[发明专利]一种可自动调节高度的淋浴系统及其调节方法

权利要求书

1.一种可自动调节高度的淋浴系统，其特征在于，包括：底座(1)、支撑架(2)、顶喷(3)、调节喷头(4)、水龙头调节手柄(5)、硬件壳体(6)、第一调节关节(7)、第二调节关节(8)、第一超声波模块(9)、第二超声波模块(10)和第三超声波模块(11)；

所述支撑架(2)的一端固定于底座(1)上，其另一端用于固定顶喷(3)；所述硬件壳体(6)和水龙头调节手柄(5)均固定在支撑架(2)上；所述第一调节关节(7)的一端与第二调节关节(8)的一端转动连接，其另一端与调节喷头(4)转动连接；所述第二调节关节(8)的另一端与支撑架(2)固定连接；所述第三超声波模块(11)和温度播报模块固定于支撑架(2)上，并位于硬件壳体(6)下；所述第一超声波模块(9)嵌入顶喷(3)内；所述第二超声波模块(10)固定于以支撑架(2)为中心的侧面墙壁上；

本系统还包括：电源模块、主控模块、按键单元(13)、温度传感器、温度播报模块、关节控制模块、第一阀门和第二阀门；

所述电源模块的输出端分别与主控模块的供电端、温度传感器的供电端、温度播报模块的供电端、关节控制模块的供电端、第一阀门的供电端、第二阀门的供电端、第一超声波模块(9)的供电端、第二超声波模块(10)的供电端和第三超声波模块(11)的供电端连接；所述主控模块分别与温度播报模块的输入端、第一超声波模块(9)的输出端、第二超声波模块(10)的输出端、第三超声波模块(11)的输出端、温度传感器的输出端、关节控制模块的控制端、第一阀门的控制端、第二阀门的控制端和按键单元(13)连接；所述关节控制模块的第一输出端与第一调节关节(7)连接，其第二输出端与第二调节关节(8)连接；所述第一阀门与顶喷(3)固定连接；所述第二阀门与调节喷头(4)固定连接；

温度播报模块包括：电容C4、接地电容C5、电容C6、接地电容C7、电容C8、电容C9、接地电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、接地电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、接地电阻R31、接地电阻R32、三极管Q9、三极管Q10、三极管Q11、三极管Q12、三极管Q13、三极管Q14、三极管Q15、滑动变阻器RP2和喇叭(12)；

所述电容C4的一端作为温度播报模块的输入端，其另一端分别与三极管Q9的基极、电阻R19的一端和接地电阻R32连接；所述三极管Q9的发射极分别与电阻R17的一端和电阻R18的一端连接，其集电极分别与接地电阻R16、电容C6的一端和三极管Q10的基极连接；所述电阻R18的另一端与接地电容C5连接；所述三极管Q10的发射极接地，其集电极分别与电容C6的另一端、三极管Q11的基极、电阻R25的一端和三极管Q13的发射极连接；所述电阻R17的另一端分别与电容C8的一端、电阻R28的一端、电阻R30的一端和电阻R24的一端连接；所述电阻R19的另一端分别与接地电容C7和电阻R20的一端连接；所述电阻R20的另一端分别与电阻R21的一端、三极管Q14的集电极和三极管Q15的集电极连接，并作为温度播报模块的供电端；所述电阻R21的另一端分别与电容C8的另一端和电阻R27的一端连接；所述三极管Q14的基极分别与电阻R27的另一端、电阻R26的一端和三极管Q13的集电极连接，其发射极分别与电阻R28的另一端和电阻R29的一端连接；所述三极管Q13的基极与滑动变阻器RP2的动端连接；所述滑动变阻器RP2的第一不动端与电阻R26的另一端连接，其第二不动端与电阻R25的另一端连接；所述三极管Q15的发射极与电阻R30的另一端连接；所述三极管Q11的发射极分别与电阻R24的另一端、三极管Q12的集电极、电容C8的一端和电容C9的一端连接；所述三极管Q11的集电极分别与接地电阻R22和电阻R23的一端连接；所述三极管Q12的基极与电阻R23的另一端连接，其发射极接地；所述电容C8的另一端与接地电阻R31连接；所述电容C9的另一端与喇叭(12)的正极连接，所述喇叭(12)的负极接地；

所述可自动调节高度的淋浴系统的调节方法，包括以下分步骤：

S1、启动淋浴系统，通过第一超声波模块(9)测量用户身高，判断用户身高是否大于设定阈值身高，若是，则进入顶喷洗浴模式，并跳转至步骤S4，若否，则跳转至步骤S2；

S2、在洗浴时，通过按键单元(13)设置洗浴模式；

S3、判断当前的洗浴模式是否为顶喷洗浴模式、调节喷头全洗浴模式或调节喷头身体洗浴模式，若为顶喷洗浴模式，则执行步骤S4，若为调节喷头全洗浴模式，则执行步骤S5，若为调节喷头身体洗浴模式，则执行步骤S6；

S4、开启顶喷(3)，并通过水龙头调节手柄(5)调节水温，进行洗浴，完成对淋浴系统的调节；

S5、根据调节喷头全洗浴方程组，调节第一调节关节(7)和第二调节关节(8)的旋转角度，开启调节喷头(4)，并通过水龙头调节手柄(5)调节水温，进行洗浴，完成对淋浴系统的调节；

S6、根据调节喷头身体洗浴方程组，调节第一调节关节(7)和第二调节关节(8)的旋转角度，开启调节喷头(4)，并通过水龙头调节手柄(5)调节水温，进行洗浴，完成对淋浴系统的调节；

所述步骤S5包括以下分步骤：

S51、通过第二超声波模块(10)测量人体的左右位置数据和第三超声波模块(11)测量的用户距离数据；

S52、将人体的左右位置数据、用户距离数据和用户身高带入调节喷头全洗浴方程组，计算第二调节关节(8)的横向调节角度和第一调节关节(7)的上下调节角度；

S53、根据横向调节角度调节第二调节关节(8)，根据上下调节角度调节第一调节关节(7)，开启调节喷头(4)，并通过水龙头调节手柄(5)调节水温，进行洗浴，完成对淋浴系统的调节；

所述步骤S52中调节喷头全洗浴方程组为：

其中，α为横向调节角度，y为人体的左右位置数据，k为支撑架(2)离侧墙壁的距离，x为用户距离数据，β为上下调节角度，z为用户身高，h为调节喷头(4)的离地高度；

所述步骤S6中调节喷头身体洗浴方程组为：

其中，α为横向调节角度，y为人体的左右位置数据，k为支撑架(2)离侧墙壁的距离，x为用户距离数据，β为上下调节角度，z为用户身高，z_th为设定头部和脖子的长度，h为调节喷头(4)的离地高度。

2.根据权利要求1所述的可自动调节高度的淋浴系统，其特征在于，所述电源模块包括：电源E1、电容C1、电容C2、接地电容C3、电源开关S1、电阻R1、电阻R2、接地电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、滑动变阻器RP1、高速开关二极管D1、高速开关二极管D2和发光二极管LED1；

所述电源E1的正极与电源开关S1的一端连接，其负极分别与电容C1的一端、高速开关二极管D2的负极、电阻R6的一端、电阻R7的一端、三极管Q5的发射极、电阻R10的一端、电阻R11的一端和电阻R12的一端连接；所述电源开关S1的另一端分别与电容C1的另一端、电阻R5的一端、电阻R1的一端、电阻R2的一端、三极管Q2的集电极、滑动变阻器RP1的第一不动端、滑动变阻器RP1的动端、三极管Q4的发射极、电阻R13的一端、电阻R14的一端和电容C3的一端连接，并作为电源模块的输出端；

所述三极管Q3的基极分别与电阻R5的另一端和高速开关二极管D1的正极连接，其发射极与电阻R6的另一端连接，其集电极分别与三极管Q1的发射极和三极管Q2的发射极连接；所述高速开关二极管D1的负极与高速开关二极管D2的正极连接；所述三极管Q1的基极分别与电阻R1的另一端和发光二极管LED1的正极连接，其集电极分别与电阻R2的另一端、电容C2的一端和三极管Q4的基极连接；所述三极管Q2的基极分别与电阻R4的一端和接地电阻R3连接；所述电阻R4的另一端与滑动变阻器RP1的第二不动端连接；所述电阻R8的一端分别与电容C2的另一端、电阻R7的另一端和三极管Q4的集电极连接，其另一端分别与三极管Q5的集电极和三极管Q6的基极连接；所述三极管Q6的集电极与电阻R13的另一端连接，其发射极分别与电阻R10的另一端和三极管Q7的基极连接；所述三极管Q7的集电极与电阻R14的另一端连接，其发射极分别与电阻R11的另一端和三极管Q8的基极连接；所述三极管Q8的集电极接地，其发射极分别与电阻R9的一端和电阻R12的另一端连接；所述三极管Q5的基极与电阻R9的另一端连接。