CN105698675B - 红外源的位置感测装置、扇叶的控制装置和温度调节设备 - Google Patents

Abstract

一种红外源的位置感测装置、扇叶的控制装置和温度调节设备，所述红外源的位置感测装置包括感知单元、放大单元和角度计算单元。角度计算单元适于根据光电传感器的输出电压计算出红外源的准确位置。放大单元输出的第一电压小于第二电压时，所述红外源的位置角度β＝(1‑(V1‑Vb)/(V2‑Vb))*(‑α/2)，α＞0，α为所述感知单元可测角的角度，Vb为所述第一光电传感器和第二光电传感器均无输出电压时所述放大单元输出电压的数值，V1为所述第一电压的数值，V2为所述第二电压的数值；所述第一电压V1大于第二电压时，所述红外源的位置角度β＝(1‑(V2‑Vb)/(V1‑Vb))*(α/2)。

Description

红外源的位置感测装置、扇叶的控制装置和温度调节设备

技术领域

本发明涉及一种红外源的位置感测装置、扇叶的控制装置和温度调节设备。

背景技术

公开号为昭62-233635、公开日为1987年10月14日的日本专利文献公开了一种空调遥控器位置检测装置。

如图1所示，受光部1由三个具有指向性的受光元件1a、1b、1c构成。三个放大电路2a、2b、2c的输入端分别连接三个受光元件1a、1b、1c，三个调谐电路20a、20b、20c的输入端分别连接三个放大电路2a、2b、2c的输出端。比较电路3由三个比较器31、32、33和逻辑电路构成。控制信号接受信号部5由二个受光元件5a、5b和放大电路51、调谐电路52构成。微型计算机4录入遥控器位置检测装置的输出(信号)、上述控制信号接受信号部5的输出(信号)、对空调机整体进行控制。

如图2所示，受光部1的受光元件1a、1b、1c以互不相同的朝向安装，受光元件1a对来自A方向的光、受光元件1b对来自B方向的光、受光元件1c对来自C方向的光分别具有强的受光灵敏度。

当从遥控器向空调11发出控制信号时，控制信号接受信号部5接受该信号，并将其输入到微型计算机4中。如果该控制信号为遥控器位置检测指令时，会接着上述控制信号继续从遥控器中发出遥控器位置检测用的红外线信号，受光元件1a、1b、1c接受该信号。这三个受光元件接受到的信号分别通过放大电路2a、2b、2c被放大，经调谐电路20a、20b、20c以放大信号21、22、23被输出。将这些放大信号21、22、23输入比较电路中，对其强度进行比较。若遥控器从A方向发出信号，则上述三个放大信号中放大信号21的强度最强，会由比较电路3输出二进制的数(01)。若遥控器从第4图的B方向发出信号，则会由比较电路3输出二进制的数(10)，若遥控器从C方向发出信号，则会由比较电路3输出二进制的数(11)。因此，对于遥控器的位置，能够由比较电路3得到特定的输出(信号)、从而检测到遥控器的位置。

然而，上述检测装置只能检测到遥控器的大致位置，即A方向、B方向和C方向，对于遥控器的具体位置无法获知。

发明内容

本发明解决的问题是如何获得遥控器的准确位置。

为解决上述问题，本发明提供一种红外源的位置感测装置，包括：

感知单元，所述感知单元包括：第一光电传感器和第二光电传感器；

放大单元，适于按照固定倍数增大所述第一光电传感器的输出电压以获得第一电压，按照所述固定倍数增大所述第二光电传感器的输出电压以获得第二电压；

角度计算单元，适于获得所述红外源的位置角度；

所述红外源的位置角度为：从感知单元可测角的角平分线旋转到红外源所在位置所经过的角度；

所述感知单元可测角为：使所述第一光电传感器无输出电压且第二光电传感器有输出电压时红外源所在位置和使所述第一光电传感器有输出电压且第二光电传感器无输出电压时红外源所在位置相对于所述感知单元所在位置所成的角；

所述第一电压小于第二电压时，所述红外源的位置角度β＝(1-(V1-Vb)/(V2-Vb))*(-α/2)，α＞0，α为所述感知单元可测角的角度，Vb为所述第一光电传感器和第二光电传感器均无输出电压时所述放大单元输出电压的数值，V1为所述第一电压的数值，V2为所述第二电压的数值；

所述第一电压V1大于第二电压时，所述红外源的位置角度β＝(1-(V2-Vb)/(V1-Vb))*(α/2)。

可选的，所述感知单元还包括：第一控制基板和第二控制基板；

所述第一光电传感器设置在所述第一控制基板的第一面；

所述第二光电传感器设置在所述第二控制基板的第一面，所述第一控制基板的第一面与所述第二控制基板的第一面相面对。

可选的，所述第一控制基板为单面印制电路板，所述第一控制基板的第一面为所述单面印制电路板的波峰焊面。

可选的，所述第二控制基板为单面印制电路板，所述第二控制基板的第一面为所述单面印制电路板的波峰焊面。

可选的，所述感知单元还包括：第一传感器驱动回路、第二传感器驱动回路、总体控制基板、第一连接导线和第二连接导线；

所述第一传感器驱动回路和第二传感器驱动回路均设置在所述总体控制基板上；

所述第一连接导线连接所述第一光电传感器和所述第一传感器驱动回路；

所述第二连接导线连接所述第二光电传感器和所述第二传感器驱动回路。

可选的，所述第一光电传感器包括至少两个并联光电二极管，第二光电传感器包括至少两个并联光电二极管。

可选的，所述放大单元包括：放大器和输出控制单元；

所述放大器的输入端连接所述第一光电传感器的输出端和第二光电传感器的输出端；

所述输出控制单元适于交替控制所述第一光电传感器和第二光电传感器输出电压至所述放大器的输入端。

本发明还提供一种扇叶的控制装置，包括：上述红外源的位置感测装置和摆动控制单元；

所述摆动控制单元适于控制所述扇叶摆动至与所述红外源的位置感测装置获得的红外源的位置角度相对应的角度。

可选的，所述红外源的位置角度与所述扇叶的角度为一对一的对应关系或多对一的对应关系。

可选的，所述摆动控制单元还适于在所述第一电压的电压值和所述第二电压的电压值均小于预定电压值时，保持所述扇叶的当前状态。

本发明还提供一种温度调节设备，包括上述扇叶的控制装置。

与现有技术相比，本发明的技术方案可以根据光电传感器的输出电压计算出红外源的准确位置，提高了使用红外源的遥控器定位准确性。

附图说明

图1是现有空调遥控器位置检测装置结构示意图；

图2是现有受光元件的位置示意图；

图3是本发明红外源的位置感测装置的结构示意图；

图4是本发明放大器的输入输出电压波形示意图；

图5是本发明感知单元的一结构示意图；

图6是本发明感知单元的另一结构示意图；

图7是本发明感知单元可测角的示意图；

图8是本发明电压与位置角度的关系示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

如图3所示，本发明实施例提供一种红外源的位置感测装置，包括：感知单元1、放大单元2和角度计算单元3。

所述感知单元1包括：第一光电传感器11和第二光电传感器12。放大单元2适于按照固定倍数增大所述第一光电传感器11的输出电压V1a以获得第一电压，按照所述固定倍数增大所述第二光电传感器12的输出电压V2a以获得第二电压。角度计算单元3适于获得所述红外源的位置角度。

所述红外源的位置角度为：从感知单元可测角的角平分线旋转到红外源所在位置所经过的角度；所述感知单元可测角为：使所述第一光电传感器11无输出电压且第二光电传感器12有输出电压时红外源所在位置和使所述第一光电传感器11有输出电压且第二光电传感器12无输出电压时红外源所在位置相对于所述感知单元1所在位置所成的角。

所述第一电压小于第二电压时，所述红外源的位置角度β＝(1-(V1-Vb)/(V2-Vb))*(-α/2) (公式1)

α＞0，α为所述感知单元可测角度，Vb为所述第一光电传感器11和第二光电传感器12均无输出电压时所述放大单元2输出电压的数值，V1为所述第一电压的数值，V2为所述第二电压的数值。

所述第一电压大于第二电压时，所述红外源的位置角度β＝(1-(V2-Vb)/(V1-Vb))*(α/2) (公式2)

本实施例所述的电压的数值是电压值的数值部分，例如，电压值为2.5V的电压的数值为2.5。

所述放大单元2包括：放大器21和输出控制单元22。

所述放大器21的输入端连接所述第一光电传感器11的输出端和第二光电传感器12的输出端；所述输出控制单元22适于交替控制所述第一光电传感器11和第二光电传感器12输出电压至所述放大器21的输入端。值得注意的是，即便第一光电传感器11和第二光电传感器12均无输出电压，放大器21依然会输出一定的背景电压。

所述输出控制单元22可以包括开关控制单元221和开关单元222。所述开关控制单元221适于输出第一控制信号P1和第二控制信号P2。所述开关单元222适于在所述第一控制信号P1的有效脉冲控制下将电源电压VCC连接至第一光电传感器11，在第二控制信号P2的有效脉冲控制下将电源电压连接VCC至第二光电传感器12。

所述开关单元222可以由两级三极管开关回路实现。开关单元222的第一端连接电源电压VCC。开关单元222的第二端连接第一光电传感器11。开关单元222的第三端连接第二光电传感器12。所述开关单元222的控制端适于接收所述第一控制信号P1和第二控制信号P2。

如图4所示，假设第一控制信号P1的有效脉冲和第二控制信号P2的有效脉冲均为高电平脉冲，第一控制信号P1的有效脉冲与第二控制信号P2的有效脉冲为非交叠脉冲，即上升沿和下降沿均未在同一时刻发生。

在第一控制信号P1的有效脉冲控制下，电源电压VCC供电至第一光电传感器11，第一光电传感器11的输出电压V1a传输至放大器21；放大器21按照固定倍数增加所述输出电压V1a以获得第一电压。

在第二控制信号P2的有效脉冲控制下，电源电压VCC供电至第二光电传感器12，第二光电传感器12的输出电压V1b传输至放大器21；放大器21依然按照所述固定倍数增加所述输出电压V1b以获得第二电压。

现有用于光电传感器的放大电路通常与光电传感器的数量相等且两者一一对应连接。例如本发明背景技术中的受光元件1a、1b、1c分别与放大电路2a、2b、2c一一对应连接。虽然放大电路2a、2b、2c采用的是相同放大倍数的放大器，但是依然存在个体的差异，很难确保三者放大倍数完全相同。而本实施例的第一光电传感器11和第二光电传感器12的输出电压都由同一个放大器21进行放大处理，避免了因放大器个体差异而引起的放大倍数有误差的问题，确保了第一光电传感器11和第二光电传感器12的输出电压放大倍数基本相同，提高了放大倍数的准确率。

本实施例所述的第一光电传感器11可以包括至少两个并联光电二极管，第二光电传感器12包括至少两个并联光电二极管。所述第一光电传感器11中光电二极管数量可以与第二光电传感器12中光电二极管数量相等。以下实施例以第一光电传感器11和第二光电传感器12均包括两个并联光电二极管为例进行说明。

如图5所示，第一光电传感器11包括：第一光电二极管111和第二光电二极管112，第一光电二极管111和第二光电二极管112并联。第二光电传感器12包括：第三光电二极管121和第四光电二极管122，第三光电二极管121和第四光电二极管122并联。

现有技术通常在一个方向上只设置一个光电二极管，例如本发明背景技术中的受光元件1a设置A方向，受光元件1b设置在B方向，受光元件1c设置在C方向。使用一个光电二极管会使得红外源距离感测装置较远时，输出电流较小，光电二极管可以感知的距离较短。而本实施例在每个方向上都设置至少两个并联的光电二极管，增大了第一光电传感器11和第二光电传感器12的输出电流，可以感测红外源的距离明显变长。

所述感知单元1还可以包括：第一控制基板113和第二控制基板123。

第一光电传感器11设置在所述第一控制基板113的第一面1131，即第一光电二极管111和第二光电二极管112设置在第一控制基板113的第一面1131。第二光电传感器12设置在所述第二控制基板123的第一面1231，即第三光电二极管121和第四光电二极管122设置在第二控制基板123的第一面1231，所述第一控制基板113的第一面1131与所述第二控制基板123的第一面1231相面对。

所述感知单元1还可以包括：总体控制基板13，所述第一控制基板113和第二控制基板123设置在所述总体控制基板13上，第一控制基板113与总体控制基板13的夹角大于0度小于90度，第二控制基板123与总体控制基板13的夹角大于0度小于90度，所述第一控制基板113和第二控制基板123与总体控制基板13的夹角相等且非平行即，第一光电传感器11和第二光电传感器12与总体控制基板13的夹角相等且非平行。

所述第一控制基板113可以为单面印制电路板，所述第一控制基板113的第一面1131为所述单面印制电路板的波峰焊面。所述第二控制基板123也可以为单面印制电路板，所述第二控制基板123的第一面1231为所述单面印制电路板的波峰焊面。安装时，可以采用手动焊接，将控制导线等大体积元件安装在与波峰焊面相反的元件面。

由于光电传感器的表面不耐高温而无法进行波峰焊，只能回流焊，所以现有光电传感器的控制基板多采用双面板设计，光电传感器设置在双面板的回流焊一侧。然而，双面板的成本较高，并且安装在回流焊一侧的其他元件，例如控制导线，会对光电传感器接收信号造成干扰。本实施例的第一控制基板113和第二控制基板123均为单面印刷电路板，并且第一光电传感器11和第二光电传感器12安装在未设置其他元件的波峰焊面上，既节约了成本，又减少了其他元件对第一光电传感器11和第二光电传感器12的干扰。

所述感知单元1还包括：第一传感器驱动回路、第二传感器驱动回路、第一连接导线和第二连接导线。所述第一传感器驱动回路和第二传感器驱动回路均设置在所述总体控制基板13上，所述第一连接导线连接所述第一光电传感器和所述第一传感器驱动回路，所述第二连接导线连接所述第二光电传感器和所述第二传感器驱动回路。所述第一控制基板和总体控制基板13不属于同一个控制基板，第二控制基板和总体控制基板13不属于同一个控制基板。

所述第一传感器驱动回路和第二传感器驱动回路均可以包括：滤噪回路，所述滤噪回路用于去除信号的高频噪声。

以第一传感器驱动回路、总体控制基板13和第一连接导线为例。如图6所示，第一传感器驱动回路14设置在总体控制基板13上，第一光电二极管111和第二光电二极管112设置在第一控制基板113上，所述第一连接导线15连接第一光电传感器11和第一传感器驱动回路14。

现有技术多采用将光电传感器和驱动回路共基板设计，但是，共基板设计的方式降低了光电传感器位置设置的灵活性，无法满足对光电传感器位置设置角度要求较高的需求。例如，本实施例的第一光电传感器11和第二光电传感器12需要与总体控制基板13成一定的夹角，共基板设计会限制上述方式的实施。所以，本实施例将光电传感器与驱动回路分别置于不同的控制基板，以导线连接，从而提高了光电传感器设置位置和角度的灵活性。例如，很容易使光电传感器所在的控制基板与总体控制基板13设置成一定的角度。并且，本实施例的传感器驱动回路还可以包括滤噪回路，用于去除信号的高频噪声。

下面对本实施例的角度计算单元3做进一步说明。

结合图5和图7，获得感知单元可测角时，可以使红外源沿虚线轨迹G从靠近第一光电传感器11一侧的A点向靠近第二光电传感器12一侧的B点运动。在实际应用中，所述轨迹可以非图7所示的弧形。

红外源在A点时，第一光电传感器11无法感知到红外线而第二光电传感器12可以感知到红外线，所以第一光电传感器11无输出电压而第二光电传感器12有输出电压。

随着红外源向B点运动，第一光电传感器11逐渐接收到红外线，第一光电传感器11的输出电压逐渐变大，而第二光电传感器12的输出电压不变。

当红外源运动到第一光电传感器11和第二光电传感器12的中间位置C点时，第一光电传感器11和第二光电传感器12的输出电压基本相等。此后，红外源继续向B点运动，第一光电传感器11的输出电压不再继续增大而是基本保持不变，而第二光电传感器12的输出电压逐渐减小，直至红外源到达B点时，第二光电传感器12无输出电压。

记录下第一光电传感器11无输出电压且第二光电传感器12有输出电压时红外源所在位置A点，以及第一光电传感器11有输出电压且第二光电传感器12无输出电压时红外源所在位置B点。A点和B点相对于感知单元1所在位置所成的角即为感知单元可测角。所述感知单元可测角的角度即为感知单元可测角度。

本实施例均以感知单元可测角度为120°为例。此外，为了便于表述从感知单元可测角的角平分线旋转到红外源所在位置所经过的角度，以下实施例以感知单元可测角的角平分线所在位置角度为0°为例。

图8为放大单元2在上述过程中的输出电压示意图。红外源在-60°(A点)时，第一光电传感器11的输出电压为0V，第二光电传感器12的输出电压达到最大值；放大单元2基于第一光电传感器11的输出电压为0V获得第一电压的数值为Vb，基于第二光电传感器12的输出电压达到最大值获得第二电压的数值为Vm。

红外源在-60°(A点)至0°(C点)时，放大单元2获得的第一电压的数值逐渐增大至最大值Vm，第一电压的变化情况形成了线段L11；第二电压的数值始终保持在Vm，第二电压的变化情况形成了线段L21。

红外源在0°(C点)至60°(B点)时，放大单元2获得的第一电压的数值始终保持在Vm，第一电压的变化情况形成了线段L12；而第二电压的数值由Vm逐渐减小至最小值Vb，第二电压的变化情况形成了线段L22。

根据位置角度与电压的对应关系，可以依据第一电压的数值和第二电压的数值获得与之对应的红外源的位置角度。具体的，假设红外源的位置角度为β，β＜0，β对应第一电压的数值为V1，对应第二电压的数值为V2。

在图8中，Z1为(β，V1)点距离0°纵轴线的距离，Z2为(-60°，Vb)点距离0°纵轴线的距离，Y1为(β，V1)点与(β，V2)点的距离，Y2为(-60°，Vb)点与(-60°，Vm)点的距离，Y3为(β，V1)点距离Vb横轴线的距离。

依据相似三角形定理可以推知：

Z1/Z2＝Y1/Y2＝(Y2-Y3)/Y2 (公式3)

由公式(3)可以得到Z1＝(1-Y3/Y2)×Z2 (公式4)

由于Y2＝Vm-Vb (公式5)

Y3＝V1-Vb (公式6)

Vm＝V2 (公式7)

Z2＝-60° (公式8)

根据公式4至公式8可以得出：

β＝(1-(V1-Vb)/(V2-Vb))*(-60°) (公式9)

与之对应的，若β＞0，β＝(1-(V2-Vb)/(V1-Vb))*60° (公式10)

若感知单元可测角度不是120°，则只需将实际感知单元可测角度的一半数值替换掉公式9和公式10中的60°即可。本实施例的角度计算单元3可以准确的计算出红外源的位置角度，提高了使用红外源遥控器的位置定位准确度。

本发明实施例还提供一种扇叶的控制装置，包括上述实施例所述的红外源的位置感测装置和摆动控制单元。

所述摆动控制单元适于控制所述扇叶摆动至与所述红外源的位置感测装置获得的红外源的位置角度相对应的角度。所述红外源的位置角度与所述扇叶的角度可以为一对一的对应关系，即摆动控制单元可以将扇叶摆动至与红外源的位置角度相同的角度。所述摆动控制单元可以控制扇叶的水平摆动。

所述红外源的位置角度与所述扇叶的角度也可以是多对一的对应关系，即预先建立红外源的位置角度与扇叶角度的对应关系，摆动控制单元将扇叶摆动至与红外源的位置角度相对应的角度。

例如，红外源的位置角度为36°至60°对应扇叶角度为0°；

红外源的位置角度为35°至12°对应扇叶角度为20°；

红外源的位置角度为11°至-12°对应扇叶角度为35°；

红外源的位置角度为-13°至-36°对应扇叶角度为50°；

红外源的位置角度为-37°至-60°对应扇叶角度为65°。

当红外源距离位置感测装置较远时，第一电压和第二电压的电压值都比较小，此时角度计算单元获得的位置角度准确度会所影响。所以，本实施例的摆动控制单元还可以在所述第一电压的电压值和所述第二电压的电压值均小于预定电压值时，保持所述扇叶的当前状态。所述预定电压值可以根据实际情况进行设定。

本发明实施例还提供一种温度调节设备包括上述扇叶的控制装置。所述温度调节设备可以为空调。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种红外源的位置感测装置，其特征在于，包括：

感知单元，所述感知单元包括：第一光电传感器和第二光电传感器；

放大单元，适于按照固定倍数增大所述第一光电传感器的输出电压以获得第一电压，按照所述固定倍数增大所述第二光电传感器的输出电压以获得第二电压；

角度计算单元，适于获得所述红外源的位置角度；

所述红外源的位置角度为：从感知单元可测角的角平分线旋转到红外源所在位置所经过的角度；

所述感知单元可测角为：使所述第一光电传感器无输出电压且第二光电传感器有输出电压时红外源所在位置和使所述第一光电传感器有输出电压且第二光电传感器无输出电压时红外源所在位置相对于所述感知单元所在位置所成的角；

所述第一电压小于所述第二电压时，所述红外源的位置角度β＝(1-(V1-Vb)/(V2-Vb))*(-α/2)，α＞0，α为所述感知单元可测角的角度，Vb为所述第一光电传感器和第二光电传感器均无输出电压时所述放大单元输出电压的数值，V1为所述第一电压的数值，V2为所述第二电压的数值；

所述第一电压大于所述第二电压时，所述红外源的位置角度β＝(1-(V2-Vb)/(V1-Vb))*(α/2)。

2.如权利要求1所述的红外源的位置感测装置，其特征在于，所述感知单元还包括：第一控制基板和第二控制基板；

所述第一光电传感器设置在所述第一控制基板的第一面；

所述第二光电传感器设置在所述第二控制基板的第一面，所述第一控制基板的第一面与所述第二控制基板的第一面相面对。

3.如权利要求2所述的红外源的位置感测装置，其特征在于，所述第一控制基板为单面印制电路板，所述第一控制基板的第一面为所述单面印制电路板的波峰焊面。

4.如权利要求2所述的红外源的位置感测装置，其特征在于，所述第二控制基板为单面印制电路板，所述第二控制基板的第一面为所述单面印制电路板的波峰焊面。

5.如权利要求2所述的红外源的位置感测装置，其特征在于，所述感知单元还包括：第一传感器驱动回路、第二传感器驱动回路、总体控制基板、第一连接导线和第二连接导线；

所述第一传感器驱动回路和第二传感器驱动回路均设置在所述总体控制基板上；

所述第一连接导线连接所述第一光电传感器和所述第一传感器驱动回路；

所述第二连接导线连接所述第二光电传感器和所述第二传感器驱动回路。

6.如权利要求1至5任一权利要求所述的红外源的位置感测装置，其特征在于，所述第一光电传感器包括至少两个并联光电二极管，所述第二光电传感器包括至少两个并联光电二极管。

7.如权利要求1所述的红外源的位置感测装置，其特征在于，所述放大单元包括：放大器和输出控制单元；

所述放大器的输入端连接所述第一光电传感器的输出端和第二光电传感器的输出端；

所述输出控制单元适于交替控制所述第一光电传感器和第二光电传感器输出电压至所述放大器的输入端。

8.一种扇叶的控制装置，其特征在于，包括：权利要求1至7任一权利要求所述的红外源的位置感测装置和摆动控制单元；

所述摆动控制单元适于控制所述扇叶摆动至与所述红外源的位置感测装置获得的红外源的位置角度相对应的角度。

9.如权利要求8所述的扇叶的控制装置，其特征在于，所述红外源的位置角度与所述扇叶的角度为一对一的对应关系或多对一的对应关系。

10.如权利要求8所述的扇叶的控制装置，其特征在于，所述摆动控制单元还适于在所述第一电压的电压值和所述第二电压的电压值均小于预定电压值时，保持所述扇叶的当前状态。

11.一种温度调节设备，其特征在于，包括权利要求8至10任一权利要求所述的扇叶的控制装置。