TWM434177U - Smart energy saving device for air condition - Google Patents

Description

M434177 101'年5月日修正替換頁 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 光電應用電子電路。 【先前技術】 傳統之位置感測器（Occupancy sens〇r)，採用焦電感測器， 其職為移__。如果人體位置不_，舰電感測器 無輸出’所以它通常會加-延時電路以延長位置感測輸出。焦 • 冑感測器做為位置感測器的缺點是它不能真正偵測當時人體 的位置。對於冷氣節能應用而言，我們需要一個能即時反應人 體位置，錢控制冷氣吹出方向的位置_器，以達到冷氣之 最有效利用的目的。 【新型内容】 本創作採用雙熱電堆感測器，它内建一個紅外線鏡片，可 以用來_二個區域人體之體熱，以判別人體位置。熱電堆感 # 測器的特性是它對人體紅外線輻射有絕對債測功能，與焦.電感 測器只對差動之紅外線信號反應有所不同。 -第1 ®所示為本裝置所採用之雙熱電堆感測器的二侧貞測 兀透過鏡片之視角（held of view，FQV)範_示意圖。二 個熱電堆感測元距離為D，感測元尺寸為s，紅外線鏡月的舞 距為F，_測元視㈣距為W⑽），感測元之視角為 W(S/F)。__熱電堆感測元為紅外線鏡片。 4 M434177 5月^曰修正替換頁 例如感測兀間距(D)為2. 5mm ’感測元尺寸⑻為L奶細，紅 外線鏡片的焦距(F)為5. 5ram，則感測元視角間距為24. 5度: 感測元之視角為13.8度。⑤測元1〇1的視角範圍為區域卜 感測元102的視角範圍為區域2。 雙熱電堆感測器的輸出接到兩組直流放大器後饋至具有類 比至數位讎電路(A/D)的微處賴，健號處理。微處理機 # 同時藉由一熱敏電阻測量環境溫度。因為熱電堆感測器的輸出 與待測物體溫度和熱電堆感測器的環境溫度扣關。校正時先將 雙熱電堆感·置於環境溫度25t對準37T黑體，記錄此時 熱電堆感測器的輸出，做為10_度，當人體出現在熱電堆感 測器之視角内日夺’如信號大於一臨界值時則可以 右 此區域。雙熱電堆感測元成水平排列，再加上感測元間距，正 好可以形成左右監測的二個區域。 微處理機在做信號處理後，可以依人體在視角内之區域位 置’而後控制扇葉左右位置將冷氣輸送到人體在室内之區域以 達到冷氣最有效料應用。為精確的控制屬葉搖擺位置，在冷 氣風扇控制器上，吾人可以加入限制開關〇imit switch)，並 將此信號送到微處理機由微處理機控制扇葉擺動方向。例如熱 電堆感測7C101 (右侧區域)信號大於熱電堆_元⑽(左偵 測區域)信號時，扇葉驅動向右吹；熱電堆感測元丨01與皆 5 M434177 101. 5 3 1 101年5月^*日修正替換頁 有人體信錄㈣則騎_左右平均吹，·熱電堆感测元⑼ 與102皆無人體信號輸出時則冷氣機進入省電模式。 【實施方式】 第2圖所料本創作_之雙熱魏❹槪祕示意圖。 101與102為熱電堆感測元，它由石夕晶片⑽利用微機電技術 完成。103為紅外線鏡片，它可以由碎質材料構成，1G5為感 • 測器封裝基座，104為感測器封蓋，106為感測元引線。紅外 線鏡片103與感測器封蓋1〇4之固接由環氧樹脂朦1〇7為之。 第3圖所不為本裝置之系統方塊圖。雙熱電堆感測器⑽ 之二組輸出饋到由2〇1肖202組成之直流放大器而後送到微 處理機203之類比輸入端AIN1與AIN2。2〇4.為熱敏電阻2〇5 之偏壓電阻，熱敏電阻205之輸出接到微處理機203之類比輸 _ 入端AIN3。206為冷氣之扇葉擺動控制器’ 2〇7為穩壓電源與 偏壓電路，它提供直流放大器與雙熱電堆感測器之偏壓以及微 處理機203所需之電源電壓。 第4圖所示為本裝置之電子電路圖。1〇9為雙熱電堆感測 器。201a、201b、202a、202b為直流放大器（採用低噪音演算 放大器’例如德州儀器之TLV2474)，它的增益由301-308電阻 來設定，例如 201a 的增益為(R301+R302)/R302，R3(U、R302 6 M434177 pi s. sj~ • 101年5月/3^曰修正替換頁 分別301與302之電阻值。一般而言施、2〇2a的增益為仙 倍’20113、20213的增益為12倍。直流放大器2〇1包、2_、2〇23 和202b偏廢在V_bias(e.g· 125V)。2〇3為微處理機(例如 偉f全之訂5075)，它内建類比至數位轉換電路(A/D)，將熱電堆 感測β放大後之化號（AIN1、編2)與熱敏電阻信號(讀3)做 類比至數位轉換後演算以供判別人體位置。2〇3微處理機同時 鲁 有限制開關輸入仏琥（R~sw、C—sw與L—sw，分別代表右、中、 左信號輸入)用來偵測冷氣扇葉位置，驅動冷氣扇葉的信號為 R〜drv與L_drv ’分別代表向右或向左擺動。 207為繼電源與偏麼電路，其中期為穩壓電源ic，刻 與3U為濾波電容，312為胁電阻，313與314為參考電堡 ic ’提供直流放大器所需之偏壓v_bias與類比至數位轉換電 . 路(⑽所需之參考電壓(Vref)，315與316為遽波電容。 【圖式簡單說明】 第1圖：雙熱電堆感測器之視角與偵測區域示意圖 第2圖：雙熱電堆感測器之結構圖 第3圖：本裝置之系統方塊圖 第4圖：本裝置之電子電路圖 【主要元件符號說明】 7 M434177 101. 5. 3 1 101年5月％日修正替換頁 [雙熱電堆感測器之視角與偵測區域示意圖] 101:熱電堆感測元 102:熱電堆感測元 103:紅外線鏡片 [雙熱電堆感測器之結構圖] 101:熱電堆感測元 102:熱電堆感測元 φ 103:紅外線鏡片 104:感測器封蓋 105:感測器封裝基座 106:感測元引線 107:環氡樹脂膠 108:雙熱電堆感測器矽晶片 [本裝置之系統方塊圖] 籲 101:熱電堆感測元 102:熱電堆感測元 103:紅外線鏡片 109:雙熱電堆感測器 201:直流放大器 202:直流放大器 203:微處理機 204:偏壓電阻 M434177 ：01. 5. 3 1 101年5月/日修正替換頁 205:熱敏電阻 206:冷氣之扇葉擺動控制器 207:穩壓電源與偏壓電路 [本裝置之電子電路圖] 101:熱電堆感測元 102:熱電堆感測元 103:紅外線鏡片 • 109:雙熱電堆感測器 201a:直流放大器 201b:直流放大器 202a:直流放大器 202b:直流放大器 203:微處理機 204:偏壓電阻 鲁 205:熱敏電阻 ' 207:穩壓電源與偏壓電路

301-308:放大器增益電阻 309:穩壓電源1C 310:濾波電容 311:濾波電容 312:偏壓電阻 313:參考電壓1C M434177 丨〇丨年5月日修正替換頁 314:參考電壓ic 315:濾波電容 316:濾波電容 六、申請專利範圍： 1. -種智慧型冷氣節能裝置，其特徵為包括：一個内建紅外 線鏡片（103)之雙熱電堆細H(⑽)絲彳貞測人體熱 源’-個熱敏電阻(2⑹經由微處賴(做類比至數位 轉換並演异後用來提供環境溫度資訊，兩組直流放大器 (20卜202)用來放大雙熱電堆感測器⑽9)的信號，兩個 參考電壓1C (313、314)用來提供直流放大器（2〇卜2〇2) 偏壓與微處理機（2〇3)類比至數位轉換電路之參考電壓， 與一個韨處理機（203)，做信號處理以偵測人體位置，進 而控制冷氣扇葉趨動方向以提高冷氣利用效率。 2. 如申请專利範圍第1項所述之裝置，雙熱電堆感測器 (109)，内建一紅外線鏡片（103)，它將視角内之熱輻射信 號聚焦至熱電堆感測元(101，102)。 3·如申請專利範圍第1項所述之裝置，雙熱電堆感測器 (109)之紅外線鏡片〇 〇3)亦可以置於雙熱電堆感測器封 裝外面。 4.如申請專利範圍第1項所述之裝置，雙熱電堆感測器 之熱電堆感測元（101、102)成水平排列。

Claims (1)

1. M434177 丨〇丨年5月日修正替換頁 314:參考電壓ic 315:濾波電容 316:濾波電容 六、申請專利範圍： 1. -種智慧型冷氣節能裝置，其特徵為包括：一個内建紅外 線鏡片（103)之雙熱電堆細H(⑽)絲彳貞測人體熱 源’-個熱敏電阻(2⑹經由微處賴(做類比至數位 轉換並演异後用來提供環境溫度資訊，兩組直流放大器 (20卜202)用來放大雙熱電堆感測器⑽9)的信號，兩個 參考電壓1C (313、314)用來提供直流放大器（2〇卜2〇2) 偏壓與微處理機（2〇3)類比至數位轉換電路之參考電壓， 與一個韨處理機（203)，做信號處理以偵測人體位置，進 而控制冷氣扇葉趨動方向以提高冷氣利用效率。 2. 如申请專利範圍第1項所述之裝置，雙熱電堆感測器 (109)，内建一紅外線鏡片（103)，它將視角内之熱輻射信 號聚焦至熱電堆感測元(101，102)。 3·如申請專利範圍第1項所述之裝置，雙熱電堆感測器 (109)之紅外線鏡片〇 〇3)亦可以置於雙熱電堆感測器封 裝外面。 4.如申請專利範圍第1項所述之裝置，雙熱電堆感測器 之熱電堆感測元（101、102)成水平排列。 M434177 年5月/日修正替換¥ 5.如申請專利篇图楚， L--—--—I1 月寻⑺靶圍弟1項所述之裝 間距⑼，盥红外始心 *由調整感測70 變。.外線辦之焦距⑺，本裝置之視角可以改 6.

   ^申請專利範圍第1項所述之裝置，紅外線鏡片⑽ 可乂由外、錯質、ZnS、高密度聚乙_卿)等可以穿 透2至14微米波長之紅外線之材料構成。 如申請專利範圍第i項所述之裝置，紅外線鏡片（1〇3) 亦可以採用高密度聚乙烯⑽PE)材質之菲淫爾鏡片 (Fresnel lens)。 8. 如申請專利範圍第j項所述之裝置，紅外線鏡片（⑽） 亦可以採用微機電技術I虫刻之石夕質菲涅爾鏡片。

   9. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，微處理機(203) 内建類比至數位轉換電路用於讀取放大後之雙熱電堆感 測器信號與偵測環境溫度之熱敏電阻信號。 1〇,如申請專利範圍第1項所述之裝置，微處理機(203) 有3個扇葉位置限制開關信號輸入(R_sw、c_sw、L_sw)與 2個扇葉驅動輸出信號(R_drv、L_drv)。 U.如申請專利範圍第1項所述之裝置，其創作之實 現可涵蓋於運用大於一個熱電堆感測元（101,102)配合 單一紅外線鏡片（103)做為位置感測器，它可以擴用到多 熱電堆感測元（101，102)成水平或垂直或水平、垂直混搭 11 M434177 排列做多區域位置_器應用，如3難雹雄㈣元 (101，102)係本案實施例時成水平排列等。 J2·如申請專利範園第〗項所述之裝置，其創作之實 現可涵蓋於扇葉驅動輸出信號不限於左右驅動信號，它 可以是多重數位或類比輸出信號用來配合扇葉位置感測 器做冷氤方向控制。

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