CN105067122A - 低功耗太阳能无线红外传感器模块 - Google Patents

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李世磊
李光永
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Abstract

本发明公开了一种低功耗太阳能无线红外传感器模块，包括太阳能电池板、红外传感器、MCU、无线通信器，太阳能电池板将环境中的光能转换为电能，该电能一路经过一稳压器后分别给所述红外传感器、MCU、无线通信器供电，另一路电能传送到一电能存储器，作为整个电路系统的备用电能，MCU在自身程序的控制下对红外传感器产生的感应信号进行采样分析处理后产生触发信号，该触发信号通过无线通信器传送给控制电路以执行相应的功能。本发明系统功耗更低，因为使用了MCU，整个电路系统的功耗降低到几个毫瓦；采用MCU对红外感应信号进行采样、处理与分析，简化了电路结构，提高了感应系统的可靠度；不需要市电或者干电池供电，安装成本低。

Description

低功耗太阳能无线红外传感器模块
技术领域
本发明涉及一种低功耗太阳能无线红外传感器模块。
背景技术
现有的红外传感器是采用热释电红外传感元器件和信号处理电路组合成感应与触发电路，电路系统使用市电或者干电池供电。热释电红外传感元器件产生的感应信号经过信号放大处理后产生触发信号，触发信号通过导线传送给被控制电路。
现有红外传感器普遍应用于安防、楼宇照明等场合，其灯体间通过线路进行连接，或者与被控制单元组装在一起，因而其感应区域受到安装位置的限制，同时感应器本身需要电源供应，特别是在干电池供电情况下电池耗尽时无法工作。在信号处理上，普遍采用模拟放大后驱动控制电路的方式，容易受到环境条件(如温度、季节)或者热源的干扰，电路产生误动作。
例如中国专利号201320605196.8，名称为“一种无线室外太阳能红外探测器”的实用新型专利，该专利涉及一种采用太阳能供电的红外探测器，包括壳体，该壳体的前部设有至少两个传感器窗口，壳体内对应传感器窗口的位置分别设有传感器，壳体内分别设有PCB板和至少一个电池，传感器和电池分别与PCB板电连接。但是这种利用太阳能的探测器一般都是露置在室外，利用外界环境中充足的太阳光转换成电能供电，在光线不强的室内无法使用。
发明内容
本发明目的在于克服现有的技术不足，提出一种低功耗太阳能无线红外传感器模块,采用太阳能电池供电模式，低功耗MCU设计可以实现待机耗电极低，因而可以采用较小面积的电池板实现自供电，因而可长时间工作无需外部电源。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
低功耗太阳能无线红外传感器模块，包括太阳能电池板、红外传感器、MCU(可编程微控制器)、无线通信器，太阳能电池板将环境中的光能转换为电能，该电能一路经过一稳压器后分别给所述红外传感器、MCU、无线通信器供电，另一路电能传送到一电能存储器，作为整个电路系统的备用电能，MCU在自身程序的控制下对红外传感器产生的感应信号进行采样分析处理后产生触发信号，该触发信号通过无线通信器传送给控制电路以执行相应的功能。
进一步，所述电能存储器选用可充电电池或者电容。
进一步，所述无线通信器采用ASK或者Zigbee这类超低功耗无线通信器。
进一步，MCU包括寄存器、数字比较器，通过对MCU的寄存器进行基本配置后，MCU的引脚对红外传感器输出的感应信号进行采样，该感应信号为模拟信号，MCU将采集的模拟信号转换为数字信号，然后通过特定的算法将数字信号进行滤波、放大，接着通过MCU中的数字比较器得到有效的传感信号，最后输出触发信号到无线通信器，并由无线通信器传送给控制电路以执行相应的功能。
有益效果：将太阳电池板、红外传感器、MCU、无线通信器组成的低功耗太阳能无线红外传感器模块元器件集成度更高，系统功耗更低。因为使用了MCU，整个电路系统的功耗可以降低到几个毫瓦，待机功耗极低，可以实现长时间工作，室内的散射光即可以补充能源，应用范围更广。采用MCU对红外感应信号进行采样、处理与分析，简化了电路结构，提高了感应系统的可靠度。不需要市电或者干电池供电，利用自身的太阳能电池板就可以满足系统的供电需求，再加上本发明采用无线通信器对触发信号进行传送，让低功耗太阳能无线红外传感器模块安装起来更加灵活，安装成本很低。
附图说明
图1为本发明低功耗太阳能无线红外传感器模块的系统框图。
图2为本发明中MCU工作时的程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：
如图1所示，图中包括太阳能电池板、红外传感器、MCU、无线通信器，太阳能电池板将环境中的光能转换为电能，该电能一路经过一稳压器后分别给红外传感器、MCU、无线通信器供电，另一路电能传送到一电能存储器，作为整个电路系统的备用电能，MCU在自身程序的控制下对红外传感器产生的感应信号进行采样分析处理后产生触发信号，该触发信号通过无线通信器传送给被触发电路以执行相应的功能。
如图2所示，MCU开始工作后，首先进行系统初始化，当探测到有发热物体时，对感应信号进行处理、分析，当没有探测到红外热源时，MCU停止工作，回到初始状态；MCU对感应信号进行处理、分析后，会把结果有效的信号传送到无线通信器，并由无线通信器向控制电路发送触发信号；如果MCU对感应信号进行处理、分析后，如果MCU对感应信号进行处理、分析后，没有得到有效的信号，则会停止工作，回到初始状态。
MCU包括寄存器、数字比较器，通过对MCU的寄存器进行基本配置后，MCU的引脚对红外传感器输出的感应信号进行采样，该感应信号为模拟信号，MCU将采集的模拟信号转换为数字信号，然后通过特定的算法将数字信号进行滤波、放大，接着通过MCU中的数字比较器得到有效的传感信号，最后输出触发信号到无线通信器，并由无线通信器传送给控制电路以执行相应的功能。
下面以一个太阳能无线红外感应器(下面简称感应器)控制四盏灯具为例：当感应器检测到有人在活动时，四盏灯同时点亮。
由于整个电路需要2.8～3.0V的电压，所以选择的太阳能电池板输出电压要大于3.0V。电能存储器选用可充电电池，无线通信器采用ASK无线通信器。
首先，同时打开四盏灯和感应器，让系统自动组网，形成一个感应器控制四盏灯点亮。太阳能电池板将周围的光能转换为电能，转换的电能一部分供整个电路系统使用，其他的电能则存储在电能存储器内，当周围昏暗时电能存储器将电能释放出来供整个电路系统使用。感应器内的稳压电路对电能进一步处理得到稳定的电压，保证系统正常可靠的运行。当感应器内的红外传感器检测到有物体活动时，MCU通过对感应信号进行采样并过滤掉干扰信号，然后对有效信号进行分析判断得到触发信号，最后将触发信号通过无线通信器传送给四盏灯具，四盏灯具在接收到触发信号后点亮灯。
本发明最大的特点在于其低功耗模块化设计，整个电路系统的功耗可以降低到几个毫瓦，待机功耗极低，可以实现长时间工作，室内的散射光即可以补充能源，不但省电，而且应用范围更广。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.低功耗太阳能无线红外传感器模块，其特征在于，包括太阳能电池板、红外传感器、MCU、无线通信器，太阳能电池板将环境中的光能转换为电能，该电能一路经过一稳压器后分别给所述红外传感器、MCU、无线通信器供电，另一路电能传送到一电能存储器，作为整个电路系统的备用电能，MCU在自身程序的控制下对红外传感器产生的感应信号进行采样分析处理后产生触发信号，该触发信号通过无线通信器传送给控制电路以执行相应的功能。
2.根据权利要求1所述的一种低功耗太阳能无线红外传感器模块，其特征在于，所述电能存储器选用可充电电池或者电容。
3.根据权利要求1所述的一种低功耗太阳能无线红外传感器模块，其特征在于，所述无线通信器采用ASK或者Zigbee这类超低功耗无线通信器。
4.根据权利要求1所述的一种低功耗太阳能无线红外传感器模块，其特征在于，MCU包括寄存器、数字比较器，通过对MCU的寄存器进行基本配置后，MCU的引脚对红外传感器输出的感应信号进行采样，该感应信号为模拟信号，MCU将采集的模拟信号转换为数字信号，然后通过特定的算法将数字信号进行滤波、放大，接着通过MCU中的数字比较器得到有效的传感信号，最后输出触发信号到无线通信器，并由无线通信器传送给控制电路以执行相应的功能。
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