CN101581919A - 人体感应开关及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种人体感应开关及其工作方法，包括：整流滤波稳压电路、与整流滤波稳压电路相连的用于控制磁保持继电器在过零点时通断的继电器驱动电路、与继电器驱动电路相连的用于控制被控交流回路通断的磁保持继电器、与继电器驱动电路相连的中央控制单元、红外传感器、与红外传感器相连的放大电路、与放大电路的输出端相连的用于获取不同信号强度的第一比较电路和第二比较电路；第一比较电路和第二比较电路的输出端分别与中央控制单元的第一感应信号输入端和第二感应信号输入端相连。采用热敏电阻自动补偿温度变化对红外传感器的灵敏度的影响，确保人体感应开关的灵敏度始终保持一致。利用接地线给人体感应开关提供工作电压，使其功耗较小。

Description

人体感应开关及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种人体感应开关及其工作方法。
背景技术
现有的人体感应开关往往通用性较差，可靠性较低。其往往只能对红外感应器输出的感应信号设定一阀值，若测得感应信号大于所述阀值，则控制被控交流回路导通一段时间，反之，则不动作。故而其功能单一，既不能对各种强度的感应信号进行分析，也不能根据出现感应信号的频率，作出相应的动作，例如延长或缩短被控交流回路的导通时间，进而提高人体感应开关的控制品质，从而使产品人性化，方便用户使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、智能化较高的人体感应开关及其工作方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种人体感应开关，包括：整流滤波稳压电路、与整流滤波稳压电路的直流输出端相连的用于控制磁保持继电器在被控交流回路的交流电压过零点时通断的继电器驱动电路、与继电器驱动电路的控制输出端相连的用于控制被控交流回路通断的磁保持继电器、与继电器驱动电路的控制输入端相连的中央控制单元、红外传感器、与红外传感器的输出端相连的放大电路、与放大电路的输出端相连的用于获取不同信号强度的第一比较电路和第二比较电路；第一比较电路和第二比较电路的输出端分别与中央控制单元的第一感应信号输入端和第二感应信号输入端相连。
进一步，所述中央控制单元的手动控制信号输入端连接有用于设定中央控制单元的工作状态的手动控制单元。
进一步，所述整流滤波稳压电路的火线端与市交流电的火线相连，整流滤波稳压电路的零线端接地，从而实现了接地取源的功能，即利用接地线给人体感应开关提供工作电压，使其功耗较小。
进一步，所述放大电路包括至少一个运放，该运放的同相端接所述红外传感器的输出端，该运放的反相端依次串接电解电容和热敏电阻后接地。采用热敏电阻自动补偿温度变化对红外传感器的灵敏度的影响，确保人体感应开关的灵敏度始终保持一致。
进一步，所述中央控制单元具有外界亮度检测信号输入端，用于连接外界亮度检测电路。
上述人体感应开关的工作方法，包括：
当所述中央控制单元通过外界亮度检测电路测得外界亮度低于第一预设阀值时，若放大电路输出的信号弱于第二预设阀值而强于第三阀值时，第一比较电路有第一感应信号输出，而第二比较电路无信号输出；若放大电路输出的信号不弱于第二预设阀值时，第一比较电路无信号输出，而第二比较电路有第二感应信号输出；
若红外传感器测得红外信号，并使中央控制单元的第一感应信号输入端有第一感应信号输入且持续时间短于30秒，则中央控制单元经继电器驱动电路控制被控交流回路导通0.5-1分钟后关闭；
若中央控制单元的第二感应信号输入端有第二感应信号输入且持续时间不短于30秒，则中央控制单元经继电器驱动电路控制被控交流回路导通5-10分钟后关闭；
若中央控制单元的第一感应信号输入端有第一感应信号输入且持续时间不短于30秒，则中央控制单元经继电器驱动电路控制被控交流回路导通8-15分钟后关闭；
若被控交流回路关闭后20秒内，中央控制单元获得第一感应信号或第二感应信号，控制被控交流回路导通8-30分钟后关闭。
本发明具有积极的效果：本发明的人体感应开关在使用时，红外传感器测得存在较小的、不频繁(短于30秒)的人体或动物的动作时，放大电路有信号输出，该信号强度一般弱于第二预设阀值而强于第三阀值且该第一感应信号持续时间短于30秒，第一比较电路输出第一感应信号，中央控制单元控制被控交流回路(一般为交流照明回路，也可以为其他用途的用电设备的回路，甚至是直流回路)导通0.5-1分钟；当红外传感器测得存在较小却频繁(不短于30秒)的人体或动物的动作时，第一比较电路输出的第一感应信号持续时间不短于30秒，则控制被控交流回路导通8-15分钟。当红外传感器测得存在较大且频繁(不短于30秒)的人体或动物的动作时，放大电路有信号输出，该信号强度一般不弱于第二预设阀值且该第二感应信号持续时间不短于30秒，第二比较电路输出第二感应信号，中央控制单元控制被控交流回路导通5-10分钟。因此，本发明的人体感应开关实现了根据不同的外部人体动作情况，智能控制被控交流回路，提高了控制的人性化，方便了用户使用。
附图说明
下面将结合附图对本发明作进一步的解释，其中附图如下：
图1为实施例1的人体感应开关的结构框图；
图2为上述人体感应开关的部分电原理图；
图3为上述人体感应开关的另一部分电原理图。
具体实施方式
(实施例1)
见图1-3，本实施例的人体感应开关包括：整流滤波稳压电路1(包括：整流电路D1、稳压器HT7150和HT7130、稳压管VD1、电解电容C2-5，C7-8等)、与整流滤波稳压电路1的直流输出端相连的用于控制磁保持继电器5在被控交流回路10的交流电压过零点时通断的继电器驱动电路2、与继电器驱动电路2的控制输出端相连的用于控制被控交流回路10通断的磁保持继电器5、与继电器驱动电路2的控制输入端相连的中央控制单元3(即型号为PIC16F684的单片机)、红外传感器6(即图3中的PIR)、与红外传感器6的输出端相连的放大电路7(包括：两个相串联的运放MCP6044/1和MCP6044/2，以及外围辅助电路)、与放大电路7的输出端相连的第一比较电路8和第二比较电路9(即分别包括：运放MCP6044/3和MCP6044/4，以及外围辅助电路)；用于获取不同信号强度的第一比较电路8和第二比较电路9的输出端分别与中央控制单元3的第一感应信号输入端和第二感应信号输入端相连。
使用时，人体感应开关中的磁保持继电器5设于被控交流回路10中。
所述中央控制单元3的手动控制信号输入端连接有用于设定中央控制单元3的工作状态的手动控制单元4(包括：按钮开关K、选择开关SW-SPDT以及外围辅助电路)。
所述整流滤波稳压电路1的火线端与市交流电的火线相连，整流滤波稳压电路1的零线端接地，从而实现了接地取源的功能，即利用接地线给人体感应开关提供工作电压，使其功耗较小。
所述放大电路7中，运放MCP6044/1的同相端接所述红外传感器6的输出端，该运放的反相端依次串接电解电容C12和热敏电阻Rt后接地。采用热敏电阻Rt自动补偿温度变化对红外传感器的灵敏度的影响，确保人体感应开关的灵敏度始终保持一致。
所述中央控制单元3具有外界亮度检测信号输入端，用于连接外界亮度检测电路。外界亮度检测电路包括：光敏管PHOTO、与光敏管PHOTO串联的用于调节所述第一预设阀值的电位器LIGHT。
过零驱动电路2用于控制磁保持继电器5在过零点时通断，中央控制单元3与过零驱动电路2的控制输入端相连；中央控制单元3具有用于与磁保持继电器5的触点电连接的交流电相位检测端PORT1。
磁保持继电器5的触点的开、合状态平时是由磁保持继电器5内的永久磁钢所产生的磁力所保持。当继电器的触点需要闭合时(即接通被控交流回路10，也即接通负载时)，只需用正直流脉冲电压激励线圈，继电器在瞬间就完成了开与合的状态转换。通常触点处于断开保持状态时，线圈可以不需继续通电，仅靠永久磁钢的磁力就能维持继电器的状态不变。
所述过零驱动电路2包括：用于控制磁保持继电器5的线圈中通过正直流脉冲电压的第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3、以及用于控制磁保持继电器5的线圈中通过反直流脉冲电压的第四三极管Q4、第五三极管Q5和第六三极管Q6。
第一三极管Q1为PNP型三极管，其发射极用于与+5V直流电源相连，其发射极与基极之间设有分压电阻R37，其集电极与磁保持继电器5线圈的一端相连；第二三极管Q2和第三三极管Q3为NPN型三极管，磁保持继电器5线圈的另一端与第二三极管Q3的集电极相连，第二三极管Q3的发射极接地，第二三极管Q3的基极接第三三极管Q3的发射极，第三三极管Q3的集电极串联第二分压电阻R34后接第一三极管Q1的基极，第三三极管Q3的基极与中央控制单元3的第一驱动控制信号输出端PORT2相连。
第六三极管Q6为PNP型三极管，其发射极用于与+5V直流电源相连，其发射极与基极之间设有第三分压电阻R35，其集电极与磁保持继电器5线圈的一端相连；第五三极管Q5和第四三极管Q4为NPN型三极管，磁保持继电器5线圈的另一端与第五三极管Q5的集电极相连，第五三极管Q5的发射极接地，第五三极管Q5的基极接第四三极管Q4的发射极，第四三极管Q4的集电极串联第四分压电阻R36后接第六三极管Q6的基极，第四三极管Q4的基极与中央控制单元3的第二驱动控制信号输出端相连PORT3。
使用时，中央控制单元3根据与继电器5的触点电连接的交流电相位检测端检测交流电的相位信息，从而在过零点时控制过零驱动电路2驱动继电器5通或断，从而实现了过零保护的功能，延长了继电器的使用寿命，减少断路器5应频繁通断对电网的影响。
上述人体感应开关的工作方法，包括：
当所述中央控制单元3通过外界亮度检测电路测得外界亮度低于第一预设阀值时，若放大电路7输出的信号弱于第二预设阀值而强于第三阀值时，第一比较电路8有第一感应信号输出，而第二比较电路9无信号输出；若放大电路7输出的信号不弱于第二预设阀值时，第一比较电路8无信号输出，而第二比较电路9有第二感应信号输出；
若红外传感器6测得红外信号，并使中央控制单元3的第一感应信号输入端有第一感应信号输入且持续时间短于30秒，则中央控制单元3经继电器驱动电路2控制被控交流回路10导通0.5-1分钟后关闭；
若中央控制单元3的第二感应信号输入端有第二感应信号输入且持续时间不短于30秒，则中央控制单元3经继电器驱动电路2控制被控交流回路10导通5-10分钟后关闭；
若中央控制单元3的第一感应信号输入端有第一感应信号输入且持续时间不短于30秒，则中央控制单元3经继电器驱动电路2控制被控交流回路10导通8-15分钟后关闭；
若被控交流回路10关闭后20秒内，中央控制单元3获得第一感应信号或第二感应信号，控制被控交流回路10导通8-30分钟后关闭。

Claims (6)

1、一种人体感应开关，其特征在于包括：整流滤波稳压电路(1)、与整流滤波稳压电路(1)的直流输出端相连的用于控制磁保持继电器(5)在被控交流回路(10)的交流电压过零点时通断的继电器驱动电路(2)、与继电器驱动电路(2)的控制输出端相连的用于控制被控交流回路(10)通断的磁保持继电器(5)、与继电器驱动电路(2)的控制输入端相连的中央控制单元(3)、红外传感器(6)、与红外传感器(6)的输出端相连的放大电路(7)、与放大电路(7)的输出端相连的用于获取不同信号强度的第一比较电路(8)和第二比较电路(9)；第一比较电路(8)和第二比较电路(9)的输出端分别与中央控制单元(3)的第一感应信号输入端和第二感应信号输入端相连；中央控制单元(3)根据第一感应信号和第二感应信号的持续时间，控制被控交流回路(10)导通相应的时间长度。
2、根据权利要求1所述的人体感应开关，其特征在于：所述中央控制单元(3)的手动控制信号输入端连接有用于设定中央控制单元(3)的工作状态的手动控制单元(4)。
3、根据权利要求2所述的人体感应开关，其特征在于：所述整流滤波稳压电路(1)的火线端与市交流电的火线相连，整流滤波稳压电路(1)的零线端接地。
4、根据权利要求3所述的人体感应开关，其特征在于：所述放大电路(7)包括至少一个运放，该运放的同相端接所述红外传感器(6)的输出端，该运放的反相端依次串接电解电容和热敏电阻后接地。
5、根据权利要求3所述的人体感应开关，其特征在于：所述中央控制单元(3)具有外界亮度检测信号输入端，用于连接外界亮度检测电路。
6、一种根据上述权利要求1-5之一所述的人体感应开关的工作方法，其特征在于：当所述中央控制单元(3)通过外界亮度检测电路测得外界亮度低于第一预设阀值时，若放大电路(7)输出的信号弱于第二预设阀值而强于第三阀值时，第一比较电路(8)有第一感应信号输出，而第二比较电路(9)无信号输出；若放大电路(7)输出的信号不弱于第二预设阀值时，第一比较电路(8)无信号输出，而第二比较电路(9)有第二感应信号输出；
若红外传感器(6)测得红外信号，并使中央控制单元(3)的第一感应信号输入端有第一感应信号输入且持续时间短于30秒，则中央控制单元(3)经继电器驱动电路(2)控制被控交流回路(10)导通0.5-1分钟后关闭；
若中央控制单元(3)的第二感应信号输入端有第二感应信号输入且持续时间不短于30秒，则中央控制单元(3)经继电器驱动电路(2)控制被控交流回路(10)导通5-10分钟后关闭；
若中央控制单元(3)的第一感应信号输入端有第一感应信号输入且持续时间不短于30秒，则中央控制单元(3)经继电器驱动电路(2)控制被控交流回路(10)导通8-15分钟后关闭；
若被控交流回路(10)关闭后20秒内，中央控制单元(3)获得第一感应信号或第二感应信号，控制被控交流回路(10)导通8-30分钟后关闭。
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