CN203279306U - 开关控制装置 - Google Patents

Abstract

一种开关控制装置，包括数字信号处理器以及至少一距离传感器；所述距离传感器用于监测预设范围内是否有人员出现，并将监测信号通过一接口电路传送至所述数字信号处理器；所述数字信号处理器与至少一开关相连，用于对接收到的监测信号进行处理，并发出控制信号至相应的开关，控制所述开关的开启和关闭。通过设置距离传感器随时监测相应监测范围内人物，并通过数字信号处理器控制开关的开启与闭合，使得有人员经过时点亮对应的灯具，无人状态时灯具则处于熄灭状态，以节省能源，避免不必要的浪费。电路结构简单，可实现智能控制，而不需要人每天将其开通或者是关断。

Description

开关控制装置

技术领域

本实用新型涉及电子控制技术领域，尤其涉及一种利用传感器以及数字信号采集和处理技术控制电器开关闭合的开关控制装置。

背景技术

随着世界经济的发展，能源问题越来越突出，国家大力提倡节能减排。现有的灯具的控制开关中，大都是一个开关控制多盏灯，例如学校楼宇每一层走廊上的一排电灯通过一个开关控制。这些开关通常需要人每天将其开通、关断。很多时候不论走廊有没有人，所有的灯都处于开的状态，造成能源的浪费，而且长时间的使用也降低了灯具的使用寿命。

因此，需要一种能够在灯具不需要工作的时段自动断开开关的开关控制装置，以避免不必要的能源浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种开关控制装置，采用距离传感器以及数字信号处理器控制灯具开关的开启与闭合，实现对照明灯具的智能控制，以节省能源，避免不必要的浪费。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。

一种开关控制装置，包括数字信号处理器以及至少一距离传感器；所述距离传感器用于监测预设范围内是否有人员出现，并将监测信号通过一接口电路传送至所述数字信号处理器；所述数字信号处理器与至少一开关相连，用于对接收到的监测信号进行处理，并发出控制信号至相应的开关，控制所述开关的开启和关闭。

进一步，所述开关控制装置还包括一与所述数字信号处理器相连的光敏传感器，所述光敏传感器用于感应光线变化，并输出电信号至所述数字信号处理器，从而启动所述开关控制装置。

进一步，所述距离传感器采用超声波距离传感器。

进一步，所述接口电路采用PS202传感器信号监测及数字处理接口电路。

进一步，所述数字信号处理器采用TMS320LF2407芯片，所述TMS320LF2407芯片通过一三极管与一继电器相连，通过所述继电器控制相应的开关的开启和关闭。

本实用新型开关控制装置的积极效果是：通过设置距离传感器随时监测相应监测范围内人物，并通过数字信号处理器控制开关的开启与闭合，使得有人员经过时点亮对应的灯具，无人状态时灯具则处于熄灭状态，以节省能源，避免不必要的浪费。电路结构简单，可实现智能控制，而不需要人每天将其开通或者是关断。可以根据不同的场合合理安排不同个数的距离传感器，使得公共照明设施更加人性化，更加节约资源，适用范围广。

附图说明

图1是本实用新型开关控制装置的架构示意图；

图2是本实用新型开关控制装置的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型开关控制装置作详细说明。

参见附图1-2，本实用新型开关控制装置，包括数字信号处理器11以及至少一距离传感器12。

所述距离传感器12用于监测预设范围内是否有人员出现，并将监测信号通过一接口电路13传送至所述数字信号处理器11。所述距离传感器12可以设置在灯具开关的旁边，用于随时监测预设范围内是否有人员出现。当监测范围之内有人员出现时，距离传感器12将获取监测信号并将监测信号通过接口电路13送到数字信号处理器11，经过处理，进而点亮灯具；当监测范围内没有人员时，灯具处于熄灭状态，从而实现灯具根据需要自动点亮以及熄灭的智能控制。作为优选的实施方式，所述距离传感器12采用超声波距离传感器，以方便安装以及与接口电路连接，提供高灵敏度监测信号。

本实用新型可以采用一个或者多个距离传感器来实现对所有灯具的智能控制，而无需对每一个灯具都设置距离传感器，方便而且实用。例如，学校走廊上的灯具一般仅通过一个开关控制，因此一个楼层只需要设置一个距离传感器便可以实现对这个走廊上的灯具进行有效地控制。而对于开关与灯具一一对应的控制方式，可以根据实际情况在多个开关间设置一距离传感器，当该距离传感器感测到有人员存在时，发出监测信号，从而使数字信号处理器控制对应的多个开关闭合，使得人物头上对应的开关呈现亮的状态，而其他的灯呈关的状态。

所述接口电路13采用PS202传感器信号监测及数字处理接口电路，实现传送来自距离传感器12的监测信号。PS202传感器信号监测及数字处理接口电路是专门为低噪声、微信号处理的数字接口电路，采用PS202芯片，其集成了高灵敏度、高阻抗开关电容放大器作为传感器的微信号输入，同时内置14位分辨率的模数转换及一个数字式高性能二阶巴特沃斯低通滤波器，直接向微处理器提供单线输出的脉冲接口。由于PS202传感器信号监测及数字处理接口电路内置稳压电源及内部时钟，能在同一时间内采集多个传感器信号。

本实施方式中共设置3个PS202芯片，分别接收来自3个距离传感器LDM1-3的检测信号（如图2所示）。

所述数字信号处理器11与至少一开关14相连，用于对接收到的监测信号进行处理，并发出控制信号至相应的开关14，控制所述开关14的开启和关闭。所述数字信号处理器11可以采用TMS320LF2407芯片，所述TMS320LF2407芯片通过一三极管与一继电器相连，通过所述继电器控制相应的开关的开启和关闭，从而实现对灯具的智能控制。如图2所示，所述TMS320LF2407芯片通过一电阻R2连接至三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地保护，集电极与继电器J相连，通过所述继电器J控制相应的开关K1的开启和关闭，从而实现对灯具的智能控制。其中，图2中VCC表示接入电路的电压；VDD表示器件内部的工作电压；VSS表示电路公共接地端电压。

作为优选的实施方式，所述开关控制装置还包括一与所述数字信号处理器11相连的光敏传感器15，所述光敏传感器15用于感应光线变化，并输出电信号至所述数字信号处理器11，从而启动所述开关控制装置。由于很多场合（例如教学楼走廊）白天光线较强，无需开启照明设施，故通过设置光敏传感器15感测光线变化，使得仅在晚上以及光线较暗时，输出电信号至所述数字信号处理器11，所述数字信号处理器11通过对光敏传感器15传送的电信号以及距离传感器12传送的监测信号进行处理，实现对相应开关的智能控制。如图2所示，所述光敏传感器15可以采用光敏二极管DS1，光敏二极管DS1通过一电阻R1接入所述TMS320LF2407芯片。

本实用新型所述的开关控制装置的软件部分主要有两部分组成：其一、对接口电路的PS202芯片进行采样编程；其二、对数字信号处理器的TMS320LF2407芯片的处理进行程序化。主要用到TI公司的CCS2000编译、调试软件。

以下是PS202的采样程序编程：

#define alog(x) (1<<(x))

//#define DEBUG 1

#include <pic.h>

#define TX_LED_OUT 0b00000001 // 传输 LED 输出

#define RX_LED_OUT 0b00000010 // 接收 LED 输出

#define ERROR_LED_OUT 0b00000100 // 错误 LED 输出

#define RUN_LED_OUT 0b00100000 // 运行 LED 输出

#define CS_OUT 0b00000010 // 芯片选择/装载到 DAC

#define SCK_OUT 0b00001000 // 时钟输出给 DAC

#define MOSI_OUT 0b00100000 // 数据输出到 DAC

#define RX_OUT 0b01000000 // RS232 PIC 传输 PC RX

#define TX_IN 0b10000000 // RS232 PIC 接收 PC TX

#define DOCI_BID 0b00010000

#define INTR_OUT 0b00000001 // 中断跳变输出

#define NOP() asm("nop")

#define PORTBIT(p,b) ((unsigned)&(p)*8+(b))

// Port A assignments

static bit TX_LED  PORTBIT(PORTA,0);

static bit RX_LED  PORTBIT(PORTA,1);

static bit RUN_LED  PORTBIT(PORTA,2);

static bit ERROR_LED  PORTBIT(PORTA,5);

static bit PC0  PORTBIT(PORTC,0); // 输入

static bit CS  PORTBIT(PORTC,1);

static bit PC2  PORTBIT(PORTC,2);

static bit SCK  PORTBIT(PORTC,3);

static bit PC4  PORTBIT(PORTC,4);

static bit MOSI  PORTBIT(PORTC,5);

static bit RX  PORTBIT(PORTC,6);

static bit TX  PORTBIT(PORTC,7);

static bit DOCI  PORTBIT(PORTB,4);

static bit INTR  PORTBIT(PORTB,0);

//----------------------------------------------------------------------

#define SENSORS 1 // RS232 传感器数

#define HEADER_BYTES 3

#define DEV_INFO 1 // 设备类型 只有 7 位

#define IGNORE_INTRRUPTS_FROM_DPIR 0 // 忽视来自传感器的中断

//-------------------------------------------------------------------------

#define HEADER 0xA5 // 头字节

#define MAX_SLOTS (SENSORS*2)+HEADER_BYTES

#define SERIAL_SPEED 9 //18.432MHz 115.2kbps High speed

#define LED_ON 0

#define LED_OFF 1

unsigned char que[MAX_SLOTS+1]; // 存储器里 pir_temp[j]构成 que 数组

unsigned int t, pir_data; // PIR 移动数据变量

unsigned char new_portb; // 采样 B 口

unsigned char old_portb; // 采样 B 口

unsigned char elements; // 缓冲器里面的元数数量

unsigned char read_skip; // 如串口数据太多，一些中断将忽略

unsigned char i; // 临时变量

unsigned char n; // 临时变量

unsigned int mask;

unsigned char rank;

unsigned int cnt; // 运行 LED 的计数器

//-------------------------------------------------------------------------

// TMS320LF2407 初始化

//-------------------------------------------------------------------------

void do_startup(void)

{

//处理器设置

// (1 是输入, 0 是输出)

TRISA=0x00; // (只有 6 脚)

TRISB=0x00; // B 口的高位是用于响应中断变化输出

TRISC=0x00;

//Port B

TRISB|=DOCI_BID; // 仅仅 1 个输入

TRISB&=~INTR_OUT; // 显示来自 PS202 的中断

//Port A

TRISA&=~TX_LED_OUT; //

TRISA&=~RX_LED_OUT; //

TRISA&=~ERROR_LED_OUT; //

TRISA&=~RUN_LED_OUT; //

//Port C

TRISC&=~SCK_OUT; // 同 DAC 一起使用

TRISC&=~MOSI_OUT;

TRISC&=~CS_OUT;

TRISC&=~RX_OUT; // Names as PC sees it

TRISC|=TX_IN; // Names as PC sees it

ADCON1=0x07; // RE 和 RA 脚到数字 IOs

RBPU=1; // RB 上拉无效

INTEDG=0; // 1==RB0 的上升缘

T0CS=0; // Timer0 时钟源=内部

T0SE=0; // Timer0 边缘 = 下降

PSA=0; // 预分频器分配给 WDT

PS2=0; // 定时器被设定到 1:128

PS1=0;

PS0=0;

CLRWDT();

GIE=0; // 让所有中断无效

PEIE=0; // 外设中断有效

T0IE=0; // Timer 中断有效

INTE=0; // RB0 中断有效

RBIE=1; // Port B 变化中断

T0IF=0; // 清除 timer0 中断标志

INTF=0; // 清除 B 口中断标志

RBIF=0; //清除 B 口中断标志

ADIE=0; // A/D 中断

RCIE=0; // USART 接收中断

TXIE=0; // USART 传送中断

SSPIE=0; // 串行口中断

CCP1IE=0; // Comp 无效位

TMR2IE=0; // Timer 2 匹配中断

TMR1IE=0; // Timer1 溢出匹配中断

ADIF=0;

RCIF=0;

TXIF=1;

SSPIF=0;

CCP1IF=0;

TMR2IF=0;

TMR1IF=0;

BRGH=1;

SPBRG=SERIAL_SPEED;

SYNC = 0; // 设定异步口

SPEN = 1; // 串口有效

TXEN=1; // 传送有效

CREN=0; // 1 = 连续 RX 有效

TXIE=0; // 传送中断无效

RCIE=0; //1 =接收中断无效

PEIE=1; // 外设中断有效

EEIE=0; // EEPROM 中断

BCLIE=0; // 中断

CCP2IE=0; //中断

EEIF=0;

BCLIF=0;

CCP2IF=0;

GIE=1; // 所有中断有效

// 程序变量

TX_LED=LED_OFF;

RX_LED=LED_OFF;

ERROR_LED=LED_OFF;

RUN_LED=LED_OFF;

read_skip=IGNORE_INTRRUPTS_FROM_DPIR;

CS=1;

}

//=========================================================

static void interrupt __INT(void)

{

new_portb=PORTB;

RBIF=0;

}

//=========================================================

// 这让 MOS 总线处于传感器可以产生中断的状态

//=========================================================

void clear_DOCI_interrupt(void)

{

//释放 DOCI，让其处于零状态

DOCI=0; // 清除 DOCI

TRISB&=~DOCI_BID; // DOCI 为输出

NOP();

TRISB|=DOCI_BID; // DOCI 输入位高阻

}

//=========================================================

// 将 microcontroller 置于睡眠状态

//=========================================================

void goto_sleep(void)

{

old_portb=PORTB; // 保存 B 口状态

SLEEP();

}

//========================================================= 

// 发送一个 16 位字到 16 位 DAC LT1655

// 这个过程用于调试

//=========================================================

void load_dac(int dat)

{

CS=0;

NOP();

mask=0x8000;

for(n=0;n<16;n++)

{

if(dat&mask)

MOSI=1;

else

MOSI=0;

dat<<=1;

// Clock bit in DAC

SCK=1;

NOP(); NOP();

SCK=0;

}

NOP();

CS=1;

}

//=========================================================

// Read filter from PS202 读取 PS202 中的过滤器

// DOCI is a IO pin DOCI 是一个 IO 引脚

// DOCI_BID is a bit pattern that set or clear the direction DOCI_BID 是一个设定或清除在处理器上的

DOCI_BID 方向的位模式

// of the IO pad on the processor

//=========================================================

unsigned int dpir_filt_rd(void)

{

unsigned char n;

// Wait for at least 1 device clock on the sensor before loading

NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP();

// NOP(); NOP(); NOP(); NOP(); NOP();

// The microcontroller takes much longer than a clock cycle on the PS202

// to wake up from sleep mode. So the delay here is not a problem

pir_data=0; // 这个字包含来自 PS202 的数据

for(n=0;n<15;n++)

{

DOCI=0; // 清除 DOCI p

TRISB&=~DOCI_BID; // DOCI 为输出

NOP(); // 等待一位

DOCI=1 ; // 设定 DOCI

TRISB|=DOCI_BID; // DOCI 为输入

pir_data<<=1;

NOP(); NOP(); // 在采样 DOCI 前等待

if(DOCI) // 测试 DOCI

pir_data++; // 设定 LSB

}

return pir_data; // pir_data 包含传感器信息

}

//=========================================================

void pack_data(void)

{

unsigned int x;

unsigned char sensors;

sensors=SENSORS;

elements=0;

rank=(sensors*2)+HEADER_BYTES; // 数组中的位置

//rank=MAX_SLOTS;

que[rank--]=HEADER; // 标识字节

elements++;

que[rank--]=(DEV_INFO<<1); //设备信息

elements++;

que[rank--]=rank+2; // 数据长度

elements++;

// This part makes provision for multiple sensors

for(n=0;n<sensors;n++)

{

t=pir_data;

x=t&0xff00;

x>>=8;

que[rank--]=(unsigned char)x;

elements++;

que[rank--]=(unsigned char)t&0x00ff;

elements++;

}

}

//=========================================================

void main(void)

{

do_startup();

clear_DOCI_interrupt();

while(1)

{

CLRWDT();

INTR^=1;

if(cnt++>50)

{

RUN_LED^=1; // 显示一些活动

cnt=0;

}

if(!read_skip--)

{

read_skip=IGNORE_INTRRUPTS_FROM_DPIR; //如需要可以跳过一些中断

dpir_filt_rd(); // 读数字 PIR

clear_DOCI_interrupt(); // 让 B 口处高阻，以备中断

pack_data(); // 把 PIR 数据放入数组

// load_dac(pir_data); // 发送数据到 DAC (仅用于调试)

while(elements>0) // pack_data() 中的元数量

{

if(TRMT) // 发送缓冲器空

{

TX_LED=LED_ON;

TXREG=que[elements--]; // 发送下一个元数

}

if(elements==0) //完成发送

TX_LED=LED_OFF;

}

}

while(!TRMT) //等待串口发送完毕

NOP();

clear_DOCI_interrupt(); // 让 B 口处于高阻状态，以备中断

goto_sleep();

}

}

signed long HPF2(signed long in, signed char smpl)

//=========================================================

{

static signed long ACC1=0, ACC2=0, OUT=0;

if (smpl==1) {

OUT =in-ACC2/K1-ACC1/K2;

ACC2+=ACC1/K2;

ACC1+=OUT;

}

return(OUT);

}

//smpl represents every 16th value read from DOCI.

The values read in between can be discarded.

K1 = 32, K2 = 16

->This will give 0.4Hz HP Filter cutoff Frequency.

K1 = 64, K2 = 32

->This will give 0.2Hz HP Filter cutoff Frequency.

//Alternatively, smpl can be changed.

smpl increase -> Cutoff frequency decreases

smpl decrease -> Cutoff frequency increases

以上所述仅是本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种开关控制装置，其特征在于，包括数字信号处理器以及至少一距离传感器； 

所述距离传感器用于监测预设范围内是否有人员出现，并将监测信号通过一接口电路传送至所述数字信号处理器； 

所述数字信号处理器与至少一开关相连，用于对接收到的监测信号进行处理，并发出控制信号至相应的开关，控制所述开关的开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的开关控制装置，其特征在于，所述开关控制装置还包括一与所述数字信号处理器相连的光敏传感器，所述光敏传感器用于感应光线变化，并输出电信号至所述数字信号处理器，从而启动所述开关控制装置。

3.根据权利要求1所述的开关控制装置，其特征在于，所述距离传感器采用超声波距离传感器。

4.根据权利要求1所述的开关控制装置，其特征在于，所述接口电路采用PS202传感器信号监测及数字处理接口电路。

5.根据权利要求1所述的开关控制装置，其特征在于，所述数字信号处理器采用TMS320LF2407芯片，所述TMS320LF2407芯片通过一三极管与一继电器相连，通过所述继电器控制相应的开关的开启和关闭。

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