CN218824721U - 远近距离判断传感器及门禁系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种远近距离判断传感器及门禁系统。该传感器包括单片机模块、传感模块、信号保持模块、直流偏置模块、第一滤波模块及放大模块，单片机模块包括单片机和与单片机电性连接的PNP三极管；PNP三极管与传感模块电性连接；信号保持模块与传感模块电性连接，以由传感模块向信号保持模块中输出模拟信号，并由信号保持模块对模拟信号进行信号保持；直流偏置模块分别与PNP三极管、信号保持模块电性连接；第一滤波模块与直流偏置模块电性连接，以对直流偏置模块输出的波动信号进行滤波处理；放大模块与第一滤波模块电性连接，以对第一滤波模块输出的信号进行放大。本实用新型的传感器具有较低的功耗。

Description

远近距离判断传感器及门禁系统

技术领域

本实用新型涉及距离检测技术领域，尤其涉及一种远近距离判断传感器及门禁系统。

背景技术

目前对于两个物体之间距离远近的判断最直观的方法就是直接测量出两个物体之间的距离，再根据测量结果进行判断。其中，测距方法主要包括激光测距、微波测距、超声波测距等，但这些测距方法往往需要较高的功耗，这在需要电池供电的产品中不具有实用性。另外，对于门禁安防等大多数应用场合，均不需要一个非常精确的距离值，只需要一个大概的范围值，用于范围进入检测即可。基于这些综合因素的考量，现有的测距方法并不是一个优选方案。

实用新型内容

本实用新型实施例的主要目的在于提供一种远近距离判断传感器及门禁系统，旨在解决现有距离大概范围检测设备存在功耗较高不具有实用性的问题。

为解决上述问题，本实施例采用的技术方案如下：

一种远近距离判断传感器，包括：

单片机模块，所述单片机模块包括单片机和PNP三极管，所述单片机与所述PNP三极管电性连接；

传感模块，所述PNP三极管与所述传感模块电性连接；

信号保持模块，所述信号保持模块与所述传感模块电性连接，以由所述传感模块向所述信号保持模块中输出模拟信号，并由所述信号保持模块对所述模拟信号进行信号保持；

直流偏置模块，所述直流偏置模块分别与所述PNP三极管、所述信号保持模块电性连接；

第一滤波模块，所述第一滤波模块与所述直流偏置模块电性连接，以对所述直流偏置模块输出的波动信号进行滤波处理；

放大模块，所述放大模块与所述第一滤波模块电性连接，以对所述第一滤波模块输出的信号进行放大。

在一些实施方式中，所述远近距离判断传感器还包括稳压模块，所述稳压模块与所述单片机模块、所述传感模块、所述信号保持模块、所述直流偏置模块、所述第一滤波模块、所述放大模块分别电性连接。

在一些实施方式中，所述远近距离判断传感器包括接线箱，所述接线箱包括电源输入端子和I/O端子，所述接线箱与所述稳压模块、所述单片机模块分别电性连接。

在一些实施方式中，所述放大模块包括依次连接的一级放大电路和二级放大电路，所述一级放大电路与所述第一滤波模块电性连接。

在一些实施方式中，所述放大模块还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块电性连接于所述一级放大电路和所述二级放大电路之间。

在一些实施方式中，所述放大模块还包括第三滤波模块，所述第三滤波模块与所述二级放大电路电性连接，且所述第三滤波模块还与所述单片机电性连接，以用于对将经过所述二级放大电路放大后的信号进行低通滤波，再进入所述单片机中。

在一些实施方式中，所述单片机设有定时器，所述定时器用于定时唤醒所述单片机，以使所述单片机控制所述PNP三极管打开对所述传感模块进行供电及打开所述信号保持模块以进行放电。

在一些实施方式中，所述信号保持模块包括N型金属氧化物半导体、电阻R21、电阻R22及电容C19，所述单片机控制所述PNP三极管打开所述N型金属氧化物半导体，以通过所述电阻R21、所述电阻R22对所述电容C19进行放电。

在一些实施方式中，所述直流偏置模块包括电容C14、电阻R19及电阻R20，所述电容C14用于对所述信号保持模块输出的信号进行信号耦合，所述电阻R19和所述电阻R20用于进行分压以提供直流分量。

在一些实施方式中，所述第一滤波模块包括一级滤波电路和与所述一级滤波电路连接的二级滤波电路，所述二级滤波电路与所述放大模块电性连接；

和/或，所述传感模块选自多普勒雷达传感器、热释电红外传感器中的任一种。

相对于现有技术而言，本实用新型实施例提供的远近距离判断传感器，单片机模块平时工作在休眠状态下，在唤醒的情况下工作，只对移动(运动)的物体进行距离探测，对静止物体则无效，因而功耗小，将其应用于需要电池供电的产品进行物体靠近或远离的距离进行检测时，具有成本优势。

本实用新型实施例的第二方面提供一种门禁系统，包括上述任一项所述的远近距离判断传感器。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的远近距离判断传感器的电路连接关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

名词说明：本申请中，各电阻的编号、各电容的编号，仅仅代表编号，以示传感器中不同部位的电阻、电容，这些编号不具有特殊的含义。

本实用新型实施例提供的远近距离判断传感器如图1所示。

该远近距离判断传感器包括单片机模块、传感模块(U1)、信号保持模块、直流偏置模块、第一滤波模块和放大模块。其中，所述单片机模块包括单片机(U4)和PNP三极管(Q1)，所述单片机与所述PNP三极管电性连接；所述PNP三极管与所述传感模块电性连接，以对所述传感模块供电；所述信号保持模块与所述传感模块电性连接，以由所述传感模块向所述信号保持模块中输出模拟信号，并由所述信号保持模块对所述模拟信号进行信号保持；所述直流偏置模块分别与所述PNP三极管、所述信号保持模块电性连接；所述第一滤波模块与所述直流偏置模块电性连接，以对所述直流偏置模块输出的波动信号进行滤波处理；所述放大模块与所述第一滤波模块电性连接，以对所述第一滤波模块输出的信号进行放大。

请参阅图1，在一些实施方式中，所述单片机设有定时器，所述定时器平时处于休眠状态，所述定时器用于定时唤醒所述单片机，所述定时器对所述单片机进行唤醒之后，通过所述单片机的U4-7引脚控制所述PNP三极管打开对所述传感模块进行供电，同时打开所述信号保持模块以进行放电。

请参阅图1，在一些实施方式中，所述传感模块(U1)选自多普勒雷达传感器、热释电红外传感器中的任一种。所述传感模块只对运动物体有反应，故只能探测运动物体。通过脉冲方式为传感模块供电，可以有效降低传感模块的功耗，最终有利于降低远近距离判断传感器的功耗。

请参阅图1，在一些实施方式中，所述信号保持模块包括N型金属氧化物半导体(Q2)、电阻R21、电阻R22以及电容C19。其中，所述单片机控制所述PNP三极管打开所述N型金属氧化物半导体，以通过所述电阻R21、所述电阻R22对所述电容C19进行放电。

请参阅图1，在一些实施方式中，所述直流偏置模块包括电容C14、电阻R19及电阻R20，所述电容C14用于对所述信号保持模块输出的信号进行信号耦合，所述电阻R19和所述电阻R20用于进行分压以提供直流分量。

请参阅图1，在一些实施方式中，所述第一滤波模块包括一级滤波电路和二级滤波电路。其中，一级滤波电路与直流偏置模块电性连接，以对直流偏置模块输出的信号进行一次低通滤波，而二级滤波电路与一级滤波电路连通，以对经过一次低通滤波后的信号进行二次低通滤波。直流偏置模块输出的信号经过两次低通滤波后号进入放大模块，在放大模块中进行信号放大。

请参阅图1，在一些实施方式中，所述放大模块包括依次连接的一级放大电路和二级放大电路，所述一级放大电路与所述第一滤波模块电性连接。在一些实施方式中，一级放大电路包括运算放大器U2A、电阻R4、电阻R5以及电容C6，由运算放大器U2A、电阻R4、电阻R5以及电容C6组成一个带通放大器，以对波动信号进行放大，直流信号只做跟随，从而实现对信号的一级放大。二级放大电路包括运算放大器U2B、电阻R9、电阻R10、电容C8以及电容C9，由运算放大器U2B、电阻R9、电阻R10、电容C8以及电容C9组成一个带通放大器，以对波动信号进行放大，直流信号只做跟随，从而实现对信号的二级放大。

请参阅图1，在一些实施方式中，放大模块还包括第二滤波模块，第二滤波模块电性连接于一级放大电路和二级放大电路之间，以由第二滤波模块对经过一级放大电路进行一次放大的信号进行低通滤波，经过第二滤波模块低通滤波后进入二级放大电路。在一些实施方式中，第二滤波模块包括电阻R6和电容C7，由电阻R6和电容C7组成RC低通滤波电路。

请参阅图1，在一些实施方式中，放大模块还包括第三滤波模块，第三滤波模块与二级放大电路电性连接，并且第三滤波模块还与单片机电性连接，第三滤波模块用于对将经过二级放大电路放大后的信号进行低通滤波，经过第三滤波模块进行低通滤波后的信号再进入单片机中。在一些实施方式中，第三滤波模块包括电阻R18和电容C16，由电阻R18和电容C16组成RC低通滤波电路。在一些实施方式中，第三滤波模块的输出端与单片机的U4-8引脚电性连接，从而实现将经过第三滤波模块滤波的信号向单片机中传输。

请参阅图1，在一些实施方式中，所述远近距离判断传感器还包括稳压模块，所述稳压模块与所述单片机模块、所述传感模块、所述信号保持模块、所述直流偏置模块、所述第一滤波模块、所述放大模块分别电性连接。在一些实施方式中，所述稳压模块包括三端稳压器、电容C1、电容C2以及电容C12；其中，电容C1的一端连接三端稳压器的输入端VI、另一端接地；电容C2的一端连接三端稳压器的输出端VO、另一端接地；电容C12的一端连接三端稳压器的输出端VO、另一端接地。

请参阅图1，在一些实施方式中，所述远近距离判断传感器包括接线箱(J1)，所述接线箱包括电源输入端子和I/O端子，所述接线箱与所述稳压模块、所述单片机模块分别电性连接。电源输入端子与三端稳压器的输入端VI、单片机的VCC端以及PNP三极管的输入端分别电性连接，而I/O端子则与单片机的P5.4和P5.5端子分别连接。接线箱还具有接地端子，电容C1、三端稳压器的接地端、电容C12、电容C2、单片机的接地端、传感模块的接地端、N型金属氧化物半导体的接地端、电容C19、电阻R20、电容C15、电容C4、电容C5、电容C7、电容C8、电容C16分别与接线箱的接地端子电性连接。

本实施例提供的远近距离判断传感器，能够为主机提供丰富的物体靠近范围信息，且由于只对运动物体进行探测，对静止物体无效，因而功耗小，应用于需要电池供电的产品时，具有成本优势。因此，本实施例提供的远近距离判断传感器，可应用于门禁系统中，比如门锁靠近检测、猫眼靠近检测。由此，本申请还提供一种门禁系统，该门禁系统包括上述的远近距离判断传感器。进一步的，门禁系统还包括主机和供电电池，远近距离判断传感器与主机电性连接，并且与供电电池电性连接，以由供电电池为远近距离判断传感器工作时提供电能，而主机则用于获取远近距离判断传感器反馈的物体靠近信息。

普勒雷达信号处理放大电路采用低功耗运算放大器。单片机平时工作在休眠低功耗模式下，采用定时唤醒，控制多普勒雷达的供电及采集多普勒雷达放大后的信号，对采集信号处理判断，输出远近距离对应引脚电平信息，完成后继续进行休眠。

下面结合图1说明本实用新型的远近距离判断传感器的基本工作过程：

单片机(U4)平时工作在休眠状态下，并开启了低功耗的定时器进行定时唤醒单片机；在休眠通过定时器唤醒后，通过U4-7管脚控制PNP三极管Q1打开对传感模块U1进行供电，同时打开N型金属氧化物半导体Q2，通过电阻R21、电阻R22对电容C19进行放电，传感模块U1供电后开始工作，传感模块的U1-2引脚输出模拟信号，信号流经电阻R21进入电容C19进行信号保持，电容C14进行信号耦合；由电阻R19和电阻R20进行分压，提供直流分量，在信号经过电容C14耦合后，信号在此直流电压上下波动。电阻R2、电容C15、电阻R3、电阻R4组成两级低通滤波。信号经过两级低通滤波电路后进入运算放大器的U2A-3引脚，放大器只对波动信号放大，直流信号只做跟随，对信号进行一级放大，放大后在通过电阻R6、电容C7组成的RC低通滤波进入运算放大器的U2B-5引脚，此放大器只对波动信号放大，直流信号只做跟随，对信号进行二级放大，放大后的信号通过电阻R18、电容C16组成的RC低通滤波进入单片机的U4-8引脚；在Q1打开后，延时一段极短的时间，然后控制U4-7引脚关闭PNP三极管Q1；单片机U4进行采样，采样完成后，单片机U4对采样数据进行处理，通过比较设定的远近两个阈值，分别控制单片机的U4-1引脚、U4-3引脚电平变化，输出物体靠近传感器远近信息；完成后单片机进行休眠，等待下一次定时唤醒。阈值的设定是通过不同距离移动物体反射的能量不一样，越近越大来设定的，安装在不同的场景需要按实际场景调整。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种远近距离判断传感器，其特征在于，包括：

单片机模块，所述单片机模块包括单片机和PNP三极管，所述单片机与所述PNP三极管电性连接；

传感模块，所述PNP三极管与所述传感模块电性连接；

信号保持模块，所述信号保持模块与所述传感模块电性连接，以由所述传感模块向所述信号保持模块中输出模拟信号，并由所述信号保持模块对所述模拟信号进行信号保持；

直流偏置模块，所述直流偏置模块分别与所述PNP三极管、所述信号保持模块电性连接；

第一滤波模块，所述第一滤波模块与所述直流偏置模块电性连接，以对所述直流偏置模块输出的波动信号进行滤波处理；

放大模块，所述放大模块与所述第一滤波模块电性连接，以对所述第一滤波模块输出的信号进行放大。

2.根据权利要求1所述的远近距离判断传感器，其特征在于，所述远近距离判断传感器还包括稳压模块，所述稳压模块与所述单片机模块、所述传感模块、所述信号保持模块、所述直流偏置模块、所述第一滤波模块、所述放大模块分别电性连接。

3.根据权利要求2所述的远近距离判断传感器，其特征在于，所述远近距离判断传感器包括接线箱，所述接线箱包括电源输入端子和I/O端子，所述接线箱与所述稳压模块、所述单片机模块分别电性连接。

4.根据权利要求1所述的远近距离判断传感器，其特征在于，所述放大模块包括依次连接的一级放大电路和二级放大电路，所述一级放大电路与所述第一滤波模块电性连接。

5.根据权利要求4所述的远近距离判断传感器，其特征在于，所述放大模块还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块电性连接于所述一级放大电路和所述二级放大电路之间。

6.根据权利要求5所述的远近距离判断传感器，其特征在于，所述放大模块还包括第三滤波模块，所述第三滤波模块与所述二级放大电路电性连接，且所述第三滤波模块还与所述单片机电性连接，以用于对将经过所述二级放大电路放大后的信号进行低通滤波。

7.根据权利要求1至6任一项所述的远近距离判断传感器，其特征在于，所述单片机设有定时器，所述定时器用于定时唤醒所述单片机，以使所述单片机控制所述PNP三极管打开对所述传感模块进行供电及打开所述信号保持模块以进行放电。

8.根据权利要求1至6任一项所述的远近距离判断传感器，其特征在于，所述信号保持模块包括N型金属氧化物半导体、电阻R21、电阻R22及电容C19，所述单片机控制所述PNP三极管打开所述N型金属氧化物半导体，以通过所述电阻R21、所述电阻R22对所述电容C19进行放电。

9.根据权利要求8所述的远近距离判断传感器，其特征在于，所述直流偏置模块包括电容C14、电阻R19及电阻R20，所述电容C14用于对所述信号保持模块输出的信号进行信号耦合，所述电阻R19和所述电阻R20用于进行分压以提供直流分量。

10.根据权利要求1至6任一项所述的远近距离判断传感器，其特征在于，所述第一滤波模块包括一级滤波电路和与所述一级滤波电路连接的二级滤波电路，所述二级滤波电路与所述放大模块电性连接；

和/或，所述传感模块选自多普勒雷达传感器、热释电红外传感器中的任一种。

11.一种门禁系统，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的远近距离判断传感器。

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