CN110429417A - 一种智能桌面插座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能桌面插座,包括插座本体,插座本体外侧设有第一供电插孔,插座本体内设有微处理器、电源防雷模块、人体感应单元;人体感应单元包括红外热释电传感器,红外热释电传感器的接收窗口上依次设置液晶光阀、菲尼尔透镜,红外热释电传感器与微处理器连接,液晶光阀用驱动电路控制通电或断电,使其变透明或不透明,以探测静止人体;驱动电路由矩形方波电路和限流电阻R5、三极管T1构成,矩形方波电路可根据环境温度的不同输出不同占空比的方波信号,使液晶光阀通电或断电的切换频率产生变化。本发明通过在驱动电路中引入了热敏电阻,使液晶光阀透明与不透明切换频率随温度变化,以保证红外热释电传感器的探测和灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及插座技术领域,具体涉及一种智能桌面插座。
背景技术
随着科技的发展,人们越来越依赖于电脑办公,排插成了电脑充电的必备品,传统的插座主要用于充电,并不具备其他的功能,功能较为单一。而办公人员在电脑前办公时,通常忘记时间,长时间坐越来越普遍,容易对身体造成损害。现有久坐提醒产品主要有穿戴型久坐提醒电子产品或自带久坐提醒功能的椅子等,或是利用摄像头监控提醒,前者主要预设使用者连续坐着的时间并进行提醒,此类装置并非直接检测人体,需要预设时间或穿戴,容易遗忘,且价格昂贵;后者采用摄像头监控区域较大,且会存在隐私数据安全隐患,因此需要一款无需穿戴具可直接检测人体的智能桌面插座。
红外热释电传感器是一种接受人体发射的红外线而输出电信号从而检测所设定区域内人员存在状况的传感器,价格低廉,一般安装在门口,用于生活的防盗报警,来客告知。但是现有热释电红外传感器的热源检测,能够识别移动的人体或发热物体,但很难检测到静止人体的存在,并且当环境温度接近或者超过人体问题时,识别率比较低,还会造成识别误差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于热释电人体感应直接检测人体且识探测和灵敏度高的智能桌面插座。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种智能桌面插座,包括插座本体,所述插座本体外侧设有第一供电插孔,所述插座本体内设有微处理器、电源防雷模块、人体感应单元;
所述电源防雷模块并联在电源线路上,所述电源防雷模块的输入端与市电连接,输出端分别与5V4A充电模块、5V2A电源模块、5V2A充电模块连接,所述微处理器的电源端与5V2A电源模块电连接;
所述人体感应单元包括红外热释电传感器,所述红外热释电传感器的接收窗口上依次设置液晶光阀、菲尼尔透镜,所述红外热释电传感器与所述微处理器连接,所述液晶光阀用驱动电路控制其通电或断电,使液晶光阀变透明或不透明,以探测静止人体,所述驱动电路的电源端与5V2A电源模块电连接;
所述驱动电路由矩形方波电路和限流电阻R5、三极管T1构成,所述矩形方波电路的输出端连接三极管T1的基极,三极管T1的集电极连接液晶光阀,三极管T1的发射极连接电阻R5后接地,所述矩形方波电路可根据环境温度的不同输出不同占空比的方波信号,使所述液晶光阀通电或断电的切换频率产生变化。
进一步的,所述矩形方波电路由比较器B和电阻R2及电阻R3和电阻R4构成的比较电路、两个稳压管Dz1和Dz2、电容C、以及由热敏电阻和电阻R1及二极管D1与二极管D2构成的占空比调节电路组成,比较器B的反相输入端接5V电源,比较器B的反相输入端经电容C接地,比较器B的同相输入端通过电阻R4接地,比较器B的输出端经电阻R2后连接两个稳压管Dz1和Dz2,比较器B的同相输入端与电阻R2之间连接电阻R3连接,比较器B反相输入端与电阻R2之间接占空比调节电路,所述占空比调节电路的热敏电阻与二极管D1组成的串联电路与电阻R1和二极管D2构成的串联电路并联。
进一步的,所述切换频率的范围为10Hz到1000Hz。
进一步的,所述插座本体呈圆台形,所述插座本体上还设有一凹槽,所述凹槽上设有可打开或闭合的盖板,所述凹槽内侧壁设有若干第二供电插孔。
进一步的,所述插座本体顶部还设有环形LED指示灯,所述环形LED指示灯与所述微处理器电连接。
进一步的,所述插座本体上还设有USB充电插口和无线充电器,所述USB充电插口设于所述插座本体的下部,所述线充电线圈设于所述环形LED指示灯上方,所述USB充电接口的输入端与5V4A充电模块电连接,所述无线充电器的输入端与5V2A充电模块电连接。
进一步的,所述插座本体中部还设有电容触摸显示屏,所述电容触摸显示屏与所述微处理器电连接。
进一步的,所述智能桌面插座还包括Wifi通信模块,所述Wifi通信模块与微处理器连接。
与现有技术相比,本发明提供的优点是:该驱动电路中引入了一热敏电阻,使得当温度变化时,热敏电阻的阻值随之而变化,使矩形方波电路的输出方波信号的占空比,从而调整液晶光阀透明与不透明频率的切换,以保证红外热释电传感器的探测和灵敏度。
附图说明
图1为本发明的智能桌面插座的结构示意图;
图2为本发明的智能桌面插座的主视图;
图3为本发明的智能桌面插座的系统结构示意图;
图4为本发明中驱动电路的电路结构图。
图中,1-插座本体,2-第一供电插孔,3-无线充电器,4-环形LED指示灯,5-电容触摸显示屏,6-接收窗口,7-凹槽,8-第二供电插孔,9-盖板,10-USB充电插口,11-液晶光阀,12-矩形方波电路,13-红外热释电传感器,14-驱动电路,15-微处理器,16-wifi通信模块,17-5V4A充电模块,18-5V2A电源模块,19-5V2A充电模块,20-无线充电器,21-电源防雷模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1-3所示,一种智能桌面插座,包括插座本体1,所述插座本体1外侧设有第一供电插孔2,所述插座本体1内设有微处理器15、电源防雷模块21、人体感应单元;
所述电源防雷模块21并联在电源线路上,所述电源防雷模块21的输入端与市电220V连接,输出端分别与5V4A充电模块17、5V2A电源模块18、5V2A充电模块19连接,5V4A充电模块17、5V2A电源模块18、5V2A充电模块19的输出端输出5V电压,所述微处理器15的电源端与5V2A电源模块18电连接;
所述人体感应单元包括红外热释电传感器13,所述红外热释电传感器的接收窗口6上依次设置液晶光阀11、菲尼尔透镜(图中未示),所述红外热释电传感器13与所述微处理器15连接,所述液晶光阀11用驱动电路14控制其通电或断电,使液晶光阀11变透明或不透明,以探测静止人体,所述驱动电路14的电源端与5V2A电源模块电连接;
所述驱动电路14由矩形方波电路12和限流电阻R5、三极管T1构成,所述矩形方波电路12的输出端连接三极管T1的基极,三极管T1的集电极连接液晶光阀11,三极管T1的发射极连接电阻R5后接地,所述矩形方波电路12可根据环境温度的不同输出不同占空比的方波信号,使所述液晶光阀11通电或断电的切换频率产生变化。
如图3所示,所述矩形方波电路12由比较器B和电阻R2及电阻R3和电阻R4构成的比较电路、两个稳压管Dz1和Dz2、电容C、以及由热敏电阻A和电阻R1及二极管D1与二极管D2构成的占空比调节电路组成,比较器B的反相输入端接5V电源,比较器B的反相输入端P2经电容C接地,比较器B的同相输入端P1通过电阻R4接地,比较器B的输出端经电阻R2后连接两个稳压管Dz1和Dz2,比较器B的同相输入端P1与电阻R2之间连接电阻R3连接,比较器B反相输入端P2与电阻R2之间接占空比调节电路,所述占空比调节电路由热敏电阻A与二极管D1组成的串联电路与电阻R1和二极管D2构成的串联电路并联组成。
所述插座本体1呈圆台形,便于放置在桌面且美观,所述插座本体1上还设有一凹槽7,所述凹槽7上设有可打开或闭合的盖板9,所述凹槽7内侧壁设有若干第二供电插孔8,优选第二供电插孔8为2个,由于仅预留了第一供电插孔2在插座的外部,将备用的第二供电插孔8设在插座本体内,并通过盖板盖住,避免了线路的杂乱无章,保证了插座整体的整洁及美观性。
所述插座本体1顶部还设有环形LED指示灯4,所述环形LED指示灯4与所述微处理器15电连接,用于指示插座的工作状态,及久坐提醒显示。
所述插座本体1上还设有USB充电插口10和无线充电器3,所述USB充电插口10设于所述插座本体1的下部,所述无线充电器3设于所述环形LED指示灯4上方,所述USB充电插口10的输入端与5V4A充电模块17电连接,所述无线充电器3的输入端与5V2A充电模块19电连接。
所述插座本体1中部还设有电容触摸显示屏5,电容触摸显示屏5与微处理器15电连接,该电容触摸显示屏用于显示热释电传感器检测到的人体久坐时间,用户还可以通过电容触摸模块编辑反馈信息,或者如删除记录等动作。
所述智能桌面插座还包括Wifi通信模块16,所述Wifi通信模块16与微处理器15连接,用于实现无线通信。
本发明中,微处理器型号为STC12C5A,使用时,智能桌面插座的接收窗口6对准静坐人员,通过驱动电路14产生的方波信号控制液晶光阀11的通电或断电使其显示透明或不透明状态,透明状态时候,人体产生的红外线能透过液晶光阀11,热释电传感器13接收到人体红外热辐射,不透明状态时,人体产生的红外线不能透过液晶光阀11,热释电传感器13接收不到人体红外热辐射,由于热释电人体传感器13采用热释电材料,其在红外光的辐照下,温度会发生变化,进而释放电荷,但是,若人体静止,热释电材料表面的能量保持不变,没有温度变化,则无法释放出电荷,而通过驱动电路14对液晶光阀的控制,使得热释电材料表面能量处于动态变化中,从而检测到静止的人体,并将数据传输给微处理器,微处理器将检测时间在电容显示屏上显示,当久坐时间超过预设值,通过环形LED指示灯显示提醒。在本发明中,由于该种驱动电路直接驱动液晶光阀11,可以让液晶光阀避免受到微处理器15控制,减少微处理器15的负担。
另外,由于热释电红外传感器13比较容易受环境温度的影响,当环境温度明显低于人体温度时,探测和灵敏度较高;当环境温度接近或者超过人体问题时,探测和灵敏度明显下降,如果此时液晶光阀11的切换频率不变,会由于探测和灵敏度的下降会引起误动作或无动作。
本发明中在矩形方波电路引入了热敏电阻A,热敏电阻A与二极管D1组成的串联电路与电阻R1和二极管D2构成的串联电路并联组成构成占空比调节电路,以调节方波信号的占空比,从而调节液晶光阀的切换频率,以提高探测和灵敏度,避免动作误差。
液晶光阀的周期计算公式为:
当R3、R4取固定值,C取1×10-6F,频率公式可以简化为:
频率f取值在10Hz~1000Hz之间,那么RA+R1的取值在50000~500Ω之间,当R1取值为250Ω,则RA不同温度下的取值为:250Ω(0℃)、2200Ω(25℃)、9750Ω(45℃)、49750Ω(65℃)。
方波信号的占空比的定义为高电平持续时间与震荡周期的比值,选取RA/R1的比值不同,就可以改变占空比,即当环境温度上升,热敏电阻的阻值RA升高,此时占空比就越大,且由上述公式可知,电阻的阻值RA升高后,方波的频率变小,而周期变大,当液晶光阀的切换频率降低,切换周期变长后,那么人体红外射线进入热释电红外传感器的时间就更长,意味着更多人体红外射线能进入热释电红外传感器,从而提高了探测和灵敏度。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不脱离本发明原理和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,仍落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种智能桌面插座,包括插座本体,所述插座本体外侧设有第一供电插孔,其特征在于:所述插座本体内设有微处理器、电源防雷模块、人体感应单元;
所述电源防雷模块并联在电源线路上,所述电源防雷模块的输入端与市电连接,输出端分别与5V4A充电模块、5V2A电源模块、5V2A充电模块连接,所述微处理器的电源端与5V2A电源模块电连接;
所述人体感应单元包括红外热释电传感器,所述红外热释电传感器的接收窗口上依次设置液晶光阀、菲尼尔透镜,所述红外热释电传感器与所述微处理器连接,所述液晶光阀用驱动电路控制其通电或断电,使液晶光阀变透明或不透明,以探测静止人体,所述驱动电路的电源端与5V2A电源模块电连接;
所述驱动电路由矩形方波电路和限流电阻R5、三极管T1构成,所述矩形方波电路的输出端连接三极管T1的基极,三极管T1的集电极连接液晶光阀,三极管T1的发射极连接电阻R5后接地,所述矩形方波电路可根据环境温度的不同输出不同占空比的方波信号,使所述液晶光阀通电或断电的切换频率产生变化。
2.根据权利要求1所述的智能桌面插座,其特征在于:矩形方波电路所述矩形方波电路由比较器B和电阻R2及电阻R3和电阻R4构成的比较电路、两个稳压管Dz1和Dz2、电容C、以及由热敏电阻和电阻R1及二极管D1与二极管D2构成的占空比调节电路组成,比较器B的反相输入端接5V电源,比较器B的反相输入端经电容C接地,比较器B的同相输入端通过电阻R4接地,比较器B的输出端经电阻R2后连接两个稳压管Dz1和Dz2,比较器B的同相输入端与电阻R2之间连接电阻R3连接,比较器B反相输入端与电阻R2之间接占空比调节电路,所占空比调节的热敏电阻与二极管D1组成的串联电路与电阻R1和二极管D2构成的串联电路并联。
3.根据权利要求1所述的智能桌面插座,其特征在于:所述切换频率的范围为10Hz到1000Hz。
4.根据权利要求1所述的智能桌面插座,其特征在于:所述插座本体呈圆台形,所述插座本体上还设有一凹槽,所述凹槽上设有可打开或闭合的盖板,所述凹槽内侧壁设有若干第二供电插孔。
5.根据权利要求4所述的智能桌面插座,其特征在于:所述插座本体顶部还设有环形LED指示灯,所述环形LED指示灯与所述微处理器电连接。
6.根据权利要求5所述的智能桌面插座,其特征在于:所述插座本体上还设有USB充电插口和无线充电器,所述USB充电插口设于所述插座本体的下部,所述线充电线圈设于所述环形LED指示灯上方,所述USB充电接口的输入端与5V4A充电模块电连接,所述无线充电器的输入端与5V2A充电模块电连接。
7.根据权利要求6所述的智能桌面插座,其特征在于:所述插座本体中部还设有电容触摸显示屏,所述电容触摸显示屏与所述微处理器电连接。
8.根据权利要求1所述的智能桌面插座,其特征在于:所述智能桌面插座还包括Wifi通信模块,所述Wifi通信模块与微处理器连接。
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