具有一定持續(xù)時間?？蛇x地，檢查 睡眠標志(步驟598)并且對系統(tǒng)再加電(步驟598、602和504)。如果閥門剛剛關閉(步 驟604)，則微控制器執(zhí)行步驟606。按照每個閉鎖和解鎖狀態(tài)，電容器332被充電，如轉(zhuǎn)換 426和474所示。 參考圖19E，根據(jù)步驟612，如果沒有執(zhí)行電容器充電(S卩，由于按鈕啟動而沒有沖 洗)，則微控制器啟動IR電力(步驟614)并且執(zhí)行定時器中斷子程序620，如圖26所示。
參考圖26和圖26A，微控制器執(zhí)行定時器中斷子程序620 。該子程序停止并停用 定時器中斷(步驟622)并且執(zhí)行IR目標檢測，如圖18中狀態(tài)450和456所示。如果檢測 到有效目標，則微控制器執(zhí)行處理感測邏輯子程序626，如圖26A所示。
參考圖13E和圖21，接下來，微控制器執(zhí)行處理沖洗邏輯子程序630，如圖27所示 并且如圖18中狀態(tài)460和464所述。在每次沖洗之前，時基中斷率變成3. 9毫秒用于加快 響應(步驟636)。根據(jù)每次閉鎖，執(zhí)行增強電容器充電。在步驟644，如果電池損壞，則微 控制器執(zhí)行停止充電子程序646，如圖28所示。接下來，通過執(zhí)行調(diào)節(jié)LED處理子程序660 來把LED指示提供給使用者，如圖29所示。參考圖19F，在步驟654，如果電容器在充電，則 微控制器進入等待模式(步驟656)?？蛇x地，微控制器執(zhí)行圖30所示的檢查電池子程序670。再次執(zhí)行整個時基中斷周期。 圖20和圖20A示出了用于微控制器定時控制的內(nèi)部軟件時鐘。在背景時鐘算法中，使用3. 9毫秒計數(shù)器來對大電容器充電周期進行計時以對螺線管閉鎖和解鎖間隔進行計數(shù)，否則使用250毫秒計數(shù)器或中斷率。使用l秒計數(shù)器用于使用者定時跟蹤。這樣，微控制器電力管理優(yōu)化了電力消耗。1分鐘計數(shù)器、1小時計數(shù)器以及半年計數(shù)器是內(nèi)部日歷計數(shù)器。 控制器所執(zhí)行的算法500包括如圖19-圖19F所示的幾個子程序。內(nèi)部定時跟蹤子程序536(如圖21、圖21A和圖21B所示)管理用于微控制器的分時。電池電力管理子程序538(如圖22和圖22A所示)用于監(jiān)測電池電壓。打開閥門定時器子程序570 (如圖23和圖23A所示)用于控制沖洗器致動器40。掃描子程序584(如圖24所示)用于檢測用于具有小水量手動沖水的小按鈕的位置。掃描子程序590(如圖25所示)用于檢測用于具有大水量的手動沖水的大按鈕的位置。鍵盤中斷子程序930(如圖24A所示)用于中斷算法。
IR目標檢測采用如圖26所示的定時器中斷子程序620，該子程序包括圖26A所示的處理感測邏輯子程序626。調(diào)節(jié)LED子程序660 (圖29所示)用于在IR目標檢測期間調(diào)節(jié)LED電力。處理沖洗邏輯子程序630(圖27所示)用于在對目標進行IR檢測之后自動進行沖洗。 電力管理使用幾個子程序。停止充電子程序646(圖28所示)用于控制電容器充電過程。電池電力管理子程序(圖30所示)用于監(jiān)測電池電壓。充電子程序578(圖31、圖31A和圖31B所示)用于檢查和控制電容器充電過程，該子程序包括圖32所示的充電子程序1067。在流程圖中具體示出了所有這些子程序，使得本領域技術(shù)人員能夠在所選的編程語言中撰寫代碼。 根據(jù)其他實施例，沖洗閥門組件不包括隔膜，但是包括美國專利5， 881， 993中具體描述的活塞閥門，該專利以引用方式并入于此。上述封蓋和控制單元也適合于活塞閥門設計。而且，上述封蓋和控制單元還可以用作轉(zhuǎn)換工具，用于使用上述轉(zhuǎn)換方法把手動沖洗器轉(zhuǎn)換成自動沖洗器或者把活塞閥門用于自動沖洗器。 盡管參考上述實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并非限制于上述特定結(jié)構(gòu)和/或所示附圖。本發(fā)明還包括不脫離所附權(quán)利要求范圍的任何變型或等同物。
權(quán)利要求
一種自動盥洗室沖洗器，包括閥門，具有包括入水口和出水口的閥門主體以及所述閥門主體內(nèi)的閥門座；閥門部件，與所述閥門座配合布置，所述閥門部件被構(gòu)造和布置成控制所述入水口與所述出水口之間的水流，所述閥門部件在打開和關閉位置之間的移動受到引導腔內(nèi)的水壓控制；外部封蓋，被設計用來容納包括傳感器的電子控制模塊，并且容納用于控制所述閥門的操作的致動器；以及光電電池，用于提供電力。
2. 如權(quán)利要求1所述的沖洗器，其中所述光電電池對波長為可見光的光敏感。
3. 如權(quán)利要求1所述的沖洗器，其中所述光電電池對波長從大約400nm到700nm范圍的光敏感。
4. 如權(quán)利要求1所述的沖洗器，其中所述光電電池包括非晶硅。
5. 如權(quán)利要求1所述的沖洗器，包括位于所述外部封蓋上的外部開關，用于觸發(fā)所述 沖洗閥門的手動沖洗。
6. 如權(quán)利要求1所述的沖洗器，包括兩個外部開關，用于觸發(fā)所述沖洗閥門具有不同 水量的手動沖洗周期。
7. 如權(quán)利要求1所述的沖洗器，其中所述外部封蓋包括構(gòu)成封蓋主體、前封蓋和頂蓋 的可移動封蓋部分，所述前封蓋包括傳感器窗口 。
8. 如權(quán)利要求7所述的沖洗器，其中所述封蓋主體為所述外部封蓋提供整體硬度。
9. 如權(quán)利要求7所述的沖洗器，其中所述頂蓋是可移動的，同時保持包括傳感器窗口 的所述前封蓋相對于所述封蓋主體位于適當位置。
10. 如權(quán)利要求7所述的沖洗器，其中所述傳感器是光學傳感器并且所述傳感器窗口 是光學窗口。
11. 如權(quán)利要求10所述的沖洗器，還被構(gòu)造成調(diào)節(jié)所述光學傳感器的檢測敏感度，同 時保持所述光學窗口位于所述封蓋主體上。
12. 如權(quán)利要求7所述的沖洗器，其中所述頂蓋包括兩個外部開關，用于觸發(fā)所述沖洗 閥門具有不同水量的手動沖洗周期。
13. 如權(quán)利要求1所述的沖洗器，其中所述沖洗閥門的控制器根據(jù)來自所述傳感器的 輸入來啟動具有不同水量的自動沖洗周期。
14. 如權(quán)利要求1所述的沖洗器，其中所述外部開關提供用戶接口，用于與所述沖洗器 的控制器進行通信。
15. 如權(quán)利要求1所述的沖洗器，其中所述閥門部件包括活塞。
16. 如權(quán)利要求1所述的沖洗器，其中所述閥門部件包括柔性隔膜。
17. 如權(quán)利要求16所述的沖洗器，其中所述柔性隔膜包括由所述致動器控制并且與所 述出水口連通的泄壓通道，所述柔性隔膜通過限定了所述引導腔的壓力帽來被相對于所述 閥門主體固定。
18. 如權(quán)利要求17所述的沖洗器，包括處于所述隔膜中把所述入水口和所述壓力腔連 通的旁通口 ，所述旁通口的截面積小于所述泄壓通道的截面積。
19. 一種自動盥洗室沖洗器，包括閥門，具有包括入水口和出水口的閥門主體以及所述閥門主體內(nèi)的閥門座；閥門部件，與所述閥門座配合布置，所述閥門部件被構(gòu)造和布置成控制所述入水口與所述出水口之間的水流，所述閥門部件在打開和關閉位置之間的移動受到引導腔內(nèi)的水壓控制；外部封蓋，被設計用來容納包括傳感器的電子控制模塊，并且容納用于控制所述閥門 的操作的致動器；以及手動超馳傳感器，被構(gòu)造成手動致動所述閥門部件的沖洗動作。
20. 如權(quán)利要求19所述的沖洗器，其中所述手動超馳傳感器包括按鈕。
21. 如權(quán)利要求19所述的沖洗器，其中所述手動超馳傳感器包括容性傳感器。
22. 如權(quán)利要求21所述的沖洗器，其中所述容性傳感器與沖洗器的封蓋相關聯(lián)。
23. 如權(quán)利要求21所述的沖洗器，其中所述容性傳感器位于沖洗器的封蓋上。
24. —種操作自動沖洗器的方法，包括提供沖洗器主體、閥門組件、包括微控制器的電子控制系統(tǒng)、以及沖洗器封蓋，其中所 述沖洗器主體包括入水口和出水口 ，并且被設計成容納控制入水口與出水口之間的水流的 閥門組件，并且其中閥門組件包括相對于閥門座移動的閥門部件，所述閥門部件根據(jù)閥門 組件上所施加的壓力來提供密封動作，使用光電電池提供電力；以及執(zhí)行沖洗器算法，用于通過控制閥門部件的操作來控制從入水口到出水口的水流。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述沖洗器算法根據(jù)沖洗器前方出現(xiàn)的使用者的 持續(xù)時間來控制水量。
26. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述沖洗器算法根據(jù)使用者輸入來控制水量。
27. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述沖洗器算法對包括單色或多色LED的用戶接 口進行控制。
28. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述沖洗器算法對包括至少一個沖洗按鈕的用戶 接口進行控制。
29. 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述沖洗器算法對包括容性傳感器的用戶接口進 行控制。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述容性傳感器由使用者啟動。
31. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述容性傳感器由使用者的接近來啟動。
32. —種用于轉(zhuǎn)換小便池或馬桶使用的手動操作的沖洗閥門的方法，包括以下動作 提供手動操作的沖洗閥門，所述沖洗閥門包括位于閥門主體內(nèi)的沖洗閥門機構(gòu)，沖洗閥門機構(gòu)被構(gòu)造和布置成控制入水口與出水口之間的水流，手動手柄機械耦接到所述沖洗 閥門機構(gòu)并且被構(gòu)造來根據(jù)樞軸移位操作所述沖洗閥門機構(gòu)；關閉對所述閥門主體的外部供水；拆掉所述手動手柄并且密封手動手柄端口；拆掉所述閥門主體上的外部封蓋，所述外部封蓋保持所述沖洗閥門機構(gòu)； 把外部封蓋附接到所述閥門主體，所述外部封蓋設計成容納包括電池和傳感器的電子 控制模塊并且容納用于控制所述沖洗閥門操作的致動器，所述外部封蓋包括單獨拆卸的至 少兩個封蓋部分，所述外部封蓋以同樣可拆卸地附接所述控制模塊的方式相對于所述閥門主體附接，并且打開所述外部供水以使水流到所述閥門主體。
33. —種用于維修自動盥洗室沖洗閥門的方法，包括以下動作 提供自動盥洗室沖洗閥門，包括閥門主體，包括入水口和出水口 ，以及所述閥門主體內(nèi)的 閥門座；閥門部件，與所述閥門座配合布置，所述閥門部件被構(gòu)造和布置成控制所述入水口與 所述出水口之間的水流，所述閥門部件在打開和關閉位置之間的移動受到引導腔內(nèi)的水壓 控制；外部封蓋，被設計用來容納電池、傳感器和用于控制所述沖洗閥門操作的致動器， 拆掉所述外部封蓋的一部分，同時保持包括在所述外部封蓋中的傳感器窗口位于適當位置，所述傳感器窗口與所述傳感器配合布置；以及調(diào)節(jié)所述傳感器的靈敏度，同時保持所述傳感器窗口位于設計來用于常規(guī)操作的適當位置。
34. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述傳感器窗口是光學窗口 ，所述光學窗口是可 置換的，同時保持提供整個封蓋硬度的所述封蓋的大部分位于適當位置。
35. 如權(quán)利要求1所述的自動沖洗器，其中所述傳感器包括紅外傳感器。
36. 如權(quán)利要求1所述的自動沖洗器，其中所述傳感器包括超聲波傳感器。
37. 如權(quán)利要求1所述的自動沖洗器，其中所述傳感器包括有無檢測傳感器。
38. 如權(quán)利要求1所述的自動沖洗器，其中所述傳感器包括運動傳感器。
39. 如權(quán)利要求l所述的自動沖洗器，其中所述封蓋被安裝在形成所述引導腔的壓力 帽之上。
40. 如權(quán)利要求1所述的自動沖洗器，其中所述閥門部件包括柔性隔膜，柔性隔膜的邊 沿相對于所述壓力帽固定，所述閥門部件包括所述柔性隔膜中與所述引導腔連通并且被所 述致動器可控制地密封的排水通道。
41. 如權(quán)利要求40所述的自動沖洗器，其中所述排水通道包括柔性部件，柔性隔膜在 引導腔與所述柔性隔膜中的所述排水通道之間延伸，所述柔性部件包括密封墊，所述密封 墊在所述柔性隔膜在所述沖洗閥門的打開和關閉位置之間運動期間保持固定。
42. 如權(quán)利要求41所述的自動沖洗器，其中所述柔性部件是中空管。
43. 如權(quán)利要求42所述的自動沖洗器，包括位于所述中空管內(nèi)的彈簧。
44. 如權(quán)利要求1所述的自動沖洗器，其中所述致動器是隔離的致動器。
全文摘要
一種自動盥洗室沖洗器，包括閥門、閥門部件、外部封蓋和光電電池。閥門具有閥門主體，其包括入水口、出水口和閥門座。閥門座和閥門部件控制入水口與出水口之間的水流。包含在閥門中的引導腔內(nèi)的水壓控制閥門部件的運動。外部封蓋容納電子控制模塊，該電子控制模塊包括傳感器和控制閥門操作的致動器。光電電池把電力提供到閥門。
文檔編號F16K31/02GK101730809SQ200880023237
公開日2010年6月9日 申請日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月3日
發(fā)明者凱·赫貝特, 瓊·F·達海爾, 約翰·R·威爾遜, 納坦·E·帕森斯, 莫小雄, 詹姆斯·康諾頓·艾倫, 費斯·古勒, 金緯, 陳巧紅, 馬丁·E·馬爾奇喬 申請人:仕龍閥門公司