CN210980017U - 基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器，包括主要由底座、壳体、发热元件、摆头电机和工作电路组成的电热取暖器，工作电路包括热释人体红外模块、温度传感模块、微处理器、电源开关、热释电红外感应开关、温度控制开关、交流接触器、二极管及连接线路，电源开关、热释电红外感应开关和交流接触器线圈串联，一端连接交流电源，另一端分两路，一路连接摆头控制开关和摆头电机，另一路连接交流接触器的开关、第一二极管和发热元件，交流接触器开关和第一二极管上并联温度控制开关和第二二极管，第一二极管和第二二极管极向相反，微处理器与热释人体红外模块、温度传感模块、热释电红外感应开关和温度控制开关连接。

Description

基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器

技术领域

本实用新型涉及热释人体红外感应技术领域，具体涉及一种基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器。

背景技术

红外线是一种不可见光源，可以利用其直射或反射接收，通过放大来作开关。此外，我们还可以使用人发出的生物红外热来做开关，即我们通常所说的红外探测器或人体热释红外检测开关，它可以检测人体的温度，因为其探测芯片与环境温度相同，当人或其他生物在探测窗中作横向运动时，造成芯片微小的信号电压变化，通过一级运算放大器放大后，进入第二级比较电压，最后放大驱动继电器开关。

红外线感应开关分为两种方式，一种是反射式，另一种是折挡式。反射式的工作方式是：红外线发出光波射到物体上反射回来，此时感应板接收信号，距离小于1.5m，然后给出一个电平信号来控制负载电路。折档式的工作方式是：控制板的一侧发射红外线，另一侧接收红外线信号，距离为10米远，这时如果有一个物体遮挡住信号，感应板接收到信号，给出一个电平信号来控制负载电路。

普通人的身体会发出10μm特定波长的红外线，采用专门设计的传感器可以有针对性地检测红外线存在与否，当人体红外线照射到传感器上后，由于热释电效应将向外释放电荷，经过检测和处理后，就可以产生控制信号。这种特别设计的探头只敏感波长约为10微米的红外辐射，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。探头由两热电元件串联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反。环境背景辐射对两个热释电元素几乎具有相同的效果，使其产生释电作用相互抵消，因此探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域，人体的红外辐射主要是通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收。但两个热电元件接收不同的热量，热释电也不同，不能抵消，因此输出检测信号。

目前在北方地区有很多办公场所及学校楼宇配备了电热取暖设备，改变了以往单靠集中供暖锅炉房为热源供暖的方式。电热取暖方便快捷舒适但是需要人手动操作开关，当天气寒冷时，常常会由于人员疏忽在人离开时忘记关闭设备而导致用电的浪费。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器，包括主要由底座、壳体、发热元件、摆头电机和工作电路组成的电热取暖器，所述工作电路包括热释人体红外模块、温度传感模块、微处理器、电源开关、热释电红外感应开关、温度控制开关、交流接触器、二极管及连接线路，所述电源开关、热释电红外感应开关和交流接触器线圈串联，串联后一端连接交流电源，另一端分两路，一路连接摆头控制开关和摆头电机，然后接回交流电源，另一路连接交流接触器开关、第一二极管和发热元件，然后接回交流电源，所述交流接触器开关和第一二极管上并联温度控制开关和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管极向相反，所述热释人体红外模块和温度传感模块分别与微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端分别与热释电红外感应开关和温度控制开关连接，以控制热释电红外感应开关和温度控制开关的开关。

进一步地，所述工作电路包括安全倾倒开关，所述安全倾倒开关与热释电红外感应开关串联。

进一步地，所工作电路包括报警模块，所述报警模块与微处理器连接。

进一步地，所述热释人体红外模块主要由被动式红外探头、菲涅尔透镜和热释红外专用芯片组成。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：提供了一种基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器，该电热取暖器可以检测区域内是否有人以及区域内的温度，并可以通过控制热释电红外感应开关的开关控制电热取暖器的开关，通过控制温度控制开关的开关，调节电热取暖器的发热功率，具有很强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型实施例的工作电路原理图。

图2是本实用新型实施例中热释人体红外模块的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型提供一种基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器，包括主要由底座、壳体、发热元件、摆头电机和工作电路组成的电热取暖器，如图1所示，所述工作电路包括热释人体红外模块、温度传感模块、微处理器、报警模块、电源开关、安全倾倒开关S1、热释电红外感应开关S3、温度控制开关S2、交流接触器KM、二极管及连接线路。所述电源开关、安全倾倒开关S1、热释电红外感应开关S3和交流接触器KM线圈串联，串联后一端连接交流电源AC，另一端分两路，一路连接摆头控制开关S4和摆头电机，然后接回交流电源，另一路连接交流接触器KM开关、第一二极管和发热元件，然后接回交流电源，所述交流接触器KM开关和第一二极管上并联温度控制开关S2和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管极向相反。所述热释人体红外模块和温度传感模块分别与微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端分别与热释电红外感应开关、温度控制开关和报警模块连接，以控制热释电红外感应开关和温度控制开关的开关。在本实施例中，微控制器采用52单片机。

本实用新型的工作原理：接通电源，220V交流电压经安全倾倒开关S1到达热释电红外感应开关S3，如果热释人体红外模块检测到室内有人存在，就向开关S3发出闭合指令。如果室内无人，则开关S3处于断开状态。KM开关是用来控制发热功率的开关，开关S3闭合后，KM线圈得电，KM开关闭合。因为开关S2是温度控制开关，在没有达到设定温度时处于闭合状态，正负半周的电流都能流过电热器，即电热取暖器达到额定功率。当室内人员不断增加或者由于天气原因使室内温度不断升高时，如果温度传感模块检测室内温度达到了设定值，就向开关S2发出断开指令，由于二极管具有单向导电性，当开关S2断开时，只有正半周电流流过电热器，即电热器的发热功率达到额定值的一半。开关S4为手动开关，可通过摆头电机控制电热取暖器的摆头方向。

在本实施例中，所述热释人体红外模块主要由被动式红外探头、菲涅尔透镜和热释红外专用芯片组成BISS0001组成。人体都有恒定的体温，一般在36~37度，所以会发出特定波长的红外线，被动式红外探头就是探测人体发射的红外线而进行工作的。人体发射的9.5um红外线通过菲涅尔镜片增强聚集到红外感应源上，红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能触发开关动作。人不离开感应范围，开关将持续接通；人离开后或在感应区域内长时间无动作，开关将自动延时关闭负载。当有人出现在它的探测区，传感器便能探测到它的信号并把信号传给单片机。

热释人体红外模块电路如图2所示，电路中运用了热释红外专用芯片BISS0001。BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间计时器等构成的数模混合专用集成电路。当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元件上时，电路中的传感器将输出电压信号，然后使该信号先通过一个由C1、C2、R1、R2组成的带通滤波器，该滤波器上的上限截止频率为16Hz，下限截止频率为0.16Hz。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱（通常仅有1mv左右），而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式（脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定，通常为0.1Hz和10Hz左右）。所以应对热释红外传感器输出的电压信号通过运算放大器OP1和OP2进行二级放大。再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延时时间定时器。

输出信号Vo接单片机以便检测，当有人时便输出5V电压，当人离开之后延时一段时间后便复位为0V以便主控制电路的控制。电路设计让芯片处于可重复触发状态以便适合办公场所及学校楼宇实际情况。重复触发其工作过程：可重复触发工作方式下在Vc=1、A=1时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vs从上跳变时刻算起继续延长一个Tx周期。若Vs保持为1状态，则Vo一直保持有效状态，若Vs保持为0状态，则在Tx周期结束之后Vo恢复为无效状态，同样，在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。

在本实施例中，报警模块采用蜂鸣器。蜂鸣器是一种一体化结构的通讯器。采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话、定时器等电子产品中作发声器件。输出信号来自单片机P3.7。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。通过输出方波，这个方波输入进蜂鸣器就会产生声音。通过控制方波的频率和时间，也可以产生简单的音乐。温度太高或发生火灾时蜂鸣器长鸣以提醒楼宇人员。

单片机通过三极管控制继电器的通断，最终达到控制电热取暖器的目的。当温度不满足要求时，单片机发出高电平信号，使三极管饱和导通，继电器使电源与电加热器连接，电加热器加热，室内温度在缓慢上升。当温度上升到预定温度时，单片机发送低电平信号，三极管进入截止状态，继电器的弹片打到另一侧，将开关S2断开。在继电器电路中，有一个用于三极管8050的保护电路，它将二极管反向连接到三极管的两端。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器，包括主要由底座、壳体、发热元件、摆头电机和工作电路组成的电热取暖器，其特征在于，所述工作电路包括热释人体红外模块、温度传感模块、微处理器、电源开关、热释电红外感应开关、温度控制开关、交流接触器、二极管及连接线路，所述电源开关、热释电红外感应开关和交流接触器线圈串联，串联后一端连接交流电源，另一端分两路，一路连接摆头控制开关和摆头电机，然后接回交流电源，另一路连接交流接触器开关、第一二极管和发热元件，然后接回交流电源，所述交流接触器开关和第一二极管上并联温度控制开关和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管极向相反，所述热释人体红外模块和温度传感模块分别与微处理器的输入端连接，所述微处理器的输出端分别与热释电红外感应开关和温度控制开关连接，以控制热释电红外感应开关和温度控制开关的开关。

2.根据权利要求1所述的基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器，其特征在于，所述工作电路包括安全倾倒开关，所述安全倾倒开关与热释电红外感应开关串联。

3.根据权利要求1所述的基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器，其特征在于，所工作电路包括报警模块，所述报警模块与微处理器连接。

4.根据权利要求1所述的基于热释人体红外和温度传感的电热取暖器，其特征在于，所述热释人体红外模块主要由被动式红外探头、菲涅尔透镜和热释红外芯片组成。

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