CN109548257B - 一种基于微波传感的照明系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于微波传感的照明系统及控制方法，包括：微波感应模块，通过第一脉冲信号控制微波感应模块采集微波信号；微波输出控制模块，通过第二脉冲信号控制所述微波感应模块所采集的微波信号的输出；微处理单元和照明元件；所述微处理单元对输出的微波信号进行分析处理，并对照明系统进行控制。相对于现有技术，本案通过脉冲供电的方式降低微波感应器的功耗和辐射功率，使产品能通过FCC认证；通过对相同脉冲频率的第一脉冲信号和第二脉冲信号的时序设计，保证了输出的中频信号的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及照明领域，尤其是涉及一种基于微波传感的照明系统及控制方法。
背景技术
近年来，微波感应器在照明控制、门控、安防等领域被广泛应用。微波传感器主要由微波振荡器和微波天线组成。微波振荡器是产生微波的装置。由微波振荡器产生的振荡信号通过微波天线发射出去。微波天线的结构和形状决定了微波信号发射的方向和覆盖范围。由发射天线发出的微波，遇到被测物体时将被吸收或反射。利用接收天线接收被测物体反射回来的微波信号，再与振荡信号进行混频，便产生了一个中频信号，根据多普勒原理，这个中频信号的频率包含了移动物体的速度信息，而中平信号的幅度则包含了移动物体与微波感应器的距离信息。
图1-2是一种现有的微波信号处理电路。包括低通滤波、信号放大电路，微处理芯片等，从微波感应头输出的中频信号，经低通滤波器及放大器，直接送到微处理器，微处理器通过软件对微波中频信号进行分析处理，实现了微波信号检测。
传统电路采用持续供电方法，使微波头始终处于发射状态，为了增加感应范围，提高感应灵敏度，通常采用加大微波发射功率的办法，这样虽然对提高感应灵敏度有一定效果，由此产生的带外杂散辐射能量较高，无法降低杂散谐波对微波信号的干扰。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种能有效降低杂散谐波干扰的基于微波传感的照明系统。
一种基于微波传感的照明系统，包括：
微波感应模块，通过第一脉冲信号控制微波感应器采集微波信号；
微波输出控制模块，通过第二脉冲信号控制所述微波感应模块所采集的微波信号的输出；
微处理单元和照明元件，所述微处理单元对输出的微波信号进行分析处理，根据输出的微波信号控制照明元件工作；
其中，所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号具有相同的脉冲频率，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的首次电平变化出现在所述第一脉冲信号的首次电平变化之后，所述第二脉冲信号的第二次电平变化出现在所述第一脉冲信号的第二次电平变化之前。
相对于现有技术，本案通过设置微波感应模块和微波输出控制模块，通过脉冲供电的方式降低微波感应器的功耗、平均辐射功率和杂散辐射功率，使产品能满足FCC认证，满足欧美市场需求；通过对相同脉冲频率的第一脉冲信号和第二脉冲信号的时序设计，使在同一个电平变化周期内，第二脉冲信号首次电平变化出现在所述第一脉冲信号的首次电平变化沿之后，所述第二脉冲信号的第二次电平变化出现在所述第一脉冲信号的第二次电平变化沿之前，从而实现对杂波的过滤，保证中频信号输出稳定。
进一步地，所述微波感应模块与其供电电源之间设有第一开关，所述第一开关以第一脉冲信号作为其驱动信号，所述微波输出控制模块以第二脉冲信号作为驱动信号；
当所述第一脉冲信号为高电平时，微波感应模块启动；当所述第一脉冲信号为低电平时，微波感应模块停止运行；当第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块输出信号；第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块停止输出信号；
或者，当所述第一脉冲信号为低电平时，微波感应模块启动；当所述第一脉冲信号为高电平时，微波感应模块停止运行；当第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块输出信号；第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块停止输出信号。
进一步地，所述第一脉冲信号占空比小于5％，此时微波感应模块的带外谐波与杂散频率能量平均值小于FCC标准要求的3dB以上，满足FCC认证要求。
进一步地，所述照明系统还包括低通放大器，所述低通放大器连接在微波输出控制模块与微处理单元之间，低通放大器对输出的中频信号进行滤波放大，方便后续电路对中频信号进行分析处理。
进一步地，所述第一开关或所述微波输出控制模块为场效应管开关电路，场效应管是电压控制器件，其源极和漏极在结构上是对称的，可以互换使用，使用场景灵活。
本发明还提供了一种基于微波传感的照明系统控制方法，包括以下步骤：
S1：通过第一脉冲信号控制照明系统的微波感应模块采集微波信号并与振荡信号进行混频处理；
S2：通过第二脉冲信号控制所述微波感应模块所采集的微波信号的输出；
S3：根据输出的微波信号控制照明元件工作。
其中，所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号具有相同的脉冲频率，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的首次电平变化出现在所述第一脉冲信号的首次电平变化之后，所述第二脉冲信号的第二次电平变化出现在所述第一脉冲信号的第二次电平变化之前。
相对于现有技术，本案通过脉冲供电的方式降低微波感应器的功耗、平均辐射功率和杂散辐射功率，使产品能通过FCC认证，满足欧美市场需求；通过对相同脉冲频率的第一脉冲信号和第二脉冲信号的时序设计，使在同一个电平变化周期内，第二脉冲信号首次电平变化出现在所述第一脉冲信号的首次电平变化沿之后，所述第二脉冲信号的第二次电平变化出现在所述第一脉冲信号的第二次电平变化沿之前，从而实现对杂波的过滤，保证中频信号输出稳定。
具体地，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的电压上升沿出现在所述第一脉冲信号的电压上升沿之后，所述第二脉冲信号的电压下降沿出现在所述第一脉冲信号的电压下降沿之前；
或者，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的电压下降沿出现在所述第一脉冲信号的电压下降沿之后，所述第二脉冲信号的电压上升沿出现在所述第一脉冲信号的电压上升沿之前。
进一步地，所述方法还包括以下步骤：输出所述第一脉冲信号作为微波感应模块与其供电电源之间的第一开关的驱动信号，输出所述第二脉冲信号作为微波输出控制模块的驱动信号；
当所述第一脉冲信号为高电平时，微波感应模块启动；当所述第一脉冲信号为低电平时，微波感应模块停止运行；当第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块输出信号；当第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块停止输出信号；
或者，当所述第一脉冲信号为低电平时，微波感应模块启动；当第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块输出信号；当所述第一脉冲信号为高电平时，微波感应模块停止运行；第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块停止输出信号，通过控制第一脉冲信号和第二脉冲信号的电平实现对微波信号采集和微波信号输出的控制。
进一步地，所述第一脉冲信号占空比小于5％，此时微波感应模块的带外谐波与杂散频率能量平均值小于FCC标准要求的3dB以上，满足FCC认证要求。
进一步地，在根据输出的微波信号控制照明元件工作的步骤之前，还包括：将微波输出控制模块的输出的微波信号经过低通放大器进行放大滤波，方便后续电路对中频信号进行分析处理。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是现有的微波信号处理电路的结构框图；
图2是现有的微波信号处理电路的电路图；
图3是本发明实施例1中的照明系统的结构框图；
图4是本发明实施例1中微波处理电路的电路图；
图5是本发明实施例1中第一脉冲信号和第二脉冲信号的时序图；
图6是本发明实施例2中第一脉冲信号和第二脉冲信号的时序图；
图7是本发明实施例3中一种基于微波传感的照明系统控制方法的流程图。
具体实施方式
实施例1
请参阅图3-4，其是本发明实施例中的照明系统的结构框图及微波处理电路的电路图。
一种基于微波传感的照明系统，包括：
微波感应模块3，通过第一脉冲信号控制微波感应器采集微波信号；
微波输出控制模块4，通过第二脉冲信号控制所述微波感应模块3所采集的微波信号的输出；
微处理单元6和照明元件(图未示)，所述微处理单元6对输出的微波信号进行分析处理，并对照明元件进行控制。
其中，所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号具有相同的脉冲频率，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的首次电平变化出现在所述第一脉冲信号的首次电平变化之后，所述第二脉冲信号的第二次电平变化出现在所述第一脉冲信号的第二次电平变化之前。
具体地，所述微波感应器包括天线和微波振荡器，所述微波感应器利用天线采集被测物体反射回来的微波信号并与微波振荡器产生的振荡信号进行混频，输出包含移动物体距离信息的中频信号。
所述微处理单元6根据输出的微波信号对输出的微波信号进行分析处理，所述照明元件可以为灯具或其它照明器件，所述微处理单元6并对照明元件进行控制；在一个实施例中，所述微处理单元6将所述微波信号的输出值与照明元件的开关阈值进行比较，如果所述输出值大于所述开关阈值，则控制打开照明元件。
请参阅图5，在本实施例中，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的高电平上升沿出现在所述第一脉冲信号的高电平上升沿之后，所述第二脉冲信号的高电平下降沿出现在所述第一脉冲信号的高电平下降沿之前。
在一个实施例中，所述微波感应模块3与其供电电源1之间设有第一开关2，所述第一开关2以第一脉冲信号作为其驱动信号，所述微波输出控制模块4设有第二开关，以第二脉冲信号作为第二开关的驱动信号；
在本实施例中，当所述第一脉冲信号为高电平时，第一开关2导通，微波感应模块3启动，当所述第一脉冲信号为低电平时，第一开关2关断，微波感应模块3停止运行；当第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块4输出信号，第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块4停止输出信号。通过将第一脉冲信号和第二脉冲信号作为第一开关2和微波输出控制模块4的驱动信号，实现对微波感应模块3的启停和微波输出控制模块4中频信号的输出进行控制。
在一个实施例中，所述第一脉冲信号占空比小于5％，此时微波感应模块的带外谐波与杂散频率能量平均值小于FCC标准要求的3dB以上，满足FCC认证要求。
在一个实施例中，所述照明系统还包括低通放大器5，所述低通放大器5连接在微波输出控制模块4和MCU微处理单元6之间，所述低通放大器5是高阻输入，当中频信号开关断开时，低通放大器5能保持采样信号维持到下一次采样；通过关断中频信号，再关断微波感应模块供电电源，能完成一次有效采样；通过低通放大器对输出的中频信号进行滤波放大，方便后续电路对中频信号进行分析处理。
在一个实施例中，所述第一开关2为场效应管开关电路；在一个实施例中，微波输出控制模块4为场效应管开关电路；场效应管是电压控制器件，其源极和漏极在结构上是对称的，可以互换使用，使用场景灵活。
在本实施例中，第一脉冲信号PWM1和第二脉冲信号PWM2可由微处理单元MCU产生，第一脉冲信号与第二脉冲信号的周期相同，其频率设置为1KHz，即周期为1000uS，第一脉冲信号占空比为5％，即脉冲宽度为50uS，第二脉冲信号占空比为4％，脉冲宽度为40uS。所述第一脉冲信号是控制微波供电模块1的脉冲信号，第一脉冲信号与第二脉冲信号的滞后时间是依据微波感应模块3启停时的稳定时间设置的，可在1uS到10uS之间设置，在本实施例中，优选地设置为8uS，当第一脉冲信号有效8uS后，第二脉冲信号有效，第二脉冲信号关闭2uS后，第一脉冲信号关闭。通过控制第一脉冲信号和第二脉冲信号的时序，消除了由于微波感应模块3启停时振荡信号不稳定造成的信号畸变，保障了微波信号的稳定性和真实性。
相对于现有技术，本案通过设置微波感应模块和微波输出控制模块，通过脉冲供电的方式降低微波感应器的功耗、平均辐射功率和杂散辐射功率，使产品能满足FCC认证，满足欧美市场需求；通过对相同脉冲频率的第一脉冲信号和第二脉冲信号的时序设计，使在同一个电平变化周期内，第二脉冲信号首次电平变化出现在所述第一脉冲信号的首次电平变化沿之后，所述第二脉冲信号的第二次电平变化出现在所述第一脉冲信号的第二次电平变化沿之前，从而实现对杂波的过滤，保证中频信号输出稳定。
实施例2
请参阅图6，本发明实施例2的基于微波传感的照明系统与实施例1大致相同，其区别仅在于：在本实施例中，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的低电平下降沿出现在所述第一脉冲信号的低电平下降沿之后，所述第二脉冲信号的低电平上升沿出现在所述第一脉冲信号的低电平上升沿之前。
所述第一开关2以第一脉冲信号作为其驱动信号，所述微波输出控制模块4以第二脉冲信号作为驱动信号；当所述第一脉冲信号为低电平时，第一开关2导通，微波感应模块3启动，当所述第一脉冲信号为高电平时，第一开关2关断，微波感应模块3停止运行；当第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块4输出信号，第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块4停止输出信号。
实施例3
如图7所示，一种基于微波传感的照明系统控制方法，包括以下步骤：
S1：通过第一脉冲信号控制照明系统的微波感应模块采集微波信号并与振荡信号进行混频处理；
S2：通过第二脉冲信号控制所述微波感应模块所采集的微波信号的输出；
S3：根据输出的微波信号控制照明元件工作；
其中，所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号具有相同的脉冲频率，在同一个电平变化周期内，所述第二脉冲信号的首次电平变化出现在所述第一脉冲信号的电平变化沿之后，所述第二脉冲信号的二次电平变化出现在所述第一脉冲信号的电平变化沿之前。
即，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的高电平上升沿出现在所述第一脉冲信号的高电平上升沿之后，所述第二脉冲信号的高电平下降沿出现在所述第一脉冲信号的高电平下降沿之前；
或者，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的电压下降沿出现在所述第一脉冲信号的电压下降沿之后，所述第二脉冲信号的电压上升沿出现在所述第一脉冲信号的电压上升沿之前。
所述S1：通过第一脉冲信号控制照明系统的微波感应模块采集微波信号，通过以下步骤实现：所述第一脉冲信号作为微波感应模块与其供电电源之间的第一开关的驱动信号，
S101：当第一脉冲信号为高电平时，微波感应模块启动；当第一脉冲信号为低电平时，微波感应模块停止运行；
或者，S102第一脉冲信号为低电平时，微波感应模块启动；当第一脉冲信号为高电平时，微波感应模块停止运行；
所述S2：通过第二脉冲信号控制所述微波感应模块所采集的微波信号的输出，通过以下步骤实现：输出所述第二脉冲信号作为微波输出控制模块的驱动信号，
S201：当第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块输出信号；当第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块停止输出信号；
或者，S202：当第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块输出信号；当第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块停止输出信号。
在一个实施例中，所述第一脉冲信号占空比小于5％，此时微波感应模块的带外谐波与杂散频率能量平均值小于FCC标准要求的3dB以上，满足FCC认证要求。
所述S3：根据输出的微波信号控制照明元件工作，通过以下步骤实现：
S301：将微波信号的输出值与照明元件的开关阈值进行比较，如果所述输出值大于所述开关阈值，则控制打开照明元件。
在一个实施例中，所述方法还包括：将微波输出控制模块的输出的微波信号经过低通放大器进行放大滤波，方便后续电路对中频信号进行分析处理。
相对于现有技术，本案通过脉冲供电的方式降低微波感应器的功耗、平均辐射功率和杂散辐射功率，使产品能满足FCC认证，满足欧美市场需求；通过对相同脉冲频率的第一脉冲信号和第二脉冲信号的时序设计，使在同一个电平变化周期内，第二脉冲信号首次电平变化出现在所述第一脉冲信号的首次电平变化沿之后，所述第二脉冲信号的第二次电平变化出现在所述第一脉冲信号的第二次电平变化沿之前，从而实现对杂波的过滤，保证中频信号输出稳定。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (10)
1.一种基于微波传感的照明系统，其特征在于：包括：
微波感应模块，通过第一脉冲信号控制微波感应器采集微波信号；
微波输出控制模块，通过第二脉冲信号控制所述微波感应模块所采集的微波信号的输出；
微处理单元和照明元件，所述微处理单元对输出的微波信号进行分析处理，根据输出的微波信号控制照明元件工作；
其中，所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号具有相同的脉冲频率，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的首次电平变化出现在所述第一脉冲信号的首次电平变化之后，所述第二脉冲信号的第二次电平变化出现在所述第一脉冲信号的第二次电平变化之前。
2.根据权利要求1所述的基于微波传感的照明系统，其特征在于：所述微波感应模块与其供电电源之间设有第一开关，所述第一开关以第一脉冲信号作为其驱动信号，所述微波输出控制模块以第二脉冲信号作为驱动信号；
当所述第一脉冲信号为高电平时，微波感应模块启动；当所述第一脉冲信号为低电平时，微波感应模块停止运行；当第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块输出信号；第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块停止输出信号；
或者，当所述第一脉冲信号为低电平时，微波感应模块启动；当第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块输出信号；当所述第一脉冲信号为高电平时，微波感应模块停止运行；第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块停止输出信号。
3.根据权利要求1或2所述的基于微波传感的照明系统，其特征在于：所述第一脉冲信号占空比小于5％。
4.根据权利要求3所述的基于微波传感的照明系统，其特征在于：所述照明系统还包括低通放大器，所述低通放大器连接在微波输出控制模块与微处理单元之间。
5.根据权利要求2所述的基于微波传感的照明系统，其特征在于：所述第一开关或所述微波输出控制模块为场效应管开关电路。
6.一种基于微波传感的照明系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过第一脉冲信号控制照明系统的微波感应模块采集微波信号并与振荡信号进行混频处理；
S2：通过第二脉冲信号控制所述微波感应模块所采集的微波信号的输出；
S3：根据输出的微波信号控制照明元件工作；
其中，所述第一脉冲信号与所述第二脉冲信号具有相同的脉冲频率，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的首次电平变化出现在所述第一脉冲信号的首次电平变化之后，所述第二脉冲信号的第二次电平变化出现在所述第一脉冲信号的第二次电平变化之前。
7.根据权利要求6所述的基于微波传感的照明系统控制方法，其特征在于：在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的电压上升沿出现在所述第一脉冲信号的电压上升沿之后，所述第二脉冲信号的电压下降沿出现在所述第一脉冲信号的电压下降沿之前；
或者，在同一个脉冲周期内，所述第二脉冲信号的电压下降沿出现在所述第一脉冲信号的电压下降沿之后，所述第二脉冲信号的电压上升沿出现在所述第一脉冲信号的电压上升沿之前。
8.根据权利要求7所述的基于微波传感的照明系统控制方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：
输出所述第一脉冲信号作为微波感应模块与其供电电源之间的第一开关的驱动信号，输出所述第二脉冲信号作为微波输出控制模块的驱动信号；
当所述第一脉冲信号为高电平时，微波感应模块启动；当第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块输出信号；当所述第一脉冲信号为低电平时，微波感应模块停止运行；第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块停止输出信号；或者当所述第一脉冲信号为低电平时，微波感应模块启动；当第二脉冲信号为低电平时，微波输出控制模块输出信号；当所述第一脉冲信号为高电平时，微波感应模块停止运行；第二脉冲信号为高电平时，微波输出控制模块停止输出信号。
9.根据权利要求6-8任一项所述的基于微波传感的照明系统控制方法，其特征在于：所述第一脉冲信号占空比小于5％。
10.根据权利要求9所述的基于微波传感的照明系统控制方法，其特征在于：在根据输出的微波信号控制照明元件工作的步骤之前，还包括：将微波输出控制模块的输出的微波信号经过低通放大器进行放大滤波。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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