雷達感應技術在智能馬桶中的創新應用

      2025-05-29 52

      智能馬桶的發展歷程

      智能馬桶作為傳統馬桶的升級產物,融合了先進的智能科技,通過微電腦實現精確控制。其起源于美國,最初主要應用于醫療和老年保健領域,僅具備基本的溫水洗凈功能。隨著時間的推移,這一創新產品逐漸在韓國和日本得到發展與完善,制造商不斷加入新的功能,如座便蓋加熱、暖風干燥、殺菌等,極大地提升了用戶體驗。如今,智能馬桶已成為現代家居中備受青睞的衛浴設施,市場上的產品種類繁多,功能愈發豐富,包括臀部清凈、下身清凈、移動清凈、坐圈保溫、自動除臭等,為用戶帶來了更加舒適、便捷和衛生的使用體驗。


      雷達感應技術原理

      雷達是一種利用電磁波探測目標的先進電子設備。其工作原理基于電磁波的發射與接收,雷達向目標區域發射電磁波,當這些電磁波遇到目標物體后會發生反射,雷達接收到反射回來的回波。通過對回波的精確分析,雷達能夠獲取目標物體至電磁波發射點的多項關鍵信息,包括距離、距離變化率(即徑向速度)、方位以及角度等。在智能馬桶所應用的雷達感應技術中,通常采用 24GHz 雷達傳感器。這種傳感器運用平面微帶天線技術,具備體積小巧、集成化程度高以及感應靈敏等顯著優勢。其工作模式主要有 CW 多普勒雷達傳感器模式和 FMCW 雷達傳感器模式。在 CW 多普勒雷達傳感器模式下,傳感器將 24GHz 設定為發射頻率,通過計算發送信號與接收信號之間的頻率差,并依據特定公式來精確計算出物體的運動速度。經過參考信號與回波信號的混頻處理,雙通道傳感器會輸出兩個頻率幅度相同、相位差為 90° 的中頻信號 IF1 和 IF2,系統依據這 90° 相位差所引導的信號類型,能夠準確識別物體的運動方向,判斷其是遠離還是靠近。而 FMCW 雷達傳感器模式則適用于測量物體距離,例如檢測靜態物體到傳感器的距離。在此模式下,選用線性升坡或降坡作為發射頻率隨時間變化的相關函數,并定期重復這些坡,以便獲取可靠的平均值。通過延遲效應的計算公式,即可得出物體的距離信息。


      雷達感應在智能馬桶中的功能實現


      自動開關蓋

      在智能馬桶中,雷達感應技術的一個重要應用就是自動開關蓋功能。當用戶靠近馬桶時,安裝在馬桶蓋上的雷達傳感器會迅速檢測到人體的靠近。以海凌科推出的專為智能馬桶應用場景研發的 hlk - ld2411 雷達模塊為例,該模塊支持感應 2 米內的人體接近遠離識別。當用戶走進智能馬桶的 2 米范圍內,hlk - ld2411 雷達模塊能夠敏銳地檢測到用戶的動作,并通過輸出 gpio 信號給單片機,單片機接收到信號后控制電機以合適的速度正轉,從而實現馬桶蓋自動打開,為用戶提供便捷的使用體驗,無需用戶手動操作。當用戶使用完畢離開馬桶時,雷達傳感器同樣能夠檢測到人體的遠離,此時單片機控制電機反轉,馬桶蓋自動關閉,系統進入待機狀態,有效避免了因用戶忘記關閉馬桶蓋而帶來的不便和衛生問題。


      自動沖洗

      雷達感應技術在智能馬桶自動沖洗功能的實現中也發揮著關鍵作用。當用戶使用馬桶的過程中,雷達傳感器持續監測人體的狀態。一旦檢測到人體已遠離馬桶,并且達到預設的時間和距離條件后,馬桶便會自動執行沖洗任務。例如,在一些智能馬桶設計中,當人遠離多普勒傳感器向遠處移動的過程中,微波檢測裝置會持續檢測距離信息,當檢測到距離有效位置最長的時候,智能馬桶根據預設的響應命令執行沖刷動作。這一功能不僅實現了沖洗的自動化,還能根據實際使用情況精準控制沖水時機,避免了水資源的浪費,同時也讓用戶在使用后無需手動操作沖水按鈕,進一步提升了使用的便捷性和衛生程度。此外,部分智能馬桶還能通過雷達感應技術區分不同用戶的使用習慣,如男性站立小便后離開,馬桶即刻啟動小水量沖水,而女性或其他使用場景則根據相應的設置執行不同的沖水模式,實現更加個性化和智能化的沖洗功能。


      防誤觸功能

      毫米波雷達技術在智能馬桶防誤觸系統中得到了廣泛應用,有效提升了智能馬桶使用的準確性和穩定性。全耀 TTCSensor 毫米波雷達 TRMK345 通過發射和接收 24GHz 毫米波來感應目標距離,能夠實時準確輸出探測目標的距離、角度、速度、能量等信息數據。該雷達最大的亮點在于可基于移動目標軌跡定位技術,通過雷達方位自識別技術實現分區感應,并能靈活進行開 / 關配置,從而達到出色的防誤觸效果。在實際使用場景中,毫米波雷達能夠實時監測衛生間內的人員活動情況,包括人體位置、動作和姿態等信息。一旦檢測到有人接近馬桶,系統就會自動啟動防誤觸模式,通過智能算法對人員行為進行識別和分析。例如,當寵物靠近馬桶時,雷達能夠通過對目標物體的特征分析,準確判斷其并非人類用戶,從而避免馬桶誤動作,如誤開蓋或誤沖洗等情況的發生。同時,由于毫米波雷達具有非接觸式檢測的優點,能夠在不需要接觸馬桶的情況下實現人體感知,這不僅避免了因接觸而引起的衛生問題,還大大提高了系統的可靠性和穩定性。此外,毫米波雷達技術還具有高精度和低功耗的特性,它能夠實現高精度的距離和速度測量,準確判斷人員與馬桶之間的距離和移動速度,確保在各種復雜環境下都能精準識別用戶行為。而且,由于其功耗較低,也延長了智能馬桶防誤觸系統的使用壽命,降低了能源消耗。


      其他功能拓展

      除了上述主要功能外,雷達感應技術在智能馬桶中還有一些其他的功能拓展。例如,部分智能馬桶通過雷達感應模塊實現了指示燈的自動亮起或關閉。當用戶靠近馬桶時,雷達檢測到人體靠近信號,控制指示燈自動亮起,為用戶在光線較暗的環境下提供照明,方便使用;當用戶離開后,指示燈自動熄滅,節約能源。另外,一些高端智能馬桶還利用雷達感應技術實現了座圈的手勢感應控制。用戶通過簡單的手勢操作,如揮手等,即可控制座圈的翻起或放下,實現無接觸操作,進一步提升了用戶體驗的便捷性和衛生性。這種基于雷達感應的手勢識別功能,為行動不便或手上持有物品的用戶提供了極大的便利,使智能馬桶的使用更加人性化。

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