CN110513742B - 一种基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统与控制方法 - Google Patents
一种基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统与控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于红外对管发射‑接收原理的手势控制油烟机系统与控制方法，属于吸油烟机产品领域。本发明包括发射单元、接收单元和微控制单元MCU，所述发射单元和接收单元均与微控制单元MCU连接，其结构特点在于：所述发射单元包括电阻R31、电阻R39、红外发光管IR1和三极管Q31，所述接收单元包括电阻R33、电阻R34、电阻R35、瓷片电容C31、瓷片电容C32、电解电容E31和红外接收管IRM1。烹饪时，手上沾满油污、面粉等，或面板上有污物时，不用接触面板，用手一会挥就可操作机器。烹饪过程中的一些正常的肢体动作不会引起烟机的误动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统与控制方法，属于吸油烟机产品领域。
背景技术
1、目前市场上主流的油烟机产品，绝大多数采用触摸按键或实体按键，这两种按键都需要用手直接接触面板实现人机交互，由于厨房环境的特殊性，油烟机面板上会积累一定油污和细菌，烹饪过程中手也可能会沾上油污或其他杂物，严重影响了人机交互友好性。
2、目前市面上销售的产品，部分已带有手势功能，但在烹饪过程中容易引起误动作，可靠性差。
有鉴于此，在申请号为201710651155.5的专利文献中公开了带有手势控制功能的吸油烟机及其控制方法，上述对比文件容易引起误动作，可靠性差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，采用基于双点红外对管发射-接收原理，采用曼切斯特编码规则，通过智能软件算法，配合特定结构，开发一种手势控制油烟机技术，解决直接用手接触油烟面板的烦恼和可靠性差问题，提高人机交互友好性的基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统与控制方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统，包括发射单元、接收单元和微控制单元MCU，所述发射单元和接收单元均与微控制单元MCU连接，其结构特点在于：
所述发射单元包括电阻R31、电阻R39、红外发光管IR1和三极管Q31，所述电阻R31的一端与发射单元的电源+5V连接，所述电阻R31的另一端与红外发光管IR1的阳极连接，所述三极管Q31的集电极与红外发光管IR1的阴极连接，所述三极管Q31的发射极接地，所述三极管Q31的基极与电阻R39一端连接，所述电阻R39的另一端与微控制单元MCU的第19引脚连接；
所述接收单元包括电阻R33、电阻R34、电阻R35、瓷片电容C31、瓷片电容C32、电解电容E31和红外接收管IRM1，所述电阻R34的一端与接收单元的电源+5V连接，所述电阻R34的另一端与红外接收管IRM1的VCC引脚连接，所述电解电容E31和瓷片电容C32并联后、并接在红外接收管IRM1的VCC引脚和GND引脚之间，所述微控制单元MCU的第20引脚分两路、一路经电容C31接地、另一路与电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端分两路、一路与红外接收管IRM1的OUT输出脚连接、另一路与电阻R33的一端连接，所述电阻R33的另一端与接收单元的电源+5V连接。烹饪时，手上沾满油污、面粉等，或面板上有污物时，不用接触面板，用手一会挥就可操作机器。烹饪过程中的一些正常的肢体动作不会引起烟机的误动作。
进一步地，所述发射单元的数量为两个，所述两个发射单元分别为左发射单元和右发射单元，所述接收单元的数量为两个，所述两个接收单元分别为左接收单元和右接收单元。
进一步地，所述红外发光管IR1和红外接收管IRM1组成红外对管，所述红外对管安装在手势外壳上，所述手势外壳安装在电控盒上。
进一步地，所述手势外壳用于固定红外对管的位置，以达到避免漏光、并指定红外发射光管发光角度目的。
进一步地，所述电控盒安装在烟机面板上，所述烟机面板上设置有透光区域，所述透光区域贴有具有透射红外线功能的透光面膜、以保证红外线信号穿透透光区域进行传输。
进一步地，所述电控盒内安装有电脑板，所述电脑板与红外对管连接。
进一步地，所述红外发光管IR1为红外发光二极管，所述三极管Q31为NPN型三极管。
进一步地，所述烟机面板为深色、且不透光结构。
进一步地，本发明的另一个技术目的在于提供一种基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。
一种基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，其特点在于：所述控制方法如下：
I、任意一个红外接收管IRM1收到有效信号后，开始计时，T1时间内另外一个红外接收管IRM1没有收到有效信号，输出无效控制信号，重新开始接收信号；
II、任意一个红外接收管IRM1收到有效信号后，开始计时，T2时间内另外一个红外接收管IRM1收到有效信号，输出无效控制信号，重新计时；
III、任意一个红外接收管IRM1收到有效信号后，且另外一个红外接收管IRM1在T3时间也收到有效信号，输出有效手势一次，同时开始计时T4；
IV、若再次满足条件III，但T4<T5，输出无效信号数据，只有T4>T5时，满足条件III，再次输出下一次有效手势信号。
进一步地，本发明的另一个技术目的在于提供一种基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。
一种基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，其特点在于：所述控制方法如下：
I、微控制单元MCU通过输出PWM波控制红外发光管IR1连续发射经过编码后的特定信号；
II、发射信号采用频率为38K的PWM波作为载波，占空比为D1，发射0时微控制单元MCU控制输出PWM波，发射1时不输出PWM波，特定信号由开始头码+数据构成，连续发射的信号之间间隔时间T；
III、当有物体从透光区域的上方经过时，会反射回来红外发光管IR1发射的信号，红外接收管IRM1收到信号后自动对其解码，并将解码后的数据传送给微控制单元MCU处理；
IV、微控制单元MCU对数据进行分析处理,当开始头码和数据内容都正确后,认为其为有效的特定信号,输出有效手势一次，开始计时T6；
V、再次满足条件IV，但T6<T5，输出无效信号数据，只有T6>T5时，满足条件IV，再次输出下一次有效手势信号。
相比现有技术，本发明具有以下优点：
1、手挥动可操作烟机，避免直接接触烟机面板，沾上油污和细菌，方便适用。
2、本专利手势控制技术采用红外发射-接收原理，曼切斯特编码规则编码数据，智能软件算法，识别率高达99%以上，不易误动作。
3、手势外壳部分结构件单独设计，方便移植开发。
4、红外对管中接收管采用带屏蔽和解码功能，抗干扰强，性价比高。
附图说明
图1是本发明实施例的红外对管的安装结构示意图。
图2是本发明实施例的烟机面板的结构示意图。
图3是本发明实施例的手势控制油烟机系统的电路图。
图4是本发明实施例的微控制单元的示意图。
图5是本发明实施例的输出PWM波的示意图。
图6是本发明实施例的编码规则的示意图。
图7是本发明实施例的特定信号的示意图。
图中：红外对管1、手势外壳2、电控盒3、烟机面板4、透光区域5、透光面膜6、电脑板7。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1至图7所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例中的基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统，包括发射单元、接收单元和微控制单元MCU，发射单元和接收单元均与微控制单元MCU连接；发射单元的数量为两个，两个发射单元分别为左发射单元和右发射单元，左发射单元和右发射单元的工作原理相同，接收单元的数量为两个，两个接收单元分别为左接收单元和右接收单元，左接收单元和右接收单元的工作原理相同。设置两个发射单元和两个接收单元可避免误动作。
本实施例中的发射单元包括电阻R31、电阻R39、红外发光管IR1和三极管Q31，电阻R31的一端与发射单元的电源+5V连接，电阻R31的另一端与红外发光管IR1的阳极连接，三极管Q31的集电极与红外发光管IR1的阴极连接，三极管Q31的发射极接地，三极管Q31的基极与电阻R39一端连接，电阻R39的另一端与微控制单元MCU的第19引脚连接；红外发光管IR1为红外发光二极管，三极管Q31为NPN型三极管。
R31用于调节红外发光管IR1的发射电流大小，从而实现对手势识别距离远近的调节，微控制单元MCU的第19引脚通过电阻R39与三极管Q31的基极连接，电路工作时，微控制单元MCU通过第19引脚输出的PWM波控制三极管Q31的导通或关断来实现信号的发射，发射信号采用频率为38K的PWM波作为载波，占空比为D1（50%），发射0时微控制单元MCU控制输出PWM波，发射1时不输出PWM波。
本实施例中的接收单元包括电阻R33、电阻R34、电阻R35、瓷片电容C31、瓷片电容C32、电解电容E31和红外接收管IRM1，电阻R34的一端与接收单元的电源+5V连接，电阻R34的另一端与红外接收管IRM1的VCC引脚连接，电解电容E31和瓷片电容C32并联后、并接在红外接收管IRM1的VCC引脚和GND引脚之间，微控制单元MCU的第20引脚分两路、一路经电容C31接地、另一路与电阻R35的一端连接，电阻R35的另一端分两路、一路与红外接收管IRM1的OUT输出脚连接、另一路与电阻R33的一端连接，电阻R33的另一端与接收单元的电源+5V连接。
电阻R34、电解电容E31和瓷片电容C32构成RC滤波器，电源经过该RC滤波器后为红外接收管IRM1供电，可以起到防干扰作用，红外接收管IRM1为带屏蔽且具有自动解密功能的红外接收管，用于接收和自动解码收到的信号，信号解码后，经由电阻R35和瓷片电容C31组成的RC滤波器滤波后送微控制单元MCU处理。
本实施例中的红外发光管IR1和红外接收管IRM1组成红外对管1，红外对管1安装在手势外壳2上，手势外壳2为两个，两组手势外壳2为独立设计可拆卸的同一结构，手势外壳2用于固定红外对管1的位置，以达到避免漏光、并指定红外发射光管发光角度目的，手势外壳2安装在电控盒3上；电控盒3内安装有电脑板7，电脑板7与红外对管1连接。
本实施例中的电控盒3安装在烟机面板4上，烟机面板4为深色、且不透光结构；烟机面板4上设置有透光区域5，透光区域5贴有具有透射红外线功能的透光面膜6、以保证红外线信号穿透透光区域5进行传输；且透光面膜6透光率一致性较好，可保证手势识别距离一致性。
微控制单元MCU控制两组红外发光管IR1同时连续发射数据，发射数据采用频率为38K的PWM波作为载波，占空比为D1，发射0时MCU控制输出PWM波，发射1时不输出PWM波，见示意图5。
当有物体从透光区域5上面划过时，红外发光管IR1发射的信号会被反射回来，然后红外接收管IRM1如果收到反射回来的信号可判定上面有无物体经过。
采用曼切斯特编码规则编码发射的特定信号，编码规则详细见图6。一个完整有效的特定信号由开始头码+数据构成，红外对管1的特定信号详细见图7，同一端连续发射的两组特定信号间需间隔时间T。红外对管1的红外接收管IRM1实时接收数据并自动解码，当微控制单元MCU判断收到的信号为特定有效信号后，采用智能算法对其处理。
本实施例中的一种基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，如下：
I、任意一个红外接收管IRM1收到有效信号后，开始计时，T1时间（250ms）内另外一个红外接收管IRM1没有收到有效信号，输出无效控制信号，重新开始接收信号；
II、任意一个红外接收管IRM1收到有效信号后，开始计时，T2时间（30ms）内另外一个红外接收管IRM1收到有效信号，输出无效控制信号，重新计时；
III、任意一个红外接收管IRM1收到有效信号后，且另外一个红外接收管IRM1在T3时间（T2<T3<T1）也收到有效信号，输出有效手势一次，同时开始计时T4；
IV、若再次满足条件III，但T4<T5(500 ms)，输出无效信号数据，只有T4>T5时，满足条件III，再次输出下一次有效手势信号。
本实施例中的另一种基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，如下：
I、微控制单元MCU通过输出PWM波控制红外发光管IR1连续发射经过编码后的特定信号；
II、发射信号采用频率为38K的PWM波作为载波，占空比为D1（50%），发射0时微控制单元MCU控制输出PWM波，发射1时不输出PWM波，特定信号由开始头码+数据构成，连续发射的信号之间间隔时间T；
III、当有物体从透光区域5的上方经过时，会反射回来红外发光管IR1发射的信号，红外接收管IRM1收到信号后自动对其解码，并将解码后的数据传送给微控制单元MCU处理；
IV、微控制单元MCU对数据进行分析处理,当开始头码和数据内容都正确后,认为其为有效的特定信号,输出有效手势一次，开始计时T6；
V、再次满足条件IV，但T6<T5，输出无效信号数据，只有T6>T5时，满足条件IV，再次输出下一次有效手势信号。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统包括发射单元、接收单元和微控制单元MCU，所述发射单元和接收单元均与微控制单元MCU连接，其特征在于：
所述发射单元包括电阻R31、电阻R39、红外发光管IR1和三极管Q31，所述电阻R31的一端与发射单元的电源+5V连接，所述电阻R31的另一端与红外发光管IR1的阳极连接，所述三极管Q31的集电极与红外发光管IR1的阴极连接，所述三极管Q31的发射极接地，所述三极管Q31的基极与电阻R39一端连接，所述电阻R39的另一端与微控制单元MCU的第19引脚连接；
所述接收单元包括电阻R33、电阻R34、电阻R35、瓷片电容C31、瓷片电容C32、电解电容E31和红外接收管IRM1，所述电阻R34的一端与接收单元的电源+5V连接，所述电阻R34的另一端与红外接收管IRM1的VCC引脚连接，所述电解电容E31和瓷片电容C32并联后、并接在红外接收管IRM1的VCC引脚和GND引脚之间，所述微控制单元MCU的第20引脚分两路、一路经电容C31接地、另一路与电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端分两路、一路与红外接收管IRM1的OUT输出脚连接、另一路与电阻R33的一端连接，所述电阻R33的另一端与接收单元的电源+5V连接；
基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，如下：
I、微控制单元MCU通过输出PWM波控制红外发光管IR1连续发射经过编码后的特定信号；
II、发射信号采用频率为38K的PWM波作为载波，占空比为D1，发射0时微控制单元MCU控制输出PWM波，发射1时不输出PWM波，特定信号由开始头码+数据构成，连续发射的信号之间间隔时间T；
III、当有物体从透光区域（5）的上方经过时，会反射回来红外发光管IR1发射的信号，红外接收管IRM1收到信号后自动对其解码，并将解码后的数据传送给微控制单元MCU处理；
IV、微控制单元MCU对数据进行分析处理,当开始头码和数据内容都正确后,认为其为有效的特定信号,输出有效手势一次，开始计时T6；
V、再次满足条件IV，但T6<T5，输出无效信号数据，只有T6>T5时，满足条件IV，再次输出下一次有效手势信号。
2.根据权利要求1所述的基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，其特征在于：所述发射单元的数量为两个，所述两个发射单元分别为左发射单元和右发射单元，所述接收单元的数量为两个，所述两个接收单元分别为左接收单元和右接收单元。
3.根据权利要求1所述的基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，其特征在于：所述红外发光管IR1和红外接收管IRM1组成红外对管（1），所述红外对管（1）安装在手势外壳（2）上，所述手势外壳（2）安装在电控盒（3）上。
4.根据权利要求3所述的基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，其特征在于：所述手势外壳（2）用于固定红外对管（1）的位置，以达到避免漏光、并指定红外发射光管发光角度目的。
5.根据权利要求3所述的基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，其特征在于：所述电控盒（3）安装在烟机面板（4）上，所述烟机面板（4）上设置有透光区域（5），所述透光区域（5）贴有具有透射红外线功能的透光面膜（6）、以保证红外线信号穿透透光区域（5）进行传输。
6.根据权利要求3所述的基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，其特征在于：所述电控盒（3）内安装有电脑板（7），所述电脑板（7）与红外对管（1）连接。
7.根据权利要求1所述的基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，其特征在于：所述红外发光管IR1为红外发光二极管，所述三极管Q31为NPN型三极管。
8.根据权利要求5所述的基于红外对管发射-接收原理的手势控制油烟机系统的控制方法，其特征在于：所述烟机面板（4）为深色、且不透光结构。
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