CN105142303A - 一种准静态人体感应吸顶灯 - Google Patents

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Abstract

一种准静态人体感应吸顶灯，包括LED照明电路，还包括恒流电源电路、AC-DC阻容降压电路、MCU控制电路、环境光检测电路、LED开关隔离控制电路和准静态人体检测电路，恒流电源电路的交流电压输入端与市电连接；AC-DC阻容降压电路的交流电压输入端与市电连接；所述的准静态人体检测电路、环境光检测电路、LED开关隔离控制电路、AC-DC阻容降压电路与MCU控制电路连接；LED照明电路、LED开关隔离控制电路与恒流电源电路连接。本发明的有益效果是：人体处于静止状态或动作幅度比较小时，热释电人感传感器无法感应人体，当有人存在时，灯具也会关闭，影响照明。本发明通过运用多个热释电人感传感器和处理电路，实现对人体静止状态的判断，避免了有人在仍然关灯的弊端。

Description

一种准静态人体感应吸顶灯
技术领域
本发明涉及一种吸顶灯，具体涉及一种准静态人体感应吸顶灯，属于照明技术领域。
背景技术
目前市场销售的人体感应吸顶灯实现方式：由环境光检测电路、人体感应传感器、控制电路和电源电路等组成，可以实现光线较弱时，人走近灯具，灯具自动点亮的功能。但存在一个显著的问题，当人静止或动作幅度过小时，人体感应传感器无法检测到人体信号，灯具将认为无人存在，延时工作一段时间后自动熄灭，形成误动作。
发明内容
本发明解决了现有感应吸顶灯无法检测静态人体的问题,提供了一种准静态人体感应吸顶灯解决方案，在环境光线不足时，有人体在灯具区域活动或静止时，灯具均可以正常照明，避免了误动作。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：准静态人体感应吸顶灯，包括LED照明电路，其特征在于：还包括恒流电源电路、AC-DC阻容降压电路、MCU控制电路、环境光检测电路、LED开关隔离控制电路和准静态人体检测电路，恒流电源电路的交流电压输入端与市电连接；AC-DC阻容降压电路的交流电压输入端与市电连接；所述的准静态人体检测电路、环境光检测电路、LED开关隔离控制电路、AC-DC阻容降压电路与MCU控制电路连接；LED照明电路、LED开关隔离控制电路与恒流电源电路连接。
所述LED照明电路包括若干个LED灯珠，与恒流电源电路输出端连接；
所述环境光检测电路包括光敏二极管、电阻和三极管，将得到的分压输出到MCU控制电路的第11脚，决定MCU控制电路是否接收准静态人体检测电路的信号；
所述恒流电源电路包括稳压二极管、极性电容和LED驱动电源芯片，将电网电压转换成具有恒定输出电流的直流电压并给LED照明电路供电，由LED开关隔离控制电路进行开关控制；所述恒流电源电路的第3脚给LED开关隔离控制电路第3、4脚进行供电。
所述准静态人体检测电路包括若干个不同角度放置形成360度感应范围的热释电人感传感器、若干个人体感应信号处理芯片、若干个外围阻容电路，输出信号给MCU控制电路处理。
所述LED开关隔离控制电路包括光耦芯片、三极管、电阻。
所述AC-DC阻容降压电路包括桥堆、稳压二极管、极性电容和LDO线性电源，将电网电压AC220V转换成+5V的直流电压并给MCU控制电路、环境光检测电路、准静态人体检测电路供电。
所述MCU控制电路包括系统时钟电路、复位电路、MCU芯片、或门电路、逻辑控制芯片和调试接口电路；所述环境光检测电路与MCU控制电路I/O口连接；所述准静态人体检测电路与MCU控制电路的逻辑控制芯片I/O口连接，所述的LED开关隔离控制电路与MCU控制电路的控制芯片I/O口连接。
所述准静态人体感应吸顶灯包括吸顶灯固定支架、吸顶灯固定支架、吸顶灯散热器、铝基板、吸顶灯电器盒、吸顶灯PC罩、PIR透镜角度遮光罩和PIR透镜。
本发明所述准静态人体感应吸顶灯的主要工作原理：热释电人感传感器的两个敏感单元并非对称，垂直与接近垂直朝两个敏感单元方向移动或穿越，得到波形的相位不同，判断出不同的相位特征，也就得到了人体的运动方向。通过在不同方向设置多个传感器，可以判断出人体的运动方向，从而判断出人体是远离感应区域、接近感应区域或是在感应区域中静止。
当环境光检测电路给出信号，环境光线低于设定亮度时，MCU控制电路开始扫描热释电人感传感器的输出信号，检测是否有人体靠近。当人体接近感应区域，灯具点亮。当人体远离感应区域时，灯具关闭。当人体接近感应区域，但没有远离感应区域时，判断人体静止或动作较小，灯具保持开灯状态。
本发明的有益效果是：
人体处于静止状态或动作幅度比较小时，热释电人感传感器无法感应人体，当有人存在时，灯具也会关闭，影响照明。本发明通过运用多个热释电人感传感器和处理电路，实现对人体静止状态的判断，避免了有人在仍然关灯的弊端。
附图说明
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明的恒流电源电路原理图。
图3是本发明的LED照明电路原理图。
图4是本发明的准静态人体检测电路原理图。
图5是本发明的AC-DC阻容降压电路原理图。
图6是本发明的LED开关隔离控制电路原理图。
图7是本发明的环境光检测电路原理图。
图8是本发明的MCU控制电路原理图。
图9是本发明的机械结构分解图。
图10是本发明的装配结构剖面图。
图11是本发明准静态人体感应吸顶灯工作过程示意图。
图12是本发明中断服务程序流程图。
图13是人体从左往右移动时的热释电人感传感器的方向检测原理图。
图14是人体从右往左移动时的热释电人感传感器的方向检测原理图。
图中标记：1-固定支架；2-吸顶灯固定支架；3-散热器；4-铝基板；5-电器盒；6-PC罩；7-PIR透镜角度遮光罩；8-PIR透镜。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，准静态人体感应吸顶灯，包括LED照明电路、恒流电源电路、AC-DC阻容降压电路、MCU控制电路、环境光检测电路、LED开关隔离控制电路和准静态人体检测电路，恒流电源电路的交流电压输入端与市电连接；AC-DC阻容降压电路的交流电压输入端与市电连接；所述的准静态人体检测电路、环境光检测电路、LED开关隔离控制电路、AC-DC阻容降压电路与MCU控制电路连接；LED照明电路、LED开关隔离控制电路与恒流电源电路连接。
如图3所示，本发明所述LED照明电路包括若干个LED灯珠，与恒流电源电路输出端连接；其由D1、D2、D3……D15、D16组成，与恒流电源输出端(LED+,LED-)连接；如图7所示，环境光检测电路包括光敏二极管、电阻和三极管，由DZ3、R14、R15、R16、Q2组成，将得到的分压输出到MCU控制电路的第11脚，决定MCU控制电路中的控制芯片(U5)是否接准静态人体检测电路的信号；如图2所示，恒流电源电路包括稳压二极管、极性电容和LED驱动电源芯片，由F1、YM1、CX1、DB1、L1、R1、C1、C2、DR1、DR2、DR3、R2、R4、R5、R6、R7、R8、RS2、RS3、DZ1、C4、C6、C7组成，将电网电压转换成具有恒定输出电流的直流电压并给LED照明电路供电，由LED开关隔离控制电路进行开关控制；所述恒流电源电路的第3脚给LED开关隔离控制电路第3、4脚进行供电。
如图4所示，本发明的准静态人体检测电路包括若干个不同角度放置形成360度感应范围的热释电人感传感器、若干个人体感应信号处理芯片、若干个外围阻容电路，输出信号给MCU控制电路处理。本实施例其具体包括电容C1A、C2A、C3A、C4A、C5A、C6A、C7A、C8A、C1B、C2B、C3B、C4B、C5B、C6B、C7B、C8B、C1C、C2C、C3C、C4C、C5C、C6C、C7C、C8C，电阻R1A、R2A、R3A、R4A、R5A、R1B、R2B、R3B、R4B、R5B、R1C、R2C、R3C、R4C、R5C，人体感应信号放大芯片U1A、U1B、U1C和热释电人感传感器U2A、U2B、U2C。
如图6所示，本发明所述LED开关隔离控制电路包括光耦芯片、三极管、电阻，其具体包括U6，R9，R10，R11，Q2。
如图5所示，本发明所述AC-DC阻容降压电路包括桥堆、稳压二极管、极性电容和LDO线性电源，具体包括RF、R12、C8、DB2、DZ2、C9、U4、C10、C11。将电网电压AC220V转换成+5V的直流电压并给MCU控制电路、环境光检测电路、准静态人体检测电路供电。
如图8所示，本发明所述MCU控制电路包括系统时钟电路、复位电路、MCU芯片、或门电路和调试接口电路；其具体由电容C11、C12、C13，电阻R13，晶振Y1，逻辑控制芯片U3组成。MCU控制电路的控制芯片U5型号为STC11F02，逻辑控制芯片U3型号为74HC32。所述环境光检测电路与MCU控制电路的控制芯片U5第11脚连接；所述准静态人体检测电路与逻辑控制芯片U3第4、5、7脚连接，所述的LED开关隔离控制电路与MCU控制电路的控制芯片U5第12脚连接。
如图9、10所示，所述准静态人体感应吸顶灯包括固定支架1、吸顶灯固定支架2、散热器3、铝基板4、电器盒5、PC罩6、PIR透镜角度遮光罩7和PIR透镜8。
所述准静态人体感应吸顶灯的主要装配步骤如下：将固定支架1与吸顶灯固定支架2通过旋转组合在一起；吸顶灯固定支架2与散热器3用2*6MM的自攻螺丝固定；将焊有LED灯珠的铝基板4背面均匀涂上导热硅胶，正面放置至硅胶干透；将电器盒5用2*6MM自攻螺丝固定至散热器3的中心位置；电器盒5的LED+LED-与铝基板4的LED+LED-用导线连接；将PIR透镜8插入到电器盒5的PIR传感器固定；将PC罩6与散热器3通过旋转与卡扣方式固定；将PIR透镜角度遮光罩7与电器盒5固定组成准静态人体感应吸顶灯。
本发明所述准静态人体感应吸顶灯的主要工作原理：利用一组或多组方向检测芯片或可以采用其他可以检测出人体移动方向的芯片或分立器件，通过对人运动方向的判断进而判断人是远离感应区域、接近感应区域或是在感应区域中静止。当人体接近感应区域(方向检测检测到进入信号)，未发生远离感应区域(方向检测未检测到远离信号)，此时人体处于静止状态时(没有信号产生)，此时MCU控制电路判断为人体处于静止状态，灯具保持开灯状态。
根据使用环境的不同可以采用相应数量的感应电路。例如，单近单出的小卫生间，小厨房就可以采用一组感应电路即可；狭长的过道可以采用二组感应电路；一般空间(卧室、客厅、小型办公室)可采用三组感应电路；大型办公室、大型仓储等可以采用三组以上感应电路多个灯具达到照明效果。
如图11、12所示，本实施例中采用三组用于方向检测的人体感应信号处理芯片与热释电人感传感器组成准静态人体感应电路。当环境光检测电路检测到光线不足时(<10LUX)，准静态人体感应电路开启检测环境，当人进入本发明准静态人体感应吸顶灯的感应范围内，产生有强弱的脉冲信号，得到有效的脉冲信号输入芯片U1A、U1B、U1C的第4脚即前置放大器正向输入端，经过前置放大后处理过的脉冲信号由第6脚即前置放大器输出端输出，再输入到第7脚即第二级放大器的反向输入端，信号经过第二级放大后，再次通过芯片内部处理得到两个输出信号D_OUT与T_OUT，三组热释电人体感应电路得到三组D_OUT与T_OUT信号，其中三个D_OUT信号与74HC32输入端连接，74HC32的输出端与MCU控制电路的控制芯片U5的第6脚连接。三个T_OUT信号分别与MCU控制电路的控制芯片U5的第13、14、15脚连接。MCU控制电路的控制芯片U5对三组D_OUT与T_OUT信号进行逻辑判断，通过数据分析判断出人体行走时接近热释电人感传感器的大致角度并判断出人体的行走方向是接近热释电人感传感器或远离热释电人感传感器(判断出行走方向)。判断三个D_OUT信号，当MCU控制电路的控制芯片U5收到中断信号时，表示有人正在感应范围内活动，灯具开启并处于延时关灯模式；进一步判断T_OUT信号，用MCU控制电路的控制芯片U5的定时器对三个T_OUT信号的高电平时间进行计时，当其中一个T_OUT信号出现最长时间的高电平时，这时可以判断有人体从出现最长高电平的热释电传感器对应的感应范围进入，此时灯具进入了常亮模式，灯具不会延时关机，即使人体长时间处于静止状态，灯具也会常亮，不影响照明，实现准静态人体感应。
如图13、14所示，热释电人感传感器的相位信号，可通过专用集成电路或分立器件来获取。当人体相对于传感器从左往右移动时，传感器会先输出一个向上固定周期的脉冲信号，再输出一个向下固定周期脉冲信号，相反，当人体相对于传感器从右往左移动时，传感器会先输出一个向下固定周期脉冲信号，再输出一个向上固定周期的脉冲信号。
由于人体会在不同角度接近或进入准静态人体感应吸顶灯的感应范围，而方向检测芯片BD9251的方向检测具有角度特性(垂直于传感器内部的两个感应单元)，所以在灯具中间分布三个热释电人感传感器，每个传感器的感应角度为120°，满足多角度实现方向检测。当人体从静止状态离开灯具的感应范围，D_OUT信号出现脉冲信号，通过连接的或门(74HC32)给MCU控制电路的控制芯片U5一个外部中断信号，此时保持常亮模式；判断T_OUT信号，离开灯具感应范围(离开房间)动作特征是进入感应范围的反向运动，通过MCU控制电路的控制芯片U5的定时器1三个T_OUT信号的高电平时间进行计时。判断T_OUT高电平时间较短，之后T_OUT长时间保持低电平，D_OUT长时间保持低电平，此时灯具进入延时关灯模式，经过一定时间的延时后，灯具进入关灯模式，等待下一次外部中断信号。
假如在延时关灯模式时，假如人再一次进入感应范围内时，则灯具再次进入常亮模式。再一次判断产生信号传感器的T_OUT信号的低电平时间。
本发明所述准静态人体感应吸顶灯具有三种工作模式(自动调节)：
1.延时关机模式：灯具从关灯模式时，接收到外部中断信号(检测到人体)，此时进入延时关机模式。
2.常亮模式：灯具进入延时关机模式以后，判断人体运动方向。以灯具为中心点，当人体接近灯具，灯具进入常亮模式。反之保持延时关机模式。
3.关机模式：灯具进入延时关机模式以后，判断人体运动方向。以灯具为中心点，人体远离灯具，灯具保持延时关机状态，判断准静态人体感应电路的输出信号D_OUT与T_OUT，长时间保持低电平，进入关机模式(MCU控制电路进入休眠状态)。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种准静态人体感应吸顶灯，包括LED照明电路，其特征在于：还包括恒流电源电路、AC-DC阻容降压电路、MCU控制电路、环境光检测电路、LED开关隔离控制电路和准静态人体检测电路，恒流电源电路的交流电压输入端与市电连接；AC-DC阻容降压电路的交流电压输入端与市电连接；所述的准静态人体检测电路、环境光检测电路、LED开关隔离控制电路、AC-DC阻容降压电路与MCU控制电路连接；LED照明电路、LED开关隔离控制电路与恒流电源电路连接。
2.根据权利要求1所述的准静态人体感应吸顶灯，其特征在于：所述LED照明电路包括若干个LED灯珠，与恒流电源电路输出端连接；
所述环境光检测电路包括光敏二极管、光敏三极管和光敏电阻，能够把可见光光强变成电信号的集成电路或元器件及其处理电路，将得到的电压输出到MCU控制电路的I/O口，决定MCU控制电路是否接收准静态人体检测电路的信号；
所述恒流电源电路包括稳压二极管、极性电容和LED驱动电源芯片，将电网电压转换成具有恒定输出电流的直流电压并给LED照明电路供电，由LED开关隔离控制电路进行开关控制；所述恒流电源电路的第3脚给LED开关隔离控制电路第3、4脚进行供电。
3.根据权利要求1所述的准静态人体感应吸顶灯，其特征在于：所述准静态人体检测电路包括若干个不同角度放置形成360度感应范围的热释电人感传感器、若干个人体感应信号处理芯片、若干个外围阻容电路，输出信号给MCU控制电路处理。
4.根据权利要求1所述的准静态人体感应吸顶灯，其特征在于：所述LED开关隔离控制电路包括光耦芯片、三极管、电阻。
5.根据权利要求1所述的准静态人体感应吸顶灯，其特征在于：所述AC-DC阻容降压电路包括桥堆、稳压二极管、极性电容和LDO线性电源，将电网电压AC220V转换成+5V的直流电压并给MCU控制电路、环境光检测电路、准静态人体检测电路供电。
6.根据权利要求1所述的准静态人体感应吸顶灯，其特征在于：所述MCU控制电路包括系统时钟电路、复位电路、MCU芯片、或门电路、逻辑控制芯片和调试接口电路；所述环境光检测电路与MCU控制电路I/O口连接；所述准静态人体检测电路与MCU控制电路的逻辑控制芯片I/O口连接，所述的LED开关隔离控制电路与MCU控制电路的控制芯片I/O口连接。
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