CN101634838B - 自动智能感应节电开关及其感应方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动智能感应节电开关，包括主控制器，主控制器的输入端接远红外探测及其处理电路，主控制器的输出端分别接电源开关控制与驱动电路和主动探测电机控制与驱动电路，主控制器根据远红外探测及其处理电路输出的电信号驱动电源开关和主动探测电动机动作。本发明还公开了一种自动智能感应节电开关的感应方法。本发明采用被动探测和主动探测相结合的方法，兼顾了人体静止探测，当工作人员离开工作场所时，整个办公电源可以在设定的时间内自动关闭，解决了电器设备待机消耗和开机消耗，从而达到节能的目的。同时当人员进入工作场所整个办公电源可以自动开启，避免人员手动操作的麻烦。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动智能感应节电开关及其感应方法。
背景技术
目前，智能感应开关多以热释电传感器(也称远红外探头，PIR)来采集人体信息，并以其作为控制源来控制电源的导通与关断，以达到节能的目的。就其探测方式而言有两种方法：
一是被动探测(探测传感器静止)：人体处于运动状态时，远红外幅射发生急剧变化，传感器有信号输出，人体静止时，则无信号输出，显然这种方法只适合于人体活动时的探测，无法适应人体静止时的探测；
二是主动探测(探测传感器始终运动状态)：通过增加电动机和传动机构，让传感器旋转或平移。这样即使在人体静止时，由于探测头的运动，人体与传感器之间仍然存在相对运动，能够解决人体静止时的红外探测问题，但由于电动机始终处于旋转状态，增加了电能和设备的损耗。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种自动智能感应节电开关，该开关将被动探测与主动探测相结合，同时能够尽可能减少电能和设备消耗。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种自动智能感应节电开关，包括主控制器，主控制器的输入端接远红外探测及其处理电路，主控制器的输出端分别接电源开关控制与驱动电路和主动探测电机控制与驱动电路，主控制器根据远红外探测及其处理电路输出的电信号驱动电源开关和主动探测电动机动作。
本发明的另一目的在于提供一种自动智能感应节电开关的感应法，该方法包括下列顺序的步骤：
(1)用户设定T时间后关断电源，主控制器内部计时器的计时时间为t时间；
(2)系统上电后，电源开关断开，此时t＝0，远红外探头探测是否有人体信号，若探测结果为否，则返回继续探测；若探测结果为是，则接通电源，同时计时器开始计时；
(3)当0≤t＜T时，远红外探头探测是否有人体信号，若探测结果为否，则继续保持电源接通，同时计时器继续计时；若探测结果为是，则继续保持电源接通，同时计时器清零；
(4)当t≥T时，远红外探头探测是否有人体信号，若探测结果为否，则切断电源，同时计时器清零，返回步骤(2)；若探测结果为是，则保持电源接通，同时计时器清零，返回步骤(3)。
由上述技术方案可知，本发明采用被动探测和主动探测相结合的方法，兼顾了人体静止探测，当工作人员离开工作场所时，整个办公电源可以在设定的时间内自动关闭，解决了电器设备待机消耗和开机消耗，从而达到节能的目的。同时，当工作人员进入工作场所整个办公电源可以自动开启，避免人员手动操作带来的麻烦。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2、3、4分别是本发明中主控制器、远红外探测及其处理电路、主动探测电机控制与驱动电路的电路原理图；
图5是本发明的工作流程图。
具体实施方式
一种自动智能感应节电开关，包括主控制器10，主控制器10的输入端接远红外探测及其处理电路20，主控制器10的输出端分别接电源开关控制与驱动电路30和主动探测电机控制与驱动电路40，主控制器10根据远红外探测及其处理电路20输出的电信号驱动电源开关和主动探测电动机动作，如图1所示。
结合图1，本发明还包括将220V市电转换为+5V直流电的电源转换电路60，所述的主控制器10还与按键与显示电路50连接，按键与显示电路50为可供用户输入开关延时时间的人机操作接口。电源转换电路60产生几种直流电压为整机供电，按键和显示电路50为人机操作接口，供用户输入开关延时时间等信息。
结合图1、3，所述的远红外探测及其处理电路20包括远红外探头21，远红外探头21前安装菲涅尔透镜，远红外探头21通过传动机构与电动机相连，远红外探头21将采集的人体信号转换为电信号后输出至热释电传感器处理芯片22，热释电传感器处理芯片22输出电信号至主控制器10的输入端。人体信息经远红外探头21获取，经热释电传感器处理芯片22处理产生标准电信号送入主控制器10，为增强信号感应灵敏度和扩大感测范围，必须在远红外探头21前加装菲涅尔透镜，为克服远红外探头21的被动特性，拟为远红外探头21安装电动机和传动机构。
结合图1、3，所述的远红外探头21为芯片U2，热释电传感器处理芯片22采用CS9803芯片，其第2引脚接芯片U2的第2引脚，其第11引脚接反相器U3A的输入端，其第9引脚分两路输出，一路通过晶振E2接地，另一路预留两接点A、B，两接点之间接光敏电阻或热敏电阻，其中A点接地。CS9803芯片结构完整、功能齐全，所需的外围元件少，可完成信号的高倍率线性放大、双向鉴幅、信号处理、延迟定时和封锁定时等功能。当人体进入探测电路感应区，远红外探头21将菲涅尔透镜聚焦的人体远红外信号转换成电信号送入CS9803芯片的2脚，经CS9803芯片内部电路处理后得到标准信号，从CS9803芯片的11脚输出。调节电阻R4、R5或电阻R6、R7的比值可分别改变内部两级放大器的增益，即改变信号的感应强度；电阻R3、电容C2构成延时电路，调节电阻R2和电容C3可改变输出脉冲宽度，即改变工作延时，因本系统的延时由单片机控制，故此处延时应尽量缩短；CS9803芯片的第9引脚是触发禁止端或功能扩展端，在A、B接点间接入不同的元器件可增加不同的附加控制功能：如接入光敏电阻可实现禁止白天开灯；接入热敏电阻可实现达到一定室温才见人开机的空调控制器。
结合图1、2，所述的主控制器10采用AT89S51芯片，其第12引脚接热释电传感器处理芯片22的输出端，其P1.0引脚接电源开关控制与驱动电路30，其P1.1、P1.2引脚接主动探测电机控制与驱动电路40，其P1.3、P1.4、P1.5、P1.6引脚接按键与显示电路50，其第40引脚接电源转换电路60的输出端。主控器器10是本发明的控制核心，它首先对热释电传感器处理芯片22输出的信号进行处理判断，然后根据判断结果输出开关驱动和主动探测电动机启停的控制信号。主控制器10选用AT89S51芯片，其基本电路包括由晶振X、电容C1、电容C2构成的晶体振荡电路，由电容C3和电阻R1构成的上电自动复位电路。热释电传感器处理芯片22的输出脉冲经反相器U3A反相后送至AT89S51芯片的第12脚。二极管D、继电器K1、三极管T和电阻R2组成开关驱动电路。当远红外探头21探测到人体信号，12脚变为低电平时，AT89S51芯片的P1.0引脚送出低电平，驱动继电器K1闭合，电源导通。在需要主动探测时，AT89S51芯片从P1.1引脚和P1.2引脚两个I/O口输出信号控制主动探测电机控制与驱动电路40工作。引脚P1.3-引脚P1.6作为按键的输入接口，用户通过按键操作主控制器10并输入数据。引脚P0.0～引脚P0.7以及引脚P2.0～引脚P2.7用于与液晶显示屏相连。此外，AT89S51芯片内部集成看门狗计时器，无需外接计时器单元电路。
结合图1、4，所述的主动探测电机控制与驱动电路40包括四个PNP型三极管T1、T2、T3、T4，其中三极管T1的基极通过电阻R1接AT89S51芯片的P1.1引脚，三极管T1的发射极与三极管T2的发射极连接，电阻R3的一端接在三极管T1的发射极与三极管T2的发射极之间，电阻R3的另一端接+5V直流电，三极管T4的基极通过电阻R2接AT89S51芯片的P1.2引脚，三极管T4的集电极与三极管T3的集电极相连后接地，三极管T2的基极接在三极管T4的基极上，三极管T3的基极接在三极管T1的基极上，三极管T1的集电极接三极管T4的发射极，三极管T2的集电极接三极管T3的发射极，主动探测电动机与电容C1并联后形成两个公共端，其中一个公共端接在三极管T1的集电极与三极管T4的发射极之间，另一个公共端接在三极管T2的集电极与三极管T3的发射极之间。主动探测电机控制与驱动电路40由主动探测电动机及其驱动电路组成，远红外探头22通过减速装置或平移架与主动探测电动机转轴联动，主动探测时可作180°来回旋转或来回平移，驱动信号输入端接AT89S51芯片的P1.1和P1.2引脚，当P1.1引脚为低电平，而引脚P1.2为高电平时，三极管T1、T3导通，三极管T2、T4截止，主动探测电动机正转；当AT89S51芯片的P1.1引脚为高电平，而P1.2引脚为低电平时，三极管T1、T3截止，三极管T2、T4导通，主动探测电动机反转，P1.1引脚和P1.2引脚的电平变化及主动探测电动机每次转动的时间由AT89S51芯片控制。
结合图1、2，所述的电源开关控制与驱动电路30包括PNP型三极管T，三极管T的基极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接AT89S51芯片的P1.0引脚，三极管T的集电极接地，三极管T的发射极接继电器K1，二极管D并接在继电器K1上，二极管的正极接+5V电源，继电器通电吸合电源开关。所述的按键与显示电路50包括按键S1、S2、S3、S4，按键S1、S2、S3、S4的一端均接地，按键S1、S2、S3、S4的另一端分别接AT89S51芯片的P1.3、P1.4、P1.5、P1.6引脚，AT89S51芯片的P0.0至P0.7引脚以及P2.0至P2.7引脚与液晶显示屏相连。按键和显示电路50为人机操作接口，供用户操作与设定数据时使用。本发明设计了四个按键：菜单/确认、退出、加、减。所述的电源转换电路60由变压器、整流、滤波和稳压等电路组成。220V市电经工频变压器T1降为12V交流，通过桥式整流和电容滤波输出直流电，再经固定式三端稳压器78L05稳压后输出+5V直流电压为整机供电。
以下结合图5对本发明的工作流程做进一步的说明。
第一步：当用户设定T时间后关断电源，主控制器10内部计时器的计时时间为t时间；
第二步：系统上电后，电源开关断开，此时t＝0，远红外探头21探测是否有人体信号，若探测结果为否，则返回继续探测；若探测结果为是，则接通电源，同时计时器开始计时；
第三步：当0≤t＜T时，远红外探头21探测是否有人体信号，若探测结果为否，则继续保持电源接通，同时计时器继续计时；若探测结果为是，则继续保持电源接通，同时计时器清零；
第四步：当t≥T时，远红外探头21探测是否有人体信号，若探测结果为否，则切断电源，同时计时器清零，返回第二步；若探测结果为是，则保持电源接通，同时计时器清零，返回第三步。
详细说明如下：假定智能开关被设定为人员离开T分钟后关断电源，主控制器10内部计时器计时时间为t分钟。系统上电后，开关断开，t＝0，主控制器10采用被动探测方式，此状态称为初态，如有人体活动则触发主控制器10，接通电源，同时计时器开始计时。当0≤t＜T时，主控制器10一直采用被动探测方式，如在此阶段内又探测到人体活动，则继续保持电源接通，同时计时器清零；如在该阶段无人体活动，则仍然保持电源接通，但计时器继续计数，直至t≥T，进入主动探测模式。当t≥T时，主控制10采用主动探测方式，如探测到人体信息，则保持电源接通，同时计时器清零，进入被动探测模式；如没有人员存在，则切断电源，计时器清零，系统返回初态，等待下一次触发。
综上所述，本发明的核心在于采用被动探测和主动探测相结合的方法，兼顾了人体静止探测，当工作人员离开工作场所时，整个办公电源可以在设定的时间内自动关闭，解决了电器设备待机消耗和开机消耗，从而达到节能的目的。同时，当工作人员进入工作场所整个办公电源可以自动开启，避免人员手动操作带来的麻烦。
Claims (8)
1.一种自动智能感应节电开关，其特征在于：包括主控制器，主控制器的输入端接远红外探测及其处理电路，主控制器的输出端分别接电源开关控制与驱动电路和主动探测电机控制与驱动电路，主控制器根据远红外探测及其处理电路输出的电信号驱动电源开关和主动探测电机动作；所述的主控制器采用AT89S51芯片，其第12引脚接热释电传感器处理芯片的输出端，其P1.0引脚接电源开关控制与驱动电路，其P1.1、P1.2引脚接主动探测电机控制与驱动电路，其P1.3、P1.4、P1.5、P1.6引脚接按键与显示电路，其第40引脚接电源转换电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的自动智能感应节电开关，其特征在于：还包括将220V市电转换为+5V直流电的电源转换电路，按键与显示电路为可供用户输入开关延时时间的人机操作接口。
3.根据权利要求1所述的自动智能感应节电开关，其特征在于：所述的远红外探测及其处理电路包括远红外探头，远红外探头前安装菲涅尔透镜，远红外探头通过传动机构与主动探测电机相连，远红外探头将采集的人体信号转换为电信号后输出至热释电传感器处理芯片，热释电传感器处理芯片输出电信号至主控制器的输入端。
4.根据权利要求1所述的自动智能感应节电开关，其特征在于：所述的主动探测电机控制与驱动电路包括四个PNP型三极管T1、T2、T3、T4，其中三极管T1的基极通过电阻R1接AT89S51芯片的P1.1引脚，三极管T1的发射极与三极管T2的发射极连接，电阻R3的一端接在三极管T1的发射极与三极管T2的发射极之间，电阻R3的另一端接+5V直流电，三极管T4的基极通过电阻R2接AT89S51芯片的P1.2引脚，三极管T4的集电极与三极管T3的集电极相连后接地，三极管T2的基极接在三极管T4的基极上，三极管T3的基极接在三极管T1的基极上，三极管T1的集电极接三极管T4的发射极，三极管T2的集电极接三极管T3的发射极，主动探测电机与电容C1并联后形成两个公共端，其中一个公共端接在三极管T1的集电极与三极管T4的发射极之间，另一个公共端接在三极管T2的集电极与三极管T3的发射极之间。
5.根据权利要求3所述的自动智能感应节电开关，其特征在于：所述的红外探头为芯片U2，热释电传感器处理芯片采用CS9803芯片，其第2引脚接芯片U2的第2引脚，其第11引脚接反相器U3A的输入端，其第9引脚分两路输出，一路通过晶振E2接地，另一路预留两接点A、B，两接点之间接光敏电阻或热敏电阻，其中A点接地。
6.根据权利要求1所述的自动智能感应节电开关，其特征在于：所述的电源开关控制与驱动电路包括PNP型三极管T，三极管T的基极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接AT89S51芯片的P1.0引脚，三极管T的集电极接地，三极管T的发射极接继电器K1，二极管D并接在继电器K1上，二极管D的正极接+5V电源，继电器K1通电吸合电源开关。
7.根据权利要求1或2所述的自动智能感应节电开关，其特征在于：所述的按键与显示电路包括按键S1、S2、S3、S4，按键S1、S2、S3、S4的一端均接地，按键S1、S2、S3、S4的另一端分别接AT89S51芯片的P1.3、P1.4、P1.5、P1.6引脚，AT89S51芯片的P0.0至P0.7引脚以及P2.0至P2.7引脚与液晶显示屏相连。
8.根据权利要求1所述的自动智能感应节电开关的感应方法，包括下列顺序的步骤：
(1)用户设定T时间后关断电源，主控制器内部计时器的计时时间为t时间；
(2)系统上电后，电源开关断开，此时t＝0，远红外探头探测是否有人体信号，若探测结果为否，则返回继续探测；若探测结果为是，则接通电源，同时计时器开始计时；
(3)当0≤t＜T时，远红外探头探测是否有人体信号，若探测结果为否，则继续保持电源接通，同时计时器继续计时；若探测结果为是，则继续保持电源接通，同时计时器清零；
(4)当t≥T时，远红外探头探测是否有人体信号，若探测结果为否，则切断电源，同时计时器清零，返回步骤(2)；若探测结果为是，则保持电源接通，同时计时器清零，返回步骤(3)；
在步骤(2)和步骤(3)中，主控制器采用被动探测方式，在步骤(4)中，主控制器采用主动探测方式，所述的T时间为T分钟。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Ginkgo mall Tongguanshan District 244000 in Anhui province Tongling City 2 building 303 room Applicant after: Anhui Tongling Information Technology Co., Ltd. Address before: Ginkgo mall Tongguanshan District 244000 in Anhui province Tongling City 2 building 303 room Applicant before: Tongling Tongling Computer Technology Co., Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: TONGLING TONGLING COMPUTER TECHNOLOGY CO., LTD. TO: ANHUI TONGLING INFORMATION TECHNOLOGY CO., LTD. |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: RUIJIE TECH CO., LTD., TONGLING CITY Free format text: FORMER OWNER: ANHUI TONGLING INFORMATION TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20120906 Owner name: YIN LIGEN Effective date: 20120906 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20120906 Address after: 244000, No. 303, building 6, ginkgo Trade City, Tongling, Anhui Applicant after: Tongling Tongling Computer Technology Co., Ltd. Applicant after: Yin Ligen Address before: Ginkgo mall Tongguanshan District 244000 in Anhui province Tongling City 2 building 303 room Applicant before: Anhui Tongling Information Technology Co., Ltd. |
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Granted publication date: 20121024 Termination date: 20170803 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |