多区域多控红外人体感应开关
2014-09-01李志城吴宁
李志城+吴宁
摘要多区域多控红外人体感应开关是一种能将同一大区域内的多个设备分成若干小区域进行开关控制的红外人体感应装置，属于传感技术和程序控制领域。为了达到最佳的节能目的和实现人来（在）灯亮，人走灯灭的效果，对现有红外人体感应装置中的节能效果、信号传递的不足做了相应的改进，最终实现对静止、运动人体，分成若干区域来控制开关电路。可应用于公共场所、机关、学校等区域的照明。
关键词多区域多控；高稳定性；程序控制
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0017-02
1背景技术
为了节能环保、节约企事业单位采购成本，目前大部分公共照明、机关、学校等区域都已大量使用红外人体感应式的照明设施，其中的红外人体检测及控制电路是其核心部件。但是在学校教室、大型企事业单位的公共走廊等地红外控制开关不能实现同一开关的多区域控制，且大部分红外感应开关仅能实现运动人体的感应，没有达到最佳的节能目的和实现人来（在）灯亮，人走灯灭的效果。
在国家专利（ZL2011200761019）[1]中，公开了一种具有全态人体感应能力的红外人体感应装置，其利用相对运动原理，进行静态人体检测，同时利用控制算法将动态人体检测方法整合在一起。其缺点如下：①该设备虽能实现全态人体感应，但在白天光强时也能触发本红外人体感应装置（相对于照明电路而言）；②该装置把控制器放在旋转盘上，增加了电机负担；③电机旋转带来的震动影响控制器中的红外信号处理及信号完整的传导。
2新型开关特点
为了达到最佳节能，实现自动化控制及电路信号的稳定传导与执行，在上述国家专利中引入光敏传感器[2]、方位信号处理器[3]、基准信号发生器[3]、单片机信息处理系统，及改进其装置中的元件的位置和联接方法，最终实现对静止、运动人体，分成若干区域来控制开关电路，不再让空旷的教室有几个人就灯火通明。
3开关详情
多区域多控红外人体感应开关主要由菲涅尔透镜、热释电红外传感器、光敏传感器、旋转盘、变速旋转电机、主控制电板（主控制电板包括方位信号处理器、基准信号发生器、单片机信号处理器、电源电路、电机控制电路、其他信号处理模块）等构成。
3.1 开关的结构及联接方式
参照图1至图3：多区域多控红外人体感应开关，包括安装外壳1，光敏感应器2，菲涅尔透镜3，及外部电源线、地线、信号线，热释电红外传感器4，支架5，安装底盘9。所述的安装外壳1安装在所述的安装底盘9上，所述的光敏传感器2安装在所述的菲涅尔透镜3外缘的一侧，所述的光敏传感器2并与主控制电板15连接，所述的菲涅尔透镜3设置成半球形，将人体红外辐射信号聚集到所述的热释电红外传感器4上，并实现在圆周方向上的敏感区和盲区的交替出现，使运动或静止人体的红外辐射信号交替在敏感区和盲区间投影。所述的热释电红外传感器4安装在支架5上。
还包括锥形齿轮6，变速旋转电机7，电机支架8，旋转盘10，所述的旋转盘10外缘设置齿轮，所述的锥形齿轮6与所述的旋转盘10外缘齿轮耦合，所述的变速旋转电机7中心轴端安装所述的锥形齿轮6，所述的变速旋转电机7固定在所述的电机支架8上，所述的电机支架8安装在安装地盘9上，所述的安装地盘9的中心设置中心轴11，所述的旋转盘10设置轴孔，所述的旋转盘10通过轴孔安装在所述的中心轴11上，所述的支架5固定在所述的旋转盘10上，由旋转盘10的轴向运动实现360度对全态人体辐射信号的检测。
所述的旋转盘10设置同心铜环，分别是电源铜环16、地铜环17、信号铜环18；所述的安装底盘9上设置的三个相并排列的弹性电刷，分别是电源刷12、地刷13、信号刷14；所述的电源刷12设置在所述的电源铜环16上，并与所述的电源铜环16接触，所述的地刷13设置在所述的地铜环17上，并与所述的地铜环17接触，所述的信号刷14设置在所述的信号铜环18上，并与所述的信号铜环18接触，如此连接是防止电机旋转时电线缠绕在一起。所述的安装底盘9上的三个弹性电刷与所述的安装底盘9连接，通过所述的安装底盘9的电线传递电源及信号到所述的主控制电路15。
所述的主控制电路15包括电源电路19，方位信号处理器20，电机控制电路21，其他信号处理模块22，基准信号发生器23，单片机信号处理器24。所述的方位信号处理器20与所述的基准信号发生器23安装时相对，以提供基准方位信号坐标，从而使所述的方位信号处理器20输出坐标，传输给单片机信号处理器24处理。所述的电源电路19为主控制电板15提供电源，所述的电机控制电路21控制电机的起、停，所述的其他信号处理模块22包括处理红外辐射信号的放大、滤波及光敏信号等的处理，所述的单片机信号处理器24对信号作出判断，实现相应区域的开关控制。
所述的外部电源线、地线、信号线与所述的主控制电路15连接。
图1多区域多控红外人体感应开关的剖视图
图2红外人体感应开关的旋转盘俯视图
图3红外人体感应开关的安装底盘及主控制电板俯视图
3.2 关于图4的概述
图4多区域多控红外人体感应开关的控制流程图
所述的红外人体感应装置通过以下几大步骤（即图4）进行人体检测。
1）光敏传感器对外界光强的信号输出，光强弱，则跳转到第三步，等待红外信号的输入；光线强则执行停止有效信号输出。
2）固定延时时间的按需设定。
3）检测人体红外信号，有红外信号，则执行第六步；如无，则执行第四步。
4）通过电机控制电路控制旋转电机7，进而控制热释电红外传感器4旋转，来检测人体信号，如有信号，执行第六步；若没有信号，执行第四步。
5）所述的基准信号发生器23及方位信号处理器20输出相应坐标，将指令传递给所述的单片机信号处理器24。
6）所述的单片机信号处理器24通过相应的坐标执行内部程序，输出相对应的有效控制信号（即相对应的小区域设备打开），若未接收到信号，输出停止有效控制信号，并执行第二步。
4结束语
在我们现实的生活中，节约能源是我们必须做的，但是我们很难时时刻刻都做到人走设备停止运转，如果引入多区域多控红外人体感应开关，在加上人为的控制管理，节约能源不会再是纸上谈兵。
多区域多控红外人体感应开关相对于大部分红外人体感应开关，实现同一大区域的分若干小区域来程序控制开关电路，真正实现人在灯亮，人走灯灭；强的稳定性，使用可靠持久；是大学校园、大型国企及事业单位等区域的节能好帮手。
参考文献
[1]刘瑜.具有全态人体感应能力的红外人体感应装置[P].中国专利：CN201983862 U27-38，2011.
[2]刘向，马小军，臧增辉.热释电和光敏传感器在智能照明中的应用[J].低压电器，2009（8）：31-34.
[3]杨宜禾，岳敏，周维真.红外系统（第2版）[M].北京：国防工业出版社，1995：105-120.
endprint
摘要多区域多控红外人体感应开关是一种能将同一大区域内的多个设备分成若干小区域进行开关控制的红外人体感应装置，属于传感技术和程序控制领域。为了达到最佳的节能目的和实现人来（在）灯亮，人走灯灭的效果，对现有红外人体感应装置中的节能效果、信号传递的不足做了相应的改进，最终实现对静止、运动人体，分成若干区域来控制开关电路。可应用于公共场所、机关、学校等区域的照明。
关键词多区域多控；高稳定性；程序控制
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0017-02
1背景技术
为了节能环保、节约企事业单位采购成本，目前大部分公共照明、机关、学校等区域都已大量使用红外人体感应式的照明设施，其中的红外人体检测及控制电路是其核心部件。但是在学校教室、大型企事业单位的公共走廊等地红外控制开关不能实现同一开关的多区域控制，且大部分红外感应开关仅能实现运动人体的感应，没有达到最佳的节能目的和实现人来（在）灯亮，人走灯灭的效果。
在国家专利（ZL2011200761019）[1]中，公开了一种具有全态人体感应能力的红外人体感应装置，其利用相对运动原理，进行静态人体检测，同时利用控制算法将动态人体检测方法整合在一起。其缺点如下：①该设备虽能实现全态人体感应，但在白天光强时也能触发本红外人体感应装置（相对于照明电路而言）；②该装置把控制器放在旋转盘上，增加了电机负担；③电机旋转带来的震动影响控制器中的红外信号处理及信号完整的传导。
2新型开关特点
为了达到最佳节能，实现自动化控制及电路信号的稳定传导与执行，在上述国家专利中引入光敏传感器[2]、方位信号处理器[3]、基准信号发生器[3]、单片机信息处理系统，及改进其装置中的元件的位置和联接方法，最终实现对静止、运动人体，分成若干区域来控制开关电路，不再让空旷的教室有几个人就灯火通明。
3开关详情
多区域多控红外人体感应开关主要由菲涅尔透镜、热释电红外传感器、光敏传感器、旋转盘、变速旋转电机、主控制电板（主控制电板包括方位信号处理器、基准信号发生器、单片机信号处理器、电源电路、电机控制电路、其他信号处理模块）等构成。
3.1 开关的结构及联接方式
参照图1至图3：多区域多控红外人体感应开关，包括安装外壳1，光敏感应器2，菲涅尔透镜3，及外部电源线、地线、信号线，热释电红外传感器4，支架5，安装底盘9。所述的安装外壳1安装在所述的安装底盘9上，所述的光敏传感器2安装在所述的菲涅尔透镜3外缘的一侧，所述的光敏传感器2并与主控制电板15连接，所述的菲涅尔透镜3设置成半球形，将人体红外辐射信号聚集到所述的热释电红外传感器4上，并实现在圆周方向上的敏感区和盲区的交替出现，使运动或静止人体的红外辐射信号交替在敏感区和盲区间投影。所述的热释电红外传感器4安装在支架5上。
还包括锥形齿轮6，变速旋转电机7，电机支架8，旋转盘10，所述的旋转盘10外缘设置齿轮，所述的锥形齿轮6与所述的旋转盘10外缘齿轮耦合，所述的变速旋转电机7中心轴端安装所述的锥形齿轮6，所述的变速旋转电机7固定在所述的电机支架8上，所述的电机支架8安装在安装地盘9上，所述的安装地盘9的中心设置中心轴11，所述的旋转盘10设置轴孔，所述的旋转盘10通过轴孔安装在所述的中心轴11上，所述的支架5固定在所述的旋转盘10上，由旋转盘10的轴向运动实现360度对全态人体辐射信号的检测。
所述的旋转盘10设置同心铜环，分别是电源铜环16、地铜环17、信号铜环18；所述的安装底盘9上设置的三个相并排列的弹性电刷，分别是电源刷12、地刷13、信号刷14；所述的电源刷12设置在所述的电源铜环16上，并与所述的电源铜环16接触，所述的地刷13设置在所述的地铜环17上，并与所述的地铜环17接触，所述的信号刷14设置在所述的信号铜环18上，并与所述的信号铜环18接触，如此连接是防止电机旋转时电线缠绕在一起。所述的安装底盘9上的三个弹性电刷与所述的安装底盘9连接，通过所述的安装底盘9的电线传递电源及信号到所述的主控制电路15。
所述的主控制电路15包括电源电路19，方位信号处理器20，电机控制电路21，其他信号处理模块22，基准信号发生器23，单片机信号处理器24。所述的方位信号处理器20与所述的基准信号发生器23安装时相对，以提供基准方位信号坐标，从而使所述的方位信号处理器20输出坐标，传输给单片机信号处理器24处理。所述的电源电路19为主控制电板15提供电源，所述的电机控制电路21控制电机的起、停，所述的其他信号处理模块22包括处理红外辐射信号的放大、滤波及光敏信号等的处理，所述的单片机信号处理器24对信号作出判断，实现相应区域的开关控制。
所述的外部电源线、地线、信号线与所述的主控制电路15连接。
图1多区域多控红外人体感应开关的剖视图
图2红外人体感应开关的旋转盘俯视图
图3红外人体感应开关的安装底盘及主控制电板俯视图
3.2 关于图4的概述
图4多区域多控红外人体感应开关的控制流程图
所述的红外人体感应装置通过以下几大步骤（即图4）进行人体检测。
1）光敏传感器对外界光强的信号输出，光强弱，则跳转到第三步，等待红外信号的输入；光线强则执行停止有效信号输出。
2）固定延时时间的按需设定。
3）检测人体红外信号，有红外信号，则执行第六步；如无，则执行第四步。
4）通过电机控制电路控制旋转电机7，进而控制热释电红外传感器4旋转，来检测人体信号，如有信号，执行第六步；若没有信号，执行第四步。
5）所述的基准信号发生器23及方位信号处理器20输出相应坐标，将指令传递给所述的单片机信号处理器24。
6）所述的单片机信号处理器24通过相应的坐标执行内部程序，输出相对应的有效控制信号（即相对应的小区域设备打开），若未接收到信号，输出停止有效控制信号，并执行第二步。
4结束语
在我们现实的生活中，节约能源是我们必须做的，但是我们很难时时刻刻都做到人走设备停止运转，如果引入多区域多控红外人体感应开关，在加上人为的控制管理，节约能源不会再是纸上谈兵。
多区域多控红外人体感应开关相对于大部分红外人体感应开关，实现同一大区域的分若干小区域来程序控制开关电路，真正实现人在灯亮，人走灯灭；强的稳定性，使用可靠持久；是大学校园、大型国企及事业单位等区域的节能好帮手。
参考文献
[1]刘瑜.具有全态人体感应能力的红外人体感应装置[P].中国专利：CN201983862 U27-38，2011.
[2]刘向，马小军，臧增辉.热释电和光敏传感器在智能照明中的应用[J].低压电器，2009（8）：31-34.
[3]杨宜禾，岳敏，周维真.红外系统（第2版）[M].北京：国防工业出版社，1995：105-120.
endprint
摘要多区域多控红外人体感应开关是一种能将同一大区域内的多个设备分成若干小区域进行开关控制的红外人体感应装置，属于传感技术和程序控制领域。为了达到最佳的节能目的和实现人来（在）灯亮，人走灯灭的效果，对现有红外人体感应装置中的节能效果、信号传递的不足做了相应的改进，最终实现对静止、运动人体，分成若干区域来控制开关电路。可应用于公共场所、机关、学校等区域的照明。
关键词多区域多控；高稳定性；程序控制
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0017-02
1背景技术
为了节能环保、节约企事业单位采购成本，目前大部分公共照明、机关、学校等区域都已大量使用红外人体感应式的照明设施，其中的红外人体检测及控制电路是其核心部件。但是在学校教室、大型企事业单位的公共走廊等地红外控制开关不能实现同一开关的多区域控制，且大部分红外感应开关仅能实现运动人体的感应，没有达到最佳的节能目的和实现人来（在）灯亮，人走灯灭的效果。
在国家专利（ZL2011200761019）[1]中，公开了一种具有全态人体感应能力的红外人体感应装置，其利用相对运动原理，进行静态人体检测，同时利用控制算法将动态人体检测方法整合在一起。其缺点如下：①该设备虽能实现全态人体感应，但在白天光强时也能触发本红外人体感应装置（相对于照明电路而言）；②该装置把控制器放在旋转盘上，增加了电机负担；③电机旋转带来的震动影响控制器中的红外信号处理及信号完整的传导。
2新型开关特点
为了达到最佳节能，实现自动化控制及电路信号的稳定传导与执行，在上述国家专利中引入光敏传感器[2]、方位信号处理器[3]、基准信号发生器[3]、单片机信息处理系统，及改进其装置中的元件的位置和联接方法，最终实现对静止、运动人体，分成若干区域来控制开关电路，不再让空旷的教室有几个人就灯火通明。
3开关详情
多区域多控红外人体感应开关主要由菲涅尔透镜、热释电红外传感器、光敏传感器、旋转盘、变速旋转电机、主控制电板（主控制电板包括方位信号处理器、基准信号发生器、单片机信号处理器、电源电路、电机控制电路、其他信号处理模块）等构成。
3.1 开关的结构及联接方式
参照图1至图3：多区域多控红外人体感应开关，包括安装外壳1，光敏感应器2，菲涅尔透镜3，及外部电源线、地线、信号线，热释电红外传感器4，支架5，安装底盘9。所述的安装外壳1安装在所述的安装底盘9上，所述的光敏传感器2安装在所述的菲涅尔透镜3外缘的一侧，所述的光敏传感器2并与主控制电板15连接，所述的菲涅尔透镜3设置成半球形，将人体红外辐射信号聚集到所述的热释电红外传感器4上，并实现在圆周方向上的敏感区和盲区的交替出现，使运动或静止人体的红外辐射信号交替在敏感区和盲区间投影。所述的热释电红外传感器4安装在支架5上。
还包括锥形齿轮6，变速旋转电机7，电机支架8，旋转盘10，所述的旋转盘10外缘设置齿轮，所述的锥形齿轮6与所述的旋转盘10外缘齿轮耦合，所述的变速旋转电机7中心轴端安装所述的锥形齿轮6，所述的变速旋转电机7固定在所述的电机支架8上，所述的电机支架8安装在安装地盘9上，所述的安装地盘9的中心设置中心轴11，所述的旋转盘10设置轴孔，所述的旋转盘10通过轴孔安装在所述的中心轴11上，所述的支架5固定在所述的旋转盘10上，由旋转盘10的轴向运动实现360度对全态人体辐射信号的检测。
所述的旋转盘10设置同心铜环，分别是电源铜环16、地铜环17、信号铜环18；所述的安装底盘9上设置的三个相并排列的弹性电刷，分别是电源刷12、地刷13、信号刷14；所述的电源刷12设置在所述的电源铜环16上，并与所述的电源铜环16接触，所述的地刷13设置在所述的地铜环17上，并与所述的地铜环17接触，所述的信号刷14设置在所述的信号铜环18上，并与所述的信号铜环18接触，如此连接是防止电机旋转时电线缠绕在一起。所述的安装底盘9上的三个弹性电刷与所述的安装底盘9连接，通过所述的安装底盘9的电线传递电源及信号到所述的主控制电路15。
所述的主控制电路15包括电源电路19，方位信号处理器20，电机控制电路21，其他信号处理模块22，基准信号发生器23，单片机信号处理器24。所述的方位信号处理器20与所述的基准信号发生器23安装时相对，以提供基准方位信号坐标，从而使所述的方位信号处理器20输出坐标，传输给单片机信号处理器24处理。所述的电源电路19为主控制电板15提供电源，所述的电机控制电路21控制电机的起、停，所述的其他信号处理模块22包括处理红外辐射信号的放大、滤波及光敏信号等的处理，所述的单片机信号处理器24对信号作出判断，实现相应区域的开关控制。
所述的外部电源线、地线、信号线与所述的主控制电路15连接。
图1多区域多控红外人体感应开关的剖视图
图2红外人体感应开关的旋转盘俯视图
图3红外人体感应开关的安装底盘及主控制电板俯视图
3.2 关于图4的概述
图4多区域多控红外人体感应开关的控制流程图
所述的红外人体感应装置通过以下几大步骤（即图4）进行人体检测。
1）光敏传感器对外界光强的信号输出，光强弱，则跳转到第三步，等待红外信号的输入；光线强则执行停止有效信号输出。
2）固定延时时间的按需设定。
3）检测人体红外信号，有红外信号，则执行第六步；如无，则执行第四步。
4）通过电机控制电路控制旋转电机7，进而控制热释电红外传感器4旋转，来检测人体信号，如有信号，执行第六步；若没有信号，执行第四步。
5）所述的基准信号发生器23及方位信号处理器20输出相应坐标，将指令传递给所述的单片机信号处理器24。
6）所述的单片机信号处理器24通过相应的坐标执行内部程序，输出相对应的有效控制信号（即相对应的小区域设备打开），若未接收到信号，输出停止有效控制信号，并执行第二步。
4结束语
在我们现实的生活中，节约能源是我们必须做的，但是我们很难时时刻刻都做到人走设备停止运转，如果引入多区域多控红外人体感应开关，在加上人为的控制管理，节约能源不会再是纸上谈兵。
多区域多控红外人体感应开关相对于大部分红外人体感应开关，实现同一大区域的分若干小区域来程序控制开关电路，真正实现人在灯亮，人走灯灭；强的稳定性，使用可靠持久；是大学校园、大型国企及事业单位等区域的节能好帮手。
参考文献
[1]刘瑜.具有全态人体感应能力的红外人体感应装置[P].中国专利：CN201983862 U27-38，2011.
[2]刘向，马小军，臧增辉.热释电和光敏传感器在智能照明中的应用[J].低压电器，2009（8）：31-34.
[3]杨宜禾，岳敏，周维真.红外系统（第2版）[M].北京：国防工业出版社，1995：105-120.
endprint
