CN101393262A - 距离检测感应装置及其近距离检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种距离检测感应装置，包括：壳体、聚焦用透镜、安装有若干电子元器件的电路板以及发射红外光线的发射装置和接收感应红外反射光线的接收装置。其中壳体包括主体部以及位于主体部顶面上的两圆形开孔。透镜包括设置于壳体开孔位置处的发射透镜和接收透镜。电路板安装于壳体主体部内；发射装置为红外发光二极管，发射红外光线到发射透镜。接收装置为距离检测感应模块，感应从接收透镜聚焦下来的反射光线。距离检测感应装置还包括一安装在发射透镜与发射装置之间的发射光线导引装置，其包括位于发射装置的发射管芯位置处的小圆孔。本发明具有较高的检测精度，提高整机感应性能。

Description

距离检测感应装置及其近距离检测方法
【技术领域】
本发明有关一种应用于自动感应水龙头、自动冲水小便斗等卫浴自动化领域内的距离检测感应装置及其近距离检测方法。
【背景技术】
红外感应器已经广泛应用于自动水龙头、自动冲水小便斗、抽水马桶冲洗设备、喷射热水的马桶坐圈、手干燥器和装有热风风扇的抽水马桶等卫生洁具中。
传统的红外感应器大部分采用主动式红外感应方式，即红外发射器发射一定波长的红外线，经人体反射后，通过红外接收器接收后，判断该反射信号强度，来实现自动感应判断。然而，一些对红外线反射率低的物质(如黑色衣服、头发等)，就很难实现自动感应判断。红外发射器的红外光经过该些物质反射后，只有极少数的红外光线被红外接收器接收。由于反射信号的强度不够，而导致感应器无法判断是否有目标物存在，因而导致感应失灵。
为了解决上述传统红外感应洁具感应失灵的问题，将距离检测感应装置引入卫浴自动化领域内。如图1所示，距离检测传感器或称PSD(PositionSensitive Detector)传感器是一种对入射光位置敏感的光电器件。即当入射光照在器件感光面的不同位置时，输出不同的电信号。PSD传感器是利用三角测量原理，能够精确测量距离的特点来实现的自动感应判断。如图1所示，发射光源S1发出的光经透镜L1聚焦后投向待测体O1的表面。反射光由透镜L2聚焦到一维PSD(即接收单元P1)上，形成一个光点。若透镜L1与L2间的中心距离为b，透镜L2到PSD表面之间的距离(即透镜L2的焦距)为f，聚焦在PSD表面的光点距离透镜L2中心的距离为x，则根据相似三角形PAB和BCD的性质，可得出待测距离DIS为：DIS＝bf/x。因此，只要测出PSD的光点位置坐标x的值，即可测出待测体的距离。
当检测到待测体O1的距离位于预先设定的范围内时，距离检测感应装置控制卫生洁具的进行出水、冲水等工作状态。由于距离检测感应装置判断目标物与距离检测感应装置的距离来实现自动感应的目的，从而可有效解决传统红外感应器容易感应失灵的缺陷。
然而，利用该距离检测感应装置对检测距离有一定的要求。当需要被检测的物体离感应装置太近的话，距离检测感应装置光源发射的红外信号无法被聚焦到PSD光敏器件的表面，而导致感应失灵。譬如该距离检测感应装置安装在水龙头上后，使用者的手靠感应器太过接近，就很容易发生感应失灵的情况。
因此，有必要发明一种距离检测感应装置及其方法来克服现有技术中的不足。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种检测更可靠的距离检测感应装置。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种距离检测感应装置，安装在卫生洁具内，包括：红外光发射光源、红外光接收单元以及分别位于发射光源和接收单元前方用以聚焦红外光的发射透镜与接收透镜。发射光源与近距离发射光源为发光二极管。接收单元为红外光位置敏感的光电器件。在发射光源的附近还设置至少一近距离发射光源。
进一步地，发射光源的发射功率大于近距离发射光源的发射功率。
进一步地，发射光源和近距离发射光源在无待测体状态下的发射频率小于有待测体状态下的频率。
本发明的另一目的在于提供一种使得检测更可靠的距离检测感应装置近距离检测方法。
本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的：
一种距离检测感应装置的近距离检测方法，包括如下步骤：
步骤一，启动发射光源发射红外光，进入步骤二；
步骤二，判断接收单元是否有接收到反射回的红外光信号？如否，则进入步骤三；如是，则进入步骤五；
步骤三，启动近距离发射光源发射红外光，进入步骤四；
步骤四，判断接收单元是否接收到反射回的红外光信号？如是，则进入步骤五；如否，返回步骤一；
步骤五，根据接收到的待测体反射回的红外光后，计算出待测体的距离值，进入步骤六；
步骤六，判断待测体的距离值是否位于预设的距离范围内？如果是，进入步骤七；否则返回步骤一；
步骤七，控制相应的卫生洁具动作。
进一步地，发射光源的发射功率大于近距离发射光源的发射功率。
进一步地，发射光源和近距离发射光源在无待测体状态下的发射频率小于有待测体状态下的频率。
本发明的上述目的是还可通过如下技术方案实现的：
一种距离检测感应装置的近距离检测方法，包括如下步骤：
步骤一，同步启动发射光源与近距离发射光源发射红外光，进入步骤二；
步骤二，判断接收单元是否有接收到反射回的红外光信号？如否，则进入步骤一；如是，则进入步骤三；
步骤三，根据接收到的待测体反射回的红外光后，计算出待测体的距离值，进入步骤四；
步骤四，判断待测体的距离值是否位于预设的距离范围内？如否，进入步骤一；如是，进入步骤五；
步骤五，控制相应的卫生洁具动作。
进一步地，发射光源的发射功率大于近距离发射光源的发射功率。
进一步地，发射光源和近距离发射光源在无待测体状态下的发射频率小于有待测体状态下的频率。
本发明的上述目的是还可通过如下技术方案实现的：
一种距离检测感应装置的近距离检测方法，包括如下步骤：
步骤一，启动近距离发射光源发射红外光，进入步骤二；
步骤二，判断接收单元是否有接收到待测体反射回的红外光信号？如否，则进入步骤一；如是，则进入步骤三；
步骤三，根据接收到的待测体反射回的红外光后，计算出待测体的距离值，进入步骤四；
步骤四，判断待测体的距离值是否位于预设的近距离范围内？如否，进入步骤五；如是，进入步骤八；
步骤五，启动发射光源发射红外光，进入步骤六；
步骤六，判断接收单元是否有接收到待测体反射回的红外光信号？如否，则进入步骤一；如是，则进入步骤七；
步骤七，判断待测体的距离值是否位于预设的正常距离范围内？如否，进入步骤一；如是，则进入步骤八；
步骤八，控制相应的卫生洁具动作。
进一步地，发射光源的发射功率大于近距离发射光源的发射功率。
进一步地，发射光源和近距离发射光源在无待测体状态下的发射频率小于有待测体状态下的频率。
与现有技术相比，本发明距离检测感应装置近距检测方法能有效的防止因镜面干扰而导致误操作，使得距离检测感应装置检测更加可靠，提高整机感应性能。
【附图说明】
图1是现有技术距离检测感应装置工作原理图。
图2是本发明距离检测感应装置结构示意图。
图3是本发明距离检测感应装置近距离检测方法一实施方式的流程图。
图4是本发明距离检测感应装置近距离检测方法另一实施方式的流程图。
图5是本发明距离检测感应装置近距离检测方法另一实施方式的流程图。
【具体实施方式】
下面参照附图具体介绍本发明的各种实施例，图中相同的结构或功能用相同的数字标出。应该指出的是，附图的目的只是便于对本发明具体实施例的说明，不是一种多余的叙述或是对本发明范围的限制，此外，附图没有必要按比例画出。
如图2所示，本发明距离检测感应装置100包括发射光源S1、接收单元P1以及位于发射光源S1与接收单元P1正前方的发射透镜L1与接收透镜L2，其中发射光源S1为红外光发光光源，一般为发光二极管(LED)。而接收单元P1为对照射到其表面的红外光位置敏感的光电器件，也就是距离检测感应(PSD)模块。特别的，本发明距离检测感应装置100在发射光源S1的旁边，还设置近距离发射光源S2。该近距离发射光源S2也为红外光发光光源，一般为发光二极管(LED)。
参照图1所示，如当待测体O1在正常的检测区域内，发射光源S1发射红外光经过发射透镜L1聚焦后照射到待测体O1上。经待测体O1反射回的红外光可以被接收透镜L2聚焦后又照射到接收单元P1上。进一步的，根据PSD三角形原理，计算出待测体O1距离本发明距离检测感应装置100的距离。如果计算出的距离满足预设的距离范围内时，距离检测感应装置100通过主控制器控制卫生洁具的开、关阀等，进而控制出水、冲水等工作。但是，当待测体O1过于靠近距离检测感应装置100时，情况就有所不同，具体如下描述：
本发明距离检测感应装置100安装在水龙头、小便器等卫生洁具上。使用者的手或人体等待测体会经常过于靠近本发明距离检测感应装置100，特别是在应用在自动感应水龙头上，人的手很容易伸向感应器(即距离检测感应装置100)的位置。而这样的情况会导致发射出的红外光照射到待测体上后，无法正常的反射到或无法反射到接收单元上，而无法被感知。从而，距离检测感应装置100无法检测到待测体O1。最终导致相应的水龙头、小便器等卫生洁具不工作。
继续如图2所示，发射光源S1发射红外光线到达待测体O1后被反射。由于待测体O1过于接近距离检测感应装置100，所述经待测体O1反射的红外光线MB无法经过接收透镜L2被聚焦到接收单元2上。因此，本发明距离检测感应装置100无法检测到待测体O1的存在，从而导致水龙头、小便器等卫生洁具不工作。
因此，本发明距离检测感应装置100在发射光源S1的旁边进一步设置近距离发射光源S2，专门检测那些小于正常检测范围(即近距离)的区域内待测体O1的存在与否。当发射光源S1无法检测到待测体O1时，启动近距离发射光源S2发射红外光。由于近距离发射光源S2发射红外光的角度是专门为近距离检测而设置，因此如果待测体O1处于小于正常检测范围的区域内时，该近距离发射光源S2的发射光线照射到待测体O1上并被反射，且该反射光线NA可经接收透镜L2聚焦到接收单元P1上。从而本发明距离检测感应装置100利用三角形原理，检测到该待测体O1的存在，并计算出距离值。如该距离值处于预设的距离范围内，则本发明距离检测感应装置100通过主控制器控制水龙头、小便器等卫生洁具进行开阀等操作。其中上述预设的距离范围需要根据实际的应用环境事先设定好，其具体是指，当判断有待测体位于该预设的距离范围内时，就视为有使用者需要使用或正在使用相应的卫生洁具。然后该卫生洁具根据实际情况在使用前、中、后对开关阀进行控制，以此来实现卫生洁具的自动化控制。
如图3所示，本发明距离检测感应装置100的近距离检测方法，主要包括如下步骤：
步骤一，启动发射光源S1发射红外光，进入步骤二；
步骤二，判断接收单元P1(即PSD模块)是否有接收到反射回的红外光信号？如否，则进入步骤三；如是，则进入步骤五；
步骤三，启动近距离发射光源S2发射红外光，进入步骤四；
步骤四，判断接收单元P1是否接收到反射回的红外光信号？如是，则进入步骤五；如否，返回步骤一；
步骤五，根据接收到的待测体O1反射回的红外光后，计算出待测体O1的距离值，进入步骤六；
步骤六，判断待测体O1的距离值是否位于预设的距离范围内？如果是，进入步骤七；否则返回步骤一；
步骤七，判断为有使用者需要使用或正在使用该卫生洁具，进而通过主控制器来控制相应的卫生洁具进行开关阀等动作。
以上为本发明一优选的实施方式，当检测到正常的距离范围内有待测体时，就不需要再启动近距离发射光源，这样设置，可以更有效的节省功耗。当然，在本发明另一实施方式中，本发明距离检测感应装置100的近距离检测方法可以就发射光源S1与近距离发射光源S2同步发射红外光，然后依次判断接收单元P1是否有接收到红外光，待测体O1的位置是否位于预设的距离范围内。最后，根据判断结果控制水龙头、小便器等卫生洁具的开、关阀等动作。具体步骤如下：
步骤一，同步启动发射光源S1与近距离发射光源S2，进入步骤二；
步骤二，判断接收单元P1是否有接收到反射回的红外光信号？如否，则进入步骤一；如是，则进入步骤三；
步骤三，根据接收到的待测体O1反射回的红外光后，计算出待测体O1的距离值，进入步骤四；
步骤四，判断待测体O1的距离值是否位于预设的距离范围内？如否，进入步骤一；如是，进入步骤五；其中该预设的距离范围包括预设的正常距离范围和预设的近距离范围。
步骤五，控制相应的卫生洁具进行开、关阀等动作。
进一步地，红外光的发射频率在检测到有无待测体的情况下是不同的。无待测体状态下的发射频率小于有待测体状态下的频率。在本发明一优选的实施方式中，发射红外光在无待测体O1状态下的发射频率为0.3秒发射一次，在有待测体O1状态下的发射频率为0.15秒发射一次。这样设置，有利于节省功耗。
进一步地，在实际应用中，由于近距离发射光源S2应用于近距离的检测，因此启动近距离发射光源S2发射红外光的功率要比启动发射光源S1发射红外光的功率大。在本发明一优选的实施方式中，启动发射光源S1发射红外光的电流大约为70毫安，而启动近距离发射光源S2发射红外光的电流大约为20毫安。
由于启动近距离发射光源S2发射红外光的功率较低，在本发明另一实施方式中，也可常开近距离发射光源S2发射红外光。当检测到有待测体位于近距离检测区域内时，控制相应的卫生洁具进行开阀等动作。
近距离发射光源S2也可模糊的检测到在正常的检测区域内是否有待测体O1进入。因此，当近距离发射光源S2发射红外光，模糊检测到有待测体O1进入正常检测区域内后，再启动发射光源S1发射红外光对该待测体进行精确检测。当精确检测到有待测体处于正常检测区域后，即判断待测体的距离值位于预设的范围内，控制相应的卫生洁具进行开阀等动作。这样有助于节省功耗。具体步骤如下：
步骤一，启动近距离发射光源S2发射红外光，进入步骤二；
步骤二，判断接收单元P1是否有接收到经待测体O1反射回的红外光信号？如否，则进入步骤一；如是，则进入步骤三；
步骤三，根据接收到的待测体O1反射回的红外光后，计算出待测体O1的距离值，进入步骤四；
步骤四，判断待测体O1的距离值是否位于预设的近距离范围内？如否，进入步骤五；如是，进入步骤八；
步骤五，启动发射光源S1发射红外光，进入步骤六；
步骤六，判断接收单元P1是否有接收到待测体O1反射回的红外光信号？如否，则进入步骤一；如是，则进入步骤七；
步骤七，判断待测体O1的距离值是否位于预设的正常距离范围内？如否，进入步骤一；如是，则进入步骤八；
步骤八，控制相应的卫生洁具进行开、关阀等动作。
另外，在本发明的各个实施方式中，可以设置两个或两个以上的近距离发射光源S2，以达到更好的近距检测效果。
虽然上面已经揭示了本发明的具体实施方式，但是它们不是本发明范围的局限，熟知本技术领域的人员对以上所述具体实施的修改和变化也包含在本发明的范围之内。

Claims (12)

1.一种距离检测感应装置，安装在卫生洁具内，包括：红外光发射光源、红外光接收单元以及分别位于发射光源和接收单元前方用以聚焦红外光的发射透镜与接收透镜，其中发射光源与近距离发射光源为发光二极管，接收单元为红外光位置敏感的光电器件，其特征在于：在发射光源的附近还设置至少一近距离发射光源。
2.如权利要求1所述的距离检测感应装置，其特征在于：发射光源的发射功率大于近距离发射光源的发射功率。
3.如权利要求1所述的距离检测感应装置，其特征在于：发射光源和近距离发射光源在无待测体状态下的发射频率小于有待测体状态下的频率。
4.一种如权利要求1所述的距离检测感应装置的近距离检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，启动发射光源发射红外光，进入步骤二；
步骤二，判断接收单元是否有接收到反射回的红外光信号？如否，则进入步骤三；如是，则进入步骤五；
步骤三，启动近距离发射光源发射红外光，进入步骤四；
步骤四，判断接收单元是否接收到反射回的红外光信号？如是，则进入步骤五；如否，返回步骤一；
步骤五，根据接收到的待测体反射回的红外光后，计算出待测体的距离值，进入步骤六；
步骤六，判断待测体的距离值是否位于预设的距离范围内？如果是，进入步骤七；否则返回步骤一；
步骤七，控制相应的卫生洁具动作。
5.如权利要求4所述的距离检测感应装置，其特征在于：发射光源的发射功率大于近距离发射光源的发射功率。
6.如权利要求4所述的距离检测感应装置，其特征在于：发射光源和近距离发射光源在无待测体状态下的发射频率小于有待测体状态下的频率。
7.一种如权利要求1所述的距离检测感应装置的近距离检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，同步启动发射光源与近距离发射光源发射红外光，进入步骤二；
步骤二，判断接收单元是否有接收到反射回的红外光信号？如否，则进入步骤一；如是，则进入步骤三；
步骤三，根据接收到的待测体反射回的红外光后，计算出待测体的距离值，进入步骤四；
步骤四，判断待测体的距离值是否位于预设的距离范围内？如否，进入步骤一；如是，进入步骤五；
步骤五，控制相应的卫生洁具动作。
8.如权利要求7所述的距离检测感应装置的近距离检测方法，其特征在于：发射光源的发射功率大于近距离发射光源的发射功率。
9.如权利要求7所述的距离检测感应装置的近距离检测方法，其特征在于：发射光源和近距离发射光源在无待测体状态下的发射频率小于有待测体状态下的频率。
10.一种如权利要求1所述的距离检测感应装置的近距离检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，启动近距离发射光源发射红外光，进入步骤二；
步骤二，判断接收单元是否有接收到待测体反射回的红外光信号？如否，则进入步骤一；如是，则进入步骤三；
步骤三，根据接收到的待测体反射回的红外光后，计算出待测体的距离值，进入步骤四；
步骤四，判断待测体的距离值是否位于预设的近距离范围内？如否，进入步骤五；如是，进入步骤八；
步骤五，启动发射光源发射红外光，进入步骤六；
步骤六，判断接收单元是否有接收到待测体反射回的红外光信号？如否，则进入步骤一；如是，则进入步骤七；
步骤七，判断待测体的距离值是否位于预设的正常距离范围内？如否，进入步骤一；如是，则进入步骤八；
步骤八，控制相应的卫生洁具动作。
11.如权利要求10所述的距离检测感应装置的近距离检测方法，其特征在于：发射光源的发射功率大于近距离发射光源的发射功率。
12.如权利要求10所述的距离检测感应装置的近距离检测方法，其特征在于：发射光源和近距离发射光源在无待测体状态下的发射频率小于有待测体状态下的频率。
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