CN101598932A - 自动感应系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于厨房或盥洗间内的自动感应系统及其方法。所述自动感应系统包括：检测厨房或盥洗间设备周围环境光强度的环境光感应器以及控制厨房或盥洗间设备执行相应动作的控制器。其中自动感应系统还包括环境光感应器的自动增益控制单元。这样设置，可以实现低功耗，检测更加准确、可靠。

Description

自动感应系统及方法

【技术领域】

本发明涉及一种自动感应系统及方法，尤其涉及用于控制自动水龙头或厨房、盥洗间内其他设备的自动感应系统及方法。

【背景技术】

现有技术中，应用于控制自动水龙头和厨房或盥洗间内其他设备(如小便器、大便器等)的感应器一般为红外感应传感器。传统红外感应传感器包括红外发射器以及红外接收器。其中，红外发射器是以固定的时间间隔不停的向感应区域发送红外线，例如每0.3秒发送一次。而所述红外接收器接收返回回来的红外信号。根据对接收到的红外信号的强度进行强弱检测，来判断厨房或盥洗间内设备有无使用者，从而控制厨房或盥洗间设备执行相应的动作，例如控制自动水龙头的出水或止水、控制小便器的冲水等。具体来讲，以红外感应传感器应用于水龙头上为例。当红外感应器判断有使用者进入感应区域时，控制水龙头打开阀门而出水；当判断使用者离开感应区域时，控制水龙头关闭阀门而止水。又如，以红外感应传感器应用于小便器上为例。当红外感应器判断有人使用时，控制小便器出水阀打开进行前冲水；而当判断无使用者(即使用者离开)后，控制小便器出水阀再次打开进行后冲。根据上述描述，借助红外感应传感器实现了水龙头以及盥洗间冲水器自动工作。此为业界目前所普遍采用的技术。

由于传统的红外感应水龙头都是采用直流电供电，如何节省红外感应器所消耗的电能，延长电池使用寿命，成为业界所普遍关注的问题。为了实现低功耗的目的，人们对于传统的红外感应传感器的感应方式进行改进。在正常状态下，红外感应器以较低的发射频率发射红外线进行感应。一旦当判断有使用者使用厨房或盥洗间内相应设备时，红外感应传感器发射红外线的频率加快。然而，这样设置一方面节省功耗的效果十分有限，另一方面会降低使用的舒适度，例如应用在自动水龙头上时，使用者一开始放到感应区域后，可能会较长时间才会出水。

纵使人们对红外感应器的低功耗实现方法在不断探索，但传统的红外感应传感器，不管是以哪种频率来发射红外线，都需要不间断的工作。因此，红外感应传感器消耗的能量是非常可观的。对于一般场合，例如使用频率较低(每天使用50次)的自动感应水龙头，其发送红外光所消耗的能量将超过总能量消耗的30％。

同时，近年来现有技术中也出现了将微波多普勒感应器、超声波感应器等新型感应器应用于厨房或盥洗间内。相比传统的红外感应器，这类感应器不会受到环境的诸多约束。但是，该等感应器的工作需要消耗更多的电能，甚至需要使用交流电才能保证其日常工作。

不管采用哪种感应器和哪种方式，功耗无法降低的问题始终困扰着我们。在提倡节能环保的今天，人们更是在不断探索和研究，以期研发出一种感应效果好且更为节能的自动感应系统。

【内容】

本发明的目的在于提供一种低功耗、检测精确的自动感应系统及其方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种自动感应系统，应用于厨房或盥洗间内，所述自动感应系统包括：检测厨房或盥洗间设备周围环境光强度的环境光感应器以及控制厨房或盥洗间设备执行相应动作的控制器。其中自动感应系统还包括环境光感应器的自动增益控制单元。

进一步地，该自动增益控制单元包括自动增益控制电路，可实现四档调节，包括第一、第二模拟开关、与第一、第二模拟开关串联的第一、第二电阻以及与第一、第二电阻并联的第三电阻。

进一步地，自动感应系统还包括检测厨房或盥洗间设备是否有人使用的接近感应器，所述接近感应器根据环境光强度的变化量而启动并进行检测。

进一步地，所述接近感应器为红外感应器，包括向感应区域发射红外线的红外发射单元以及接收返回红外信号的红外接收单元。

进一步地，自动感应系统还包括检测厨房或盥洗间设备是否有人使用的接近感应器，所述接近感应器根据环境光强度值以及环境光强度的变化量而启动并进行检测。

进一步地，所述接近感应器为红外感应器，包括向感应区域发射红外线的红外发射单元以及接收返回红外信号的红外接收单元。

进一步地，环境光感应器为光敏传感器。

进一步地，光敏传感器为无源光敏二极管。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种自动感应方法，用以控制厨房或盥洗间相应设备，包括如下步骤：定时采样环境光以及计算环境光强度。预设一比较阈值区间，将环境光强度值与比较阈值区间进行比较，进行自动增益控制。其中当环境光强度值小于预设的比较阈值区间，增益控制提高一档后，重新采集环境光以及计算环境光强度。当环境光强度值大于预设的比较阈值区间，增益控制降低一档后，重新采集环境光以及计算环境光强度。当环境光强度值位于预设的比较阈值区间且环境光强度的变化量大于预设的限定值，开启接近感应器，检测是否有使用者使用厨房或盥洗间相应设备。

进一步地，当发生上述自动增益调整时，开启接近感应器，检测是否有使用者使用厨房或盥洗间相应设备。

进一步地，所述接近感应器为红外感应器，进行红外判断。

进一步地，自动感应方法还包括弱光状态判断步骤：当环境光强度值小于比较阈值区间且增益控制到最高档时，判断为弱光状态，进行红外判断。

进一步地，所述弱光状态下，红外判断频率小于正常工作频率。

进一步地，自动感应方法还包括强光状态判断步骤：当环境光强度值大于比较阈值区间且增益控制到最低档时，判断为强光状态，进行红外判断。

进一步地，所述强光状态下，红外判断频率大于正常工作频率。

进一步地，所述强光状态下，红外判断频率等于正常工作频率。

与现有技术相比，通过无源或低功耗的环境光感应器来检测环境光的强度值和环境光强度值的变化量，进一步控制厨房及盥洗间设备执行相应的动作。这样设置，可以实现低功耗。同时，利用自动增益控制来检测环境光强度值，这样设置，使得检测更加准确、可靠。

【附图说明】

图1是本发明自动感应系统的结构框图。

图2是本发明自动感应系统部分电路示意图。

图3是本发明自动感应方法的一优选实施方式流程示意图。

图4是本发明自动感应方法的另一优选实施方式流程示意图。

图5是本发明自动感应方法的另一优选实施方式流程示意图。

图6是本发明自动感应方法的另一优选实施方式流程示意图。

图7a是在无光干扰的情况下，采集到的环境光强度值示意图。

图7b是在有光干扰的情况下，采集到的环境光强度值示意图。

图8是本发明自动感应方法中防工频光干扰方法的流程示意图。

【实施方式】

如图1所示，本发明自动感应系统100，应用于自动水龙头或厨房、盥洗间内其他相应设备上，如小便器、大便器等。如图1所示的实施方式中，本发明自动感应系统100包括环境光感应器1、红外感应器2以及控制器3。其中所述环境光感应器1检测厨房、盥洗间内相应设备4周围的环境光强度变化，并将检测结果输出给控制器3。控制器3根据环境光的强度以及变化量等信息进行判断，决定是否启动红外感应器2工作或从休眠状态进入工作状态。当红外感应器2被启动后，红外感应器2发射红外光检测是否有目标物(如人体或人手等)进入感应区域。红外感应器2将检测到的结果输出给控制器3。控制器3对该红外反射信号进行处理，决定进一步的动作，例如控制水龙头的开阀出水、闭阀止水或厨房、盥洗间内其他设备执行相应的动作等。

其中，环境光感应器1是用于检测环境光的光敏传感器，可以是光敏二极管、光敏三极管或光敏电阻等。在本发明一优选的实施方式中，该环境光感应器1采用光敏二极管。由于光敏二极管是一种能将光能转换成电能的半导体器件，一般作为硅光电池。光敏二极管是一种被动感应器件，其本身是不消耗能量的，一般被称为无源光敏二极管。因此，相比光敏三极管或光敏电阻等，采用光敏二极管作为环境光感应器，可以实现零能源消耗。诚然，在条件允许的情况下，例如电池容量足够大等，环境光感应器1也可采用光敏三极管或光敏电阻等光敏传感器。

所述红外感应器2包括红外光发射单元以及红外光接收单元。所述红外光发射单元，一般为发光二极管，向感应区域发射红外线；而所述红外光发射单元接收从感应区域返回回来的红外反射信号，并将该红外反射信号输出给控制器3处理。

所述控制器3与环境光感应器1、红外感应器2以及厨房、盥洗间相应设备4的执行机构连接，用以处理信息以及控制相应的执行机构执行相应动作。

本发明自动感应系统100基本工作过程如下：

环境光感应器1以一定的时间间隔检测周围环境光的强度值与变化量，如0.3秒检测一次。

在无人使用的状态下，所述环境光感应器1感应到环境光强度是不变的或是缓慢变化的，因此，此时红外感应器2可以不工作或以较长的时间间隔(如：2秒)向感应区域发射红外线。在这里及以下描述中，以较长的时间间隔发送红外线可以称为休眠状态。在休眠状态下，红外感应器2也是工作的。

当有使用者接近所述厨房、盥洗间相应设备4时，所述环境光感应器1感应到该相应设备4周围环境光强度产生突变。环境光感应器1将检测的突变信号传给控制器3。

控制器3对接收到的突变信号进行处理，判断环境光强度的变化量是否满足预设条件，如判断环境光强度的变化量是否大于预设的限定值。当满足预设条件后，触发红外感应器2工作，以正常的工作频率向感应区域发送红外线。在本发明以下各实施方式中，设定红外感应器2正常的工作频率为0.3秒发射一次。或者调整红外感应器2的红外线发射频率，从休眠状态进入正常工作状态，以正常的工作频率向感应区域发送红外线。在本发明另一实施方式中，除判断环境光强度的变化量是否满足预设条件外，还判断环境光强度值是否满足预设条件，即判断当环境光强度值位于预设的比较阈值区间，再判断环境光强度的变化量大于预设的限定值。具体请参照本发明自动感应方法图4所示的实施方式中的描述，此处不再赘述。

所述红外感应器2红外发射单元发射红外线对使用者的位置进行精确识别与判断。红外感应器2红外接收单元将检测到红外反射信号传给控制器3，进而由控制器3对该红外反射信号进行处理，来控制厨房或盥洗间内相应设备4动作，如控制水龙头电磁阀开阀出水，或控制小便器的电磁阀开阀冲水等。

如上所述，红外感应器2在无人使用时，不工作或处于休眠状态。而只有当环境光感应器1检测到的环境光变化量等满足预设的条件，红外感应器2才开始工作或由休眠状态进入工作状态。由于环境光感应器1的工作不需要消耗能量或消耗极小的能量，因此，与现有技术比较而言，通过本发明的自动感应系统100可有效降低系统功耗。进一步地，根据环境光强度的变化量来作为判断依据，启动红外感应器，使得判断更为精准、可靠。

本发明自动感应系统100包括环境光强度计算单元。在本发明中，以环境光强度的电压值作为环境光强度值。所述环境光强度计算单元包括电流-电压转换电路(如图2所示)。所述光敏二极管是将环境光强度转化为电流信号输出，光强越大，电流也越大。因此，利用光敏二极管来作为环境光感应器，需要增加环境光感应器环境光强度计算单元。通过该环境光强度计算单元将所述光敏二极管输出的电流信号转换电压信号，再输出给控制器进行处理检测其大小，从而计算出环境光的强度值。所述电流-电压转换电路中包括电流-电压转换的运算放大器OA以及与运算放大器OA并联设置用以为了防止电路产生自激振荡的电容C。在本发明一优选的实施方式中，运算放大器OA采用ST公司的TS_941，其工作电压可低至2.5V，工作电流低至1.2微安。

本发明自动感应系统100还设有自动增益控制单元。通过自动增益控制单元使得检测到的环境光信号处于便于识别的范围内，使得检测更加准确。该自动增益控制单元包括自动增益控制电路(如图2所示)。所述自动增益控制电路包括第一模拟开关K1、第二模拟开关K2、与第一模拟开关K1串联的第一电阻R1、与第二模拟开关K2串联的第二电阻R2以及第一、第二电阻R1、R2相互并联的第三电阻R3。所述自动增益控制单元通过对模拟开关K1和K2的控制，改变反馈电阻，实现对环境光的自动增益控制(AGC)。

利用上述自动增益控制单元，自动增益控制可分为四档。第一档，第一、第二模拟开关K1和K2都接通，第一、第二、第三电阻R1、R2、R3形成并联；第二档，第一模拟开关K1接通，第二模拟开关K2断开，第一、第三电阻R1、R3形成通路；第三档，第一模拟开关K1断开，第二模拟开关K2接通，第二、第三电阻R2、R3形成通路；第四档，第一、第二模拟开关K1和K2都断开，此时第三电阻R3形成通路。

在本发明一优选的实施方式中，电阻R1为470K，电阻R2为2M，电阻R3为20M。当模拟开关K1、K2都接通时，反馈电阻约为380K；当K1接通，K2断开时，反馈电阻约为470K；当K1断开，K2接通时，反馈电阻约为1.8M；当K1、K2都断开时，反馈电阻约为20M。

诚然，根据实际应用情况，本发明自动增益控制单元的自动增益控制可为两档或其他多档。所述自动增益控制电路进行相应的改变。

上述自动增益控制单元实现过程如下：

预先设置比较阈值区间(P2，P1)，其中第一比较阈值为P1，第二比较阈值为P2。

当环境光强度电压值大于第一比较阈值P1时，则减小反馈电阻，降低增益。特别地，当环境光强度电压值大于第一比较阈值P1且增益已调到最低，则认为是强光状态，即光线直射状态。

当环境光强度电压值小于第二比较阈值P2时，则增加反馈电阻，提高增益。特别地，当环境光强度电压值小于第二比较阈值P2且增益已调到最高，则认为是弱光状态，即夜间或黑暗状态。

当处于上述强光状态或弱光状态时，直接开启红外感应器2，进行红外判断。在弱光状态下，可以认为是黑暗状态下(如晚上)，使用频率较低，因此红外发射频率小于正常工作频率，如0.5秒或0.8秒发射一次红外线。在弱光状态下，红外发射周期以0.5秒至1秒之间为佳。在强光状态下，红外发射频率大于或等于正常工作频率，如以正常工作频率0.3秒发射一次，或大于正常工作频率以0.2秒发射一次。

在本发明一优选的实施方式中，所述第一比较阈值P1值为电路最大电压值的80％，第二比较阈值P2为电路最大电压值的20％。上述电阻及比较阈值的选定，可有效消除控制回差，避免增益频繁变化。另外，增加弱光状态模式与强光状态模式，使得本发明自动感应系统100感应更加可靠、完善。

通过上述电路，本发明自动感应系统100可以实现在0.5LUX到1000LUX的范围内进行识别，完全可以满足厨房或盥洗间内的实际需要。

由于本发明自动感应系统100应用于厨房或盥洗间等场合，很容易受到荧光灯等工频光的干扰。如图7a和图7b所示，在无光干扰的情况下，所采集到的环境光强度电压值较平稳。而当有光干扰时，所采集到的环境光强度电压值则会发生明显的波动。因此，当有光干扰的情况下，所采集到的环境光强度电压值无法真实反映实际情况而由可能导致错误判断。因此，本发明自动感应系统100还包括防工频光干扰单元。该防工频光干扰单元的设置能有效地防止工频光对环境光采集的干扰，使得环境光感应器1检测到的环境光强度更加准确，提升系统整体性能。

如图8所示，防工频光干扰单元的实现过程如下：

由于工频光干扰通常以工频(例如：50Hz/60Hz)的半波为干扰周期T。

首先，在T/2周期内以均匀的时间间隔采样N次环境光强度值。在本发明一优选的实施方式中，N等于5。

其次，计算采集到的环境光强度的相对波动量ΔV。在本发明一优选的实施方式中，利用公式：ΔV＝(Vmax-Vmin)/((Vmax+Vmin)/2)来计算。所述Vmax值和Vmin值分别为T/2周期内环境光强度的电压最大和最小值。

再次，判断所述相对波动量ΔV是否小于预设的定值W？如判断为是，判断无工频光干扰，以上述N次采样的平均值作为环境光强度输出。如判断为否，判断有工频光干扰，以同样的间隔再采样N次环境光强度，以2N次采样的平均值作为环境光强度输出。

在本发明一优选的实施方式中，该W值为3％。

由于防工频光干扰单元在有工频光干扰和无工频光干扰的情况下，采用不同的环境光强度计算方法，因此还能有效的降低功耗，符合节能环保的发展趋势。

参考图3所示，在本发明自动感应方法一优选的实施方式中，本发明自动感应方法包括如下步骤：

步骤一，采样环境光以及计算环境光强度。所述环境光感应器1定时采集环境光，并通过电流-电压转换单元将环境光电压值输入给控制器3进行处理，计算出环境光的强度值。设定检测环境光强度的时间间隔为T1，T1为0.3秒。

步骤二，判断环境光强度的变化量是否大于预设的限定值？如判断是，进入步骤三，控制启动红外感应器2；如判断否，回到步骤一重新采集环境光以及计算环境光强度。

预设的环境光强度变化限定值为K。如果连续两次的环境光强度的变化量大于预设的限定值K，判断有突变信号，进入步骤三；否则，判断为无突变信号，回到步骤一重新采集环境光以及计算环境光强度。在本发明一优选的实施方式中，所述限定值K为5％。

此步骤中，上述描述的判断环境光强度的变化量为判断连续两次的环境光强度值变化量。然后，在有些情况下，例如在使用者移动比较缓慢的情况下，如果只根据连续的环境光强度值的变化量来进行判断，很容易因为该变化量不大于预设的限定值而导致判断失效的情况发生。因此，在本发明其他实施方式中，判断环境光强度的变化量也可以是判断间隔一定时间的环境光强度值变化量，如判断间隔一次、两次或多次采集周期的环境光强度值变化量。

步骤三，进行红外判断，检测目标物。启动红外感应器2，也包括使红外感应器2从休眠状态进入工作状态。在这里，开启红外判断的时间设为2秒，工作频率为0.3秒发射一次。

如在规定的判断时间内，没有检测到有使用者进入感应区域内时，退出红外判断，返回步骤一重新进行环境光检测。如检测到有使用者进入感应区时，则控制相应的厨房或盥洗间设备工作，例如水龙头的开阀出水或闭阀止水等。执行完相关操作后，退出红外判断，返回步骤一重新进行环境光检测。

为了提高环境光检测的准确度，在本发明自动感应方法另一优选的实施方式中，本发明自动感应方法增加环境光强度值判断步骤。参考图4所示，本发明自动感应方法包括如下步骤：

步骤一，采样环境光以及计算环境光强度。所述环境光感应器1定时采集环境光，并通过电流-电压转换单元将环境光电压值输入给控制器3进行处理，计算出环境光的强度。设定检测环境光强度的时间间隔为T1，T1为0.3秒。

步骤二，判断环境光强度值是否位于预设的比较阈值区间内？如判断为否，直接回到步骤一，重新采样环境光以及计算环境光强度；如判断为是，进入步骤三。

预设的比较阈值区间为(P2，P1)，其中第一比较阈值为P1，第二比较阈值为P2。在本发明一优选的实施方式中，所述第一比较阈值P1值为电路最大电压值的80％，第二比较阈值P2为电路最大电压值的20％。

步骤三，判断环境光强度的变化量是否大于预设的限定值？如判断是，进入步骤四，控制启动红外感应器进行红外判断；如判断否，回到步骤一重新采集环境光以及计算环境光强度。

预设的环境光强度变化限定值为K。如果连续两次的环境光强度的变化量大于预设的限定值K，判断有突变信号，进入步骤四；否则，判断为无突变信号，回到步骤一重新采集环境光以及计算环境光强度。在本发明一优选的实施方式中，所述限定值K为5％。

此步骤中，上述描述的判断环境光强度的变化量为判断连续两次的环境光强度值变化量。然后，在有些情况下，例如在使用者移动比较缓慢的情况下，如果只根据连续的环境光强度值的变化量来进行判断，很容易因为该变化量不大于预设的限定值而导致判断失效的情况发生。因此，在本发明其他实施方式中，判断环境光强度的变化量也可以是判断间隔一定时间的环境光强度值变化量，如判断间隔一次、两次或多次采集周期的环境光强度值变化量。

步骤四，进行红外判断，检测目标物。启动红外感应器2，也包括使红外感应器2从休眠状态进入工作状态。在这里，开启红外判断的时间设为2秒，工作频率为0.3秒判断一次。

在进行红外判断时，在规定的判断时间内，如没有检测到有使用者进入感应区域内时，退出红外判断，返回步骤一重新进行环境光检测；如检测到有使用者进入感应区域内时，即控制相应的厨房或盥洗间设备工作，例如水龙头的开阀出水或闭阀止水。执行完相关操作后，退出红外判断，返回步骤一重新进行环境光检测。

在该实施方式中，增加判断环境光强度值是否位于预设的比较阈值区间内的判断步骤，再去判断判断环境光强度的变化量是否大于预设的限定值。使得判断更加准确。

参考图5所示，在本发明自动感应方法另一优选的实施方式中，为了保证在弱光状态(如黑夜)或强光状态下自动感应系统的有效工作，本发明自动感应方法在第二优选的实施方式的基础上，增加弱光状态模式和强光状态模式判断，包括如下步骤：

步骤一，采样环境光以及计算环境光强度。所述环境光感应器1定时采集环境光，并通过电流-电压转换单元将环境光电压值输入给控制器3进行处理，计算出环境光的强度。设定检测环境光强度的时间间隔为T1，T1为0.3秒。

步骤二，判断环境光强度值是否位于预设的比较阈值区间内？如判断为否，进入步骤三；如判断为是，进入步骤四。

预设的比较阈值区间(P2，P1)，其中第一比较阈值为P1，第二比较阈值为P2。在本发明一优选的实施方式中，所述第一比较阈值P1值为电路最大电压值的80％，第二比较阈值P2为电路最大电压值的20％。

步骤三，比较环境光强度值与设定的第一、第二比较阈值P1、P2，判断弱光或强光状态。

当环境光强度大于第一比较阈值P1时，则认为是强光状态，启动红外感应器2，进行红外判断。在强光状态模式下的判断频率大于或等于正常工作频率。在本发明一实施方式中，在强光状态模式下，开启红外判断的时间设为60秒，判断频率为0.2秒判断一次。在本发明另一实施方式中，在强光状态模式下，开启红外判断的时间设为60秒，判断频率为0.3秒判断一次。

当环境光强度小于第二比较阈值P2时，则认为是弱光状态，启动红外感应器2，进行红外判断。在弱光状态模式下的判断频率小于正常工作频率。在弱光状态模式下，开启红外判断的时间设为60秒，判断频率为0.5秒判断一次。诚然，也可以是0.8秒判断一次。一般来讲，以0.5到1秒的范围内判断一次为佳。

步骤四，判断环境光强度的变化量是否大于预设的限定值？如判断是，进入步骤五，启动红外感应器进行红外判断；如判断否，回到步骤一重新采集环境光以及计算环境光强度。

预设的环境光强度变化限定值为K。如果连续两次的环境光强度的变化量大于预设的限定值K，判断有突变信号，进入步骤五；否则，判断为无突变信号，回到步骤一重新采集环境光以及计算环境光强度。在本发明一优选的实施方式中，所述限定值K为5％。

此步骤中，上述描述的判断环境光强度的变化量为判断连续两次的环境光强度值变化量。然后，在有些情况下，例如在使用者移动比较缓慢的情况下，如果只根据连续的环境光强度值的变化量来进行判断，很容易因为该变化量不大于预设的限定值而导致判断失效的情况发生。因此，在本发明其他实施方式中，判断环境光强度的变化量也可以是判断间隔一定时间的环境光强度值变化量，如判断间隔一次、两次或多次采集周期的环境光强度值变化量。

步骤五，进行红外判断，检测目标物。启动红外感应器2，也包括使红外感应器2从休眠状态进入工作状态。在这里，开启红外判断的时间设为2秒，工作频率为0.3秒判断一次。

进行红外判断时，在规定的判断时间内，如没有检测到有使用者进入感应区域内时，退出红外判断，返回步骤一重新进行环境光检测；如检测到有使用者进入感应区域时，即控制相应的厨房或盥洗间设备工作，例如水龙头的开阀出水或闭阀止水。执行完相关操作后，退出红外判断，返回步骤一重新进行环境光检测。

更进一步地，在本发明自动感应方法另一优选的实施方式中，本发明自动感应方法还包括增益自动调节。参考图6所示，本发明自动感应方法包括如下步骤：

步骤一，采样环境光以及计算环境光强度。所述环境光感应器1定时采集环境光，并通过电流-电压转换单元将环境光电压值输入给控制器3进行处理，计算出环境光的强度。设定检测环境光强度的时间间隔为T1，T1为0.3秒。

步骤二，判断环境光强度值是否位于预设的比较阈值区间内？如判断为否，进入步骤三；如判断为是，进入步骤四。

预设的比较阈值区间(P2，P1)，其中第一比较阈值为P1，第二比较阈值为P2。在本发明一优选的实施方式中，所述第一比较阈值P1值为电路最大电压值的80％，第二比较阈值P2为电路最大电压值的20％。

步骤三，比较环境光强度值与设定的第一、第二比较阈值P1、P2，进行自动增益调节。

当环境光强度值大于第一比较阈值P1时，进一步判断增益控制是否为最低档？如判断为否，将增益控制降低一档；如判断为是，则认为是强光状态，启动红外感应器，进行红外判断。在强光状态模式下的判断频率大于或等于正常工作频率。在本发明一实施方式中，在强光状态模式下，开启红外判断的时间设为60秒，判断频率为0.2秒判断一次。在本发明另一实施方式中，在强光状态模式下，开启红外判断的时间设为60秒，判断频率为0.3秒判断一次。

特别地，在本发明一优选的实施方式中，增益控制降低一档后，直接回到步骤一，重新采样环境光以及计算环境光强度。诚然，在本发明另一实施方式中，增益控制降低一档后，也可以启动红外感应器进行红外判断。在这里，开启红外判断的时间设为2秒，判断频率为0.3秒判断一次。

当环境光强度值是否小于第二比较阈值P2时，进一步判断增益控制是否为最高档？如判断为否，将增益控制增加一档；如判断为是，则认为是弱光状态，启动红外感应器，进行红外判断。在弱光状态模式下的判断频率小于正常工作频率。在弱光状态模式下，开启红外判断的时间设为60秒，判断频率为0.5秒判断一次。诚然，也可以是0.8秒判断一次。一般来讲，以0.5到1秒判断一次为佳。

特别地，在本发明一优选的实施方式中，增益控制增加一档后，直接回到步骤一，重新采样环境光以及计算环境光强度。诚然，在本发明另一实施方式中，增益控制增加一档后，也可以启动红外感应器进行红外判断。在这里，开启红外判断的时间设为2秒，判断频率为0.3秒判断一次。

在弱光模式下的判断频率低于正常的工作频率。因为在弱光模式下，极有可能是夜间或黑暗状态下，在这种情况下，一般使用的频率很低，因此可以减小判断频率，实现低功耗。在强光模式下的判断频率要高于正常的工作频率。在强光模式下增大判断频率，可以使得判断更为准确。

步骤四，判断环境光强度的变化量是否大于预设的限定值？如判断是，进入步骤五，启动红外感应器2进行红外判断；如判断否，回到步骤一重新采集环境光以及计算环境光强度。

预设的环境光强度变化限定值为K。如果连续两次的环境光强度的变化量大于预设的限定值K，判断有突变信号，进入步骤三；否则，判断为无突变信号，回到步骤一重新采集环境光以及计算环境光强度。在本发明一优选的实施方式中，所述限定值K为5％。

此步骤中，上述描述的判断环境光强度的变化量为判断连续两次的环境光强度值变化量。然后，在有些情况下，例如在使用者移动比较缓慢的情况下，如果只根据连续的环境光强度值的变化量来进行判断，很容易因为该变化量不大于预设的限定值而导致判断失效的情况发生。因此，在本发明其他实施方式中，判断环境光强度的变化量也可以是判断间隔一定时间的环境光强度值变化量，如判断间隔一次、两次或多次采集周期的环境光强度值变化量。

步骤五，进行红外判断，检测目标物。启动红外感应器2，也包括使红外感应器2从休眠状态进入工作状态。在这里，开启红外判断的时间设为2秒，工作频率为0.3秒判断一次。

进行红外判断时，在规定的判断时间内，如没有检测到有使用者进入感应区域内时，退出红外判断，返回步骤一重新进行环境光检测；如检测到有使用者进入感应区域时，即控制相应的厨房或盥洗间设备工作，例如水龙头的开阀出水或闭阀止水。执行完相关操作后，退出红外判断，返回步骤一重新进行环境光检测。

如图7a和图7b所示，在无光干扰的情况下，所采集到的环境光强度电压值较平稳。而当有光干扰时，所采集到的环境光强度电压值则会发生明显的波动。因此，当有光干扰的情况下，所采集到的环境光强度电压值无法真实反映实际情况而由可能导致错误判断。因此，为了判断更为准确可靠，本发明自动感应方法在执行步骤：采集及计算环境光强度时，可加入防工频光干扰步骤。由于本发明自动感应系统应用于厨房或盥洗间等场合，很容易受到荧光灯等工频光的干扰，因此，该防工频光干扰单元的设置能有效地防止工频光对环境光采集的干扰，使得环境光感应器检测到的环境光强度更加准确，提升系统整体性能。

如图8所示，具体的实现步骤如下：

步骤一：先在T/2周期内以均匀的时间间隔采样N次环境光强度。由于工频光干扰通常以工频(例如：50Hz/60Hz)的半波为干扰周期T。因此，先在T/2周期内以均匀的时间间隔采样N次环境光强度。在本发明一优选的实施方式中，N等于5。

步骤二，计算采集到的环境光强度的相对波动量ΔV。在本发明一优选的实施方式中，利用公式：ΔV＝(Vmax-Vmin)/((Vmax+Vmin)/2)来计算。所述Vmax值和Vmin值分别为T/2周期内环境光强度的电压最大和最小值。

步骤三，判断所述相对波动量ΔV是否小于预设的定值W？如判断为是，判断无工频光干扰，进入步骤四；如判断为否，判断有工频光干扰，进入步骤五。在本发明一优选的实施方式中，该W值为3％。

步骤四，以上述N次采样的平均值作为环境光强度输出。

步骤五，以同样的间隔再采样N次环境光强度，以2N次采样的平均值作为环境光强度输出。

下面结合本发明自动感应系统及方法应用于水龙头上，进行举例说明。

本发明自动感应系统100的环境光感应器1、红外感应器2分别安装于水龙头(未图示)本体上，而控制器3与环境光感应器1、红外感应器2连接，控制水龙头的出水阀门。所述环境光感应器1安装与水龙头水嘴处，检测水龙头下方的环境光强度变化。红外感应器2安装与水龙头底座附件或水嘴处，感应使用区域内是否有目标物(人手)的进入或离开。

当有使用者需要使用水龙头时，使用者接近水龙头，使得水龙头水嘴下方的环境光发生变化。当环境光感应器1检测到的变化量超过预设值后，红外感应器2被启动或从休眠状态进入到工作状态。当人手进入红外感应器2的感应区域时，控制器3控制水龙头电磁阀开阀出水。当红外感应器感应到人手离开时，控制器3控制水龙头关阀止水。随后，红外感应器2关闭或从工作状态进入到休眠状态。当环境光感应器1判断为弱光状态或强光状态时，红外感应器按照此前设定的程序发射红外线。

诚然，本发明自动感应系统及方法也可应用于小便器、大便器等其他卫浴设备中。

所述本发明各实施方式中，环境光感应器1的检测区域可以与红外感应器2的感应区域，根据实际应用情况，可以相同，也可以不同。

所述本发明各实施方式中，开启红外感应器2，是指让红外感应器2从不工作到进入工作状态，或从休眠状态进入到工作状态。在这里，需要特别说明的是，红外感应器2在休眠状态下时，也是工作的，只是在休眠状态下红外发射频率较低(如：2秒发射一次)。在某些情况下，环境光感应器1会因为被异物遮挡、目标物进入感应区域环境光变化微小等原因而无法正常工作。此时，如处于休眠状态下工作的红外感应器2检测到有目标物进入感应区域时，会从休眠状态进入正常工作状态，以正常的工作频率(如0.3秒发射一次)发射红外线，并将检测结果传给控制器3并通过控制器3执行相应的操作。之后或上述情况连续发生两次或多次后，红外感应器2会一直以正常工作状态进行工作。直到判断环境光感应器1可以正常检测环境光，红外感应器2按照先前的程序进行工作，即依靠环境光感应器1检测到的环境光强度变化量而启动工作。因此，本发明还可包括防系统无法工作的处理方法，主要包括如下：

当环境光感应器1检测到的环境光强度没有变化或变化量没有大于预设的限定值时，而处于休眠状态的红外感应器2检测到有目标物时，红外感应器2以正常工作频率发射红外线进行工作。

当上述情况在预定时限内连续发生N(N大于等于1)次后，红外感应器2一直以正常工作频率发射红外线进行工作。在本发明一优选的实施方式中，N等于2。预设的环境光强度变化限定值为K。在本发明一优选的实施方式中，所述限定值K为5％。

当判断环境光感应器1检测环境光有变化且变化量大于设定的限定值时，认为环境光感应器1可以正常工作。此时，红外感应器2不再一直以正常工作频率发射红外线进行工作。而是根据原先的程序，依靠环境光感应器1检测到的环境光强度变化量而启动工作。

另外，上述各实施方式中的红外感应器2，也可以由微波感应器、超声波感应器或其他可感应目标物进入感应区域的其他感应器所替代。举例来说，当使用微波感应器时，环境光感应器感应到检测区域内环境光强度发生变化且变化量高于预设的限定值时，启动微波感应器或者使微波感应器从休眠状态进入到工作状态，感应是否有目标物进入感应区域内。如微波感应器没有感应到有目标物进入感应区域时，微波感应器开启一定时间(如2秒)后关闭或进入休眠状态。如微波感应器感应到有目标物进入或离开感应区域后，通过控制器来执行相应的操作，例如控制相应设备的电磁阀开阀出水或闭阀止水。随后，微波感应器关闭或进入休眠状态。

上述红外感应器、微波感应器、超声波感应器以及其他可感应目标物进入感应区域的其他感应器可统称为接近感应器。需要说明的是，本发明中各实施方式中描述的开启接近感应器是指：使接近感应器从不工作到进入工作状态，或从休眠状态进入到工作状态。用于检测环境光的光敏传感器，如光敏二极管、光敏三极管或光敏电阻等感应器可统称为环境光感应器。

本发明中根据环境光强度的变化量进行判断，相比仅仅根据环境光强度来判断，更加可靠。仅根据环境光强度是否大于一定的值进行判断，很容易造成误判断。例如在较明亮的环境下，环境光感应器采集到的强度值一直处于大于定值的状态下；或者在较暗的环境下，环境光感应器采集到的强度值一直处于小于定值的状态下。显然，在上述举例的状态下，环境光感应器无法正常工作。而本发明根据环境光强度的变化量进行判断，可以克服上述缺陷，更加智能可靠。具体来讲，当环境光强度的变化量大于预设的限定值，启动接近感应器进行检测。进一步地，本发明再根据环境光强度值以及环境光的变化量共同进行判断，则使得本发明更加完善。具体来讲，当环境光强度值位于预设的比较阈值区间且环境光强度的变化量大于预设的限定值，启动接近感应器进行检测。诚然，在一些特殊的情况下，当环境光强度的变化量大于预设的限定值或当环境光强度值位于预设的比较阈值区间且环境光强度的变化量大于预设的限定值，即判断有人使用相关的卫浴和厨房间设备。

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 (16)

1.一种自动感应系统，应用于厨房或盥洗间内，所述自动感应系统包括：检测厨房或盥洗间设备周围环境光强度的环境光感应器以及控制厨房或盥洗间设备执行相应动作的控制器，其特征在于：自动感应系统还包括环境光感应器的自动增益控制单元。

2.如权利要求1所述的自动感应系统，其特征在于：该自动增益控制单元包括自动增益控制电路，可实现四档调节，包括第一、第二模拟开关、与第一、第二模拟开关串联的第一、第二电阻以及与第一、第二电阻并联的第三电阻。

3.如权利要求1或2所述的自动感应系统，其特征在于：自动感应系统还包括检测厨房或盥洗间设备是否有人使用的接近感应器，所述接近感应器根据环境光强度的变化量而启动并进行检测。

4.如权利要求3所述的自动感应系统，其特征在于：所述接近感应器为红外感应器，包括向感应区域发射红外线的红外发射单元以及接收返回红外信号的红外接收单元。

5.如权利要求1或2所述的自动感应系统，其特征在于：自动感应系统还包括检测厨房或盥洗间设备是否有人使用的接近感应器，所述接近感应器根据环境光强度值以及环境光强度的变化量而启动并进行检测。

6.如权利要求5所述的自动感应系统，其特征在于：所述接近感应器为红外感应器，包括向感应区域发射红外线的红外发射单元以及接收返回红外信号的红外接收单元。

7.如权利要求1所述的自动感应系统，其特征在于：环境光感应器为光敏传感器。

8.如权利要求7所述的自动感应系统，其特征在于：光敏传感器为无源光敏二极管。

9.一种自动感应方法，用以控制厨房或盥洗间相应设备，其特征在于：包括如下步骤：

定时采样环境光以及计算环境光强度；

预设一比较阈值区间，将环境光强度值与比较阈值区间进行比较，进行自动增益控制；其中当环境光强度值小于预设的比较阈值区间，增益控制提高一档后，重新采集环境光以及计算环境光强度；当环境光强度值大于预设的比较阈值区间，增益控制降低一档后，重新采集环境光以及计算环境光强度；

当环境光强度值位于预设的比较阈值区间且环境光强度的变化量大于预设的限定值，开启接近感应器，检测是否有使用者使用厨房或盥洗间相应设备。

10.如权利要求9所述的自动感应方法，其特征在于：当发生上述自动增益调整时，开启接近感应器，检测是否有使用者使用厨房或盥洗间相应设备。

11.如权利要求9或10所述的自动感应方法，其特征在于：所述接近感应器为红外感应器，进行红外判断。

12.如权利要求11所述的自动感应方法，其特征在于：自动感应方法还包括弱光状态判断步骤：当环境光强度值小于比较阈值区间且增益控制到最高档时，判断为弱光状态，进行红外判断。

13.如权利要求12所述的自动感应方法，其特征在于：所述弱光状态下，红外判断频率小于正常工作频率。

14.如权利要求11所述的自动感应方法，其特征在于：自动感应方法还包括强光状态判断步骤：当环境光强度值大于比较阈值区间且增益控制到最低档时，判断为强光状态，进行红外判断。

15.如权利要求14所述的自动感应方法，其特征在于：所述强光状态下，红外判断频率大于正常工作频率。

16.如权利要求14所述的自动感应方法，其特征在于：所述强光状态下，红外判断频率等于正常工作频率。

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