CN101676821B - 感测电路及其信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种感测电路及其信号处理方法，所述感测电路包括感测模块、信号处理模块以及控制单元。感测模块用以感测物体发出的红外线信号以得到感测信号。信号处理模块耦接至感测模块，用以接收感测信号并对接收的该感测信号进行信号处理，产生模拟电子信号。控制单元耦接至信号处理模块，用以将模拟电子信号转换为数字信号，并依据数字信号与至少一个门坎值的比对结果以及一既定规则，决定是否发出控制信号。

Description

感测电路及其信号处理方法

技术领域

本发明涉及一种感测电路及其相关的信号处理方法，特别是有关于一种焦电式红外线感测电路及其信号处理方法。

背景技术

焦电式红外线(pyroelectric Infra-Red，以下简称PIR)传感器被用于侦测物体的移动，藉由感测物体本身所发出的热能以及红外线信号与周围环境的变化，可以判断物体的移动。PIR的作用是将感应到的光谱转换成电信号，目前PIR传感器系使用全硬件式的处理方式，而PIR的硬件电路主要是需要信号感应与信号放大，以及产生中断触发信号以触发一特定程序，例如开关灯、拍照或启动警铃等等。已知地，产生中断触发信号以及中断处理的部分利用运算放大器组成比较器电路以产生中断的信号，因此需要较多的运算放大器以及硬件组件，且因为使用较多的运算放大器以及硬件组件，更使得系统在建置上，将会需要较大的空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中感测电路的组件较多、需要较大空间的缺陷，提供一种感测电路及其信号处理方法，可以减少所需的硬件组件，节省硬件成本以及缩小系统建置的空间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种感测电路，包括感测模块、信号处理模块以及控制单元。感测模块用以感测物体发出的红外线信号以得到感测信号。信号处理模块耦接至感测模块，用以接收感测信号并对接收的感测信号进行信号处理，产生模拟电子信号。控制单元耦接至信号处理模块，用以将模拟电子信号转换为数字信号，并依据数字信号与至少一门坎值的比对结果以及一既定规则，决定是否发出控制信号。

本发明也提供一种信号处理方法，适用于红外线感测电路，其包括下列步骤。首先，感测到红外线信号。接着，利用感测到的红外线信号进行信号处理，产生模拟电子信号。利用一装置，将模拟电子信号转换至一对应的数字信号值，并将转换的数字信号值与至少一既定门坎值进行比对，从而依据数字信号值与既定门坎值的比对结果以及一既定规则，决定是否发出控制信号以触发一拍照处理程序。

本发明另提供一种信号处理方法，适用于感测电路，其中感测电路包括信号处理模块以及控制单元。信号处理方法包括下列步骤：首先，提供关于感测电路的多个灵敏度设定值。选择灵敏度设定值中的第一灵敏度，并依据第一灵敏度，得到相应的上限值与下限值。接收输入信号。利用信号处理模块，将输入信号进行信号处理以产生模拟信号。利用控制单元，将模拟信号转换为数字信号，并判断数字信号是否介于上限值与下限值之间。当数字信号不介于上限值与下限值之间时，发出控制信号。

本发明更提供一种可改变灵敏度的影像记录装置，其提供至少一灵敏度设定，包括影像撷取模块以及感测电路。感测电路耦接至影像撷取模块，其包括感测模块、信号处理模块以及控制单元。感测模块用以感测物体发出的红外线信号以得到感测信号。信号处理模块耦接至感测模块，用以接收感测信号并对接收的感测信号进行信号处理，产生模拟电子信号。控制单元耦接至信号处理模块，用以将模拟电子信号转换为数字信号，并依据数字信号与至少一门坎值的比对结果以及既定规则，决定是否发出控制信号。其中，控制信号用以控制影像撷取模块的启动或关闭。

实施本发明的感测电路，具有以下有益效果：可以减少所需的硬件组件，节省硬件成本以及缩小系统建置的空间。

为使本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1显示依据本发明实施例的感测电路示意图。

图2显示依据本发明实施例的感测电路的示范电路结构。

图3显示依据本发明实施例的信号处理方法的流程图。

图4A显示依据本发明实施例的灵敏度设定的示意图。

图4B显示依据本发明实施例的灵敏度与上限值以及下限值的对照表。

图4C显示另一依据本发明实施例的灵敏度与上限值以及下限值的对照表。

图5显示依据本发明实施例的感测模块灵敏度设定的流程图。

图6显示依据本发明实施例的触发信号判定的流程图。

具体实施方式

图1显示依据本发明实施例的感测电路示意图。感测电路100中至少包括了一个红外线感测模块110、信号处理模块120以及控制单元130，其中信号处理模块120耦接至红外线感测模块110，并且控制单元130耦接至信号处理模块120。红外线感测模块110用以感测一特定物体(例如人或动物)所发出的红外线信号IR，并将感测到的红外线信号IR转换为强度较小的电子信号。红外线感测模块110产生的电子信号接着传送至信号处理模块120，执行信号处理。于一实施例中，红外线感测模块110为PIR传感器。一般而言，红外线信号经PIR传感器后的输出电压幅度较小(强度较小)且频率低，因此在后面的电路要对PIR传感器的输出电压滤波并且进行放大。对于不同的运用和性能要求，也有不同的PIR可以选择。信号处理模块120包括信号滤波单元122、信号放大单元124以及信号调整单元126。信号滤波单元122以及信号放大单元124用以将红外线感测模块110送出的强度较小的电子信号进行滤波以及放大，以过滤噪声并适当地放大信号强度。信号调整单元126将滤波以及放大处理过的信号调整至一特定准位，以产生模拟电子信号输出至控制单元130。举例来说，请参照图2，显示依据本发明实施例的感测电路的示范电路结构。如图所示的最后一个虚线部分的电路将使放大处理后的电子信号的直流部分调整为一个以供应电压(Vcc)的一半(1/2Vcc)为基准参考准位的模拟电子信号S1，并将此模拟电子信号S1输出至控制单元130。

控制单元130包括转换单元132以及触发判定单元134。转换单元132用以将模拟电子信号转换得到数字信号，而触发判定单元134则将数字信号的数字信号值与至少一既定门坎值进行比对，并依据一既定规则与比对结果，判定是否产生触发信号。当控制单元130接收经过信号处理模块120处理过的模拟电子信号S1后，利用转换单元132将模拟电子信号S1转换为数字信号S2，接着再将数字信号S2送至触发判定单元134进行触发判定。触发判定单元134将参考目前的门坎值(threshold)与数字信号S2的数字信号值进行比对，检查数字信号值与既定门坎值的比对结果是否符合一既定规则，若比对结果显示符合既定规则时，则产生一控制信号(例如：触发信号T)，触发拍照处理程序。拍照处理程序可用以执行拍照或结束拍照作业。于一实施例中，既定规则与感测电路100的灵敏度设定相关，其中此灵敏度设定具有对应的上限值以及下限值，其中门坎值介于上限值与下限值之间。若数字信号值大于门坎值且大于上限值或数字信号值小于门坎值且小于下限值时，便产生控制信号以触发拍照处理程序。举例来说，参见图4C，若感测到的数字信号值为200时，若设定为中灵敏度(上限值：210，下限值：42)时，不会产生触发信号，而若设定为高灵敏度(上限值：170，下限值：85)时，会产生触发信号。

图3显示依据本发明实施例的信号处理方法的流程图300，适用于上述的感测电路100。如步骤S310，感测到红外线信号。接着，如步骤S320，将感测到的红外线信号进行信号处理，产生模拟电子信号。上述信号处理包括将感测到的红外线信号转换为电子信号，将转换的电子信号进行放大、滤波并调整其准位，以产生上述模拟电子信号。之后，如步骤S330，利用控制单元，将模拟电子信号转换至对应的数字信号值，并将数字信号值与至少一既定门坎值进行比对。接着，如步骤S340，依据数字信号值与既定门坎值的比对结果，控制单元决定是否发出控制信号以触发拍照处理程序。关于控制单元如何依据数字信号值与既定门坎值的比对结果，决定是否发出控制信号以触发拍照处理程序的详细说明将说明于下。

依据本发明，模拟数字信号的转换以及触发事件的判断由一控制单元来完成，因此，可省去已知所需的比较器电路，节省感测模块中的运算放大器以及外围电路组件，使得感测模块的硬件电路更为精简，减少硬件成本。此外，于一实施例中，本发明亦提供多种灵敏度设定值，使得使用者可根据实际使用需求，选择适当地灵敏度设定。

图4A显示依据本发明实施例的灵敏度设定的示意图。于此实施例中，如图4A所示，假设Vcc表示侦测到的信号所对应的模拟电子信号的最大可能电压准位(即供应电压)，GND表示其最小可能电压准位(即接地)，则可以以最大可能电压准位的一半(1/2Vcc)作为基准参考准位，将可能电压范围分为2段，再分别将此2段分为3等分，再以基准参考准位，规划出不同的灵敏度所对应的电压范围的上限值与下限值。如图所示，取较靠近基准参考准位的部分作为高灵敏度，其上限值以及下限值为2/3Vcc以及1/3Vcc，类似地，中灵敏度以及低灵敏度的上限值(highthreshold)以及下限值(low threshold)则分别为5/6Vcc、1/6Vcc以及Vcc、GND。因此，可得到如4B图所示的对照表，用以表示每一灵敏度设定值所对应的上、下限值。接着，再依据转换单元的特性，将个别的上限值以及下限值转换为对应的数字信号值。举例来说，假设转换单元为8位的模拟至数字转换装置时，则最大可能电压准位对应至数值255，最小可能电压准位则对应至数值0，而若转换单元为7位的模拟至数字转换装置时，则最大可能电压准位对应至数值127，最小可能电压准位则对应至数值0。于是，可根据转换单元的特性，产生每一灵敏度设定的上限值以及下限值对应的数字信号值的对照表，如图4C所示。图4C显示依据本发明实施例的灵敏度与上限值以及下限值的对照表。举例来说，假设灵敏度设定为高灵敏度时，其对应的上限值以及下限值分别为170以及85。控制单元可依据此对照表以及灵敏度设定值，判断是否产生一触发信号，进而触发一拍照处理程序。举例来说，假设感测到的数字信号值为200时，若设定为中灵敏度时，不会产生触发信号，而若设定为高灵敏度时，会产生触发信号。此对照表可被储存在一储存单元(未图标)中，因此，感测电路可依据对照表，得到一上限值以及下限值，并设定感测电路的上限值以及下限值为此上限值以及下限值。值得注意的是，于此实施例中灵敏度分为高、中以及低三种灵敏度设定进行说明，但是本发明并不限于此。举例来说，于其它实施例中，可以将可能电压范围分成更多等份(例如10等分)或利用不同的基准参考准位(例如6/10Vcc)来产生更多的灵敏度设定。

图5显示依据本发明实施例的感测模块灵敏度设定的流程图500。假设感测模块灵敏度设定的流程图500适用于上述的感测电路100且感测模块灵敏度具有高、中以及低灵敏度三种设定，每一种灵敏度分别设定有对应的上限值与下限值设定(如图4C所示)。如步骤S510，提供使用者界面，显示灵敏度设定选项，例如显示三个选项供使用者进行选择。如步骤S520，使用者通过此使用者界面选择欲设定的灵敏度。当使用者选定了灵敏度之后，接着，如步骤S530，依据选取灵敏度，设定(改变)上限值与下限值。于此步骤中，可参考图4C所示的对照表，依据选取灵敏度查表得到对应此选取灵敏度的第一上限值与第一下限值，并更改感测模块的上限值与下限值为第一上限值与第一下限值。此外，使用者界面亦可提供使用者设定各种设定值，例如既定门坎值或灵敏度分级等等，方便使用者手动自行调整。

图6显示依据本发明实施例的触发信号判定的流程图600，用以说明控制单元如何依据数字信号值与既定门坎值的比对结果，决定是否触发一拍照处理程序。类似地，触发信号判定的流程图600可由上述的感测电路100的触发判定单元134所执行且假设感测电路100的上下限值已经依据灵敏度设定设定完成。首先，如步骤S610，判断转换后的数字信号值是否大于一既定门坎值。举例来说，假设既定门坎值为128，则步骤S610即为判断数字信号值是否大于128。接着，判断比对结果是否符合一既定规则。若数字信号值大于既定门坎值，则接着判断是否大于上限值(步骤S620)。若否，则表示不符合规则，流程结束。若是(步骤S620的是)，亦即数字信号值大于上限值时，则表示有物体或人进入感应范围，于是，设定一第一旗标(例如：设定一表示物体已经进入的旗标)(步骤S630)，并产生一触发信号，触发一拍照处理程序，执行拍照(步骤S660)。若数字信号值小于既定门坎值，则接着判断是否小于下限值(步骤S640)。若否，则表示表示不符合规则，流程结束。若是(步骤S640的是)，亦即数字信号值小于下限值时，则表示有物体或人离开感应范围，于是设定一第二旗标(例如：设定一表示物体已经离开的旗标)(步骤S650)，并产生一触发信号，触发一拍照处理程序，结束拍照(步骤S660)。换言之，可依据第一旗标的设定值或是旗标的种类触发拍照处理程序执行对应的操作。

于一实施例中，上述感测电路100可进一步包括影像撷取模块，应用于可改变灵敏度的影像记录装置(未绘示)，使得此影像记录装置可依据本发明的信号处理方法，利用上述感测电路100所产生的控制信号(亦即触发信号)控制影像撷取模块的启动以及关闭，于必要时启动影像撷取模块以执行影像记录。

上述说明提供多种不同实施例或应用本发明的不同方法。实例中的特定装置以及方法用以帮助阐释本发明的主要精神及目的，当然本发明不限于此。

因此，虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，本技术领域的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (5)

1.一种感测电路，应用于影像记录装置，其特征在于，所述感测电路包括：

感测模块，用以感测物体发出的红外线信号以得到感测信号；

信号处理模块，耦接至该感测模块，用以接收该感测信号并对接收的该感测信号进行信号处理，产生模拟电子信号；以及

控制单元，耦接至该信号处理模块，用以将该模拟电子信号转换为数字信号，并依据该数字信号与至少一个既定门坎值的比对结果以及一既定规则，决定是否发出控制信号；

其中，所述既定规则与所述感测电路的灵敏度设定相关，其中所述灵敏度设定具有对应的上限值以及下限值，其中该既定门坎值介于该上限值与该下限值之间；

若数字信号值大于门坎值且大于上限值或数字信号值小于门坎值且小于下限值时，便产生所述控制信号以触发拍照处理程序；

其中，

该控制单元更包括：

转换单元，用以将该模拟电子信号转换为该数字信号；以及

触发判定单元，依据该数字信号与该既定门坎值之比对结果以及该既定规则，决定是否发出控制信号；并且

该触发判定单元依据该数字信号与该既定门坎值的比对结果以及该既定规则决定是否发出一控制信号，是于该数字信号大于该既定门坎值时，判断该数字信号是否大于该上限值，若是，设定第一旗标，并发出该控制信号以触发拍照处理程序，执行拍照；

该触发判定单元依据该数字信号与该既定门坎值的比对结果以及该既定规则决定是否发出一控制信号，是于该数字信号小于该既定门坎值时，判断该数字信号是否小于该下限值，若是，设定一第二旗标，并发出该控制信号，结束拍照。

2.如权利要求1所述的感测电路，其特征在于，该信号处理模块更包括：信号滤波单元和信号放大单元，用以将该感测信号进行滤波以及放大；以及信号调整单元，用以将该滤波以及放大后之信号调整至一特定准位，以产生该模拟电子信号。

3.如权利要求1所述的感测电路，其特征在于，所述感测电路还包括影像撷取模块，其中所述控制信号用于控制该影像撷取模块的启动或关闭。

4.如权利要求1所述的感测电路，其特征在于，该感测模块为焦电式红外线感测模块。

5.一种信号处理方法，适用于一红外线感测电路，其特征在于，包括下列步骤：

感测红外线信号；

利用感测到的该红外线信号进行信号处理，产生模拟电子信号；以及

将该模拟电子信号转换至对应的数字信号值，并将转换的该数字信号值与至少一既定门坎值进行比对，从而依据该数字信号值与该既定门坎值的比对结果以及一既定规则，决定是否触发拍照处理程序；

其中，所述既定规则与所述感测电路的灵敏度设定相关，其中所述灵敏度设定具有对应的上限值以及下限值；

其中该依据该数字信号值与该既定门坎值的比对结果以及该既定规则，决定是否触发一拍照处理程序的步骤更包括：

提供使用者界面，显示灵敏度设定选项，以供使用者进行选择；

依据使用者选择的灵敏度提供设定值；

依据该设定值，得到相应该设定值的上限值与下限值，其中该既定门坎值介于该上限值与该下限值之间；

当该数字信号大于该既定门坎值时，判断该数字信号是否大于该上限值；以及

若是，设定第一旗标，并触发该拍照处理程序，执行拍照；且

当该数字信号小于该既定门坎值时，判断该数字信号是否小于该下限值；以及

若是，设定一第二旗标，并触发该拍照处理程序，结束拍照。

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