CN102447459A - 卫生间智能感应开关 - Google Patents

Abstract

卫生间智能感应开关，是一种靠人体热释电红外传感技术的非接触式开关，主要应用在家庭卫生间里来控制灯具的点亮或熄灭。它内部安装有两套的探测装置和微电脑控制器，两套的探测装置分别探测卫生间的不同区域，其中一套探测装置对准卫生间门口的小区域进行探测，另一套探测装置对准卫生间门内部的大部分区域进行探测。两套探测装置的输出信号分别连接到微电脑控制器的两个输入端口，由微电脑控制器根据两个输入端口的信号状态，来控制灯具的点亮或熄灭。

Description

卫生间智能感应开关

技术领域

本发明涉及一种人体感应开关，特别是一种靠人体热释电红外传感技术的非接触式开关。

技术背景

现有利用人体热释电红外传感技术制造的非接触式开关，其探测部分主要由一个热释电传感器和一个菲涅尔透镜组成，它只能探测到移动人体的信号，无法探测到静止不动的人体。所以目前的人体感应开关大部分只能应用于楼道、走廊等人们走动的地方，这些地方安装上现有的人体感应开关后，当人们经过时感应开关被触发导通后(灯具点亮)都有一段延时关断时间，在这段延时关断时间内人们已经离开了灯具照明的范围，所以在上述这些地方应用现有技术的人体感应开关来控制灯具的照明是比较合适的。但现有的人体感应开关不适合应用在家庭卫生间，因为人在卫生间内有时是处于相对静止状态，现有的人体感应开关延时关断时间一到就会使灯具熄灭，如果把延时关断时间设计的很长(如30分钟)当然也基本上能解决照明问题，但是当人们离开卫生间后照明灯具也需要很长的时间关断(如30分钟)，这样一来又会造成电能的浪费。虽然目前也有几种能够探测到静止人体的感应开关专利，如中国专利名称为：一种智能人体感应开关(专利号：200420082868.2)，是在热释电传感器前加装一个带通孔的转盘，利用转盘的转动使热释电传感器间断测量静止的人体。还有专利名称为：新型人体感应开关(专利号：200620164894.9)，其特点是将人体热释电传感器设计成活动方式，来测量静止的人体。上述两个专利的共同的特点是都有机械传动机构，在测试静止人体时其机械传动机构要不停的运动，上述两种专利技术的人体感应开关虽然在理论上是可以测试到静止的人体，但要应用在家庭卫生间也是不合适的，因为在卫生间人体不是唯一的热源，比如一盆热水，一条热毛巾等这些热源都会辐射出红外线波，还有如果卫生间采用白炽灯做光源，其照射到地面和墙面的反射波也会产生红外线光波，对上述的感应开关产生干扰，使其容易产生误动作，机械传动部分其结构也比较复杂，容易产生机械故障和机械噪音，同时由于环境的影响，其灵敏度也不可能做的太高，使用机械传动部件后也会造成成本的上升。另外还有一个中国专利名称为：智能感应器(专利号：200620131636.0)的感应开关，它的探测方式是采用红外发射和接收管组成(属于主动式红外线反射探测装置，靠感应器主动发射红外线遇到障碍物后的反射波来探测人体)，由于主动式红外线反射探测装置探测距离短、范围小，所以它只能安装在卫生间门的侧面，当卫生间门打开或关闭时会使感应器产生误动作，且感应器的安装极不方便，同时也不美观和安全。所以现有技术的人体感应开关不适合应用在家庭卫生间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述的缺陷，提供一种利用热释电传感器技术，且不采用机械传动结构，又能够探测到家用卫生间静止人体的方法，同时又能方便的安装在卫生间顶部，来控制灯具的通断，做到人进入卫生间灯具自动点亮，人在卫生间静止不动灯具一直保持点亮，人离开卫生间灯具在几秒内自动关闭的家用卫生间智能感应开关，本发明是通过以下途径来实现的。

本发明的技术方案是这样的：在家用卫生间智能感应开关内安装有两套探测装置，每一套探测装置由一个热释电传感器及相应的放大处理电路和一个菲涅尔透镜组成，两套中的菲涅尔透镜采用不同的规格组成(热释电传感器的探测范围大小是由菲涅尔透镜的结构决定的)，其中一个菲涅尔透镜采用小范围探测规格，另一个采用大范围探测规格，小范围探测规格的菲涅尔透镜及对应的热释电传感器对准卫生间门口的小区域进行探测，大范围探测规格的菲涅尔透镜及对应的热释电传感器对准卫生间内部的绝大部分区域进行探测。本专利的卫生间智能感应开关内还安装有微电脑控制器，上述两个热释电传感器及相应的放大处理电路所输出的两个信号，分别连接到微电脑控制器的两个输入端口，由微电脑控制器内部程序根据两个输入端口的信号状态，来判别是否有人进入卫生间；是否有人在卫生间；是否人已经离开卫生间，来决定灯具是否点亮，在灯具点亮后是选择延时关断还是一直点亮，并由微电脑控制器的一个输出端口来控制可控硅或继电器的通断，从而来驱动灯具的点亮或熄灭。虽然现有的人体热释电红外传感技术，只能探测到移动的人体信号，但安装两套的探测装置，探测卫生间的不同区域，再根据人体进出卫生间的规律，由微电脑控制器根据两个区域的探测信号状态，来间接地判断卫生间是否有静止的人体，是本发明的核心技术。

为了叙述的方便，在本专利中定义以下几个专用名词：门口探测信号(指的是本专利中的小范围探测规格的菲涅尔透镜，其对应的热释电传感器探测到的活动人体信号，该信号通过对应的放大处理电路进行放大处理后的输出信号)，在安装时要求小范围探测规格的菲涅尔透镜及对应热释电传感器，要对准卫生间门口的小区域进行探测，该区域以下简称：门口探测区域，该热释电传感器以下称：门口热释电传感器。门内探测信号(指的是本专利中的大范围探测规格的菲涅尔透镜，其对应的热释电传感器探测到的活动人体信号，该信号通过对应的放大处理电路进行放大处理后的输出信号)，在安装时要求大范围探测规格的菲涅尔透镜及相应热释电传感器，要对准卫生间门内部的绝大部分区域进行探测，该区域以下称：门内探测区域。该热释电传感器以下称：门内热释电传感器。

以下对人体进出卫生间过程中，对应本专利的感应开关的动作过程进行描述：初始状态感应开关没有动作，灯具处于熄灭状态，当人从外进入卫生间过程中首先进入门口探测区域，对应的门口热释电传感器探测到活动人体信号后，由对应的放大处理电路输出门口探测信号给微电脑控制器，微电脑控制器收到门口探测信号(表示有人进入门口探测区域)，程序进入点亮延时关断程序状态(此时灯具被点亮但会延时熄灭)，这时如果人没有继续进入，而是转身离开，灯具在几秒内自动关断，如果人继续进入卫生间内，对应的门内热释电传感器探测到活动人体信号后，对应的放大处理电路输出门内探测信号给微电脑控制器，微电脑控制器收到门内探测信号(表示有人进入门内探测区域)，程序就进入一直点亮探测程序(此时灯具被点亮但不会延时熄灭)，这时候人体在卫生间内不管是静止还是活动状态，灯具将一直保持点亮状态，当人离开卫生间时必须经过门口探测区域，微电脑控制器又会收到门口探测信号，程序就会转入点亮延时关断程序，灯具将在延时几秒后自动熄灭，熄灭后就完成整个控制过程。为什么要设计一段延时关断时间，是因为考虑到人在卫生间活动时有可能进入门口探测区域后又返回到卫生间内，如果没有设计一段延时关断时间，就会造成灯具一灭一亮，实际上人在卫生间门口的停留时间是很短的，只要在延时关断时间内，人返回到卫生间内，就会有门内探测信号，灯具就不会熄灭。这样的程序设计就不会造成灯具一灭一亮。

微电脑控制器的程序是这样设计的：在灯具熄灭状态时，只要接收到门口探测信号或门内探测信号就首先把灯具点亮，如果接收到的是门口探测信号，灯具点亮后准备延时关断；如果接收到的是门内探测信号，灯具就一直点亮。在灯具点亮状态时，如果接收到的是门内探测信号，灯具就保持一直点亮；如果接收到的是门口探测信号，灯具就准备延时关断。上述的程序设计完全能够满足家庭卫生间的实际要求。

综上所述，本发明的优点在于：

不采用机械传动结构，又能做到人进入卫生间灯具自动点亮，人在卫生间静止不动灯具一直保持点亮，人离开卫生间灯具在几秒内自动关闭。同时又能方便的安装在卫生间顶部，安全地来控制灯具的通断，还带来无机械噪音，抗干扰能力强，探测范围大，结构简单，制造容易，成本低廉等优点。

附图说明

图1是本发明具体实施例的电路原理框图。

图2是本发明具体实施例的程序框图。

图3是本发明具体实施例的外观图。

图4是本发明具体实施例的剖示图。

图5是本发明具体实施例的安装示意图

其中，(1)小范围探测规格的菲涅尔透镜  (2)大范围探测规格的菲涅尔透镜  (3)门口热释电传感器  (4)门内热释电传感器  (5)门口热释电传感器的放大处理电路  (6)门内热释电传感器的放大处理电路  (7)微电脑控制器  (8)可控硅或继电器驱动电路  (9)灯具  (10)电路板(11)外壳体  (12)门口探测区域  (13)门内探测区域

具体实施例

参见图1-5所示的卫生间智能感应开关，它安装在家用卫生间门口的顶部(见图5)，其小范围探测规格的菲涅尔透镜(1)对准门口探测区域(12)进行探测，大范围探测规格的菲涅尔透镜(2)对准门内探测区域(13)进行探测。小范围探测规格的菲涅尔透镜(1)将门口探测区域(12)的活动人体红外线信号聚焦到门口热释电传感器(3)上，经过光电转换变成微弱的电信号，传送给门口热释电传感器的放大处理电路(5)进行放大处理后，再传送给微电脑控制器(7)的输入端口I1。大范围探测规格的菲涅尔透镜(2)对准门内探测区域(13)进行探测，大范围探测规格的菲涅尔透镜(2)将门内探测区域(13)的活动人体红外线信号聚焦到门内热释电传感器(4)上，经过光电转换变成微弱的电信号，传送给门内热释电传感器的放大处理电路(6)进行放大处理后，再传送给微电脑控制器(7)的输入端口I2。微电脑控制器(7)的内部程序根据输入端口I1和I2的状态，来判别是否有人进入卫生间；是否有人在卫生间；是否人已经离开卫生间，来决定灯具(9)是否点亮，在点亮后是选择延时关断还是一直点亮，并由微电脑控制器(7)的一个输出端口I3来控制可控硅或继电器驱动电路(8)的通断，从而来驱动灯具(9)的点亮或熄灭。

参见图2的程序框图，同时结合图1和图5，来说明人体进出家庭卫生间过程对应本实施例的控制过程。在图2里I1＝1(高电平)表示有门口探测信号，I1＝0(低电平)表示无门口探测信号，I2＝1(高电平)表示有门内探测信号，I2＝0(低电平)表示无门内探测信号，I3＝0(低电平)表示灯具(9)熄灭，I3＝1(高电平)表示灯具(9)点亮。卫生间智能感应开关接通电源后，微电脑控制器(7)的内部程序首先进行程序初始化，把I1、I2设置为输入端口，把I3设置为输出端口，接下来程序进入灯具熄灭探测程序，设置I3＝0(灯具熄灭)，对I1端口进行判断，如果I1＝0说明没有人体进入门口探测区域(12)，接下来对I2端口进行判断，如果I2＝0说明没有人体进入门内探测区域(13)，只要I1和I2保持0(低电平)，程序就在灯具熄灭探测程序内循环，不断的对I1和I2端口进行测量判断，这时候灯具保持熄灭状态。当人体进入卫生间时，首先进入门口探测区域(12)，门口热释电传感器(3)探测到活动人体信号后，由门口热释电传感器的放大处理电路(5)进行放大处理，使I1＝1(表示有人体进入门口探测区域)，程序就转入点亮延时关断程序，在点亮延时关断程序中首先设置I3＝1(表示灯具点亮)，然后延时开始计时，在计时的过程中不断的对I1和I2端口进行测试，如果人没有继续进入，而是转身离开，I1和I2端口都将保持为0，延时关断时间到后灯具(9)熄灭，程序又转入灯具熄灭探测程序；如果人继续进入卫生间内的门内探测区域(13)，对应的门内热释电传感器(2)探测到活动人体信号后，对应的放大处理电路(6)输出门内探测信号I2＝1给微电脑控制器(7)，微电脑控制器(7)收到门内探测信号I2＝1(表示有人进入门内探测区域)，程序就进入一直点亮探测程序(此时灯具被点亮但不会延时熄灭)，这时候人体在卫生间内不管是静止还是活动状态，灯具将一直保持点亮。当人离开卫生间时必须经过门口探测区域(12)，微电脑控制器(7)又会收到门口探测信号I1＝1，程序就会转入点亮后延时关断程序，灯具(9)将在延时几秒后自动关断，关断后就完成整个控制过程，程序又转入灯具熄灭探测程序，为下一次点亮做准备。在点亮后延时关断程序中，只要I1＝1且I2＝0(表示门口探测区域有人体活动，门内探测区域没有人体活动)，延时关断时间将重新计时，灯具(9)也保持点亮，只有当I1＝0且I2＝0时，延时关断时间结束后才将灯具(9)熄灭。

参见图3和图4，门口热释电传感器(2)位于小范围探测规格的菲涅尔透镜(1)上方的聚交点上，门内热释电传感器(4)位于大范围探测规格的菲涅尔透镜(2)上方的聚交点上，门口热释电传感器(2)及相应的放大处理电路(5)、门内热释电传感器(4)及相应的放大处理电路(6)、微电脑控制器(7)和可控硅或继电器驱动电路(8)安装在电路板(10)上，电路板(10)安装在外壳体(11)内部。

本专利对于环境光照度足够亮时灯具不需要点亮的控制过程没有叙述，对热释电传感器的放大处理电路也没有叙述，对电源电路也没有叙述，是因为上述技术属于公知技术，在过去的《电子报》上有许多公开的技术文章。

本发明未述部分以现有技术相同。

Claims (3)

1.一种卫生间智能感应开关，其包括热释电传感器及相应的放大处理电路和菲涅尔透镜组成的探测装置，微电脑控制器(7)，可控硅或继电器驱动电路(8)，其特征在于：它的内部安装有两套探测装置，两套探测装置的输出信号分别连接到微电脑控制器(7)的两个输入端口，由微电脑控制器根据两个输入端口的信号状态，来控制灯具(9)的点亮或熄灭。

2.根据权利要求1所述的卫生间智能感应开关，其特征在于：所述的两套探测装置中的菲涅尔透镜采用不同的规格，其中菲涅尔透镜(1)采用小范围探测规格，涅尔透镜(2)采用大范围探测规格，小范围探测规格的菲涅尔透镜(1)及对应的热释电传感器(3)对准卫生间门口的小区域进行探测，大范围探测规格的菲涅尔透镜(2)及对应的热释电传感器(4)对准卫生间内部的绝大部分区域进行探测。

3.根据权利要求1和2所述的卫生间智能感应开关，其特征在于：所述的微电脑控制器(7)的内部程序方案是这样的：在灯具(9)熄灭状态时，只要接收到小区域探测信号(I1＝1)或接收到大区域探测信号(I2＝1)就首先把灯具(9)点亮，如果接收到的是小区域探测信号(I1＝1)，灯具(9)点亮后准备延时关断；如果接收到大区域探测信号(I2＝1)，灯具(9)就一直点亮。在灯具(9)点亮状态时，如果接收到大区域探测信号(I2＝1)，灯具(9)就保持一直点亮；如果接受到的是小区域探测信号(I1＝1)，灯具就准备延时关断。

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