CN115840390A - 一种低成本红外手势识别电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低成本红外手势识别电路及控制方法，其中，低成本红外手势识别电路包括信号处理电路、调节电路和单片机。该电路通过单片机检测接收信号处理电路输出信号的强弱来控制调节电路中各开关电路的开关状态，从而调节红外接收管的检测距离，并结合控制方法，通过判断采集的输出信号的AD值，能够自动适应环境的变化来避免检测距离衰减，规避手机摄像头发出的红外信号、物体移动以及触发界面产生油污导致的误触发等干扰，开发成本低，算法兼容性好，且对使用环境的要求低，适配性强，在使用灵敏度高的情况下具有较强的抗干扰能力，能够提高无接触触摸使用体验感，实现低成本、高精度的红外手势识别，投产响应快，适用范围广。

Description

一种低成本红外手势识别电路及控制方法

技术领域

本发明属于家电技术领域，具体涉及一种低成本红外手势识别电路及控制方法。

背景技术

目前厨电产品上大多使用机械按键、金属界面触摸或玻璃界面触摸。由于厨电的使用环境较为复杂，机械按键很容易藏污纳垢，不仅影响使用感触，而且也不美观。目前主流的金属界面触摸或玻璃界面触摸，虽然由于结构的改变，界面表面容易清洗，但在使用过程中还是容易沾染油污，造成响应不灵且影响美观。在这种情况下用户对于厨电产品无接触操控的需求也越来越急迫，目前无接触的方案大概通过摄像头、电磁场传感器、红外传感器三种方式，通过检测用户手势进行识别判断，从而无接触控制厨电产品的开关及模式的切换。

其中，摄像头的方案成本高，也需要进行大量数据库的建设，开发周期时间长，对于研发费时费力。电磁场传感器的方案，因其不能有金属的存在，但厨电产品从安全及质量的角度上考虑往往存在大量的金属结构件，故电磁场传感器的方案不适用于厨电产品。红外传感器的方案，在商用上其成本较低，且开发比较容易，但其抗干扰能力较差，检测距离不稳定，存在容易误判等缺点。因此，为提高用户体验感和手势识别准确性，本申请提出一种低成本红外手势识别电路及控制方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提出一种低成本红外手势识别电路及控制方法，能够提高用户无接触触摸使用体验感，实现低成本、高精度的红外手势识别。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明提出的一种低成本红外手势识别电路，包括信号处理电路、调节电路和单片机，其中：

信号处理电路，包括红外接收管Q4、电容C4、电阻R15、电容C2、二极管D2、电阻R16、运算放大器U1A、电阻R12、电阻R11、电阻R14、运算放大器U1B、电阻R10、电容C1、电阻R13和电阻R17，红外接收管Q4用于接收红外信号，且集电极接+5V电压，发射极通过电容C2与二极管D2的阴极连接，电容C4和电阻R15的一端连接红外接收管Q4的发射极，另一端连接二极管D2的阳极，运算放大器U1A的同相输入端INA+与二极管D2的阴极连接，反相输入端INA-通过电阻R12接地，负电源端接地，正电源端接+5V电压，输出端OUTA通过电阻R14与运算放大器U1B的同相输入端INB+连接，电阻R16的两端分别与运算放大器U1A的同相输入端INA+和运算放大器U1A的负电源端连接，电阻R11的两端分别与运算放大器U1A的反相输入端INA-和运算放大器U1A的输出端OUTA连接，运算放大器U1B的反相输入端INB-通过电容C1与运算放大器U1B的输出端OUTB连接，负电源端接地，正电源端接+5V电压，输出端OUTB依次通过电阻R13和电阻R17与单片机连接，电阻R10的两端分别连接运算放大器U1B的反相输入端INB-和电阻R13与电阻R17的公共端；

调节电路，包括红外发射管D1、第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路，各开关电路均包括第一电阻、第二电阻、三极管和第三电阻，三极管的发射极接地，集电极通过第三电阻与红外发射管D1的阴极连接，基极通过第一电阻与单片机连接，红外发射管D1的阳极接+5V电压，第二电阻的两端分别与三极管的基极和发射极连接，且第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的第三电阻的阻值依次递增；

单片机，用于采集信号处理电路的输出信号的AD值，并根据采集的AD值控制第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的开关状态。

优选地，信号处理电路还包括电阻R18和电容C3，电阻R18和电容C3的一端与运算放大器U1B的负电源端连接，另一端与单片机连接。

优选地，第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的第三电阻的阻值依次对应为220R、5.1K、12K。

一种低成本红外手势识别控制方法，基于上述的低成本红外手势识别电路，包括如下步骤：

S1、单片机输出第一信号驱动第三开关电路打开，并关断第一开关电路和第二开关电路，记当前状态的标志位为3；

S2、判断单片机是否采集到AD值，若是，执行步骤S3，否则，返回执行步骤S1；

S3、判断采集的AD值在第一预设数量的采样周期内是否持续大于第一预设阈值，若是，执行步骤S4，否则，执行步骤S5；

S4、判断第一预设数量的采样周期内任一采样周期的第一个上升沿和下一个上升沿的时间间隔是否为第一信号的输出周期，且该采样周期内的第一个上升沿和第一个下降沿的时间间隔是否为高电平的时间间隔，若是，执行步骤S13，否则，执行步骤S12；

S5、单片机输出第一信号驱动第二开关电路打开，并关断第一开关电路和第三开关电路，更新当前状态的标志位为2；

S6、判断单片机是否采集到AD值，若是，执行步骤S7，否则，返回执行步骤S5；

S7、判断采集的AD值在第二预设数量的采样周期内是否持续小于第二预设阈值，若是，执行步骤S9，否则，执行步骤S8；

S8、判断采集的AD值在第三预设数量的采样周期内是否持续大于第三预设阈值，若是，返回执行步骤S1，否则，返回执行步骤S4；

S9、单片机输出第一信号驱动第一开关电路打开，并关断第二开关电路和第三开关电路，更新当前状态的标志位为1；

S10、判断单片机是否采集到AD值，若是，执行步骤S11，否则，返回执行步骤S9；

S11、判断采集的AD值在第三预设数量的采样周期内是否持续大于第三预设阈值，若是，返回执行步骤S5，否则，返回执行步骤S4；

S12、判断当前状态的标志位，若当前状态的标志位为1，返回执行步骤S9，若当前状态的标志位为2，返回执行步骤S5，若当前状态的标志位为3，返回执行步骤S1；

S13、判断检测到红外信号开始至结束的时间间隔是否在预设时间范围内，若是，认为手势识别有效，进行响应，否则，返回执行步骤S12。

优选地，第一信号的周期为4ms，其中，高电平3.5ms，低电平0.5ms。

优选地，第一预设数量、第二预设数量和第三预设数量均为5个。

优选地，第一预设阈值为2560，第二预设阈值为1536，第三预设阈值为3840。

优选地，预设时间范围为130ms～150ms。

优选地，信号处理电路还包括电阻R18和电容C3，电阻R18和电容C3的一端与运算放大器U1B的负电源端连接，另一端与单片机连接。

优选地，第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的第三电阻的阻值依次对应为220R、5.1K、12K。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)该电路通过单片机检测接收的信号处理电路输出信号的强弱来控制调节电路中各开关电路的开关状态，从而调节红外接收管的检测距离，自动适应环境的变化，避免检测距离衰减，且配置方便，如通过单片机预先设置相关参数，包括设置区别于手机摄像头发出的红外信号的红外频段以及设置区别于人体习惯挥动时间的规律性，即可规避手机摄像头发出的红外信号、物体移动、以及触发界面产生油污导致的误触发等干扰，能够提高无接触触摸使用体验感，实现低成本、高精度的红外手势识别；

2)该控制方法结合硬件电路实现，通过判断采集的信号处理电路输出信号的AD值，能够自动适应环境的变化来避免检测距离衰减、以及规避手机摄像头发出的红外信号、物体移动等误触发干扰，开发成本低，算法兼容性好，且对使用环境的要求低，适配性强，在使用灵敏度高的情况下具有较强的抗干扰能力，使得应用的厨电产品用户体验感好，且成本低，投产响应快，适用范围广。

附图说明

图1为本发明低成本红外手势识别电路的电路图；

图2为本发明低成本红外手势识别控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

实施例1：

如图1所示，一种低成本红外手势识别电路，包括信号处理电路、调节电路和单片机，其中：

信号处理电路，包括红外接收管Q4、电容C4、电阻R15、电容C2、二极管D2、电阻R16、运算放大器U1A、电阻R12、电阻R11、电阻R14、运算放大器U1B、电阻R10、电容C1、电阻R13和电阻R17，红外接收管Q4用于接收红外信号，且集电极接+5V电压，发射极通过电容C2与二极管D2的阴极连接，电容C4和电阻R15的一端连接红外接收管Q4的发射极，另一端连接二极管D2的阳极，运算放大器U1A的同相输入端INA+与二极管D2的阴极连接，反相输入端INA-通过电阻R12接地，负电源端接地，正电源端接+5V电压，输出端OUTA通过电阻R14与运算放大器U1B的同相输入端INB+连接，电阻R16的两端分别与运算放大器U1A的同相输入端INA+和运算放大器U1A的负电源端连接，电阻R11的两端分别与运算放大器U1A的反相输入端INA-和运算放大器U1A的输出端OUTA连接，运算放大器U1B的反相输入端INB-通过电容C1与运算放大器U1B的输出端OUTB连接，负电源端接地，正电源端接+5V电压，输出端OUTB依次通过电阻R13和电阻R17与单片机连接，电阻R10的两端分别连接运算放大器U1B的反相输入端INB-和电阻R13与电阻R17的公共端；

调节电路，包括红外发射管D1、第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路，各开关电路均包括第一电阻、第二电阻、三极管和第三电阻，三极管的发射极接地，集电极通过第三电阻与红外发射管D1的阴极连接，基极通过第一电阻与单片机连接，红外发射管D1的阳极接+5V电压，第二电阻的两端分别与三极管的基极和发射极连接，且第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的第三电阻的阻值依次递增；

单片机，用于采集信号处理电路的输出信号的AD值，并根据采集的AD值控制第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的开关状态。

在一实施例中，信号处理电路还包括电阻R18和电容C3，电阻R18和电容C3的一端与运算放大器U1B的负电源端连接，另一端与单片机连接。电阻R18和电容C3组成滤波电路将处理好的的实时信号传给单片机。

在一实施例中，第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的第三电阻的阻值依次对应为220R、5.1K、12K。具体阻值可根据实际需求调整。

具体地，该电路可应用于家电产品，如油烟机。如图1所示，隔空接收红外信号(如手势红外信号)的红外接收管Q4的集电极连接+5V电压，红外接收管Q4的发射极输出信号连接滤波电容C4，通过限流电阻R15接地GND，红外接收管Q4的发射极输出信号还通过电容C2进行整形后连接到二极管D2的阴极以及电阻R16的一端，二极管D2的阳极和电阻R16另一端接地GND，用于负电压脉冲放电，同时电容C2的输出信号连到运算放大器U1A的同相输入端INA+，运算放大器U1的反相输入端INA-连接电阻R11和电阻R12的一端，电阻R12另一端接地GND，电阻R11的另一端接到运算放大器U1A的输出端OUTA形成放大电路，放大后的信号通过电阻R14连接到运算放大器U1B的同相输入端INB+，运算放大器U1B的反相输入端INB-连到电阻R10和电容C1的一端，运算放大器U1B的输出端OUTB连接到电容C1的另一端，并通过电阻R13连接电阻R10的另一端，最后输出信号通过电阻R17连接到电阻R18和电容C3的一端，电阻R18和电容C3的另一端与运算放大器U1B的负电源端共地GND，组成滤波电路将处理好的实时信号传给单片机。

各开关电路均包括第一电阻、第二电阻、三极管和第三电阻，即第一开关电路的第一电阻、第二电阻、三极管和第三电阻依次对应为电阻R4、电阻R7、三极管Q1、电阻R1；第二开关电路的第一电阻、第二电阻、三极管和第三电阻依次对应为电阻R5、电阻R8、三极管Q2、电阻R2；第三开关电路的第一电阻、第二电阻、三极管和第三电阻依次对应为电阻R6、电阻R9、三极管Q3、电阻R3。且第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的第三电阻的阻值依次递增，本实施例中电阻R1、电阻R2、电阻R3的阻值依次对应为220R、5.1K、12K。对于第一开关电路，单片机会通过电阻R4连接到三极管Q1的基极，电阻R7的两端连接三极管Q1的发射极和基极，增强三极管Q1的稳定性，三极管Q1的集电极通过限流电阻R1连接到红外发射管D1的阴极，红外发射管D1的阳极接+5V电压。第二开关电路和第三开关电路同理。各开关电路原理相同，通过不同的限流电阻阻值，由单片机控制红外发射管D1的发射功率。单片机用于采集信号处理电路的输出信号的AD值，并根据采集的AD值控制第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的开关状态。

工作原理：

初始状态下，单片机输出信号使三极管Q3工作，三极管Q1和三极管Q2关断，此时红外发射管D1的限流电阻为R3。当单片机采集到AD值在5个采样周期持续大于2560时，维持三极管Q3工作使限流电阻为R3不变，否则，单片机输出信号使三极管Q2工作，三极管Q1和三极管Q3断开，使红外发射管D1的限流电阻为R2，通过改变限流电阻使红外发射管D1的发射功率增大。输出信号可避开干扰源(如手机摄像头)发出的红外信号的红外频段，避免误触发，具体可更根据实际需求调整。

在单片机输出信号使三极管Q2工作时，单片机采集到AD值在5个采样周期若持续处于1536至3840，维持三极管Q2工作使限流电阻为R2不变。单片机采集到AD值在5个采样周期持续大于3840时，单片机输出信号使三极管Q3工作，三极管Q1和三极管Q2断开，此时红外发射管D1的限流电阻为R3，通过改变限流电阻使红外发射管D1的发射功率减小。单片机采集到AD值在5个采样周期持续小于1536时，单片机输出信号使三极管Q1工作，三极管Q2和三极管Q3断开，此时红外发射管D1的限流电阻为R1，通过改变限流电阻使红外发射管D1的发射功率增大。

在单片机输出信号使三极管Q1工作时，单片机采集到AD值在5个采样周期持续小于3840时，维持三极管Q1工作使限流电阻为R1不变，否则，单片机输出信号使三极管Q2工作，三极管Q1和三极管Q3断开，此时红外发射管D1的限流电阻为R2，通过改变限流电阻使红外发射管D1的发射功率减小。上述具体数值可根据实际需求调整。且在每次调节后还可通过单片机进一步判断手势识别的开始和结束时间是否符合人体习惯挥动时间的规律性，在不符合时不进行响应，可避免误触发。

该电路通过单片机检测接收的信号处理电路输出信号的强弱来控制调节电路中各开关电路的开关状态，从而调节红外接收管的检测距离，自动适应环境的变化，避免检测距离衰减，且配置方便，如通过单片机预先设置相关参数，包括设置区别于手机摄像头发出的红外信号的红外频段以及设置区别于人体习惯挥动时间的规律性，即可规避手机摄像头发出的红外信号、物体移动、以及触发界面产生油污导致的误触发等干扰，能够提高无接触触摸使用体验感，实现低成本、高精度的红外手势识别。

实施例2：

如图2所示，一种低成本红外手势识别控制方法，基于实施例1所述的低成本红外手势识别电路，包括如下步骤：

S1、单片机输出第一信号驱动第三开关电路打开，并关断第一开关电路和第二开关电路，记当前状态的标志位为3；

S2、判断单片机是否采集到AD值，若是，执行步骤S3，否则，返回执行步骤S1；

S3、判断采集的AD值在第一预设数量的采样周期内是否持续大于第一预设阈值，若是，执行步骤S4，否则，执行步骤S5；

S4、判断第一预设数量的采样周期内任一采样周期的第一个上升沿和下一个上升沿的时间间隔是否为第一信号的输出周期，且该采样周期内的第一个上升沿和第一个下降沿的时间间隔是否为高电平的时间间隔，若是，执行步骤S13，否则，执行步骤S12；

S5、单片机输出第一信号驱动第二开关电路打开，并关断第一开关电路和第三开关电路，更新当前状态的标志位为2；

S6、判断单片机是否采集到AD值，若是，执行步骤S7，否则，返回执行步骤S5；

S7、判断采集的AD值在第二预设数量的采样周期内是否持续小于第二预设阈值，若是，执行步骤S9，否则，执行步骤S8；

S8、判断采集的AD值在第三预设数量的采样周期内是否持续大于第三预设阈值，若是，返回执行步骤S1，否则，返回执行步骤S4；

S9、单片机输出第一信号驱动第一开关电路打开，并关断第二开关电路和第三开关电路，更新当前状态的标志位为1；

S10、判断单片机是否采集到AD值，若是，执行步骤S11，否则，返回执行步骤S9；

S11、判断采集的AD值在第三预设数量的采样周期内是否持续大于第三预设阈值，若是，返回执行步骤S5，否则，返回执行步骤S4；

S12、判断当前状态的标志位，若当前状态的标志位为1，返回执行步骤S9，若当前状态的标志位为2，返回执行步骤S5，若当前状态的标志位为3，返回执行步骤S1；

S13、判断检测到红外信号开始至结束的时间间隔是否在预设时间范围内，若是，认为手势识别有效，进行响应，否则，返回执行步骤S12。

在一实施例中，第一信号的周期为4ms，其中，高电平3.5ms，低电平0.5ms。具体数值还可根据实际需求调整。

在一实施例中，第一预设数量、第二预设数量和第三预设数量均为5个。具体数值可根据实际需求调整，各预设数量可相同或不同。

在一实施例中，第一预设阈值为2560，第二预设阈值为1536，第三预设阈值为3840。

在一实施例中，预设时间范围为130ms～150ms。

在一实施例中，信号处理电路还包括电阻R18和电容C3，电阻R18和电容C3的一端与运算放大器U1B的负电源端连接，另一端与单片机连接。电阻R18和电容C3组成滤波电路将处理好的的实时信号传给单片机。

在一实施例中，第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的第三电阻的阻值依次对应为220R、5.1K、12K。具体阻值可根据实际需求调整。

具体地，该方法基于实施例1所述的低成本红外手势识别电路结构实现，该电路应用于家电产品，如油烟机。首先，在实际应用中手机的摄像头会在工作时发送红外信号，且红外频段与红外发射管D1发出的红外线波长(如940nm)可能相同，这会使红外接收管D1将这些红外信号也传输给单片机，会产生误判。为解决此问题，本申请在单片机驱动红外发射管D1时避开手机上使用的频率周期。如不同品牌手机的设定也有不同，苹果手机的红外发射波长与红外发射管D1不一致，红外接收管Q4不受影响。华为手机的红外发射波长与红外发射管D1基本一致，发射信号周期为11ms，高电平9ms，低电平2ms；小米手机的红外发射波长与红外发射管D1基本一致，发射信号周期为7ms，高电平4ms，低电平3ms；荣耀手机的红外发射波长与红外发射管D1基本一致，发射信号周期为9ms，高电平6ms，低电平3ms。设定特定的发射信号周期及占空比，如发射信号周期为4ms，高电平3.5ms，低电平0.5ms，这样在单片机接收红外接收管Q4的返回信号时通过检验一个周期内第一个上升沿和下一个上升沿的时间间隔是否为4ms以及此周期内的第一个上升沿和第一个下降沿的时间间隔是否为3.5ms，即可判断信号是否为有效信号，并排除干扰。

其次，外界环境的不同可能导致接收效果不同，当外界有干扰光源时会导致红外接收管Q4的接收信号产生强弱变化，通过软件硬件相互配合，在通过因外界光源变化使红外接收管Q4的接收信号变弱时，通过硬件电路转化输出的信号电压也会变弱，此时较小限流电阻能够增大红外发射管D1的发射功率，从而使红外接收管Q4的接收信号增强，避免检测距离衰减。通过单片机调整控制红外发射管D1的三极管Q1、三极管Q2和三极管Q3的关闭和导通，来对应调整红外发射管D1的限流电阻，自适应调整红外发射管D1的发射功率，从而调整红外接收管Q4的接收信号，减少外界的干扰因素。

此外，手势识别在实际使用中，如果有物体在前面晃动，也有可能造成误触发。为解决此问题，本申请根据人们习惯挥动时间的规律性，如红外接收管Q4接收挥手开始和结束的时间间隔一般在130ms到150ms，如果取值大于150ms，会容易和其他物体的运动时间相重合产生误判，如果取值低于130ms会使手势判断不灵敏，有不触发的可能。

该方法具体过程如下：

低成本红外手势识别电路上电，初始状态下，单片机输出信号使三极管Q3工作，三极管Q1和三极管Q2关断，此时红外发射管D1的限流电阻为R3。当单片机采集到AD值在5个采样周期持续大于2560时，维持三极管Q3工作使限流电阻为R3不变，否则，单片机输出信号使三极管Q2工作，三极管Q1和三极管Q3断开，使红外发射管D1的限流电阻为R2，通过改变限流电阻使红外发射管D1的发射功率增大。第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路各自工作时当前状态的标志位依次对应为3、2、1，标志位的编号仅用于识别当前状态，具体符号可任意设置。

在单片机输出信号使三极管Q2工作时，单片机采集到AD值在5个采样周期若持续处于1536至3840，维持三极管Q2工作使限流电阻为R2不变。单片机采集到AD值在5个采样周期持续大于3840时，单片机输出信号使三极管Q3工作，三极管Q1和三极管Q2断开，此时红外发射管D1的限流电阻为R3，通过改变限流电阻使红外发射管D1的发射功率减小。单片机采集到AD值在5个采样周期持续小于1536时，单片机输出信号使三极管Q1工作，三极管Q2和三极管Q3断开，此时红外发射管D1的限流电阻为R1，通过改变限流电阻使红外发射管D1的发射功率增大。

在单片机输出信号使三极管Q1工作时，单片机采集到AD值在5个采样周期持续小于3840时，维持三极管Q1工作使限流电阻为R1不变，否则，单片机输出信号使三极管Q2工作，三极管Q1和三极管Q3断开，此时红外发射管D1的限流电阻为R2，通过改变限流电阻使红外发射管D1的发射功率减小。上述具体数值可根据实际需求调整。

以下通过对搭载该电路的4台不同机型油烟机样机(包括型号为K2105的样机一、型号为K2003(ZS)-01的样机二、型号为K2101的样机三、型号为K2201的样机四)和1台现有技术原本的油烟机样机(型号为K2101的对比样机)进行实验。如表1、2、3所示。

表1

表1为手机摄像头在油烟机前晃动的实验结果，利用4台不同机型样机、1台对比样机以及现在市面主流的4个品牌的手机作为实验对象，进行手机摄像头在油烟机前晃动的操作，每次实验均进行100次，对于采用本申请电路的4台不同机型样机均不会触发油烟机误动作，而对于对比样机，因为手机的摄像头会在工作时发送红外信号，且在红外频段与红外发射管D1发出的红外线波长相同时，如对于华为、小米、荣耀手机，易产生误触发。

表2

表2为不同光源下油烟机手势识别的实验结果，利用4台不同机型样机、1台对比样机以及现在市面主流的4中灯源作为实验对象，通过模拟4种不同光源下，测量其在手势要求的最远距离30cm，由本方法自适应调节后单片机最终采样的AD信号的衰减情况，对于采用本申请电路的4台不同机型样机，在太阳光、白炽灯、节能灯、LED灯四种光源下，其中，白炽灯采用不同功率(如15W和85W)、节能灯采用不同功率(如7W和13W)、LED灯功率(如20W)，均未产生衰减距离均不会衰减，而对于对比样机，受光源的影响较大，距离易产生衰减。

表3

表3为物体在油烟机前晃动的实验结果，利用4台不同机型样机，并模拟不同情况下从样机前经过100次，可以看出在将手势开始和结束的时间间隔取值在130ms到150ms之间，不会产生误触发，可以解决有效解决物体在红外接收管Q4前面晃动时的误触发问题。

该控制方法结合低成本红外手势识别电路实现，通过判断采集的信号处理电路输出信号的AD值，能够自动适应环境的变化来避免检测距离衰减、以及规避手机摄像头发出的红外信号、物体移动等误触发干扰，开发成本低，算法兼容性好，且对使用环境的要求低，适配性强，在使用灵敏度高的情况下具有较强的抗干扰能力，使得应用的厨电产品用户体验感好，且成本低，投产响应快，适用范围广。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请描述较为具体和详细的实施例，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种低成本红外手势识别电路，其特征在于：所述低成本红外手势识别电路包括信号处理电路、调节电路和单片机，其中：

所述信号处理电路，包括红外接收管Q4、电容C4、电阻R15、电容C2、二极管D2、电阻R16、运算放大器U1A、电阻R12、电阻R11、电阻R14、运算放大器U1B、电阻R10、电容C1、电阻R13和电阻R17，所述红外接收管Q4用于接收红外信号，且集电极接+5V电压，发射极通过所述电容C2与所述二极管D2的阴极连接，所述电容C4和电阻R15的一端连接所述红外接收管Q4的发射极，另一端连接所述二极管D2的阳极，所述运算放大器U1A的同相输入端INA+与所述二极管D2的阴极连接，反相输入端INA-通过所述电阻R12接地，负电源端接地，正电源端接+5V电压，输出端OUTA通过所述电阻R14与所述运算放大器U1B的同相输入端INB+连接，所述电阻R16的两端分别与所述运算放大器U1A的同相输入端INA+和所述运算放大器U1A的负电源端连接，所述电阻R11的两端分别与所述运算放大器U1A的反相输入端INA-和所述运算放大器U1A的输出端OUTA连接，所述运算放大器U1B的反相输入端INB-通过所述电容C1与所述运算放大器U1B的输出端OUTB连接，负电源端接地，正电源端接+5V电压，输出端OUTB依次通过所述电阻R13和电阻R17与所述单片机连接，所述电阻R10的两端分别连接所述运算放大器U1B的反相输入端INB-和所述电阻R13与电阻R17的公共端；

所述调节电路，包括红外发射管D1、第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路，各所述开关电路均包括第一电阻、第二电阻、三极管和第三电阻，所述三极管的发射极接地，集电极通过所述第三电阻与所述红外发射管D1的阴极连接，基极通过所述第一电阻与所述单片机连接，所述红外发射管D1的阳极接+5V电压，所述第二电阻的两端分别与所述三极管的基极和发射极连接，且所述第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的第三电阻的阻值依次递增；

所述单片机，用于采集所述信号处理电路的输出信号的AD值，并根据采集的AD值控制所述第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的开关状态。

2.如权利要求1所述的低成本红外手势识别电路，其特征在于：所述信号处理电路还包括电阻R18和电容C3，所述电阻R18和电容C3的一端与所述运算放大器U1B的负电源端连接，另一端与所述单片机连接。

3.如权利要求1所述的低成本红外手势识别电路，其特征在于：所述第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的第三电阻的阻值依次对应为220R、5.1K、12K。

4.一种低成本红外手势识别控制方法，基于权利要求1所述的低成本红外手势识别电路，其特征在于：所述低成本红外手势识别控制方法包括如下步骤：

S1、单片机输出第一信号驱动第三开关电路打开，并关断第一开关电路和第二开关电路，记当前状态的标志位为3；

S2、判断单片机是否采集到AD值，若是，执行步骤S3，否则，返回执行步骤S1；

S3、判断采集的AD值在第一预设数量的采样周期内是否持续大于第一预设阈值，若是，执行步骤S4，否则，执行步骤S5；

S4、判断第一预设数量的采样周期内任一采样周期的第一个上升沿和下一个上升沿的时间间隔是否为第一信号的输出周期，且该采样周期内的第一个上升沿和第一个下降沿的时间间隔是否为高电平的时间间隔，若是，执行步骤S13，否则，执行步骤S12；

S5、单片机输出第一信号驱动第二开关电路打开，并关断第一开关电路和第三开关电路，更新当前状态的标志位为2；

S6、判断单片机是否采集到AD值，若是，执行步骤S7，否则，返回执行步骤S5；

S7、判断采集的AD值在第二预设数量的采样周期内是否持续小于第二预设阈值，若是，执行步骤S9，否则，执行步骤S8；

S8、判断采集的AD值在第三预设数量的采样周期内是否持续大于第三预设阈值，若是，返回执行步骤S1，否则，返回执行步骤S4；

S9、单片机输出第一信号驱动第一开关电路打开，并关断第二开关电路和第三开关电路，更新当前状态的标志位为1；

S10、判断单片机是否采集到AD值，若是，执行步骤S11，否则，返回执行步骤S9；

S11、判断采集的AD值在第三预设数量的采样周期内是否持续大于第三预设阈值，若是，返回执行步骤S5，否则，返回执行步骤S4；

S12、判断当前状态的标志位，若当前状态的标志位为1，返回执行步骤S9，若当前状态的标志位为2，返回执行步骤S5，若当前状态的标志位为3，返回执行步骤S1；

S13、判断检测到红外信号开始至结束的时间间隔是否在预设时间范围内，若是，认为手势识别有效，进行响应，否则，返回执行步骤S12。

5.如权利要求4所述的低成本红外手势识别控制方法，其特征在于：所述第一信号的周期为4ms，其中，高电平3.5ms，低电平0.5ms。

6.如权利要求4所述的低成本红外手势识别控制方法，其特征在于：所述第一预设数量、第二预设数量和第三预设数量均为5个。

7.如权利要求4所述的低成本红外手势识别控制方法，其特征在于：所述第一预设阈值为2560，所述第二预设阈值为1536，所述第三预设阈值为3840。

8.如权利要求4所述的低成本红外手势识别控制方法，其特征在于：所述预设时间范围为130ms～150ms。

9.如权利要求4所述的低成本红外手势识别电路，其特征在于：所述信号处理电路还包括电阻R18和电容C3，所述电阻R18和电容C3的一端与所述运算放大器U1B的负电源端连接，另一端与所述单片机连接。

10.如权利要求4所述的低成本红外手势识别电路，其特征在于：所述第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路的第三电阻的阻值依次对应为220R、5.1K、12K。

Images