CN104198049B - 热电式感应装置 - Google Patents

Abstract

一种热电式感应装置，包含两个热电式感应器以及驱动机构。驱动机构用以驱动两个热电式感应器产生位移。当人体于环境中静止不动时，被驱动机构驱动而移动的两个热电式感应器即会与人体产生相对位移，使得两个热电式感应器对人体体温所发出的红外线感应不平衡而产生输出电压，进而侦测到静止的人体。

Description

热电式感应装置

技术领域

本发明关于一种热电式感应装置，尤指一种可驱动两个热电式感应器产生位移的热电式感应装置。

背景技术

请参阅图1，图1为先前技术的热电式感应装置1的示意图。该热电式感应装置1是一种红外线侦测感应装置，其主要用来侦测人体体温所发出的红外线，以侦测环境中是否存在人体。如图1所示，热电式感应装置1包含两个热电式感应器10，且该两个热电式感应器10的输出正负极性反向串联。该两个热电式感应器10用来侦测环境温度发出的红外线，且将侦测到的红外线转为电压变化。当环境温度无发生变化时，该两个热电式感应器10的感应电压便会相互抵销，使得电压输出为0。当人体进入设置有热电式感应装置1的环境时，由于该两个热电式感应器10不会同时有一样的输出电压，该热电式感应装置1便会出现暂时的不平衡状态而产生输出电压。

由于该热电式感应装置1的价格便宜且电路设计简单，该热电式感应装置1已被大量地使用在需要人体侦测的用途上，例如防盗系统、节能自动灯光开关侦测等。然而，该热电式感应装置1的主要缺点在于，该两个热电式感应器10需有各自不一样的红外线感应出现才会产生输出电压。一般而言，该热电式感应装置1固定不动地设置于环境中，因此该热电式感应装置1只能侦测到移动中的人体。当人体于环境中静止不动时，该热电式感应装置1便无法感应到人体，因而限制了该热电式感应装置1于人体静止不动的情况下的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可驱动两个热电式感应器产生位移的热电式感应装置，以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明提供了热电式感应装置包含两个热电式感应器以及驱动机构。该驱动机构用以驱动该两个热电式感应器产生位移。

较佳地，该热电式感应装置还包含可移动座体，其中该两个热电式感应器设置于可移动座体上，该驱动机构连接于该可移动座体，且该驱动机构驱动该可移动座体移动，以使该两个热电式感应器产生位移。

较佳地，该驱动机构包含杆件、热变形体以及加热器，其中该热变形体的第一端固定，该热变形体的第二端可自由活动，该第一端与该第二端相对，该杆件的两端分别连接于该可移动座体与该热变形体的第二端，且该加热器邻近该热变形体的第一端设置。当该加热器对该热变形体的第一端加热时，热变形体的第二端产生变形，使得该杆件带动该可移动座体朝第一方向移动。当该加热器停止对该热变形体的第一端加热时，该热变形体的第二端回复原状，使得该杆件带动该可移动座体朝第二方向移动，其中该第一方向与该第二方向相反。

较佳地，该驱动机构包含杆件、转动件以及马达，其中该转动件设置于该马达上，且该杆件的两端分别连接于该可移动座体与该转动件。当该马达驱动转动件朝第一方向转动时，该杆件带动该可移动座体朝第一方向移动。当该马达驱动该转动件朝第二方向转动时，该杆件带动该可移动座体朝第二方向移动，其中该第一方向与该第二方向相反。

较佳地，该驱动机构包含磁性件、移动件、固定件、弹性件以及电磁铁，其中该磁性件固定于该移动件上且连接于该可移动座体，该弹性件的两端分别连接于该移动件与该固定件，且该电磁铁邻近该磁性件设置。当该电磁铁通电而于该磁性件与该电磁铁之间产生磁吸力时，该磁性件带动该可移动座体与该移动件朝第一方向移动，且该移动件压缩该弹性件。当该电磁铁断电时，该弹性件产生弹性恢复力推动该移动件，使得该磁性件带动该可移动座体朝第二方向移动，其中该第一方向与该第二方向相反。

较佳地，该驱动机构包含芯体、磁性件、环形件以及线圈，该磁性件固定于该芯体上，其中该芯体具有突出部，该环形件的第一端可移动地套设于该突出部上，该线圈固定于该第一端上，该环形件的第二端连接于该可移动座体，且该第一端与该第二端相对。当该线圈通电而于该磁性件与该线圈之间产生磁力时，该线圈带动该环形件与该可移动座体朝第一方向移动。当线圈断电时，环形件带动可移动座体朝第二方向移动，其中该第一方向与该第二方向相反。

较佳地，该驱动机构可为压电片，其中该两个热电式感应器设置于该压电片上。当该压电片被施加电压时，该压电片产生变形，使得该两个热电式感应器产生位移。

较佳地，该驱动机构可包含固定座以及转动件，其中该转动件枢接于该固定座，且该两个热电式感应器设置于该转动件上。当该转动件被施加电压时，该转动件转动，使得该两个热电式感应器产生位移。

综上所述，本发明利用驱动机构驱动两个热电式感应器产生位移。于实际应用中，本发明可控制驱动机构周期性地驱动两个热电式感应器产生位移，当人体在环境中静止不动时，被驱动机构驱动而移动的两个热电式感应器即会与人体产生相对位移，使得两个热电式感应器对人体体温所发出的红外线感应不平衡而产生输出电压，进而侦测到静止的人体。藉此，无论人体于环境中是处于移动或静止状态，本发明的热电式感应装置皆可有效侦测出环境中是否存在人体，且可进一步判断出人体是处于移动或静止状态。

关于本发明之优点与精神可以由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1为先前技术的热电式感应装置的示意图；

图2为根据本发明一实施例的热电式感应装置的示意图，其中可移动座体朝第一方向移动；

图3为图2中的可移动座体朝第二方向移动的示意图；

图4为根据本发明另一实施例的热电式感应装置的示意图，其中可移动座体朝第一方向移动；

图5为图4中的可移动座体朝第二方向移动的示意图；

图6为根据本发明另一实施例的热电式感应装置的示意图，其中可移动座体朝第一方向移动；

图7为图6中的可移动座体朝第二方向移动的示意图；

图8为根据本发明另一实施例的热电式感应装置的示意图，其中压电片未被施加电压而呈平面状态；

图9为图8中的压电片被施加一电压而呈外凸状态；

图10为图8中的压电片被施加另一电压而呈内凹状态；

图11为根据本发明另一实施例的热电式感应装置的示意图；

图12为根据本发明另一实施例的热电式感应装置的示意图；

图13为根据本发明另一实施例的热电式感应装置的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参阅图2以及图3，图2为根据本发明一实施例的热电式感应装置2的示意图，其中可移动座体24朝第一方向D1移动；图3为图2中的该可移动座体24朝第二方向D2移动的示意图。如图2与图3所示，该热电式感应装置2包含两个热电式感应器20、驱动机构22、可移动座体24以及聚光透镜26。于实际应用中，该两个热电式感应器20可整合于单一晶片21中，且该两个热电式感应器20的输出正负极性反向串联。需说明的是，该两个热电式感应器20的工作原理为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

驱动机构22用以驱动该两个热电式感应器20产生位移。于此实施例中，该两个热电式感应器20设置于该可移动座体24上，该驱动机构22连接于该可移动座体24，且该驱动机构22驱动该可移动座体24移动，以使该两个热电式感应器20产生位移。此外，该聚光透镜26设置于该可移动座体24上且覆盖该两个热电式感应器20。该聚光透镜26用以增加该两个热电式感应器20的感应角度范围。

在本实施例中，该驱动机构22可包含杆件220、热变形体222以及加热器224。该热变形体222的第一端E1固定，且该热变形体222的第二端E2可自由活动，其中该第一端E1与该第二端E2相对。该杆件220的二端分别连接于该可移动座体24与该热变形体222的第二端E2。该加热器224邻近该热变形体222的第一端E1设置。当该加热器224对该热变形体222的第一端E1加热时，该热变形体222的第二端E2产生变形，使得该杆件220带动该可移动座体24朝该第一方向D1移动，如图2所示。当该加热器224停止对该热变形体222的第一端E1加热时，该热变形体222的第二端E2回复原状，使得该杆件220带动该可移动座体24朝该第二方向D2移动，如图3所示。上述的该第一方向D1与该第二方向D2相反。借此，本发明可控制该加热器224周期性地对该热变形体222的第一端E1加热，以使设置于该可移动座体24上的该两个热电式感应器20产生位移，当人体于环境中静止不动时，被该驱动机构22驱动而移动的该两个热电式感应器20即会与人体产生相对位移，使得该两个热电式感应器20对人体体温所发出的红外线感应不平衡而产生输出电压，进而侦测到静止的人体。

在本实施例中，该热变形体222可为由两个相异金属层222a、222b组成的复合金属片。利用不同金属材料有不同的热胀/冷缩的伸缩率，即可使得该热变形体222在温度改变时，因为两边不同金属材料的膨胀长度不一，而造成该热变形体222弯曲幅度改变。藉此，即可经由该热变形体222的加热与冷却，使该杆件220带动该可移动座体24朝该第一方向D1与该第二方向D2往复移动。

需说明的是，该热变形体222亦可为由两个以上的相异金属层组成的复合金属片，不局限于两个相异金属层组成的复合金属片。

请参阅图4以及图5，图4为根据本发明另一实施例的热电式感应装置3的示意图，其中可移动座体34朝第一方向D1移动；图5为图4中的该可移动座体34朝第二方向D2移动的示意图。如图4与图5所示，该热电式感应装置3包含两个热电式感应器30、驱动机构32、可移动座体34以及聚光透镜36。于实际应用中，该两个热电式感应器30可整合于单一晶片31中，且两个热电式感应器30的输出正负极性反向串联。需说明的是，该两个热电式感应器30的工作原理为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

驱动机构32用以驱动该两个热电式感应器30产生位移。于此实施例中，该两个热电式感应器30设置于该可移动座体34上，该驱动机构32连接于该可移动座体34，且该驱动机构32驱动该可移动座体34移动，以使该两个热电式感应器30产生位移。此外，该聚光透镜36设置于该可移动座体34上且覆盖该两个热电式感应器30。该聚光透镜36用以增加该两个热电式感应器30的感应角度范围。

在本实施例中，该驱动机构32可包含杆件320、转动件322以及马达324。该转动件322设置于该马达324上。该杆件320的两端分别连接于该可移动座体34与该转动件322。当该马达324驱动该转动件322朝该第一方向D1转动时，该杆件320带动该可移动座体34朝该第一方向D1移动，如图4所示。当该马达324驱动该转动件322朝该第二方向D2转动时，该杆件320带动该可移动座体34朝该第二方向D2移动，如图5所示。上述的该第一方向D1与该第二方向D2相反。借此，本发明可控制该马达324周期性地驱动该转动件322转动以带动该杆件朝该第一方向D1与该第二方向D2往复运动，以使设置于该可移动座体34上的该两个热电式感应器30产生位移，当人体于环境中静止不动时，被该驱动机构32驱动而移动的该两个热电式感应器30即会与人体产生相对位移，使得该两个热电式感应器30对人体体温所发出的红外线感应不平衡而产生输出电压，进而侦测到静止的人体。

请参阅图6以及图7，图6为根据本发明另一实施例的热电式感应装置4的示意图，其中可移动座体44朝第一方向D1移动；图7为图6中的该可移动座体44朝第二方向D2移动的示意图。如图6与图7所示，该热电式感应装置4包含两个热电式感应器40、驱动机构42、可移动座体44以及聚光透镜46。于实际应用中，该两个热电式感应器40可整合于单一晶片41中，且该两个热电式感应器40的输出正负极性反向串联。需说明的是，该两个热电式感应器40的工作原理为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

驱动机构42用以驱动该两个热电式感应器40产生位移。于此实施例中，该两个热电式感应器40设置于该可移动座体44上，该驱动机构42连接于该可移动座体44，且该驱动机构42驱动该可移动座体44移动，以使该两个热电式感应器40产生位移。此外，该聚光透镜46设置于该可移动座体44上且覆盖该两个热电式感应器40。该聚光透镜46用以增加该两个热电式感应器40的感应角度范围。

在本实施例中，该驱动机构42可包含磁性件420、移动件422、固定件424、弹性件426以及电磁铁428。该磁性件420固定于该移动件422上且连接于该可移动座体44，其中该磁性件420可为磁铁、铁棒或其它导磁性材料。该弹性件426的两端分别连接于该移动件422与该固定件424，其中该弹性件426可为弹簧或其它弹性体。该电磁铁428邻近该磁性件420设置。当该电磁铁428通电而于该磁性件420与该电磁铁428之间产生磁吸力时，该磁性件420带动该可移动座体44与该移动件422朝该第一方向D1移动，且该移动件422压缩该弹性件426，如图6所示。当该电磁铁428断电时，该磁性件420与该电磁铁428之间的磁吸力消失，且该弹性件426产生弹性恢复力推动该移动件422，使得该磁性件420带动该可移动座体44朝该第二方向D2移动，如图7所示。该第一方向D1与该第二方向D2相反。借此，本发明可周期性地对该电磁铁428通电与断电，以使设置于该可移动座体44上的该两个热电式感应器40产生位移，当人体于环境中静止不动时，被该驱动机构42驱动而移动的该两个热电式感应器40即会与人体产生相对位移，使得该两个热电式感应器40对人体体温所发出的红外线感应不平衡而产生输出电压，进而侦测到静止的人体。

请参阅图8至图10，图8为根据本发明另一实施例的热电式感应装置5的示意图，其中压电片520未被施加电压而呈平面状态；图9为图8中的压电片520被施加一电压而呈外凸状态；图10为图8中的压电片520被施加另一电压而呈内凹状态。如图8至图10所示，该热电式感应装置5包含两个热电式感应器50以及驱动机构52。在本实施例中，该驱动机构52为该压电片520，且该两个热电式感应器50设置于该压电片520上。于实际应用中，该压电片520与该两个热电式感应器50可整合于单一晶片中，且该两个热电式感应器50的输出正负极性反向串联。需说明的是，该两个热电式感应器50的工作原理为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

如图8所示，当该压电片520未被施加电压时，该压电片520呈平面状态。如图9所示，当该压电片520被施加一电压时，该压电片520产生变形而呈外凸状态，使得该两个热电式感应器50产生位移。如图10所示，当该压电片520被施加另一电压时，该压电片520产生变形而呈内凹状态，使得该两个热电式感应器50产生位移。借此，本发明可周期性地对该压电片520施加电压且改变电压极性，以使设置于该压电片520上的该两个热电式感应器50产生位移，当人体于环境中静止不动时，被该驱动机构52驱动而移动的该两个热电式感应器50即会与人体产生相对位移，使得该两个热电式感应器50对人体体温所发出的红外线感应不平衡而产生输出电压，进而侦测到静止的人体。

请参阅图11，图11为根据本发明另一实施例的热电式感应装置6的示意图。如图11所示，该热电式感应装置6包含两个热电式感应器60以及驱动机构62。在本实施例中，该驱动机构62包含固定座620以及转动件622。该转动件622枢接于该固定座620，且该两个热电式感应器60设置于该转动件622上。于实际应用中，该固定座620、该转动件622与该两个热电式感应器60可经由微机电制程整合于单一晶片中，且该两个热电式感应器60的输出正负极性反向串联。需说明的是，该两个热电式感应器60的工作原理为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

当该转动件622被施加电压时，该转动件622即会相对该固定座620转动，使得该两个热电式感应器60产生位移。借此，本发明可周期性地对该转动件622施加电压，以使设置于该转动件622上的该两个热电式感应器60产生位移，当人体于环境中静止不动时，被该驱动机构62驱动而移动的该两个热电式感应器60即会与人体产生相对位移，使得该两个热电式感应器60对人体体温所发出的红外线感应不平衡而产生输出电压，进而侦测到静止的人体。

请参阅图12，图12为根据本发明另一实施例的热电式感应装置7的示意图。如图12所示，该热电式感应装置7包含两个热电式感应器70、驱动机构72、可移动座体74以及聚光透镜76。于实际应用中，该两个热电式感应器70可整合于单一晶片71中，且该两个热电式感应器70的输出正负极性反向串联。需说明的是，该两个热电式感应器70的工作原理为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

驱动机构72用以驱动该两个热电式感应器70产生位移。在本实施例中，该两个热电式感应器70设置于该可移动座体74上，该驱动机构72连接于该可移动座体74，且该驱动机构72驱动该可移动座体74移动，以使该两个热电式感应器70产生位移。此外，该聚光透镜76设置于该可移动座体74上且覆盖该两个热电式感应器70。该聚光透镜76用以增加该两个热电式感应器70之感应角度范围。

在本实施例中，该驱动机构72可包含芯体720、磁性件722、环形件724以及线圈726。该磁性件722固定于该芯体720上，且该芯体720具有突出部728，其中该芯体720可为铁芯，且该磁性件722可为磁铁或其它导磁性材料。该环形件724的第一端E1'可移动地套设于该突出部728上，且该环形件724的第二端E2'连接于该可移动座体74，其中该第一端E1'与该第二端E2'相对。该线圈726固定于该环形件724的第一端E1'上。在本实施例中，主要由该芯体720、该磁性件722、该环形件724与该线圈726组成的该驱动机构72可以用扬声器来实现，其中该环形件724可为扬声器的纸盆结构。需说明的是，扬声器的工作原理与细部结构组成为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

当该线圈726通电而在该磁性件722与该线圈726之间产生磁力时，该线圈726即会带动该环形件724与该可移动座体74朝第一方向D1移动。当该线圈726断电时，该磁性件722与该线圈726之间的磁力消失，该环形件724即会带动该可移动座体74朝第二方向D2移动。该第一方向D1与该第二方向D2相反。在本实施例中，当该线圈726通电时，该磁性件722与该线圈726之间产生的磁力即为磁斥力。然而，于另一实施例中，当该线圈726通电时，该磁性件722与该线圈726之间产生的磁力亦可为磁吸力，此时，该线圈726会带动该环形件724与该可移动座体74朝该第二方向D2移动，而当该线圈726断电使得该磁性件722与该线圈726之间的磁吸力消失，该环形件724即会带动该可移动座体74朝该第一方向D1移动。需说明的是，当该线圈726断电时，本发明可借由该环形件724本身提供的回复力或额外的弹性件(例如，扬声器的弹波)带动该可移动座体74移动。

借此，本发明可周期性地对该线圈726通电与断电，以使设置于该可移动座体74上的该两个热电式感应器70产生位移，当人体于环境中静止不动时，被该驱动机构72驱动而移动的该两个热电式感应器70即会与人体产生相对位移，使得该两个热电式感应器70对人体体温所发出的红外线感应不平衡而产生输出电压，进而侦测到静止的人体。当该驱动机构72为扬声器时，可以利用低频讯号(例如，低于20Hz人耳听不到的频率)来推动，即可避免产生扰人的杂音。

请参阅图13，图13为根据本发明另一实施例的热电式感应装置7'的示意图。该热电式感应装置7'与上述的热电式感应装置7的主要不同之处在于，该热电式感应装置7'为外磁式，而热电式感应装置7为内磁式。如图12所示，该热电式感应装置7的芯体720呈E字形，且磁性件722固定于芯体720内部的突出部728上；如图13所示，该热电式感应装置7'的磁性件722外露。需说明的是，图13中与图12中所示相同标号的元件，其作用原理大致相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明系利用驱动机构驱动两个热电式感应器产生位移。于实际应用中，本发明可控制该驱动机构周期性地驱动该两个热电式感应器产生位移，当人体于环境中静止不动时，被该驱动机构驱动而移动的该两个热电式感应器即会与人体产生相对位移，使得该两个热电式感应器对人体体温所发出的红外线感应不平衡而产生输出电压，进而侦测到静止的人体。借此，无论人体于环境中系处于移动或静止状态，本发明的热电式感应装置皆可有效侦测出环境中是否存在人体，且可进一步判断出人体系处于移动或静止状态。本发明可利用热变形体、马达、电磁铁、扬声器等机械方式来驱动该两个热电式感应器产生位移，也可利用压电片或微机电结构来驱动该两个热电式感应器产生位移。当以该压电片或该微机电结构作为驱动机构时，本发明可将该两个热电式感应器与该压电片或该微机电结构整合于单一晶片中，以使热电式感应装置整体体积小型化。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种热电式感应装置，其特征在于，包含：

两个热电式感应器；

驱动机构，用以驱动该两个热电式感应器产生位移；以及

可移动座体，该两个热电式感应器设置于该可移动座体上，该驱动机构连接于该可移动座体，该驱动机构驱动该可移动座体移动，以使该两个热电式感应器产生位移；

其中，该驱动机构包含杆件、热变形体以及加热器，该热变形体的第一端固定，该热变形体的第二端可自由活动，该第一端与该第二端相对，该杆件的两端分别连接于该可移动座体与该热变形体的该第二端，该加热器邻近该热变形体的该第一端设置，该热变形体由两个相异金属层组成的复合金属片，当该热变形体在温度变化时，两个相异金属层膨胀长度不一而造成该热变形体弯曲幅度改变，当该加热器对该热变形体的该第一端加热时，该热变形体的该第二端产生变形，使得该杆件带动该可移动座体朝第一方向移动，当该加热器停止对该热变形体的该第一端加热时，该热变形体的该第二端回复原状，使得该杆件带动该可移动座体朝第二方向移动，该第一方向与该第二方向相反。

2.如权利要求1所述的热电式感应装置，其特征在于，还包含聚光透镜，该聚光透镜设置于该可移动座体上且覆盖该两个热电式感应器。

3.如权利要求1所述的热电式感应装置，其特征在于，该两个热电式感应器整合于单一晶片中。

4.一种热电式感应装置，其特征在于，包含：

两个热电式感应器；以及

驱动机构，用以驱动该两个热电式感应器产生位移；以及

可移动座体，该两个热电式感应器设置于该可移动座体上，该驱动机构连接于该可移动座体，该驱动机构驱动该可移动座体移动，以使该两个热电式感应器产生位移；

其中，该驱动机构包含芯体、磁性件、环形件以及线圈，该磁性件固定于该芯体上，该芯体具有突出部，该环形件的第一端可移动地套设于该突出部上，该线圈固定于该第一端上，该环形件的第二端连接于该可移动座体，该第一端与该第二端相对，当该线圈通电而于该磁性件与该线圈之间产生磁力时，该线圈带动该环形件与该可移动座体朝第一方向移动，当该线圈断电时，该环形件带动该可移动座体朝第二方向移动，该第一方向与该第二方向相反。

5.如权利要求4所述的热电式感应装置，其特征在于，还包含聚光透镜，该聚光透镜设置于该可移动座体上且覆盖该两个热电式感应器。

6.如权利要求4所述的热电式感应装置，其特征在于，该两个热电式感应器整合于单一晶片中。

7.一种热电式感应装置，其特征在于，包含：

两个热电式感应器；

驱动机构，用以驱动该两个热电式感应器产生位移；以及

可移动座体，该两个热电式感应器设置于该可移动座体上，该驱动机构连接于该可移动座体，该驱动机构驱动该可移动座体移动，以使该两个热电式感应器产生位移；

其中，该驱动机构为压电片，该两个热电式感应器设置于该压电片上，当该压电片被施加电压时，该压电片产生变形，使得该两个热电式感应器产生位移；且，当该压电片未被施加电压时，该压电片呈平面状态，当该压电片被施加电压时，该压电片产生变形而呈外凸状态，使得该两个热电式感应器产生位移。

8.如权利要求7所述的热电式感应装置，其特征在于，该压电片与该两个热电式感应器整合于单一晶片中。