CN101160003A - 一种人体红外探测器提高性能的方法 - Google Patents

Abstract

现有技术制造的人体红外探测式灯控器，抗干扰性能差，在实际使用中还存在着因热风等干扰误动作造成灯点亮，较长时间人体动作较小时灯突然熄灭，许多令人不满意的缺点。一种提高人体红外探测式灯控器性能的方法，它是采用改变灵敏度来提高抗干扰能力，提高人体红外探测式灯控器的性能和实用性。

Description

一种人体红外探测器提高性能的方法

一种用于控制照明灯的人体红外探测器，它安装在教室、走廊等其它需要照明处，探测是否有运动人体释放的红外线来区别是否有人，再检测环境光线的强弱，控制照明灯的点亮或熄灭，以实现自动化管理照明灯和节约能源。

目前一些IC芯片生产厂家，已经推出各种红外感应信号处理器芯片，市场上用该芯片制成的各种产品已较常见。还有一种加有光敏元件控制端的红外感应信号处理器芯片，制成的人体红外探测器，具有芯片外围电路元件较少、调试简单、成本较低等优点，生产厂家首选该种芯片制造用于控制照明灯的人体红外探测器(以下简称人体红外探测式灯控器)，大多数采用吸顶式安装在教室、走廊。为了提高节能效果，一般都是人体红外探测式灯控器安装在照明灯旁边控制一个照明灯，当有人时灯点亮，人离开再延时一段时间灯熄灭，如果白天日光使教室光线充足灯也熄灭，夜晚有人灯亮，该人体红外探测式灯控器起到一些节能效果，但是在实际使用中还存在着许多令人不满意的缺点，以用在教室为例具体缺点有以下几条：

1、教室无人，因热风干扰引起一片灯亮。

2、当某日光灯刚点亮或刚熄灭时，干扰个别红外探测式灯控器引起灯亮，甚至引起几个灯时亮时灭重复跳变不停。

3、当学生在灯光下认真学习、考试等，较长时间人体动作较小时灯突然熄灭，一会儿又点亮，造成不良影响。

4、输出延时设定的时间太长，人离开后灯继续亮时间太长，造成浪费电和减少灯的寿命。

5、如果是打开电源开关，灯点亮开始学习、看书，约数十秒时灯突然熄灭，一会儿又点亮，造成不良影响。

由以上一些缺点可以看出现有技术还不成熟，本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提高人体红外探测式灯控器的性能和实用性。

本发明根据现有技术所存在的问题进行分析，现有技术制造的人体红外探测式灯控器，是由菲涅尔镜、热释电传感器首先感应到微弱的信号，经芯片等元件组成的信号放大器放大到有效信号的幅度，再经信号处理器识别认可后输出高电平，高电平控制驱动电路使照明灯点亮，由输出延时和以上有效的信号来维持灯连续点亮。其中信号放大器的灵敏度高低直接影响着人体红外探测式灯控器的性能，现有技术存在的缺点，正是因为信号放大器灵敏度高低不合适造成的。例如当以上信号放大器的灵敏度调高时，容易受热风和日光灯刚点亮或刚熄灭时的突然光线、电磁变化等干扰造成了以上缺点第1、2条无人时误触发引起一片灯亮和几个灯时亮时灭重复跳变不停的现象。如果将信号放大器的灵敏度调低，就出现人体移动动作较小感应不到有效信号，造成以上缺点第3条灯下有人突然灯熄灭的现象。所以为兼顾以上矛盾问题就出现了人离开后灯继续亮时间太长的缺点第4条现象，其实是不得已延长输出延时设定的时间来获得更多的机会，捕捉到人体较大动作产生的有效信号，减少以上缺点第3条造成的不良影响现象。

本发明根据现有技术所存在的缺点进一步分析，发现以上现有技术缺点第1和2条是在无人灯熄灭状态下，灵敏度高容易受干扰造成的。缺点第3和4条是在有人灯点亮状态下，灵敏度低人体动作较小时探测不到有效信号造成的。在实际设计制造时现有技术就找不到一个合适的灵敏度点来解决以上灵敏度高和灵敏度低造成的矛盾问题，只有兼顾在无人灯熄灭状态下和有人灯点亮状态下的两种需要勉强选择一个灵敏度点来确定信号放大器的灵敏度值。本发明针对以上现有技术缺点的特点，将人体红外探测式灯控器根据在无人灯熄灭状态下和有人灯点亮状态下的两种需要，采用自动切换信号放大器为或低或高的两种灵敏度来解决以上矛盾问题。进一步提高了人体红外探测式灯控器控制灯光的性能使其更加实用。

现有技术还有一种缺点，就是当有人进入教室打开电源开关人体红外探测式灯控器上电时，机内芯片同时在上电初始化状态，此时探测到的有效信号触发无效，但有输出使灯点亮。当数十秒后上电初始化完毕开始触发有效时，输出停止灯突然熄灭，只有当灯下有人体运动探测到人体红外信号，微弱的信号经信号放大器必须能放大到有效信号的幅度，再经信号处理器识别认可后输出高电平，才能使灯点亮。以上过程中上电初始化完毕出现的输出停止现象，造成了缺点第5条灯亮开始学习、看书，约数十秒时突然灯熄灭，一会儿灯又点亮，的不良影响。

本发明为解决以上这种缺点，采用另一路覆盖输出电路重复控制仍保持灯点亮，但是覆盖输出电路延时比芯片上电初始化时间再延长一段时间，覆盖了芯片输出停止现象，待机内芯片工作检测到有效信号，芯片输出控制灯点亮时覆盖输出再停止工作，有效的克服了以上缺点。

图1是本发明实施例人体红外探测式灯控器电路原理方框图

结合以上附图进一步说明其工作原理。图中主要分为信号处理部分，放大器灵敏度自动转换部分，信号探测1和驱动电路13组成。其中信号处理部分包含了第一级放大器2、耦合电阻3和电容4、电容5、第二级放大器7、处理器8、光敏电路9、输出延时电路10，是常见的红外信号处理器芯片厂商推荐的芯片和芯片外围电路。放大器灵敏度自动切换部分，由工作模式选择电路16、覆盖输出电路17、放大器控制电路18、二极管11、二极管12、电阻19、晶体管20、电阻6组成，是本发明创新的核心部分。信号探测1由菲涅尔镜、热释电传感器组成。驱动电路13由晶体管、继电器或双向可控硅组成。

以下进一步描述本发明的工作过程，本发明的人体红外探测式灯控器，以采用吸顶式安装在教室为例。当有人走进教室，人体辐射出微弱红外线能量的变化，首先经探测器1的菲涅尔镜使热释电传感器感应出微弱的低频电信号，人体移动动作大小影响着低频电信号的强弱，此信号再经以上信号处理电路部分的第一级放大器2、电阻3、电容4、电容5耦合到第二级放大器7，若能放大到有效信号的幅度，再经过处理器8的识别认可处理后输出高电平，高电平通过驱动电路13使照明灯14点亮。如果有人在灯光下学习、看书或考试时，尤其人体移动动作较小时维持灯亮非常重要。本发明将其中第一级放大器2、第二级放大器7组成的放大器调到较高的灵敏度，即使人体较小的移动动作热释电传感器感应到微弱的电信号经放大仍能获得有效幅度的信号，供信号处理器8识别认可，使照明灯14仍始终保持灯点亮。本发明还要针对探测器1的热释电传感器、放大器的输入部分进行屏蔽，提高抗电磁等干扰能力，从而有效的克服了现有技术的第1和2条在无人灯熄灭状态下，灵敏度高容易受干扰的这个缺点。

克服了以上现有技术的缺点第3条灯下有人突然灯熄灭的缺点。

输出延时电路10是每当感应到人体移动的有效信号时，输出再接着延时一次已设定的输出延时时间使灯连续点亮。由于本发明将以上灯点亮状态下放大器的灵敏度调高，探测人体移动动作较小时的微弱信号能力强，所以设定输出延时时间可以选择的较短，克服了以上现有技术缺点第4条人离开后灯继续亮时间太长的缺点，在灯点亮状态下如果人离开了教室，就是夏季有热风天气，由于热风是一阵一阵的有一定时间间隔，本发明由于输出延时时间设定的较短，所以在人离开教室后也能使灯自动熄灭。

由于以上现有技术当人离开教室在灯熄灭状态下，放大器仍保持在灯点亮状态下较高的灵敏度不变，很容易受热风等干扰造成错误动作使灯亮，甚至引起几个灯时亮时灭重复跳变个不停。造成严重的既浪费电又损失灯寿命的不良影响。本发明为克服现有技术的这个缺点，设计了放大器灵敏度自动切换电路，及信号处理部分输出高电平或低电平转换时，信号放大器的工作状态在高灵敏度或低灵敏度状态对应的转换。在人离开教室灯熄灭时，信号处理部分输出转换为低电平，工作模式选择电路16控制信号处理部分停止工作输出锁定在低电平，配合放大器控制电路18控制信号放大器稳定的转换为低灵敏度工作状态以后，工作模式选择电路16退出，信号处理部分恢复工作状态。其工作过程是当处理器8输出变为低电平的同时，工作模式选择电路16的输出由开路变为低电平，低电平至红外信号处理器芯片的工作模式选择端。由于芯片的工作模式选择端具有控制芯片工作的作用，当该选择端开路时芯片在工作状态，当该选择端接地时芯片停止工作，输出锁定在低电平状态，所以控制芯片停止工作处理器8输出锁定在低电平。接着放大控制电路18输出由低电平翻转为高电平，高电平经电阻19使晶体管20导通，电阻6接入放大器电路与电阻3构成对第一级放大器2输出的信号电压对地分压衰减电路，电阻6电阻数值的选择控制着第一级放大器2输出信号的衰减量，使整个放大器的灵敏度降低。待电阻6接入电路整个放大器工作稳定后，工作模式选择电路16的单稳态触发器再复位，输出又恢复为开路状态，芯片的工作模式选择端同时也开路芯片又恢复工作状态，电阻6接入电路保持不变。工作模式选择电路16有效的克服了电阻6接入电路时引起噪声干扰，配合放大器控制电路18控制放大器由高灵敏度平稳的变为较低灵敏度工作状态，完成了自动将放大器工作状态由高灵敏度切换为较低灵敏度的过程，人体红外探测式灯控器开始工作，若无有效信号触发，处理器8输出仍在低电平，灯保持在熄灭状态下。克服了现有技术的第1和2条在无人灯熄灭状态下，灵敏度高容易受干扰的这个缺点。

以上处理器8有高电平输出时，覆盖输出电路17就同步开始输出高电平，高电平经二极管12，形成对驱动电路13和照明灯14点亮的重复控制。但是以上将放大器工作状态由高灵敏度转换为较低灵敏度的工作过程开始时，及处理器8输出锁定在低电平，覆盖输出电路17仍保持高电平输出不变，使照明灯14仍保持在继续点亮状态。待灵敏度自动切换工作过程完毕，人体红外探测式灯控器开始工作，无有效信号触发，处理器8输出仍在低电平时，覆盖输出电路17再延时一段时间输出保持灯继续点亮，协助芯片电路探测灯下是否有人，若灯下无人无有效信号触发，处理器8输出在低电平不变，覆盖输出电路17变为低电平，照明灯14才熄灭。其中二极管11在处理器8输出变为低电平，覆盖输出电路17输出仍保持高电平时起到隔离作用，以上整个灵敏度切换过程完毕。本发明的覆盖输出电路17进一步提高了放大器灵敏度自动转换过程中，人体红外探测式灯控器控制灯光的性能。

当有人走进灯下，本发明信号探测1感应到人体移动产生的信号经放大器放大足以使处理器8输出高电平，高电平经驱动电路13点亮照明灯14。处理器8输出的高电平使放大器控制电路18输出翻转为低电平，低电平使晶体管20截止，电阻6退出对放大器电路的作用不再分压衰减信号，放大器又转换为较高的灵敏度工作状态。由于输出延时电路10设定有一定的输出延时时间，转换为较高的灵敏度工作状态时引起的噪声干扰，不影响人体红外探测式灯控器正常工作。处理器8输出高电平也不影响工作模式选择电路16，工作模式选择电路16仍保持开路状态不变。处理器8输出的高电平使覆盖输出电路17输出高电平，又形成对驱动电路13和照明灯14点亮的重复控制。

本发明人体红外探测式灯控器的以上放大器灵敏度自动切换电路部分也可以采用单片机代替控制，其中包括了工作模式选择电路16、覆盖输出电路17、放大器控制电路18，单片机工作程序按这部分电路工作过程的要求编制，单片机输出输入脚位，参考这部分各电路输出输入端。

图2、本发明另一实施例的人体红外探测式灯控器电路方框图

图中信号探测1包括有菲涅尔镜和热释电传感器。探测器主电路2是红外信号处理器芯片和芯片外围电路，还有驱动电路4、照明灯5和上电覆盖输出8。以下结合附图来说明本发明如何能实现克服以上现有技术如果打开电源开关灯亮开始学习、看书约数十秒时灯突然熄灭，一会儿灯又点亮，造成的不良影响。

本发明另一实施例的红外探测式灯控器在打开电源开关供电时，探测器主电路2其中的芯片同时进入上电初始化状态，此时信号触发无效，同时探测器主电路2输出锁定在高电平，高电平经驱动电路4驱动照明灯5点亮。在以上初始化开始的同时，直流电源7的电源电压触发上电覆盖输出8及长延时单稳态触发器输出高电平，高电平经二极管9覆盖驱动电路4，同时使照明灯5点亮，形成对驱动电路4和照明灯5点亮的重复控制。约数十秒后芯片上电初始化完毕，探测器主电路2开始进入允许信号触发工作阶段，此时若有人在灯下，信号探测1探测到有效信号需要一个过程一段时间，只有当灯下有人体运动的同时探测到微弱的信号经探测器主电路2其中的信号放大器必须能放大到有效信号的幅度，再经其中的信号处理器识别认可后才能使灯点亮。刚开始进入允许信号触发的瞬间不可能探测到有效信号，所以探测器主电路2必然输出变为低电平，造成以上突然灯灭的不良影响。本发明在以上上初始化完毕时，覆盖输出8的高电平输出再延时一段时间保持灯点亮，使探测器主电路2在获得有效信号触发，输出高电平重复控制照明灯5时，覆盖输出8的输出再退出变为低电平，灯仍保持继续点亮。以上工作过程保证了在灯下有人时，灯不熄灭的过渡为探测器主电路2输出高电平的工作状态，有效地克服了现有技术以上的这个缺点。也可以采用单片机来代替覆盖输出8的功能控制以上电路，单片机工作程序按这部分电路工作过程的要求编制，单片机输出输入脚位，参考这部分各电路输出输入端。

本发明人体红外探测式灯控器的最佳方案是以上两个实施例的结合。实施例图1是本发明实施例人体红外探测式灯控器电路原理方框图其中的放大器灵敏度自动切换电路部分和图2发明另一实施例的红外探测式灯控器电路方框图其中的覆盖输出8，最好采用门电路，比单片机电路成本明显低的多。

Claims (4)

1.一种控制照明灯的人体红外探测器提高性能的方法，其特征是信号处理部分的输出转换为高电平时，信号放大器的工作状态转换为高灵敏度工作状态，信号处理部分的输出转换为低电平时，信号放大器的工作状态转换为低灵敏度工作状态。

2.权利要求1所述的一种控制照明灯的人体红外探测器提高性能的方法，其信号处理部分输出转换为低电平时，信号放大器在转换为低灵敏度工作状态的过程中，覆盖输出电路保持输出高电平，使照明灯仍保持在点亮状态。

3.权利要求1或2所述的一种控制照明灯的人体红外探测器提高性能的方法，其信号处理部分输出转换为低电平时，工作模式选择电路控制信号处理部分输出锁定在低电平，配合放大器控制电路控制信号放大器转换为低灵敏度工作状态稳定以后，工作模式选择电路退出控制，信号处理部分恢复正常工作状态。

4.一种控制照明灯的人体红外探测器提高性能的方法，探测器主电路的芯片在上电初始化结束时，其特征是有覆盖输出电路重复控制仍能保持灯点亮。

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