CN204790027U - 一种人体感应装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种人体感应装置及系统，该装置包括采集设定范围值的红外信号并转换为相应的电信号输出的热电堆红外传感器(11)；与所述热电堆红外传感器(11)连接，接收所述电信号并进行处理，输出处理信号的信号处理模块(12)；以及与所述信号处理模块(12)连接，接收所述处理信号并进行运算处理，判断是否有人体存在并输出控制信号的运算控制模块(13)。本实用新型提供的人体感应装置及系统，通过使用热电堆红外传感器对人体目标进行红外探测，达到同时对运动和静止的人体进行检测的目的。

Description

一种人体感应装置及系统

技术领域

本实用新型涉及人体监测领域，更具体地说，涉及一种使用热电堆红外传感器的人体感应装置及系统。

背景技术

目前，对于人体监测领域，主要有以下技术：A、使用热释电传感器对指定区域内运动人体的监测；B、使用微波对指定区域内活动人体的监测；C、使用红外对管对指定区域内的人体活动进行监测。但都有各自的缺陷。

A、热释电监测的缺点包括：

(1)只对运动的人体有信号输出，对静止的人体没有响应输出；

(2)只对运动频率较低(0.1Hz-10Hz)的人体产生信号输出，对运动频率超过10Hz的人体活动无响应输出。

B、微波监测的缺点包括：

(1)只对运动的人体有响应输出，对静止的人体没有响应输出；

(2)自身对外产生电磁辐射，容易受外界电磁信号干扰，检测精度有限。

C、红外对管监测的缺点包括：

(1)监测距离有限(一般小于50厘米)；

(2)单光点探测，监测角度小(只对探头正前方位置有响应)。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述在大范围区域内无法同时对运动和静止的人体进行感应检测，无法对大范围区域内人体是否存在进行检测的缺陷，提供一种人体感应装置及系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种人体感应装置及系统。

在本实用新型所述的人体感应装置中，包括采集设定范围值的红外信号并转换为相应的电信号输出的热电堆红外传感器；与所述热电堆红外传感器连接，接收所述电信号并进行处理，输出处理信号的信号处理模块；以及与所述信号处理模块连接，接收所述处理信号并进行运算处理，判断是否有人体存在并输出控制信号的运算控制模块。

优选地，所述人体感应装置包括聚焦红外信号于所述热电堆红外传感器上的光学镜头。

优选地，所述信号处理模块包括运算放大单元和模数转换单元；所述运算放大单元与所述热电堆红外传感器、所述模数转换单元连接，对所述电信号进行放大处理，输出放大信号至所述模数转换单元；所述模数转换单元与所述运算放大单元、所述运算控制模块连接，将所述放大信号转换为所述处理信号，传输至运算控制模块。

优选地，所述人体感应装置还包括与所述运算控制模块连接，测量环境温度，转换为温度电信号，传输至运算控制模块的环境感应模块；所述运算控制模块接收所述处理信号和所述温度电信号进行逻辑运算，判断人体是否存在。

优选地，所述运算控制模块还包括调整所述逻辑运算，改变所述运算控制模块判断人体是否存在的敏感程度的调整运算单元。

优选地，所述信号处理模块包括与所述热电堆红外传感器、所述运算控制模块连接，对所述电信号进行放大处理，输出放大信号至所述运算控制模块的运算放大单元。

优选地，所述运算控制模块将所述放大信号的电压与自身设定的阈值电压进行比较，如果所述放大信号的电压小于阈值电压，则所述运算控制模块判断为人体不存在；如果所述放大信号的电压大于所述阈值电压，则所述运算控制模块判断为人体存在。

优选地，所述运算控制模块还包括调整所述阈值电压的大小的调整阈值单元。

在本实用新型所述的人体感应系统中，包括上述任一项的所述人体感应装置、以及与所述人体感应装置通信连接并由所述人体感应装置输出的控制信号控制的受控装置。

优选地，所述受控装置包括路灯、走道灯、显示器、空调、风扇中的一种或多种。

实施本实用新型的人体感应装置及系统，具有以下有益效果：通过使用热电堆红外传感器对人体目标进行红外探测，达到同时对运动和静止的人体进行检测的目的。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型人体感应装置的总体逻辑框图；

图2是本实用新型人体感应装置第一实施例的逻辑框图；

图3是本实用新型人体感应装置第二实施例的逻辑框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型的人体感应装置包括采集设定范围值的红外信号并转换为相应的电信号输出的热电堆红外传感器11；与热电堆红外传感器11连接，接收电信号并进行处理，输出处理信号的信号处理模块12；以及与信号处理模块12连接，接收处理信号并进行运算处理，判断是否有人体存在并输出控制信号的运算控制模块13。具体的，本实用新型通过使用热电堆红外传感器11对人体中远红外波段辐射特征进行非接触式、被动监测。当有人体出现在监测区域内时，热电堆红外传感器11收集到的人体红外辐射信号强度增加，输出1uV～1mV的微弱直流电压信号；该电信号经过信号处理模块12进行处理后，由运算控制模块13输出判断结果，对指定区域内是否有人存在得以监控。

可以理解的，使用热电堆红外传感器11来监测指定区域内是否有人存在，运动和静止的人体信号都可以检测；同时，检测信号的频率范围大，可以检测0-1KHz的频率范围。

进一步的，人体感应装置还包括聚焦红外信号于热电堆红外传感器11上的光学镜头。具体的，当使用本实用新型的人体感应装置进行探测时，探测区域内的人体辐射的红外信号被光学镜头聚焦在热电堆红外传感器芯片上，由热电堆红外传感器芯片产生电信号。另外，光学镜头可以调节探测区域范围，包括探测距离和探测角度。可以理解的，本实用新型的人体感应装置可以配备光学镜头，也可以不配光学镜头。

下面以两个具体实施例阐述本实用新型人体感应装置的具体工作原理。

实施例一

如图2所示，实施例一的人体感应装置同样包括热电堆红外传感器21、信号处理模块22、运算控制模块23。在本实施例中，信号处理模块22包括运算放大单元221和模数转换单元222；其中，运算放大单元221与热电堆红外传感器21、模数转换单元222连接，对电信号进行放大处理，输出放大信号至模数转换单元222；模数转换单元222与运算放大单元221、运算控制模块23连接，将放大信号转换为处理信号，传输至运算控制模块23。具体的，运算放大单元221包括但不限于运算放大器，采用低噪声放大的方式；模数转换单元222包括但不限于AD采集器。热电堆红外传感器21输出的电信号经过运算放大器后输入AD采集器进行AD转换，并最终以数字信号输入运算控制模块23。

进一步的，人体感应装置还包括与运算控制模块23连接、测量环境温度转换为温度电信号并传输至运算控制模块23的环境感应模块24；具体的，环境感应模块24采用热敏电阻，热敏电阻信号电压输出直接被运算控制模块23采集，测量环境温度，对热电堆红外传感器21的输出进行校准。

运算控制模块23接收信号处理模块22的处理信号和环境感应模块24的温度电信号进行逻辑运算，判断人体是否存在。具体的，运算控制模块23使用MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元，简称单片机)或类似的集成电路进行逻辑运算来输出判断。本实施例采用MCU来运算，MCU将采集的热电堆红外传感器21输出处理后的处理信号和热敏电阻的温度电信号进行逻辑运算，优化感应信号的信噪比，判断探测区域内人体目标是否存在，通过指示灯做出判断，并进一步给出“存在式感应”的判断信号。

再进一步的，运算控制模块23还包括调整运算单元231，用于调整逻辑运算，改变运算控制模块判断人体是否存在的敏感程度。具体的，本实施例中的MCU可以调整逻辑运算，改变判断人体是否存在的敏感程度。

采用本实施例的人体感应装置，MCU采集热电堆红外传感器输出处理后的处理信号和热敏电阻的温度电信号进行逻辑运算，优化感应信号的信噪比，判断探测区域内人体目标是否存在，达到同时对运动和静止的人体进行检测的目的。

实施例二

如图3所示，实施例二的人体感应装置同样包括热电堆红外传感器31、信号处理模块32、运算控制模块33。在本实施例中，信号处理模块32包括与热电堆红外传感器31、运算控制模块33连接，对电信号进行放大处理并输出放大信号至运算控制模块33的运算放大单元321，而不包括模数转换单元。运算放大单元321与实施例一的一致，采用运算放大器。同时，实施例二不包括环境感应模块。

进一步的，运算控制模块33中设定有阈值电压，并将放大信号的电压与阈值电压进行比较输出控制信号。具体的，运算控制模块33采用电压比较器。热电堆红外传感器31输出信号经过运算放大器后与设定的阈值电压进行比较。当探测区域没有人出现，热电堆红外传感器31输出电压为低电平，传感器输出电压经过运算放大器后小于阈值电压，运算控制模块33给出“无人存在”信号；当探测区域有人出现，热电堆红外传感器31输出为高电平，传感器输出电压经过运算放大器后大于阈值电压，运算控制模块33给出“有人存在”信号。

进一步的，运算控制模块33还包括调整阈值电压的大小的调整阈值单元331，通过调节阈值电压可以调节模块的灵敏度。

采用本实施例的人体感应装置，将热电堆红外传感器的输出信号经过放大后与阈值电压进行比较，判断探测区域内人体目标是否存在，达到同时对运动和静止的人体进行检测的目的。

本实用新型还提供一种人体感应系统，包括上述所描述的所有可能的人体感应装置、以及与人体感应装置通信连接并由人体感应装置输出的控制信号控制的受控装置。可以理解的，通过人体感应装置判断是否监测到人体的存在而输出相应的控制信号到受控装置，受控装置根据控制信号的不同执行不同的工作。

进一步的，受控装置包括路灯、走道灯、显示器、空调、风扇中的一种或多种。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种人体感应装置，其特征在于，包括

采集设定范围值的红外信号并转换为相应的电信号输出的热电堆红外传感器(11)；

与所述热电堆红外传感器(11)连接，接收所述电信号并进行处理，输出处理信号的信号处理模块(12)；以及

与所述信号处理模块(12)连接，接收所述处理信号并进行运算处理，判断是否有人体存在并输出控制信号的运算控制模块(13)。

2.根据权利要求1所述的人体感应装置，其特征在于，所述人体感应装置包括聚焦红外信号于所述热电堆红外传感器(11)上的光学镜头。

3.根据权利要求1所述的人体感应装置，其特征在于，所述信号处理模块(12)包括运算放大单元(121)和模数转换单元(122)；

所述运算放大单元(121)与所述热电堆红外传感器(11)、所述模数转换单元(122)连接，对所述电信号进行放大处理，输出放大信号至所述模数转换单元(122)；

所述模数转换单元(122)与所述运算放大单元(121)、所述运算控制模块(13)连接，将所述放大信号转换为所述处理信号，传输至运算控制模块(13)。

4.根据权利要求3所述的人体感应装置，其特征在于，所述人体感应装置还包括与所述运算控制模块(13)连接、测量环境温度转换为温度电信号并传输至所述运算控制模块(13)的环境感应模块(14)；

所述运算控制模块(13)接收所述处理信号和所述温度电信号进行逻辑运算，判断人体是否存在。

5.根据权利要求4所述的人体感应装置，其特征在于，所述运算控制模块(13)还包括调整所述逻辑运算以改变所述运算控制模块判断人体是否存在的敏感程度的调整运算单元(131)。

6.根据权利要求1所述的人体感应装置，其特征在于，所述信号处理模块(12)包括与所述热电堆红外传感器(11)、所述运算控制模块(13)连接，对所述电信号进行放大处理并输出放大信号至所述运算控制模块的运算放大单元(121)。

7.根据权利要求6所述的人体感应装置，其特征在于，所述运算控制模块(13)中设定有阈值电压，并将所述放大信号的电压与所述阈值电压进行比较输出所述控制信号。

8.根据权利要求7所述的人体感应装置，其特征在于，所述运算控制模块(13)还包括调整所述阈值电压的大小的调整阈值单元(132)。

9.一种人体感应系统，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项的所述人体感应装置、以及与所述人体感应装置通信连接并由所述人体感应装置输出的控制信号控制的受控装置。

10.根据权利要求9所述的人体感应系统，其特征在于，所述受控装置包括路灯、走道灯、显示器、空调、风扇中的一种或多种。