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智能马桶人体靠近自动开盖雷达感应方案


一、方案背景

当你着急忙慌的跑到厕所的时候,发现马桶盖是关着的,需要手动打开,尤其是你打着游戏双手占用的时候,是不是总有点着急上火?但是当你一靠近马桶一定范围内,马桶盖就自己翻开,这种体验是不是智能的感觉就上来了。传统做法多用红外或超声波感应,但卫生间水汽重、温度变化大、还常有强光和噪声,红外超声传感器容易误判或失灵。微波雷达靠电磁波探测移动人体,不受温湿度、气流、灰尘、噪声和明暗影响,正好适合卫生间这种复杂环境。


本方案介绍以唯创知音 WT4101B-C04L 低功耗微波雷达模块为核心的智能马桶人体靠近自动开盖方案,重点是解决三各问题:

  1. 把检测距离稳定在 80 至 100 厘米;

  2. 电池供电下超低功耗;

  3. 开盖电机动作时不干扰雷达。

二、为什么智能马桶人体靠近自动开盖要选微波雷达?

WT4101B-C04L 是一颗全集成微波传感器 SOC,采用 CMOS 工艺,片上集成了微波收发信机、中频放大和信号处理器。它有几个特点特别契合马桶场景:

三、检测距离设计

模块正向感应距离为 1 至 14 米,出厂默认 2 米。马桶应用只需在人走近 80 至 100 厘米时触发,因此通过串口指令把检测距离标定到约 1 米即可。具体调参使用《WT4101B-C04 串口指令说明》,可灵活调节感应距离与输出延时。检测对象为走动接近的人体,基于多普勒效应识别移动目标,日常走近开盖的体验顺畅自然。

四、系统架构

方案由四部分构成:

雷达始终以 24 微安维持感应,一旦检测到人,OUT 上升沿唤醒 MCU,电机翻开盖体。人离开后延时关盖或等待下一次触发。

五、低功耗设计

电池供电是这套方案的前提。雷达本身只有 24 微安,是最理想的常驻唤醒源。MCU 在待机时进入深睡,仅靠雷达输出上升沿唤醒。电机只在开盖关盖瞬间工作,占空比极低。整机待机平均电流远低于 1 毫安,一节电池可用很久。

六、抗电机干扰设计

开盖电机是大功率瞬态干扰源,处理不好会让雷达误报。专项措施如下:

七、关键参数

项目参数
感应距离正向 1 至 14 米,默认 2 米,串口可调至约 1 米
发射功率小于 5 分贝毫瓦
工作电压4 至 12 伏
工作电流最低 10 微安,默认 24 微安
输出信号IO 或 PWM,0 或 3.3 伏,默认延时 1 秒
模块尺寸20 乘 20 乘 1.6 毫米
上电时序高电平 3 秒转低电平,再 1.5 秒进感应,共约 4.5 秒
工作温度负 20 至 85 摄氏度

八、软件逻辑

九、总结

WT4101B-C04L 微波雷达为核心的自动开盖方案,把 80 至 100 厘米检测、电池超低功耗、抗电机干扰这三件难事一次性解决。模块体积小、抗扰强、可隐藏安装,是智能马桶靠近感应开盖的务实之选。


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