分析智能马桶盖的电子组件和电路图

　　智能马桶盖起源于美国，用于医疗和老年保健，最初设置有温水洗净功能。美国最早开始制造智能马桶盖。后经韩国，日本的卫浴公司逐渐引进技术开始制造。

　　日本于80年代推出全新产品，加入了集便盖加热、温水洗净、暖风干燥、杀菌等多种功能。

　　韩国80年代举行的厕所革命，国家投入大量的金钱开发智能马桶盖。在韩国家庭的使用率占到20%，在日本也有越来越多的群体在使用智能马桶盖。

　　在中国仅有0.1%的家庭使用智能马桶盖，因中国市场的智能马桶盖的推广仅仅始于初步，前景广阔。

　　市场上的智能马桶盖大体上包括以下种：一种为带清洗、加热等的智能马桶盖。另一种为可自动更换薄膜的智能马桶盖。还有一种马桶盖是具有自动更换一次性坐垫卫生薄膜的智能马桶盖，卫生卷套是一次性的，是符合食品包装检验标准的卫生薄膜（如同家用的保鲜膜保鲜袋），智能马桶盖通过内置的微电脑控制器自动的更换卫生薄膜（卫生薄膜套准确旋转一个座位），用过的薄膜在回收时划破销毁，与未用过的卫生薄膜区分明显，达到不可重复使用的目的，也就杜绝交叉传染的可能，其功能是有形的，卫生是看得见的，这就是智能马桶盖的特点，也是普通马桶坐垫所不能达到的功能。还有另外一种是换套加清洗的智能马桶盖，即带换卫生薄膜，也可以冲洗，带有杀菌、除臭、音乐等功能的智能马桶盖。

　　很多消费者都担心在国内挑不到好的马桶盖，其实近几年来国内的智能产品在技术上不断进步，在设计上更贴合国人的使用习惯。

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　智能马桶掀起传感器运用热潮

　　电子马桶盖系统框图如下图所示，电子马桶盖可分为水路、电路控制、机构及加热器部件等三部分。

　　1．水路部分

　　水路部分由稳压阀组件、流量计、即热组件、换向阀组件、空气泵和冲洗组件组成。下面介绍各组件的组成与功能。

　　（1）稳压阀组件

　　稳压阀组件由铜连接头、电磁阀和稳压阀等组成。

　　铜连接头用于连接进水管与稳压阀；电磁阀控制水的流入；稳压阀使水输出压力保持稳定。当进水口静压力为2kgf/平方厘米或8kgf/平方厘米，出水口压力稳定于0.7±0.1kgf/平方厘米。

　　（2）流量计

　　主要用于监控流量，并将结果以脉冲形式送给MCU、MCU再根据不同的流量控制即热组件以相应功率对水进行加热。

　　（3）即热组件

　　主要由陶瓷加热管、温控开关、温度传感器、水位开关和即热本体等组成。

　　主要功能：对冷水进行加热，使之达到设置温度，并对水温进行控制。要求出水15s后，水温达到40℃±l℃，持续1min测试温度波动在2℃之内。

　　其中，陶瓷加热管用于对水加热，其最大功率控制在1520W～1680W；温度传感器检测水温并送给MCU：水位开关用于防止加热管干烧；温控开关的作用是，当温度超过55℃时断开加热管的供电，防止水温过高造成的伤害。

　　（4）空气泵

　　其作用是给换阀提供压缩空气，使水与空气混合在一起，增加清洗力度，提高清洗洁净度。有些机型没有使用空气泵，这可以通过臀洗或妇洗喷水的声音来判断：喷水时发出“吱吱”声说明装有空气泵，反之则没有。

　　（5）换向闽组件

　　其作用，一是切换臀洗与妇洗，并使水路与空气混合；二是控制臀洗或妇洗的流量。该器件的优劣直接影响功能切换和流量，是一个精度要求高的很重要的组件。

　　（6）冲洗组件

　　冲洗组件主要由电机、齿轮组和喷头组等组成。其工作原理是电机带动齿轮组通过与喷管组件中的齿条啮合，使喷管组件做往返运动，从而实现冲洗功能和移动按摩功能。

　　2．电路控制部分

　　电路控制部分由电源板、主控板、即热控制板、按键板和按键板等组成。

　　（1）电源板

　　采用开关电源电路。其主要功能，一是向主控板提供+5V、+12V、+24V直流电压和PWM信号：二是通过板上的可控硅控制器件向座圈加热器、进水电磁阀、烘干加热器提供220V交流电压。

　　电路框图如下图所示。AC220V市电经电源输入滤波电路滤除高频杂波。而后进行整流、滤波，获得300V的直流电压。再通过电开关变换器、开关管和IC芯片组成的+5V、+12V、+24V交流变换器电路，在开关器次级产生所需的脉冲交流电压；最后经过整流、滤波电路产生+5V、+12V和+24V直流电压。+5V主要为系统控制电路及一般电路供电，+12V为烘干电机、除臭电机、冲洗电机、换向阀电机和空气泵电机及报警电路供电，+24V为自动翻盖电机供电。+5V采用次级采样稳压方式。

　

　　在电源电路中有两个电路比较特殊，一是可控硅控制电路，二是PWM产生电路。下图所示为某一支路的可控硅控制电路，CTL信号来自MCU，该信号通过光耦Ul（MOC3043）控制双向可控硅Ql进行启动控制，从而控制交流电自A端输入，从B端输出。R4、Cl是Ql的保护电路。

　　下图为PWM产生电路。AC220V市电经Dl、D2整流，R5、R6、R7分压及Zl稳压，在Zl阴极产生22V脉动电压，该电压经过R8、R9分压，三极管Tl驱动，控制光耦U2（OPTOISO1），使光耦中的光敏三极管输出随光强弱而变化，从而形成PWM信号供主控板MCU使用。

　　（2）主控制

　　板主控板是系统的控制中心。单片机PIC16F946I/PT对可控硅、喷嘴换向阀电机、空气增压泵、喷嘴摆动电机、烘干电机、除臭电机、自动翻盖、座圈和报警蜂鸣器等进行控制。主控板上还包括上述器件的驱动电路。下图为主控板电路框图。

　　下图是其中的典型驱动电路，主要是通过U3驱动管来实现对电机转动的控制。当输入高电平时，U3导通，电机转动；输入低电平时，U3截止，电机停转。

　　下图为报警电路，由U4、U5、U6与相关偏置电路组成蜂鸣器放大电路。

 

　　（3）即热控制板

　　即热控制板用于控制印热组件中陶瓷加热管对水的加温时间和功率，控制即热体水箱中的水温，便于满足用户的需求。所用的主芯片也是单片机PIC16F688。下图为即热控制板电路框图。系统通过三个温度传感器采集温度信息，并转换为电压值，经放大后送给单片机，由其判断并输出控制信号到可控硅控制电路，最后由可控硅控制电路对陶瓷加热管进行控制，以达到所需的水温。

　

　　（4）按键板

　　按键板由按键和状态显示LED组成。主要按键有电源POWER、臀洗WASH和妇洗BIDET，下图所示按键电路，分别实现开机、臀洗、妇洗等功能。

　

　　（5）遥控接收板

　　遥控接收板接收遥控器发出的红外信号，并将其数字信号传给MCU。下图为红外接收电路、IR301是遥控接收头。

　　3、机构及加热器部分

　　（1）座圈组件

　　座圈组件主要由盖板、加热器、温度传感器、温度保险丝、人体感应器和座圈组成。其主要作用是对座圈进行加热，功率为48W～53W。座圈温度一般控制在37℃±3℃。人体感应器则用于保证在没有感应到人坐上之前，冲洗开关不会启动，不必担心错按开关造成的危险。

　　（2）烘干组件

　　烘干组件主要由鼓风机、云母加热器、温度传感器和风道盖组成。

　　其主要功能是，通过对加热器的通电，借助鼓风机产生热风，功率300W~400W。

　　（3）齿轮箱组件

　　主要功能是自动翻盖，由直流电机、蜗杆、上盖齿轮、三层齿轮、上盖轴、双联齿轮限位器和斜齿轮等组成。

　　（4）除臭组件

　　主要由活性碳、吸风机组成，用于将臭气吸人活性碳中予以消除，从而实现除臭功能。

　　4．系统工作原理

　　按POWER键，系统打开进水电磁阀，自来水通过稳压组件稳压后进人流量计、即热组件、换向阀组件的自洁水支路至冲洗组件，对冲洗组件的喷管进行自动清洁：当按WASH键时，系统按设定的温度对水进行加温，换向阀切换至臀洗支路，而后驱动冲洗组件电机使喷管伸出，实现臀洗功能；当按BIDET键时，过程同臀洗，不同的是换向阀切换到妇洗支路。使用完后，可以按烘干键进行烘干或按除臭键进行除臭。系统还可以根据设定，实现自动翻盖、座圈加热等功能。

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