CN106886182A

CN106886182A - 一种感应垃圾桶电路待机省电方法

Info

Publication number: CN106886182A
Application number: CN201710223843.1A
Authority: CN
Inventors: 王昕�; 陈江群; 林洲
Original assignee: Fujian Nine Stars Electronic Co Ltd
Current assignee: Fujian Nine Stars Electronic Co Ltd
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2017-06-23
Also published as: WO2018184317A1; US10928796B2; US20190250579A1

Abstract

本发明涉及一种感应垃圾桶电路待机省电方法。提供一感应垃圾桶电路，包括主动式红外线传感器、微控制器、驱动电路、用于控制桶盖开关的电机，所述省电方法实现方式为，在待机状态下：由微电脑控制器控制主动式红外线感应器向感应区发射一个红外线脉冲信号，如感应区没有障碍物，主动式红外线感应器无输出信号，微电脑控制器程序即刻就进入到睡眠状态，在睡眠一段时间后，微电脑控制器内部的看门狗定时器唤醒微电脑控制器重新进入工作状态，在待机状态下重复上述过程。本发明大幅度降低了感应垃圾桶电路的待机电流，提高电池使用寿命，达到很好的节电效果，减少了客户的使用产本，减低了废旧电池对环境的污染。

Description

一种感应垃圾桶电路待机省电方法

技术领域

本发明涉及一种感应垃圾桶待机电路省电方法。

背景技术

现有技术的感应翻盖垃圾桶，绝大部分采用主动式红外感应电路，同时采用一次性电池供电，由于感应翻盖垃圾桶的耗电由两部分组成，第一部分为待机耗电量（桶盖不动时）；第二部分为动作耗电量（桶盖运动时），每天总耗电量=每天待机耗电量+每天动作耗电量。其中每天待机耗电量=待机电流×24小时，动作耗电量=动作平均电流×动作时间×每天使用的次数。每天待机耗电量是由待机电流决定，每天的动作耗电量与动作平均电流、动作时间和每天使用次数成正比。例如：感应翻盖垃圾桶整体电路的待机电流为1.5mA，每天的待机耗电量=1.5mA×24小时=36mAh（毫安时），感应翻盖垃圾桶的动作平均电流一般在200mA，开关盖时间各为1S，按每天使用20次计算，那么每天的动作耗电量=200 mA×2秒÷3600×20次=2.2mAh，每天总耗电量=每天待机耗电量+每天动作耗电量=36mAh+2.2mAh=38.2mAh，如使用碳性高功率5号电池容量为480mAh，只能使用480÷38.2≈13天；如使用5号碱性电池容量为1400mAh，只能使用1400÷38.2≈37天，从以上计算分析，每天的待机耗电量远大于每天动作耗电量，所以要想降低感应翻盖垃圾桶的耗电，主要是要想办法降低待机时的电流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种感应垃圾桶电路待机省电方法，该方法大幅度降低了感应垃圾桶电路的待机电流，提高电池使用寿命，达到很好的节电效果，减少了客户的使用产本，减低了废旧电池对环境的污染。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种感应垃圾桶电路待机省电方法，提供一感应垃圾桶电路，包括主动式红外线传感器、微控制器、驱动电路、用于控制桶盖开关的电机，所述微控制器具有睡眠功能和看门狗定时器，所述主动式红外线感应器的红外线脉冲发射由微控制器控制，主动式红外线感应器的输出端连接至微控制器，所述省电方法实现如下：

在感应垃圾桶电路处于待机状态下：由微控制器控制主动式红外线感应器向感应区发射一红外线脉冲信号，若感应区没有障碍物，主动式红外线感应器无输出信号，微控制器由于接收不到主动式红外线感应器的输出信号，进入到睡眠状态，在睡眠一预设时间后，微控制器内部的看门狗定时器唤醒微控制器，使得微控制器重新进入工作状态，并在在待机状态下重复上述过程；若感应区有障碍物，主动式红外线感应器输出信号，微控制器由于接收到主动式红外线感应器的输出信号，继续保持工作状态，并通过驱动电路带动电机正转，电机带动桶盖开启并延时几秒后，再控制驱动电路带动电机反转，将桶盖关闭后微控制器再进入睡眠状态。

在本发明一实施例中，所述主动式红外线感应器的电源供电由所述微控制器控制，在微控制器进入到睡眠状态时，微控制器切断主动式红外线感应器的电源供电；在感应垃圾桶电路处于待机状态下：微控制器从睡眠中被看门狗定时器唤醒，首先打开主动式红外线感应器的电源供电，然后延时一预设阈值时间，让主动式红外线感应器处于稳定工作状态后，再控制主动式红外线感应器向感应区发射一红外线脉冲信号，若感应区没有障碍物，主动式红外线感应器无输出信号，微控制器由于接收不到主动式红外线感应器的输出信号，关闭主动式红外线感应器的电源，然后微控制器再进入到睡眠状态，在睡眠一预设时间后，微电脑控制器内部的看门狗定时器唤醒微控制器重新进入工作状态，在感应垃圾桶电路处于待机状态下重复上述过程。

在本发明一实施例中，所述预设时间未100ms~500ms之间。

在本发明一实施例中，所述预设阈值时间未2ms~50ms之间。

在本发明一实施例中，所述的感应区位于垃圾桶前桶沿的感应窗口上方。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法大幅度降低了感应垃圾桶电路的待机电流，提高电池使用寿命，达到很好的节电效果，减少了客户的使用产本，减低了废旧电池对环境的污染。

附图说明

图1为图1是一种感应垃圾桶电路的待机省电方法电路框图。

图2是一种感应垃圾桶电路的待机省电方法程序框图。

图3是一种感应垃圾桶电路的待机省电方法具体电路图。

图中：

1-主动式红外线感应器、 11-主动式红外线感应器的电源端、12-主动式红外线感应器的红外线脉冲发射控制端、13-主动式红外线感应器的信号输出端、14-感应窗口、2-微电脑控制器、21-微电脑控制器控制主动式红外线感应器电源的输出端口、22-微电脑控制器控制主动式红外线感应器向感应区发射红外线脉冲信号的输出端口、23-微电脑控制器接收主动式红外线感应器输出信号的输入端口、A-微电脑控制器控制驱动电路的输出端口组、3-驱动电路、B-驱动电路控制端口组、C-驱动电路输出端口组、4-电机、5-PNP型三级管、6-限流电阻、7-感应区。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明的一种感应垃圾桶电路待机省电方法，提供一感应垃圾桶电路，包括主动式红外线传感器、微控制器、驱动电路、用于控制桶盖开关的电机，所述微控制器具有睡眠功能和看门狗定时器，所述主动式红外线感应器的红外线脉冲发射由微控制器控制，主动式红外线感应器的输出端连接至微控制器，所述省电方法实现如下：

所谓主动式红外线感应器原理是感应器主动向感应区发射红外线探测信号，红外线遇到障碍被反射回来，反射回来的微弱信号被感应器放大和比较后输出。主动式红外线感应器的耗电电流一般在0.03 mA ~0.6mA，视主动式红外线感应器内部使用的芯片的耗电指标而定，一般芯片耗电指标越低价格就越高。微电脑控制器在工作状态下耗电电流一般在1.3 mA左右，微电脑控制器在睡眠状态下为1μA（可以忽略不计），如果不采用上述技术情况下，感应垃圾桶整体电路的待机电流在1.33mA~1.90mA之间；如果采用本专利上述的技术，在待机状态下：微电脑控制器工作时间设置为5mS(发射和接收红外线脉冲的时间), 睡眠时间设置为300mS(看门狗定时器WDT唤醒的时间),微电脑控制器的平均耗电电流≈5÷300×1.3 mA≈0.022 mA，感应垃圾桶整体电路的待机电流在0.052mA~0.622mA之间，每天待机耗电量约为1.248 mAh ~14.93mAh，按每天使用20次计算，每天的动作耗电量=2.2毫安时，每天总耗电量3.45 mAh ~17.13 mAh，如使用碳性高功率5号电池容量为480mAh，理论上约能使用139天~28天，如果主动式红外线感应器内部使用的芯片采用低功耗高价格的情况下，139天完全能满足实际要求；如使用5号碱性电池容量为1400mAh，理论上约能使用405天~81天。

进一步的，本发明的省电方法还可采用如下方式：

所述主动式红外线感应器的电源供电由所述微控制器控制，在微控制器进入到睡眠状态时，微控制器切断主动式红外线感应器的电源供电；在感应垃圾桶电路处于待机状态下：微控制器从睡眠中被看门狗定时器唤醒，首先打开主动式红外线感应器的电源供电，然后延时一预设阈值时间，让主动式红外线感应器处于稳定工作状态后，再控制主动式红外线感应器向感应区发射一红外线脉冲信号，若感应区没有障碍物，主动式红外线感应器无输出信号，微控制器由于接收不到主动式红外线感应器的输出信号，关闭主动式红外线感应器的电源，然后微控制器再进入到睡眠状态，在睡眠一预设时间后，微电脑控制器内部的看门狗定时器唤醒微控制器重新进入工作状态，在感应垃圾桶电路处于待机状态下重复上述过程。

这样做的目的是可以让主动式红外线感应器处于间歇工作状态，进一步降低感应垃圾桶整体电路的待机电流，同时也可以使主动式红外线感应器内部使用的芯片的耗电指标不需要太高，降低芯片的价格，从而降低整体产品的成本。按本专利上述方案的技术，微电脑控制器从睡眠中被看门狗定时器WDT唤醒，首先打开主动式红外线感应器的电源，然后延时一段极短的时间为8ms，微电脑控制器工作时间设置为13mS，睡眠时间设置为300mS，主动式红外线感应器的平均耗电电流=[（0.03 mA -0.01 mA）~(0.6mA-0.01mA）)×13÷300+0.01mA≈0.011 mA ~0.036 mA（上式中的0.01mA为红外线脉冲发射的平均电流），微电脑控制器的平均耗电电流≈13÷300×1.3 mA≈0.056 mA，感应垃圾桶整体电路的待机电流在0.067mA~0.092mA之间，每天待机耗电量约为1.61 mAh ~2.21mAh，按每天使用20次计算，每天的动作耗电量=2.2毫安时，每天总耗电量3.81 mAh ~4.41mAh，如使用碳性高功率5号电池容量为480mAh，能使用126天~109天，从上述理论计算结果，即使主动式红外线感应器内部使用的芯片采用耗电指标大（价格低），也能使用109天，完全能满足实际要求；如使用5号碱性电池容量为1400mAh，理论上约能使用367天~317天。

所述预设时间未100ms~500ms之间。所述预设阈值时间未2ms~50ms之间。

所述的感应区位于垃圾桶前桶沿的感应窗口上方。

以下为本发明的具体实施过程。

参见图1和图2，本实施例包括主动式红外线感应器1、微电脑控制器（即微控制器）2、驱动电路3、电机4、PNP型三级管5和限流电阻6。微电脑控制器2采用具有睡眠功能和带有看门狗定时器WDT的芯片，主动式红外线感应器1电源端11的供电，由微电脑控制器2通过输出端口21控制，当微电脑控制器2输出端口21为高电平时，通过电阻6使PNP型三级管5的基极为高电平，基极不导通，三级管5截止，切断主动式红外线感应器1的电源；当微电脑控制器2输出端口21为低电平时，通过限流电阻6使三级管5基极导通，三级管5饱和导通，主动式红外线感应器1的电源端11接通电源。在待机状态下：微电脑控制器2从睡眠中被看门狗定时器WDT唤醒，首先置输出端口21为低电平，使主动式红外线感应器1接通电源Vcc，然后延时8ms的时间，让主动式红外线感应器1电路稳定后，再通过输出端口22控制主动式红外线感应器1向感应区7发射一个红外线脉冲信号，此时如感应区7内没有障碍物，主动式红外线感应器1的输出端口13为低电平（无输出信号），微电脑控制器2的输入端口23也为低电平（无信号输入），微电脑控制器2的输入端口23接收不到红外线脉冲反射信号，微电脑控制器2的程序即刻将端口21置为高电平，通过电阻6和三极管5切断主动式红外线感应器1的电源，然后再进入到睡眠状态，在睡眠300ms时间后，微电脑控制器2内部的看门狗定时器WDT唤醒微电脑控制器2重新进入工作状态，在待机状态下重复上述过程；如感应区7有障碍物，主动式红外线感应器1的输出端口13为高电平（有输出信号），微电脑控制器2的输入端口23也为高电平（有信号输入），微电脑控制器2的输入端口23接收到红外线脉冲反射信号，微电脑控制器2的程序在接收到主动式红外线感应器1的输出信号后，微电脑控制器2就不进入睡眠状态，保持工作状态，微电脑控制器1通过输出端口组A控制驱动电路输入端口组B，使驱动电路3通过输出端口组C带动电机4正向转，电机4带动桶盖开启并延时3秒后，微电脑控制器1再控制驱动电路3带动电机4反向转，将桶盖关闭后微电脑控制器2再进入待机状态（驱动电路的控制为现有技术，本实施例不在详细说明）。

在待机状态下，传统技术的感应翻盖垃圾桶整体电路的待机电流约为1.5mA，采用本专利技术的感应翻盖垃圾桶整体电路的待机电流控制在0.067mA~0.092mA之间，待机电流约减少了22~16倍。

本实施例的一种感应垃圾桶电路待机省电方法，其微电脑控制器1的程序框图见图2。电路上电后，植入在微电脑控制器1内的应用程序从步骤S101开始执行，执行程序的各步骤内容如下所述：

S101步骤：上电或唤醒复位都执行该步骤，如果是上电就执行S102进行程序初始化；如果是从睡眠中被唤醒就执行S103。

S102步骤：程序初始化，将端口21设置为输出口，且置为1（高电平）；将端口22设置为输出口，且置为0（低电平）；将端口23设置为输入口；将端口组A设置为输出口，且控制驱动电路不工作，电机不转动。

S103步骤：置端口21为0（低电平），使主动式红外线感应器1接通电源Vcc。

S104步骤：延时8ms的时间，让主动式红外线感应器1电路稳定。

S105步骤：端口22输出一脉冲信号，控制主动式红外线感应器1向感应区7发射一个红外线脉冲信号。

S106步骤：判断端口23是否接收到红外线脉冲反射信号，如果没接收到执行S107步骤；如果有接收到执行S109步骤。

S107步骤：置端口21为1（高电平），切断主动式红外线感应器1的电源。

S108步骤：行睡眠程序300mS，唤醒后执行S101步骤。

S109步骤：输出端口组A控制驱动电路，使驱动电路3带动电机4正向转1秒钟。

S110步骤：输出端口组A控制驱动电路，使驱动电路3让电机4停止转动，并保持3秒钟。

S111步骤：输出端口组A控制驱动电路，使驱动电路3带动电机4反向转1秒钟，然后执行S107步骤。

本实施例的具体电路图见图3，主动式红外线感应器1，由双运算放大器IC1(型号为LM358)、红外发射管D1，红外接收管D2，三极管Q1，电容C0、C1、C2、C5、C6、C13，电阻R1、R2、R3、R4、R6、R7、R9、R10、W1、W2、R11、R16、R30构成。微电脑控制器2采用型号EM78P153。驱动电路3，由PNP三极管Q2和Q4（型号为SS8550D），NPN三极管Q3和Q5（型号为SS8050D），二极管D10和D11，电阻R18、R19、R20和R21构成。电机4选用永磁直流电机型号RF-500TB。R38和C9电源滤波用。

参见图2和图3，工作原理叙述如下：微电脑控制器2上电时执行S101步骤，然后转入S102步骤进行程序初始化，将端口21（微电脑控制器2第2脚）设置为输出口，且置为高电平，PNP三极管5截止，主动式红外线感应器1的电源被PNP三极管5切断；将端口22（微电脑控制器2第5脚）设置为输出口，且置为高电平，三极管Q1截止，红外发射管D1不发射信号；将端口23（微电脑控制器2第8脚）设置为输入口；将端口组A（微电脑控制器2的第1、12、13、14脚）设置为输出口，且置1脚和12脚为低电平，13脚和14脚为高电平，三级管Q2~Q5截止，驱动电路3不工作，电机不转动。然后程序执行S103步骤，将微电脑控制器2第2脚且置为低电平，PNP三极管5导通，主动式红外线感应器1的电源通过R38和C9滤波后得电，然后程序执行S104步骤延时8mS使主动式红外线感应器1的电路稳定后，再执行S105步骤，微电脑控制器2第5脚输出一负脉冲信号，红外发射管D1向感应区7发射红外线脉冲信号，然后程序执行S106步骤判断微电脑控制器端口23（微电脑控制器2第8脚）是否接收到红外线脉冲反射信号，如果微电脑控制器2第8脚为低电平（无反射信号）就执行S107步骤；如果为高电平（有反射信号）就执行S109步骤（关于LM358和外围元件构成的主动式红外线感应器1的原理为公知技术这里不再叙述）。在S107步骤里置微电脑控制器端口21（第2脚）为高电平，切断主动式红外线感应器1的电源，然后执行S108步骤睡眠程序运行300mS，唤醒后执行S101步骤。在有反射信号时执行S109步骤，微电脑控制器2置端口组A中的第1脚和第14脚为高电平，置第12脚和13脚为低电平，致使Q2和Q5导通，Q3和Q4截止，电机4正向转动1秒将桶盖打开。然后执行S110步骤微电脑控制器2置端口组A中的第13脚、第14脚、第1脚和12脚为高电平，致使Q3和Q5导通，Q2和Q4截止，此时电机不得电，但处于制动状态（由于Q3和Q5导通和二级管D10和D11构成电机两端正反向通路，桶盖不容易因重力掉落下来），开盖状态保持3秒。然后执行S111步骤微电脑控制器2置端口组A中的第1脚和第14脚为低电平，置第12脚和13脚为高电平，致使Q4和Q3导通，Q2和Q5截止，电机4反向转动1秒将桶盖关闭，然后程序转入S107步骤回到待机状态。

本实例未描述部分与现有技术相同。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种感应垃圾桶电路待机省电方法，提供一感应垃圾桶电路，包括主动式红外线传感器、微控制器、驱动电路、用于控制桶盖开关的电机，其特征在于：所述微控制器具有睡眠功能和看门狗定时器，所述主动式红外线感应器的红外线脉冲发射由微控制器控制，主动式红外线感应器的输出端连接至微控制器，所述省电方法实现如下：

2.根据权利要求1所述的一种感应垃圾桶电路待机省电方法，其特征在于：所述主动式红外线感应器的电源供电由所述微控制器控制，在微控制器进入到睡眠状态时，微控制器切断主动式红外线感应器的电源供电；在感应垃圾桶电路处于待机状态下：微控制器从睡眠中被看门狗定时器唤醒，首先打开主动式红外线感应器的电源供电，然后延时一预设阈值时间，让主动式红外线感应器处于稳定工作状态后，再控制主动式红外线感应器向感应区发射一红外线脉冲信号，若感应区没有障碍物，主动式红外线感应器无输出信号，微控制器由于接收不到主动式红外线感应器的输出信号，关闭主动式红外线感应器的电源，然后微控制器再进入到睡眠状态，在睡眠一预设时间后，微电脑控制器内部的看门狗定时器唤醒微控制器重新进入工作状态，在感应垃圾桶电路处于待机状态下重复上述过程。

3.根据权利要求1或2所述的一种感应垃圾桶电路待机省电方法，其特征在于：所述预设时间未100ms~500ms之间。

4.根据权利要求2所述的一种感应垃圾桶电路待机省电方法，其特征在于：所述预设阈值时间未2ms~50ms之间。

5.根据权利要求1或2所述的一种感应垃圾桶电路待机省电方法，其特征在于：所述的感应区位于垃圾桶前桶沿的感应窗口上方。