CN105588252A - 一种主动热释电红外智能开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动热释电红外智能开关，包括：菲涅尔透镜、第一电路板、转动轴、热释电红外传感器、步进电机轴、步进电机、遮光片、槽型光耦、第二电路板、继电器、环境传感器、微控制器、电源电路，其中，菲涅尔透镜与第一电路板背对背贴合设置，转动轴竖直设置在菲涅尔透镜与第一电路板贴合面的中央，热释电红外传感器设置在菲涅尔透镜的焦点上；转动轴通过步进电机轴与步进电机连接，步进电机与微控制器连接；遮光片以其弧形边长部分朝向外侧的方式垂直固定在第一电路板上，槽型光耦与第二电路板连接；环境传感器与第一电路板或第二电路板连接；第一电路板和第二电路板均与微控制器连接，继电器连接在微控制器与电气设备之间。

Description

一种主动热释电红外智能开关

技术领域

本发明涉及一种智能开关，具体而言，涉及一种主动热释电红外智能开关。

背景技术

为了实现“人来灯亮，人走灯灭”的节能目的，人们可以利用声音、红外线和微波雷达等方式控制照明设备的开启与关闭。但这些方式只能判断有人来从而打开照明设备，然后自动延时一段时间后关闭照明设备，不管此时人是否离开。为了让静止的人也能被探测到，人们想到让传感器动起来，使静止的人产生与传感器的相对运动从而被探测到。实现的方法各式各样，但或多或少都存在一些或复杂或不可靠或寿命短的弊端，以至于市场上没有成熟的类似产品。比如使用常规直流电机的话，一是电机寿命短，二是如果采用减速机构作为辅助设备使用，力传递过程中会增加机械结构的复杂性，在实际使用中会增加机械故障率的发生。

发明内容

本发明提供一种主动热释电红外智能开关，用以根据环境状况和是否有人自动控制空调设备或照明设备的开启和关闭。

为达到上述目的，本发明提供了一种主动热释电红外智能开关，用于控制电气设备的开启和关闭，包括：菲涅尔透镜、第一电路板、转动轴、热释电红外传感器、步进电机轴、步进电机、遮光片、槽型光耦、第二电路板、继电器、环境传感器、微控制器、电源电路，其中，

菲涅尔透镜与第一电路板背对背贴合设置，转动轴竖直设置在菲涅尔透镜与第一电路板贴合面的中央，热释电红外传感器设置在菲涅尔透镜的焦点上，热释电红外传感器与微控制器连接；

转动轴通过步进电机轴与步进电机连接，步进电机与微控制器连接，步进电机通过步进电机轴带动转动轴上的菲涅尔透镜转动；

遮光片为四分之一圆形，遮光片以其弧形边长部分朝向外侧的方式垂直固定在第一电路板上，槽型光耦设置在遮光片的正下方，槽型光耦与第二电路板连接；

环境传感器用于感测环境参数，与第一电路板或第二电路板连接；

电源电路设置在第二电路板上，第一电路板和第二电路板均与微控制器连接，继电器连接在微控制器与电气设备之间。

优选的，微控制器设置在第一电路板上。

优选的，第一电路板通过螺钉固定在转动轴和步进电机轴上。

优选的，环境传感器为温度传感器或亮度传感器，相应的，电气设备为空调设备或照明设备。

优选的，菲涅尔透镜和热释电红外传感器的静态探测角度范围为-70°～+70°。

优选的，步进电机的转动角度范围为-30°～+30°。

本发明实现了在对环境状态感测的基础上，根据是否有人来对用电设备进行开启和关闭，避免了在无人情况下的电力浪费，具有节能可靠、使用寿命长的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明主动热释电红外智能开关一实施例的正视图；

图2为本发明主动热释电红外智能开关一实施例的侧视图；

图3为本发明一实施例的遮光片与槽型光耦位置关系示意图。

附图标记说明：1-菲涅尔透镜；2-第一电路板；3-转动轴；4-热释电红外传感器；5-步进电机轴；6-步进电机；7-遮光片；8-槽型光耦；9-第二电路板；10-螺钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的主动热释电红外智能开关用于控制电气设备的开启和关闭，如图1所示为本发明主动热释电红外智能开关一实施例的正视图，如图2所示为本发明主动热释电红外智能开关一实施例的侧视图；如图所示，本发明提供的主动热释电红外智能开关包括：菲涅尔透镜1、第一电路板2、转动轴3、热释电红外传感器4、步进电机轴5、步进电机6、遮光片7、槽型光耦8、第二电路板9、继电器(图中未示出)、环境传感器(图中未示出)、微控制器(图中未示出)、电源电路(图中未示出)，其中，

菲涅尔透镜1与第一电路板2背对背贴合设置，转动轴3竖直设置在菲涅尔透镜1与第一电路板2贴合面的中央，热释电红外传感器4设置在菲涅尔透镜1的焦点上，热释电红外传感器4与微控制器连接。本发明在使用时，热释电红外传感器4将感测到的环境中的红外辐射转换为电压信号后输出至微控制器，微控制器根据该电压信号的情况判断空间中是否有人。其中，菲涅尔透镜1与热释电红外传感器4构成被动人体探测器；

转动轴3通过步进电机轴5与步进电机6连接，第一电路板2通过螺钉固定在转动轴3和步进电机轴5上，如图1和图2所示，第一电路板2的上方安装有一个螺钉10，下方左右对称安装有两个螺钉10，通过这种方式将第一电路板2固定在转动轴3和步进电机轴5上。

步进电机6与微控制器连接，由微控制器发出控制步进电机6转动的信号，步进电机6通过步进电机轴5带动转动轴3上的菲涅尔透镜1转动，菲涅尔透镜1和热释电红外传感器4构成的被动人体探测器在步进电机6驱动下左右摆动，成为主动人体探测器。菲涅尔透镜1和热释电红外传感器4构成的被动人体探测器在不动的情况下也可以探测到是否有人“来”，通过步进电机6带动菲涅尔透镜1和热释电红外传感器4构成的被动人体探测器左右摆动是为了探测是否有人“在”。所以，在没有人“在”的时候可以停止摆动，待有人来了，再重新开始摆动。

遮光片7为四分之一圆形，遮光片7以其弧形边长部分朝向外侧的方式垂直固定在第一电路板2上，如图3所示为本发明一实施例的遮光片与槽型光耦位置关系示意图，槽型光耦8设置在遮光片7的正下方，槽型光耦8与第二电路板9连接，且槽型光耦8相对地面固定不动。遮光片7和槽型光耦8用于步进电机6的居中定位，以使本发明在每次开始摆动时均以居中位置为起点。遮光片7和槽型光耦8的定位原理如下：当步进电机6逆时针转过中间位置时，遮光片7离开槽型光耦8；当步进电机6顺时针转过中间位置时，遮光片7遮挡住槽型光耦8；当步进电机6停在中间位置不动时，遮光片7恰好遮住一半槽型光耦8，所以槽型光耦8的被遮挡状况可指示步进电机6是转动到了左半边还是右半边，以及步进电机6是否转动到了居中位置。本发明在摆动时，第二电路板9将槽型光耦8输出的电信号转换为电压信号后输出至微控制器。当本发明不需要再转动时，微控制器根据第二电路板输出的该电压信号判断槽型光耦8当前被遮状况，如果此时步进电机6未处于居中位置，微控制器则驱动步进电机6进一步转动至居中位置后停止。

环境传感器用于感测环境参数，与第一电路板2或第二电路板9连接，第一电路板2或第二电路板9用于将环境传感器输出的信号转换为电压信号后输出至微控制器。环境传感器可以设置在第一电路板2或第二电路板9上，也可以设置在方便感测环境参数的任一位置，并通过一连接线将其与第一电路板2或第二电路板9连接。在实施中，环境传感器可以为温度传感器或亮度传感器，相应的，电气设备可以为空调设备或照明设备。

当环境传感器为温度传感器，电气设备为空调设备时，本发明在工作时根据是否有人在和环境温度两个条件控制空调设备。本发明通电后，微控制器首先驱动步进电机6带动菲涅尔透镜1和热释电红外传感器4转动，以探测是否有人“在”，如果探测到有人“在”则保持摆动状态，如果无人则步进电机6转动至居中位置后停止摆动。在有人“在”的情况下则继续判断温度传感器所感测到的温度是否符合设定温度，当温度不符合设定时，微控制器则通过继电器控制空调设备启动，空调设备开始工作以制冷或制热。当环境中不再有人“在”时，微控制器则通过继电器控制空调设备停止工作以节能。

当环境传感器为亮度传感器，电气设备为照明设备时，本发明在工作时根据是否有人在和环境亮度两个条件控制照明设备。本发明通电后，微控制器首先驱动步进电机6带动菲涅尔透镜1和热释电红外传感器4转动，以探测是否有人“在”，如果探测到有人“在”则保持摆动状态，如果无人则步进电机6转动至居中位置后停止摆动。在有人“在”的情况下则继续判断亮度传感器所感测到的亮度是否符合设定，当环境亮度过低时，微控制器则通过继电器控制照明设备启动，照明设备开始工作。当环境中不再有人“在”时，微控制器则通过继电器控制照明设备停止工作以节能。

电源电路设置在第二电路板9上，电源电路用于将市电转换为直流电源，以供给本发明中的各个用电元件工作电力，第一电路板2和第二电路板9均与微控制器连接，继电器连接在微控制器与电气设备之间，其中，微控制器可以设置在第一电路板2上。

在本实施例中，菲涅尔透镜1和热释电红外传感器4的静态探测角度范围为-70°～+70°，步进电机的转动角度范围为-30°～+30°，所以本发明的总探测角度范围为-100°～+100°。在具体实施中，可根据具体环境条件选用不同探测范围的热释电红外传感器以及设定步进电机的转动范围。

本发明提供的主动热释电红外智能开关可以单独作为一个开关在一区域范围较小的环境中应用，也可以进一步通过通讯电路和网络主机进行组网后应用到智能楼宇节能系统中，此时，通讯电路用于判断热释电红外传感器及其他环境传感器所感测到的电信号，网络主机则根据通讯电路中多种电信号的具体情况控制用电设备的开启和关闭，实现对多个用电设备及多种用电设备的共同控制。

本发明实现了在对环境状态感测的基础上，根据是否有人来对用电设备进行开启和关闭，避免了在无人情况下的电力浪费，具有节能可靠、使用寿命长的优点。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种主动热释电红外智能开关，用于控制电气设备的开启和关闭，其特征在于，包括：菲涅尔透镜、第一电路板、转动轴、热释电红外传感器、步进电机轴、步进电机、遮光片、槽型光耦、第二电路板、继电器、环境传感器、微控制器、电源电路，其中，

所述菲涅尔透镜与所述第一电路板背对背贴合设置，所述转动轴竖直设置在所述菲涅尔透镜与所述第一电路板贴合面的中央，所述热释电红外传感器设置在所述菲涅尔透镜的焦点上，所述热释电红外传感器与所述微控制器连接；

所述转动轴通过所述步进电机轴与所述步进电机连接，所述步进电机与所述微控制器连接，所述步进电机通过所述步进电机轴带动所述转动轴上的所述菲涅尔透镜转动；

所述遮光片为四分之一圆形，所述遮光片以其弧形边长部分朝向外侧的方式垂直固定在所述第一电路板上，所述槽型光耦设置在所述遮光片的正下方，所述槽型光耦与所述第二电路板连接；

所述环境传感器用于感测环境参数，与所述第一电路板或所述第二电路板连接；

所述电源电路设置在所述第二电路板上，所述第一电路板和所述第二电路板均与所述微控制器连接，所述继电器连接在所述微控制器与电气设备之间。

2.根据权利要求1所述的主动热释电红外智能开关，其特征在于，所述微控制器设置在所述第一电路板上。

3.根据权利要求1所述的主动热释电红外智能开关，其特征在于，所述第一电路板通过螺钉固定在所述转动轴和所述步进电机轴上。

4.根据权利要求1所述的主动热释电红外智能开关，其特征在于，所述环境传感器为温度传感器或亮度传感器，相应的，所述电气设备为空调设备或照明设备。

5.根据权利要求1所述的主动热释电红外智能开关，其特征在于，所述菲涅尔透镜和所述热释电红外传感器的静态探测角度范围为-70°～+70°。

6.根据权利要求1所述的主动热释电红外智能开关，其特征在于，所述步进电机的转动角度范围为-30°～+30°。