本實用新型屬于遠(yuǎn)程探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低功耗無線通信探測裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的廢棄物品數(shù)量也越來越多，例如，各種飲料瓶、易拉罐、舊衣物、電池等，有效的回收各種廢棄物品，不僅可以減輕環(huán)境壓力，還可以有效節(jié)約自然資源，降低能源消耗，帶來很好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益。

目前，已出現(xiàn)了各種各樣的廢棄物品回收設(shè)備，例如，垃圾桶、舊衣物回收桶、飲料瓶/易拉罐回收機(jī)、電池回收箱等。

然在，在實現(xiàn)本實用新型的過程中，實用新型人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的各類廢棄物品回收設(shè)備，主要存在以下問題：

由于廢棄物品回收設(shè)備分散于不同場所，分布較分散，因此，保潔回收工作人員難以及時獲知回收設(shè)備已被裝滿，從而難以及時到達(dá)已裝滿的回收設(shè)備地點進(jìn)行物品回收，使回收設(shè)備較長時間段處于已裝滿狀態(tài)，由此導(dǎo)致以下問題：一方面，降低了回收設(shè)備的利用率；另一方面，當(dāng)回收設(shè)備被裝滿時，人們會將很多廢棄物品扔在回收設(shè)備的外面，對外部環(huán)境造成了不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型提供一種低功耗無線通信探測裝置，可有效解決上述問題。

本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

本實用新型提供一種低功耗無線通信探測裝置，包括紅外探測器、供電電路、通信設(shè)備、存儲設(shè)備和中央處理器；所述中央處理器分別與所述紅外探測器、所述供電電路、所述通信設(shè)備和所述存儲設(shè)備連接；所述供電電路還與所述紅外探測器、所述通信設(shè)備和所述存儲設(shè)備連接。

優(yōu)選的，所述紅外探測器為紅外對射探測器，包括紅外發(fā)射器和紅外接收器；所述紅外發(fā)射器和所述紅外接收器分別安裝于被監(jiān)測箱體內(nèi)部靠近入口端的兩側(cè)。

優(yōu)選的，所述紅外探測器為基于反射原理的紅外探測器，包括紅外發(fā)射器和紅外接收器；所述紅外發(fā)射器和所述紅外接收器安裝于被監(jiān)測箱體內(nèi)部靠近入口端的一側(cè)。

優(yōu)選的，所述紅外發(fā)射器包括RC振蕩芯片、場效應(yīng)管和紅外發(fā)光二極管；所述RC振蕩芯片的控制使能端與所述中央處理器的I/O口信號輸入端連接；所述RC振蕩芯片的輸出端與所述場效應(yīng)管的輸入端連接；所述場效應(yīng)管的輸出端與所述紅外發(fā)光二極管的輸入端連接；

所述紅外接收器包括紅外接收二極管、運(yùn)算放大器、整流檢波器和比較器；所述紅外接收二極管的輸出端與所述運(yùn)算放大器的輸入端連接；所述運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)過所述整流檢波器后，連接到所述比較器的正輸入端；所述比較器的負(fù)輸入端與所述中央處理器的基準(zhǔn)電壓輸出端連接；所述比較器的輸出端連接到所述中央處理器的I/O口信號輸入端。

優(yōu)選的，所述通信設(shè)備為GSM通信設(shè)備，所述GSM通信設(shè)備配置有開關(guān)狀態(tài)管腳、開關(guān)功能管腳、串口通訊管腳和復(fù)位管腳；所述開關(guān)狀態(tài)管腳、所述開關(guān)功能管腳、所述串口通訊管腳和所述復(fù)位管腳均連接到所述中央處理器。

優(yōu)選的，所述供電電路包括供電電源以及電源管理單元；

所述電源管理單元包括電壓檢測電路、第1穩(wěn)壓芯片和第2穩(wěn)壓芯片；

其中，所述電壓檢測電路采用電壓檢測比較器，所述電壓檢測比較器的負(fù)輸入端連接到所述中央處理器的電源基準(zhǔn)電壓輸出端；所述電壓檢測比較器的正輸入端連接到所述供電電源；所述電壓檢測比較器的輸出端連接到所述中央處理器的I/O口信號輸入端。

所述第1穩(wěn)壓芯片的供電端口分別與所述中央處理器的電源輸入口和所述電壓檢測比較器的電源輸入口連接；所述第2穩(wěn)壓芯片的供電端口分別與所述紅外探測器、所述通信設(shè)備和所述存儲設(shè)備的電源輸入口連接；所述第2穩(wěn)壓芯片的控制端連接到所述中央處理器。

優(yōu)選的，所述存儲設(shè)備采用非易失性存儲設(shè)備。

本實用新型提供的低功耗無線通信探測裝置具有以下優(yōu)點：

本實用新型提供的低功耗無線通信探測裝置，可遠(yuǎn)程對回收設(shè)備箱體內(nèi)部是否已接近裝滿的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，使遠(yuǎn)程終端及時獲知回收設(shè)備箱體內(nèi)部已接近裝滿的狀態(tài)，及時安排保潔人員前往特定地點回收廢舊物品，提高了回收設(shè)備的利用率，也避免由于回收設(shè)備裝滿而導(dǎo)致廢棄物品扔在回收設(shè)備外面的情況，美化了環(huán)境。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的低功耗無線通信探測裝置的電路原理圖；

圖2為本實用新型提供的低功耗無線通信探測裝置中的紅外探測器在回收箱體布置位置示意圖；

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明：

結(jié)合圖1，本實用新型提供一種低功耗無線通信探測裝置，可安裝于任何類型回收設(shè)備的箱體內(nèi)部，包括紅外探測器、供電電路、通信設(shè)備、存儲設(shè)備和中央處理器；中央處理器分別與紅外探測器、供電電路、通信設(shè)備和存儲設(shè)備連接；供電電路還與紅外探測器、通信設(shè)備和存儲設(shè)備連接。其中，紅外探測器安裝于回收設(shè)備箱體內(nèi)部的靠近投入口位置，具體安裝位置根據(jù)實際回收設(shè)備箱體內(nèi)部高度靈活設(shè)定，用于檢測回收設(shè)備箱體內(nèi)部是否已接近裝滿回收廢舊物品，并可將回收設(shè)備箱體內(nèi)部是否已接近裝滿的狀態(tài)發(fā)送到中央處理器，中央處理器再通過通信設(shè)備將回收設(shè)備箱體內(nèi)部狀態(tài)發(fā)送到遠(yuǎn)程終端，遠(yuǎn)程終端可以為手機(jī)等設(shè)備，從而可以使遠(yuǎn)程終端及時獲知回收設(shè)備箱體內(nèi)部已接近裝滿的狀態(tài)，及時安排保潔人員前往特定地點回收廢舊物品。由此實現(xiàn)了對回收設(shè)備是否已接近裝滿狀態(tài)的監(jiān)控。

下面對低功耗無線通信探測裝置進(jìn)行具體介紹，需要強(qiáng)調(diào)的是，下面介紹的內(nèi)容僅為優(yōu)選方式，并不用于限定本實用新型：

(1)紅外探測器

紅外探測器安裝于回收設(shè)備箱體內(nèi)部特定高度位置，例如，回收設(shè)備箱體內(nèi)部總高度為5米，紅外探測器可安裝于4.5米高度位置，用于檢測回收設(shè)備箱體內(nèi)部的廢舊物品是否已到達(dá)4.5米位置，從而反映回收設(shè)備箱體內(nèi)部是否已接近裝滿的狀態(tài)。此處，由于紅外探測器用于檢測回收設(shè)備箱體內(nèi)部是否為接近裝滿的狀態(tài)，而不是已裝滿狀態(tài)，可為保潔人員前往回收地點進(jìn)行廢舊物品回收提供時間余量，有效防止回收設(shè)備箱體內(nèi)部已裝滿而無法繼續(xù)工作的情況。

實際應(yīng)用中，紅外探測器可采用以下兩種類型：

1)紅外對射探測器：紅外對射探測器包括紅外發(fā)射器和紅外接收器；紅外發(fā)射器和紅外接收器分別安裝于被監(jiān)測箱體內(nèi)部靠近入口端的兩側(cè)。其檢測原理為：紅外發(fā)射器發(fā)射紅外光，如果紅外發(fā)射器和紅外接收器之間不存在物品遮擋，則紅外接收器可檢測到接收信號，并反饋給中央處理器。如果紅外發(fā)射器和紅外接收器之間存在物品遮擋，則紅外接收器無法檢測到接收信號。因此，中央處理器根據(jù)是否能夠接收到紅外接收器的信號，從而判斷被監(jiān)測箱體是否已達(dá)到接近裝滿的狀態(tài)。

2)基于反射原理的紅外探測器：紅外探測器包括紅外發(fā)射器和紅外接收器；紅外發(fā)射器和紅外接收器安裝于被監(jiān)測箱體內(nèi)部靠近入口端的一側(cè)。如圖2所示，即為基于反射原理的紅外探測器在回收箱體的安裝位置示意圖。

具體的，紅外發(fā)射器包括RC振蕩芯片、場效應(yīng)管和紅外發(fā)光二極管；RC振蕩芯片的控制使能端與中央處理器的I/O口信號輸入端連接；RC振蕩芯片的輸出端與場效應(yīng)管的輸入端連接；場效應(yīng)管的輸出端與紅外發(fā)光二極管的輸入端連接。其工作原理為：當(dāng)需要紅外發(fā)射器發(fā)出紅外光進(jìn)行探測時，中央處理器控制RC振蕩芯片工作，RC振蕩芯片驅(qū)動場效應(yīng)管，再由場效應(yīng)管驅(qū)動紅外發(fā)光二極管發(fā)出短暫的紅外光線，其占空比調(diào)節(jié)為1/3，頻率為38KHZ左右。實際應(yīng)用中，RC振蕩芯片可采用TLC555ID型號的RC振蕩芯片，場效應(yīng)管可采用BSH103型號的場效應(yīng)管，紅外發(fā)光二極管可采用SIR333A型號的紅外發(fā)光二極管。

紅外接收器包括紅外接收二極管、運(yùn)算放大器、整流檢波器和比較器；紅外接收二極管的輸出端與運(yùn)算放大器的輸入端連接；運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)過整流檢波器后，連接到比較器的正輸入端；比較器的負(fù)輸入端與中央處理器的紅外基準(zhǔn)電壓輸出端連接；比較器的輸出端連接到中央處理器的I/O口信號輸入端。其工作原理為：當(dāng)紅外發(fā)射器向?qū)γ姘l(fā)出水平的紅外光時，紅外光在傳播過程中遇到遮擋物品或箱體內(nèi)壁時發(fā)生反射，反射回的紅外光被紅外接收二極管接收，然后經(jīng)過運(yùn)算放大器和整流檢波器處理后，得到紅外實際電壓信號，再輸入到比較器的正輸入端；比較器比較紅外實際電壓信號強(qiáng)度是否大于紅外基準(zhǔn)電壓信號強(qiáng)度，如果大于，表明回收箱體內(nèi)部物品已到達(dá)紅外發(fā)射器安裝高度的位置，因此，紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外光僅傳播較短距離即遇到遮擋物品并發(fā)生反射，所以紅外實際電壓信號強(qiáng)度較強(qiáng)；如果小于，表明回收箱體內(nèi)部物品未到達(dá)紅外發(fā)射器安裝高度的位置，因此，紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外光傳播較長距離，直到遇到箱體內(nèi)壁才發(fā)生反射，所以紅外實際電壓信號強(qiáng)度較弱。因此，當(dāng)紅外實際電壓信號強(qiáng)度大于紅外基準(zhǔn)電壓信號強(qiáng)度時，比較器輸出低電平到中央處理器；當(dāng)紅外實際電壓信號強(qiáng)度小于紅外基準(zhǔn)電壓信號強(qiáng)度時，比較器輸出高電平到中央處理器，從而可以使中央處理器檢測到被監(jiān)測箱體是否已達(dá)到接近裝滿的狀態(tài)。

實際應(yīng)用中，紅外接收二極管采用PD333-3B/H0/L2，使紅外接收二極管工作于反向偏置電流狀態(tài)下并送于運(yùn)算放大器中；運(yùn)算放大器采用低偏置電流高精度的AD8606運(yùn)算放大器，內(nèi)部封裝了兩個運(yùn)放，使其組成兩級反向帶通濾波器放大器，其放大倍數(shù)為1000倍；整流檢波器采用正反向二極管和電容組成。

另外，為節(jié)省能耗，在通常情況下，中央處理器通過I/O口關(guān)閉紅外發(fā)射器，使其不工作。只有當(dāng)需要檢測時，中央處理器才開啟紅外發(fā)射器。另外，可根據(jù)被監(jiān)測箱體內(nèi)徑，通過一個電位器調(diào)節(jié)紅外接收器的探測距離。

(2)通信設(shè)備

通信設(shè)備為GSM通信設(shè)備，GSM通信設(shè)備配置有開關(guān)狀態(tài)管腳、開關(guān)功能管腳、串口通訊管腳和復(fù)位管腳；開關(guān)狀態(tài)管腳、開關(guān)功能管腳、串口通訊管腳和復(fù)位管腳均連接到中央處理器。

實際應(yīng)用中，GSM通信設(shè)備主要采用SIM800A芯片，出于控制的需要，與中央處理器連接的主要控制管腳分別為：開關(guān)狀態(tài)管腳STATUS、開關(guān)功能管腳PWRKEY、串口通訊管腳RXD\TXD、復(fù)位管腳RESET。通過開關(guān)狀態(tài)管腳，中央處理器可檢測到GSM通信設(shè)備的當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)，從而可通過開關(guān)功能管腳控制關(guān)閉或打開GSM通信設(shè)備。通過串口通訊管腳，中央處理器向GSM通信設(shè)備發(fā)送串口命令，并且，在發(fā)送串口命令過程中，中央處理器可配置有糾錯機(jī)制，當(dāng)通過糾錯機(jī)制判斷收到的串口數(shù)據(jù)不正確或不完整時，通過復(fù)位管腳對GSM通信設(shè)備進(jìn)行復(fù)位重啟。

另外，低功耗無線通信探測裝置共有兩種運(yùn)行模式，一種為工作模式，一種為調(diào)試模式。當(dāng)在調(diào)試模式下，通過內(nèi)部RS232通信轉(zhuǎn)換芯片的控制，使GSM通信設(shè)備可以直接與電腦連接通信，以便故障查找和調(diào)試。

通過GSM通信設(shè)備，可向遠(yuǎn)程終端發(fā)送被監(jiān)測箱體接近裝滿的短信，從而使遠(yuǎn)程人員及時獲知被監(jiān)測箱體接近裝滿的消息。

(3)供電電路

供電電路主要設(shè)計理念為：通過供電電路，向紅外探測器、通信設(shè)備、存儲設(shè)備和中央處理器供電。但需滿足以下兩點要求：1)實現(xiàn)低功耗設(shè)計，盡量延長供電電源的供電時間。2)對供電電源的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)供電電源電壓較低時，及時通知中央處理器，中央處理器再通過GSM通信設(shè)備向遠(yuǎn)程終端發(fā)送低電壓告警短信信息，使相關(guān)人員及時更換供電電源，當(dāng)然，當(dāng)中央處理器獲知供電電源電壓較低時，也可同時啟動存儲設(shè)備將現(xiàn)有模塊設(shè)置參數(shù)進(jìn)行保存。

具體的，供電電路包括供電電源以及電源管理單元。供電電源可以采用干電池。

電源管理單元包括電壓檢測電路、第1穩(wěn)壓芯片和第2穩(wěn)壓芯片；

1)電壓檢測電路用于檢測電池電壓狀態(tài)，可采用電壓檢測比較器實現(xiàn)，電壓檢測比較器的負(fù)輸入端連接到中央處理器的電源基準(zhǔn)電壓輸出端；電壓檢測比較器的正輸入端連接到供電電源；電壓檢測比較器的輸出端連接到中央處理器的I/O口信號輸入端。

實際應(yīng)用中，電池電壓檢測電路由一個LMV321M5放大器接成滯回比較器的形式實現(xiàn)，比較器的負(fù)輸入端連接到中央處理器的一個基準(zhǔn)電壓輸出端口引腳，正輸入端連接由電阻分壓組成的電池接插件輸入端。當(dāng)電池串聯(lián)的電壓低于4.6V后，則比較器輸出低電平報告給中央處理器。

2)穩(wěn)壓芯片

共設(shè)置2個穩(wěn)壓芯片，第1穩(wěn)壓芯片的供電端口分別與中央處理器的電源輸入口和所述電壓檢測比較器的電源輸入口連接；第2穩(wěn)壓芯片的供電端口分別與紅外探測器、通信設(shè)備和存儲設(shè)備的電源輸入口連接；第2穩(wěn)壓芯片的控制端連接到中央處理器。

設(shè)置兩片穩(wěn)壓芯片主要是出于低功耗的考慮。第1穩(wěn)壓芯片可采用LT1521穩(wěn)壓芯片，給中央處理器和電壓檢測比較器供電，而第2穩(wěn)壓芯片可采用LT1965穩(wěn)壓芯片，主要是給除了中央處理器以外的所有電路板供電，并且，LLT1965穩(wěn)壓芯片的使能控制管腳OE連接至中央處理器的I/O口管腳，也就是說，中央處理器可通過I/O口引腳的控制來關(guān)斷電路板其余各單元的供電單元。

(4)存儲設(shè)備

存儲設(shè)備采用非易失性存儲設(shè)備，主要由I2C存儲芯片AT24C01BN組成，主要用于存儲配置信息，包括但不限于：需要發(fā)送到目的終端系統(tǒng)的號碼地址、整個電路的睡眠探測間隔、本地SIM卡號碼等。只有在中央處理器檢測到電池電壓較低時才會啟動存儲設(shè)備工作，自動存儲上述配置信息，而當(dāng)電池電壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)工作電壓值后，存儲設(shè)備又會將配置信息通過I2C協(xié)議傳送給中央處理器，從而實現(xiàn)在更換電池后，中央處理器依然能根據(jù)之前配置參數(shù)繼續(xù)工作，而不需要重新進(jìn)行配置。

(5)中央處理器

中央處理器可采用C8051F410單片機(jī)、功能按鍵和指示燈組成。中央處理器的所有I/O口引腳連接到上述對應(yīng)的單元中，屬于整個控制理念的靈魂。

由此可見，本實用新型提供的低功耗無線通信探測裝置，可遠(yuǎn)程對回收設(shè)備箱體內(nèi)部是否已接近裝滿的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，使遠(yuǎn)程終端及時獲知回收設(shè)備箱體內(nèi)部已接近裝滿的狀態(tài)，及時安排保潔人員前往特定地點回收廢舊物品，提高了回收設(shè)備的利用率，也避免由于回收設(shè)備裝滿而導(dǎo)致廢棄物品扔在回收設(shè)備外面的情況，美化了環(huán)境。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視本實用新型的保護(hù)范圍。