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      一種智能場景開關(guān)的制作方法

      文檔序號:579322閱讀:452來源:國知局
      專利名稱:一種智能場景開關(guān)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型涉及照明控制裝置,具體地說是一種智能場景開關(guān)。
      背景技術(shù)
      智能家居電器技術(shù)領(lǐng)域中,辦公室、會(huì)議室、過道、客廳等公共場合的照明控制已 經(jīng)廣為使用,因其具有多種智能工作方式,大多需要配套智能場景開關(guān),目前形成產(chǎn)品的 場景開關(guān),大都采用單一的超聲波檢測技術(shù)或人體熱釋電檢測技術(shù),存在整機(jī)功耗高(約 5W 10W,電源大都采用阻容降壓方式,超聲波連續(xù)發(fā)射技術(shù))、檢測距離近(超聲產(chǎn)品約5 米)、檢測靈敏度低(人體熱釋電技術(shù)的固有特點(diǎn))、壽命短(不帶交流電過零檢測)、工作 模式單一等缺點(diǎn),且純屬硬件類產(chǎn)品(不含軟件)。

      實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷,本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能場景開關(guān),為達(dá)到以上目的,本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是一種智能場景開關(guān),其特征在于包括為智能場景開關(guān)提供穩(wěn)定的低功耗直流電源的開關(guān)電源,超聲波信號接收器的輸出端連接超聲波信號放大器,超聲波信號放大器的輸出端連接檢波跟隨器,檢波跟隨器的輸出端連接處理器,光照檢測器的輸出端連接處理器,超聲波信號發(fā)射器的輸入端連接處理器,處理器通過一繼電器對外提供超低功耗繼電保持輸出,交流電過零檢測單元的輸出端連接處理器,處理器分別和手動(dòng)按鈕、延時(shí)調(diào)整按鈕、方式選擇開關(guān)、指示燈組件連接。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,所述開關(guān)電源的型號為FDS200。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,所述超聲波信號接收器的型號為R40-10。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,所述超聲波信號放大器為由NE5532運(yùn)放構(gòu)成的二級 交流放大電路。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,所述檢波跟隨器為由TL082運(yùn)放構(gòu)成的射極跟隨器。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,所述光照檢測器的型號為Φ4πιπι的⑶S光敏電阻。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,所述超聲波信號發(fā)射器的型號為Τ40-10,且配套有逆 變器 MC14584BG。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,所述處理器的型號為STC12C5204AD。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,所述繼電器的型號為TQ2-5V。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,所述交流電過零檢測單元為一普通三極管。本實(shí)用新型所述的智能場景開關(guān),具有以下優(yōu)點(diǎn)[0025]1、整機(jī)功耗低1.5W,電源采用開關(guān)電源,超低功耗繼電保持輸出,超聲波周期斷 續(xù)發(fā)射技術(shù),2、超聲移動(dòng)檢測距離遠(yuǎn)最遠(yuǎn)達(dá)10米,3、檢測靈敏度高遠(yuǎn)距靈敏度稍低于近距靈敏度,4、壽命長帶交流電過零檢測,5、三種工作模式人工方式、自動(dòng)方式、Walk Through方式,6、場景自適應(yīng)在上電后一分鐘內(nèi)自動(dòng)對其所處室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行偵測,自行調(diào)整感 應(yīng)靈敏度。
      本實(shí)用新型有如下附圖圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為超聲波接收原理圖。圖3為智能控制器電路原理圖。
      具體實(shí)施方式
      以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示,本實(shí)用新型所述的智能場景開關(guān),包括為智能場景開關(guān)提供穩(wěn)定的低功耗直流電源的開關(guān)電源,所述開關(guān)電源的型號為 FDS200 ;開關(guān)電源的優(yōu)勢在于電源效率高、自身功耗低、能提供多種直流電壓、性能穩(wěn)定、體 積小等。它為場景開關(guān)各部分電路提供優(yōu)質(zhì)電源保證;超聲波信號接收器的輸出端連接超聲波信號放大器,所述超聲波信號接收器的型 號為R40-10 ;所述超聲波信號放大器為由NE5532運(yùn)放構(gòu)成的二級交流放大電路;超聲波信號放大器的輸出端連接檢波跟隨器,所述檢波跟隨器為由TL082運(yùn)放構(gòu) 成的射極跟隨器;檢波跟隨器的輸出端連接處理器,所述處理器的型號為STC12C5204AD ;光照檢測器的輸出端連接處理器,所述光照檢測器的型號為Φ4πιπι的CDS光敏電 阻;其工作原理如下當(dāng)強(qiáng)光照射時(shí),光敏電阻呈低阻抗,光照檢測器輸出邏輯1(或0);當(dāng) 弱光照射時(shí),光敏電阻呈高阻抗,光照檢測器輸出邏輯0(或1);處理器通過檢測光照檢測 器的輸出邏輯,以確定場景開關(guān)所處環(huán)境的光強(qiáng),當(dāng)在弱光環(huán)境時(shí),處理器停止超聲波信號 驅(qū)動(dòng),以進(jìn)一步降低整機(jī)功耗。光照檢測靈敏度可通過調(diào)節(jié)電位器加以調(diào)整,或通過開關(guān)組 件啟用或禁止該項(xiàng)功能;超聲波信號發(fā)射器的輸入端連接處理器,所述超聲波信號發(fā)射器的型號為 T40-10,且配套有逆變器MC14584BG ;處理器通過一繼電器對外提供超低功耗繼電保持輸出,所述繼電器的型號為 TQ2-5V;場景開關(guān)中使用了超低功耗繼電保持輸出技術(shù),其中使用了正負(fù)電壓信號控制的 磁保持繼電器,只需在繼電器線圈兩端輸入一定寬度的正向或反向直流脈沖就可以實(shí)現(xiàn)磁 保持繼電器的接通或切斷,在單電源正負(fù)電壓提供電路的驅(qū)動(dòng)下,配合處理器輸出控制,有 效地實(shí)現(xiàn)負(fù)載接通和關(guān)斷。由于磁保持繼電器在觸點(diǎn)處于保持狀態(tài)時(shí),線圈不需繼續(xù)通電,僅靠永久磁鋼的磁力就能維持繼電器的狀態(tài)不變,這將大大降低整機(jī)功耗;交流電過零檢測單元的輸出端連接處理器,所述交流電過零檢測單元為一普通三極管;場景開關(guān)中使用了交流電過零檢測技術(shù)和過零繼電技術(shù),二項(xiàng)技術(shù)的使用,主要是提 高繼電器使用壽命。我們知道繼電器觸點(diǎn)的吸合或斷開發(fā)生在交流電電壓峰值時(shí),將會(huì)造 成負(fù)載回路的電流為最大值,在觸點(diǎn)上會(huì)有火花現(xiàn)象,千百次的火花會(huì)造成觸點(diǎn)污染,直接 影響繼電器的壽命。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生,場景開關(guān)在使用交流電過零檢測技術(shù)的同 時(shí),結(jié)合過零繼電技術(shù),確保繼電器的吸合或關(guān)斷發(fā)生在交流電電壓零值附近,最大限度地 使繼電器觸點(diǎn)吸合或關(guān)斷時(shí)不產(chǎn)生火花,從而延長繼電器的使用壽命。交流電過零檢測技 術(shù)實(shí)質(zhì)是通過交流電過零檢測電路實(shí)時(shí)監(jiān)測交流電的交變情況,當(dāng)交流電出現(xiàn)過零時(shí),該 電路會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生邏輯信號送給處理器。處理器在接收到這一邏輯信號時(shí),會(huì)在人體檢測許 可的情況下,適時(shí)發(fā)出繼電器動(dòng)作指令,確保繼電器在交流電過零時(shí)刻附近進(jìn)行吸合或關(guān) 斷動(dòng)作;處理器分別和手動(dòng)按鈕、延時(shí)調(diào)整按鈕、方式選擇開關(guān)、指示燈組件連接,所述手 動(dòng)按鈕采用普通按鈕即可,延時(shí)調(diào)整按鈕采用電位器即可,方式選擇開關(guān)采用DIP開關(guān)即 可。場景開關(guān)中使用了工作方式自動(dòng)偵測技術(shù),處理器通過對開關(guān)組件狀態(tài)的監(jiān)測,確定自 身工作方式。場景開關(guān)在不同的工作模式中,通過對人體動(dòng)作的有效檢測,達(dá)到控制照明負(fù) 載通和斷的目的。通過設(shè)置方式開關(guān)組件,將場景開關(guān)的工作模式設(shè)置在人工方式位置,此 時(shí)若是人工通過按下開關(guān)組件關(guān)斷照明負(fù)載,則將保持關(guān)斷一段時(shí)間(如5分鐘),在這段 時(shí)間后,將自動(dòng)進(jìn)入自動(dòng)模式,這樣可防止負(fù)載在故意關(guān)斷后又自動(dòng)打開;若是人工通過按 下開關(guān)組件打開照明負(fù)載,將使場景開關(guān)進(jìn)入自動(dòng)模式。設(shè)置方式開關(guān)組件,將場景開關(guān)的 工作模式設(shè)置在自動(dòng)方式位置,此時(shí)在光照檢測較暗時(shí),若檢測到人體動(dòng)作,場景開關(guān)將自 動(dòng)打開照明負(fù)載,且一直保持負(fù)載為打開狀態(tài),若在設(shè)置的延時(shí)時(shí)間內(nèi)未檢測到人體動(dòng)作, 將自動(dòng)關(guān)斷負(fù)載。在延時(shí)期間內(nèi),場景開關(guān)仍會(huì)繼續(xù)監(jiān)測是否有人體動(dòng)作,其監(jiān)測周期約為 5秒,如果在延時(shí)期間內(nèi)檢測到人體動(dòng)作,則場景開關(guān)會(huì)自動(dòng)順延延時(shí)時(shí)間(按此次檢測為 起始來計(jì)算)。設(shè)置方式開關(guān)組件,將場景開關(guān)的工作模式設(shè)置在通過方式位置,此時(shí)在光 照檢測較暗時(shí),若檢測到人體動(dòng)作,場景開關(guān)將自動(dòng)打開照明負(fù)載,且在一個(gè)較短的延時(shí)時(shí) 間(如3分鐘)后將負(fù)載關(guān)斷。若在延時(shí)期內(nèi)檢測到人體動(dòng)作,則按所設(shè)定的延時(shí)時(shí)間關(guān) 斷負(fù)載。場景開關(guān)安裝在過道時(shí),適合使用此模式。以下為一本實(shí)用新型的具體實(shí)施例(參見圖2、3)處理器STC12C5204AD在內(nèi)部程序的控制下周期性地輸出一組頻率為40KHZ的方 波,經(jīng)三極管Ql驅(qū)動(dòng)后送往超聲波發(fā)射芯片(逆變器)MC14584BG并最終驅(qū)動(dòng)超聲波信號 發(fā)射器T40-10發(fā)射斷續(xù)的超聲波信號。超聲波信號接收器R40-10將接收到的超聲波信號送往由NE5532運(yùn)放構(gòu)成的二級 交流放大電路(超聲波信號放大器)進(jìn)行信號放大,放大后的信號再經(jīng)由二極管D1、電阻 R18、電容C12構(gòu)成的的幅值檢波濾波后得到一個(gè)頻率較低的低頻信號,該低頻信號真實(shí)反 映室內(nèi)物體對超聲波的反射情況,最后經(jīng)TL082運(yùn)放構(gòu)成的射極跟隨器(檢波跟隨器)輸 出送入處理器的AD輸入端,由處理器對該低頻信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)分析。本實(shí)用新型采用超聲波周期斷續(xù)發(fā)射技術(shù),以提高檢測區(qū)域內(nèi)的檢測靈敏度,有 效減小檢測盲區(qū)(不到20厘米),確保能檢測最遠(yuǎn)10米(檢測靈敏度稍低于近距檢測)遠(yuǎn)出現(xiàn)的人體動(dòng)作;整機(jī)采用開關(guān)電源技術(shù)、超低功耗繼電器保持技術(shù),以最大限度地降低整 機(jī)功耗(1.5W);采用交流電過零檢測技術(shù)及過零繼電技術(shù),以提高產(chǎn)品壽命;采用工作方 式自動(dòng)偵測技術(shù)和場景自適應(yīng)技術(shù),以適應(yīng)不同用戶、不同場合的應(yīng)用需求。超聲波檢測工作原理如下通過對處理器的編程,按一定周期斷續(xù)產(chǎn)生一組超聲波驅(qū)動(dòng)信號(超聲頻率的電壓方波),該驅(qū)動(dòng)信號經(jīng)超聲波發(fā)射芯片(逆變器)直接驅(qū)動(dòng)超 聲波信號發(fā)射器產(chǎn)生超聲波信號。在發(fā)射一定周期的超聲波信號后,會(huì)在物體表面產(chǎn)生漫 反射現(xiàn)象,如果該漫反射的超聲波信號反射到超聲波信號接收器上且信號強(qiáng)度足夠強(qiáng)時(shí), 會(huì)在超聲波信號接收器二端產(chǎn)生一定的超聲頻率電壓信號。由于超聲波在空氣中的傳遞速 度接近音速,不同距離的物體造成的漫反射會(huì)先后反射到超聲波信號接收器上,且由于近 處反射信號強(qiáng)、遠(yuǎn)處反射信號弱,因而在超聲波信號接收器的二端所形成的電壓信號將是 一個(gè)幅值連續(xù)變化的超聲波反射信號,該信號可近似看作是一個(gè)經(jīng)過調(diào)幅的超聲波信號, 它真實(shí)反映了室內(nèi)環(huán)境物體位置情況。當(dāng)周期性斷續(xù)發(fā)射一組超聲波信號時(shí),相應(yīng)地,會(huì)在 超聲波信號接收器上獲得周期性的調(diào)幅的超聲波反射信號。如果場景開關(guān)所處環(huán)境在有效 檢測距離內(nèi)未發(fā)生物體移動(dòng)改變,每個(gè)周期的超聲反射調(diào)幅信號將是基本一致的;如果場 景開關(guān)所處環(huán)境在有效檢測距離內(nèi)出現(xiàn)人體動(dòng)作,這將改變漫反射結(jié)果,會(huì)使某一前后周 期的調(diào)幅信號出現(xiàn)較大差異的情況。由于調(diào)幅超聲波信號先經(jīng)二級交流放大電路放大,然 后送檢波跟隨器檢波,最后得到一個(gè)類似用于調(diào)幅的低頻信號,且該低頻信號直接送處理 器中的AD電路進(jìn)行采樣并測出一組反映該低頻信號幅值的數(shù)據(jù)。處理器程序首先控制發(fā) 射一定周期時(shí)間的超聲波,然后停止發(fā)射,并立即開始控制AD電路分時(shí)測出超聲波的反射 幅值并保存在控制器的內(nèi)存中,按照檢測10米距離遠(yuǎn)的超聲波反射信號計(jì)算,AD測試約需 62毫秒左右的時(shí)間,為保證檢測靈敏度,在控制器內(nèi)存資源允許的情況下,可安排約80次 AD測試(約每13厘米檢測一次)。在完成所有AD測試之后,控制器程序?qū)⒃俅慰刂瓢l(fā)射 超聲波并AD檢測反射波,這樣將得到前后二個(gè)周期的超聲波反射信號幅值數(shù)據(jù),然后控制 程序?qū)@二組數(shù)據(jù)進(jìn)行對應(yīng)比較,當(dāng)出現(xiàn)幅值變化超出所設(shè)定的閾值時(shí),處理器程序判斷 檢測到有人體動(dòng)作出現(xiàn)。為使場景開關(guān)能主動(dòng)適應(yīng)環(huán)境并自主調(diào)節(jié)超聲波感應(yīng)靈敏度,處理器程序在比較 完以上二組數(shù)據(jù)后,會(huì)將后一周期的檢測數(shù)據(jù)替換掉前一周期的檢測數(shù)據(jù),以便再與下一 周期的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。這樣就可以保證當(dāng)檢測區(qū)內(nèi)出現(xiàn)物體移動(dòng)時(shí),場景開關(guān)能檢測 到該移動(dòng),而當(dāng)物體在移動(dòng)后靜止時(shí),場景開關(guān)能自動(dòng)識別并保持寂寞狀態(tài)。在實(shí)際運(yùn)用 中,為保證超聲檢測靈敏度,前后周期檢測間隔不能設(shè)置過小或過大,一般設(shè)在100 300 毫秒左右。場景開關(guān)中使用了超聲波周期斷續(xù)發(fā)射技術(shù),該技術(shù)要求處理器周期性地產(chǎn)生一 組交變信號,其周期一般不小于60毫秒,且要求不變;一組交變信號約為幾十到幾萬個(gè)頻 率與超聲波信號發(fā)射器中心頻率(如40KHZ) —致的方波;處理器必須在發(fā)出一組交變信號 后,及時(shí)處理來自檢波跟隨器的帶有超聲波漫反射信息的低頻信號,期間要保證超聲波發(fā) 射間隔及檢測間隔均勻,必須做到每個(gè)周期處理低頻信號所花去的時(shí)間一致且周期內(nèi)的AD 檢測時(shí)間間隔也應(yīng)對應(yīng)相等。場景開關(guān)中使用了場景自適應(yīng)技術(shù),該項(xiàng)技術(shù)確保場景開關(guān)在不同的環(huán)境中使用 時(shí),能主動(dòng)適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境狀態(tài),免除人們手動(dòng)調(diào)節(jié)超聲波靈敏度檢測電位器所帶來的麻煩。
      權(quán)利要求一種智能場景開關(guān),其特征在于包括為智能場景開關(guān)提供穩(wěn)定的低功耗直流電源的開關(guān)電源,超聲波信號接收器的輸出端連接超聲波信號放大器,超聲波信號放大器的輸出端連接檢波跟隨器,檢波跟隨器的輸出端連接處理器,光照檢測器的輸出端連接處理器,超聲波信號發(fā)射器的輸入端連接處理器,處理器通過一繼電器對外提供超低功耗繼電保持輸出,交流電過零檢測單元的輸出端連接處理器,處理器分別和手動(dòng)按鈕、延時(shí)調(diào)整按鈕、方式選擇開關(guān)、指示燈組件連接。
      2.如權(quán)利要求1所述的智能場景開關(guān),其特征在于所述開關(guān)電源的型號為FDS200。
      3.如權(quán)利要求1所述的智能場景開關(guān),其特征在于所述超聲波信號接收器的型號為 R40-10。
      4.如權(quán)利要求1所述的智能場景開關(guān),其特征在于所述超聲波信號放大器為由 NE5532運(yùn)放構(gòu)成的二級交流放大電路。
      5.如權(quán)利要求1所述的智能場景開關(guān),其特征在于所述檢波跟隨器為由TL082運(yùn)放 構(gòu)成的射極跟隨器。
      6.如權(quán)利要求1所述的智能場景開關(guān),其特征在于所述光照檢測器的型號為Φ4πιπι 的CDS光敏電阻。
      7.如權(quán)利要求1所述的智能場景開關(guān),其特征在于所述超聲波信號發(fā)射器的型號為 T40-10,且配套有逆變器MC14584BG。
      8.如權(quán)利要求1所述的智能場景開關(guān),其特征在于所述處理器的型號為 STC12C5204AD。
      9.如權(quán)利要求1所述的智能場景開關(guān),其特征在于所述繼電器的型號為TQ2-5V。
      10.如權(quán)利要求1所述的智能場景開關(guān),其特征在于所述交流電過零檢測單元為一普通三極管。
      專利摘要一種智能場景開關(guān),涉及照明控制裝置,包括為智能場景開關(guān)提供穩(wěn)定的低功耗直流電源的開關(guān)電源,超聲波信號接收器的輸出端連接超聲波信號放大器,超聲波信號放大器的輸出端連接檢波跟隨器,檢波跟隨器的輸出端連接處理器,光照檢測器的輸出端連接處理器,超聲波信號發(fā)射器的輸入端連接處理器,處理器通過一繼電器對外提供超低功耗繼電保持輸出,交流電過零檢測單元的輸出端連接處理器,處理器分別和手動(dòng)按鈕、延時(shí)調(diào)整按鈕、方式選擇開關(guān)、指示燈組件連接。本實(shí)用新型所述的智能場景開關(guān),整機(jī)功耗低,超聲移動(dòng)檢測距離遠(yuǎn),檢測靈敏度高,壽命長,具有三種工作模式且可以場景自適應(yīng)。
      文檔編號H05B37/02GK201557294SQ200920218988

      公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
      發(fā)明者占志彪, 李革新, 胡智文 申請人:占志彪
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