CN202522715U

CN202522715U - 一种建筑智能控制用物联网自适应红外感应器

Info

Publication number: CN202522715U
Application number: CN2012201841320U
Authority: CN
Inventors: 龚建平
Original assignee: HUIZHOU YARUN INTELLIGENT CONTROL EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: HUIZHOU YARUN INTELLIGENT CONTROL EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2022-04-26

Abstract

本实用新型公开了一种建筑智能控制用物联网自适应红外感应器，包括分别与微控制器连接的人体热释红外信号处理模块、照度感应模块、通讯模块、EEPROM存储器、电源模块，所述人体热释红外信号处理模块还连接至少一个人体热释红外探头。本实用新型可自动调整适应当前环境，滤除环境干扰，有效提高人体红外感应灵敏度和探测距离，实现多感应器联网控制，新感应器更换后自动从总线主控器恢复配置信息，维护方便。

Description

一种建筑智能控制用物联网自适应红外感应器

技术领域

本实用新型涉及一种网络连接控制的红外传感器。

背景技术

传统红外感应器没有微处理器，不能进行智能控制，不能进行复杂的数字滤波运算，也不能进行复杂的逻辑判断，所以不能自适应环境的变化。传统感应器只采用简单的运算放大器，运算器精度不高，电参数容易受到辐射、热源等环境因素的干扰。现有热释电红外探头自身容易受光源、热源的干扰，探测灵敏度低。没有通信联网单元，无法联网，相互间也就无法参与进行逻辑判断。

现有红外感应器具有以下缺点：

1、性能不稳定，容易受容易受各种热源、光源干扰，对环境适应性差。比如感应器安装在窗口旁边，即使微风吹过时，也经常会误动作检测到有人。此外，在夏天高温天气，环境温度接近于人体的温度，会容易误检或漏检。2、易受射频辐射的干扰，有些感应器在旁边拨打或接听手机时，会有误检测到有人的情况。3、检测距离近，传统的红外感应器检测距离一般都没能超过10米。4、电路复杂，大部分需要运算放大器将热释电红外探头输出的信号放大后再处理。5、不能联网控制，感应器相互间不能参与进行逻辑判断。在有些应用场合，需要多个感应器一起联网，由感应器检测到的状态参与进行与、或、非等复杂的逻辑运算后才做出动作。

实用新型内容

本实用新型提供的一种物联网自适应红外感应器，可自动调整适应当前环境，滤除环境干扰，有效提高人体红外感应灵敏度和探测距离，实现多感应器联网控制，新感应器更换后自动从总线主控器恢复配置信息，维护方便。

本实用新型的一种建筑智能控制用物联网自适应红外感应器，包括分别与微控制器连接的人体热释红外信号处理模块(即IPR信号处理模块)、照度感应模块、通讯模块、EEPROM存储器、电源模块，所述人体热释红外信号处理模块还连接至少一个人体热释红外探头(即IPR探头)。

进一步，所述通讯模块采用RS485总线网络结构与互联网连接。所述通讯模块通过SP485REN收发芯片在一对平衡传输线上连接多对发送器/接收器。

进一步，所述人体热释红外信号处理模块包括人体红外感应控制芯片，内置有输出PIR传感器基准电压电路，环境温度补偿电路，可自动调整适应当前环境防止干扰的运算放大器及滤波算法模块。

本实用新型的产品具有以下优点：

1、自适应环境变化能力强，稳定性好，抗干扰能力强。采用了第三代PIR(Passive Infra-Red)红外感应控制芯片，增加了微控制器功能，对PIR信号进行复杂的数字滤波运算，配合硬件滤波电路，大大增强了感应器的自适应环境变化的能力、增强了稳定性和抗干扰能力。采用了独特的软、硬件滤波算法后，相同条件下，将传统感应器与本发明感应器放置在窗口旁边，传统感应器经常受到阳光、风吹干扰误动作，而本品很少有误触发。

2、感应距离远。将传统感应器和本专利感应器安装在相同的高度离地面3米的高度，传统感应器要人体离感应器地面中心点2.5米左右的地方才感应到有人移动，而本专利在3.5米左右的地方就可以感应到有人移动。

3、一致性好。本专利感应器批量生产时，大部分感应器感应距离基本一致，不需要单独对感应器电参数进行调整，大幅降低生产成本。

4、可以联网进行逻辑智能控制。本专利感应器最多可以128个一起联网智能控制。

5、可以自动匹配恢复信息，自适应好。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的物联网自适应红外感应器结构示意方框图。

图2是物联网自适应红外感应器的PIR探头及硬件滤波模块示意图。

图3是物联网自适应红外感应器的RS485通信模块示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种建筑智能控制用物联网自适应红外感应器，包括分别与微控制器(MCU)连接的高精度PIR信号处理模块、照度感应模块、485通讯模块、EEPROM存储器、电源模块等，所述IPR信号处理模块连接至少一个PIR探头。

如图2所示，具体介绍PIR探头及硬件滤波模块，U4为PIR探头，用于感应人体移动的动作。当人体进入感应器的感应范围时，PIR感应器检测到人体红外光谱的变化，S引脚就会输出微弱的电压信号，该信号送入PIR控制芯片AS081的PIR引脚。AS081是一个CMOS工艺集成的PIR控制器芯片，内置输出PIR传感器基准电压，有效减少因电压变化引起的干扰。内置运算放大器及高精度硬件滤波算法模块，可自调整适应当前环境，有效区分人体信号和干扰信号。可外加热敏电阻或使用IC内部的热敏传感器探测环境温度，对因环境温度变化造成的灵敏度下降进行补偿。PIR感应器输出的信号经过AS081控制芯片的前述处理，已经大大降低了环境对其的干扰。PIR感应器输出信号经过AS081硬件滤波处理后，从AS081的OUT引脚输出，再进入MCU的内置AD转换模块转换为数字信号进行数字滤波处理。

微控制器MA803是一款80C51内核的微控制器。运行速度快，相同晶振频率条件下，其运行速度是传统8051微控制器的12倍。采用增强型UART，支持帧错误检测和硬件地址识别。内建8通道10位AD转换器。如期所述PIR控制芯片AS081输出信号进入MA803内置AD转换器转换为数字信号。MA803对采集到的数字信号采用滑动平均数字滤波算法进行处理，具体实现过程为，MA803微处理器每秒钟进行100次AD转换，程序内部建立一个下标为20的数组用于存储采集到的PIR信号，每完成一次AD转换，就将数组的前19个数往后移动，将第20个数移出数组，同时将最新采集到的AD值移入到数组的第一个数，这样就完成了数字滤波的滑动过程。然后将数组里的20个数采用冒泡法进行从大到小的顺序排序，排序完成后，将最大的两个数和最小的两个数剔除，只剩下16个数，再将剩下的16个数进行累加和，然后用累加和除以16，即得到经过滑动平均数字滤波后的AD转换值。PIR信号经过MCU的数字滤波后，进一步去除了环境的干扰，有效的提取了真实的人体移动信号。

本实用新型联网进行逻辑控制的实现方案主要采用RS 485通讯模块，如图3所示，运用RS485总线网络结构简单，布线成本低，它是一种多发送器标准，本实用新颖发明采用SP485REN收发芯片，能在一对平衡传输线上连接多达128个发送器/接收器对，在工业等集散控制系统等需要多点通信的网络中应用极为广泛。TVS1、TVS2、TVS3为瞬变二极管，用于避免瞬变的电压变化对SP485REN芯片的损坏，F2、F3为自恢复保险丝，电流超过一定的值后即变为高阻态，避免大电流对SP485REN芯片的损坏。PIR感应器加入485通信单元后，就可以联网进行逻辑判断控制。比如，在停车场有多个出入口，要求任意一个出入口检测到有人或车后，灯光打开；所有感应器都检测到没人和车后，延时一段时间后才关灯。如果停车场安装了带RS485总线联网通信功能的感应器，当感应器状态有变化时，在总线主控器的协调下，将变化的状态广播发送到总线上，则所有感应器都可以相互知道对方的感应检测状态，就可以做出与、或、非等复杂的逻辑判断。下面介绍感应器配置信息恢复的实现：

作为一款带RS485通信功能的感应器，可以通过和主控器联网后方便连接到PC机，方便的对感应器进行参数设置以及功能配置。比如可以设定感应器的灵敏度、延时时间、逻辑控制功能等。而一旦感应器失效后，通过PC机设置的信息有可能也随之丢失。换上新的感应器后，如果需要重新通过PC机再设置一次参数，那对用户来说是件很复杂的事。为解决该问题，每个感应器设置一个EEPROM存储器，用于存储PC机设置的信息，在PC机对该感应器进行信息设置的同时，也将该信息存贮到主控制器上。一旦换上了新的感应器，感应器首先判断自身的一个专用标志是否为新感应器的EEPROM地址，若该EEPROM地址的内容为新的标志，则请求从主控制器下载原先的感应器信息。下载完成后，修改EEPROM的标志内容，表示该感应器已不是新感应器。从而实现了新感应器换上后免维护的效果。本实用新型在以下方面作了重大创新：

1、采用了第三代PIR红外感应控制芯片，内置输出PIR传感器基准电压，有效减少因电压变化引起的干扰；内置运算放大器及高精度硬件滤波算法单元，可自调整适应当前环境，有效区分人体信号和干扰信号；可外加热敏电阻或使用IC内部的热敏传感器探测环境温度，对因环境温度变化造成的灵敏度下降进行补偿。

2、增加了MCU功能，对PIR信号进行复杂的数字滤波运算，配合硬件滤波电路，大大增强了感应器的自适应环境变化的能力、增强了稳定性和抗干扰能力。同时也赋予了感应器智能控制功能。

3、增加了RS485通信功能，多感应器可以联网进行与、或、非等逻辑智能判断功能。新感应器信息可以自动恢复，做到配置信息自适应。

Claims

1.一种建筑智能控制用物联网自适应红外感应器，其特征在于，包括分别与微控制器连接的人体热释红外信号处理模块、照度感应模块、通讯模块、EEPROM存储器、电源模块，所述人体热释红外信号处理模块还连接至少一个人体热释红外探头。

2.如权利要求1所述建筑智能控制用物联网自适应红外感应器，其特征在于，所述通讯模块采用RS485总线网络结构与互联网连接。

3.如权利要求2所述建筑智能控制用物联网自适应红外感应器，其特征在于，所述通讯模块通过SP485REN收发芯片在一对平衡传输线上连接多对发送器/接收器。

4.如权利要求1所述建筑智能控制用物联网自适应红外感应器，其特征在于，所述人体热释红外信号处理模块包括人体红外感应控制芯片，内置有输出PIR传感器基准电压电路，环境温度补偿电路，可自动调整适应当前环境防止干扰的运算放大器以及滤波算法模块。