專利名稱：一種智能場景開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及照明控制裝置，具體地說是一種智能場景開關。
背景技術：
智能家居電器技術領域中，辦公室、會議室、過道、客廳等公共場合的照明控制已 經廣為使用，因其具有多種智能工作方式，大多需要配套智能場景開關，目前形成產品的 場景開關，大都采用單一的超聲波檢測技術或人體熱釋電檢測技術，存在整機功耗高(約 5W 10W，電源大都采用阻容降壓方式，超聲波連續發射技術)、檢測距離近(超聲產品約5 米)、檢測靈敏度低(人體熱釋電技術的固有特點)、壽命短(不帶交流電過零檢測)、工作 模式單一等缺點，且純屬硬件類產品(不含軟件)。
實用新型內容針對現有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種智能場景開關，為達到以上目的，本實用新型采取的技術方案是一種智能場景開關，其特征在于包括為智能場景開關提供穩定的低功耗直流電源的開關電源，超聲波信號接收器的輸出端連接超聲波信號放大器，超聲波信號放大器的輸出端連接檢波跟隨器，檢波跟隨器的輸出端連接處理器，光照檢測器的輸出端連接處理器，超聲波信號發射器的輸入端連接處理器，處理器通過一繼電器對外提供超低功耗繼電保持輸出，交流電過零檢測單元的輸出端連接處理器，處理器分別和手動按鈕、延時調整按鈕、方式選擇開關、指示燈組件連接。在上述技術方案的基礎上，所述開關電源的型號為FDS200。在上述技術方案的基礎上，所述超聲波信號接收器的型號為R40-10。在上述技術方案的基礎上，所述超聲波信號放大器為由NE5532運放構成的二級 交流放大電路。在上述技術方案的基礎上，所述檢波跟隨器為由TL082運放構成的射極跟隨器。在上述技術方案的基礎上，所述光照檢測器的型號為Φ4πιπι的⑶S光敏電阻。在上述技術方案的基礎上，所述超聲波信號發射器的型號為Τ40-10，且配套有逆 變器 MC14584BG。在上述技術方案的基礎上，所述處理器的型號為STC12C5204AD。在上述技術方案的基礎上，所述繼電器的型號為TQ2-5V。在上述技術方案的基礎上，所述交流電過零檢測單元為一普通三極管。本實用新型所述的智能場景開關，具有以下優點[0025]1、整機功耗低1.5W，電源采用開關電源，超低功耗繼電保持輸出，超聲波周期斷 續發射技術，2、超聲移動檢測距離遠最遠達10米，3、檢測靈敏度高遠距靈敏度稍低于近距靈敏度，4、壽命長帶交流電過零檢測，5、三種工作模式人工方式、自動方式、Walk Through方式，6、場景自適應在上電后一分鐘內自動對其所處室內環境進行偵測，自行調整感 應靈敏度。
本實用新型有如下附圖圖1為本實用新型的結構框圖。圖2為超聲波接收原理圖。圖3為智能控制器電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1所示，本實用新型所述的智能場景開關，包括為智能場景開關提供穩定的低功耗直流電源的開關電源，所述開關電源的型號為 FDS200 ；開關電源的優勢在于電源效率高、自身功耗低、能提供多種直流電壓、性能穩定、體 積小等。它為場景開關各部分電路提供優質電源保證；超聲波信號接收器的輸出端連接超聲波信號放大器，所述超聲波信號接收器的型 號為R40-10 ；所述超聲波信號放大器為由NE5532運放構成的二級交流放大電路；超聲波信號放大器的輸出端連接檢波跟隨器，所述檢波跟隨器為由TL082運放構 成的射極跟隨器；檢波跟隨器的輸出端連接處理器，所述處理器的型號為STC12C5204AD ；光照檢測器的輸出端連接處理器，所述光照檢測器的型號為Φ4πιπι的CDS光敏電 阻；其工作原理如下當強光照射時，光敏電阻呈低阻抗，光照檢測器輸出邏輯1(或0)；當 弱光照射時，光敏電阻呈高阻抗，光照檢測器輸出邏輯0(或1)；處理器通過檢測光照檢測 器的輸出邏輯，以確定場景開關所處環境的光強，當在弱光環境時，處理器停止超聲波信號 驅動，以進一步降低整機功耗。光照檢測靈敏度可通過調節電位器加以調整，或通過開關組 件啟用或禁止該項功能；超聲波信號發射器的輸入端連接處理器，所述超聲波信號發射器的型號為 T40-10，且配套有逆變器MC14584BG ；處理器通過一繼電器對外提供超低功耗繼電保持輸出，所述繼電器的型號為 TQ2-5V;場景開關中使用了超低功耗繼電保持輸出技術，其中使用了正負電壓信號控制的 磁保持繼電器，只需在繼電器線圈兩端輸入一定寬度的正向或反向直流脈沖就可以實現磁 保持繼電器的接通或切斷，在單電源正負電壓提供電路的驅動下，配合處理器輸出控制，有 效地實現負載接通和關斷。由于磁保持繼電器在觸點處于保持狀態時，線圈不需繼續通電，僅靠永久磁鋼的磁力就能維持繼電器的狀態不變，這將大大降低整機功耗；交流電過零檢測單元的輸出端連接處理器，所述交流電過零檢測單元為一普通三極管；場景開關中使用了交流電過零檢測技術和過零繼電技術，二項技術的使用，主要是提 高繼電器使用壽命。我們知道繼電器觸點的吸合或斷開發生在交流電電壓峰值時，將會造 成負載回路的電流為最大值，在觸點上會有火花現象，千百次的火花會造成觸點污染，直接 影響繼電器的壽命。為了避免這一現象的發生，場景開關在使用交流電過零檢測技術的同 時，結合過零繼電技術，確保繼電器的吸合或關斷發生在交流電電壓零值附近，最大限度地 使繼電器觸點吸合或關斷時不產生火花，從而延長繼電器的使用壽命。交流電過零檢測技 術實質是通過交流電過零檢測電路實時監測交流電的交變情況，當交流電出現過零時，該 電路會自動產生邏輯信號送給處理器。處理器在接收到這一邏輯信號時，會在人體檢測許 可的情況下，適時發出繼電器動作指令，確保繼電器在交流電過零時刻附近進行吸合或關 斷動作；處理器分別和手動按鈕、延時調整按鈕、方式選擇開關、指示燈組件連接，所述手 動按鈕采用普通按鈕即可，延時調整按鈕采用電位器即可，方式選擇開關采用DIP開關即 可。場景開關中使用了工作方式自動偵測技術，處理器通過對開關組件狀態的監測，確定自 身工作方式。場景開關在不同的工作模式中，通過對人體動作的有效檢測，達到控制照明負 載通和斷的目的。通過設置方式開關組件，將場景開關的工作模式設置在人工方式位置，此 時若是人工通過按下開關組件關斷照明負載，則將保持關斷一段時間(如5分鐘)，在這段 時間后，將自動進入自動模式，這樣可防止負載在故意關斷后又自動打開；若是人工通過按 下開關組件打開照明負載，將使場景開關進入自動模式。設置方式開關組件，將場景開關的 工作模式設置在自動方式位置，此時在光照檢測較暗時，若檢測到人體動作，場景開關將自 動打開照明負載，且一直保持負載為打開狀態，若在設置的延時時間內未檢測到人體動作， 將自動關斷負載。在延時期間內，場景開關仍會繼續監測是否有人體動作，其監測周期約為 5秒，如果在延時期間內檢測到人體動作，則場景開關會自動順延延時時間(按此次檢測為 起始來計算)。設置方式開關組件，將場景開關的工作模式設置在通過方式位置，此時在光 照檢測較暗時，若檢測到人體動作，場景開關將自動打開照明負載，且在一個較短的延時時 間(如3分鐘)后將負載關斷。若在延時期內檢測到人體動作，則按所設定的延時時間關 斷負載。場景開關安裝在過道時，適合使用此模式。以下為一本實用新型的具體實施例(參見圖2、3)處理器STC12C5204AD在內部程序的控制下周期性地輸出一組頻率為40KHZ的方 波，經三極管Ql驅動后送往超聲波發射芯片(逆變器)MC14584BG并最終驅動超聲波信號 發射器T40-10發射斷續的超聲波信號。超聲波信號接收器R40-10將接收到的超聲波信號送往由NE5532運放構成的二級 交流放大電路(超聲波信號放大器)進行信號放大，放大后的信號再經由二極管D1、電阻 R18、電容C12構成的的幅值檢波濾波后得到一個頻率較低的低頻信號，該低頻信號真實反 映室內物體對超聲波的反射情況，最后經TL082運放構成的射極跟隨器(檢波跟隨器)輸 出送入處理器的AD輸入端，由處理器對該低頻信號進行AD轉換及數據分析。本實用新型采用超聲波周期斷續發射技術，以提高檢測區域內的檢測靈敏度，有 效減小檢測盲區(不到20厘米)，確保能檢測最遠10米(檢測靈敏度稍低于近距檢測)遠出現的人體動作；整機采用開關電源技術、超低功耗繼電器保持技術，以最大限度地降低整 機功耗(1.5W)；采用交流電過零檢測技術及過零繼電技術，以提高產品壽命；采用工作方 式自動偵測技術和場景自適應技術，以適應不同用戶、不同場合的應用需求。超聲波檢測工作原理如下通過對處理器的編程，按一定周期斷續產生一組超聲波驅動信號(超聲頻率的電壓方波)，該驅動信號經超聲波發射芯片(逆變器)直接驅動超 聲波信號發射器產生超聲波信號。在發射一定周期的超聲波信號后，會在物體表面產生漫 反射現象，如果該漫反射的超聲波信號反射到超聲波信號接收器上且信號強度足夠強時， 會在超聲波信號接收器二端產生一定的超聲頻率電壓信號。由于超聲波在空氣中的傳遞速 度接近音速，不同距離的物體造成的漫反射會先后反射到超聲波信號接收器上，且由于近 處反射信號強、遠處反射信號弱，因而在超聲波信號接收器的二端所形成的電壓信號將是 一個幅值連續變化的超聲波反射信號，該信號可近似看作是一個經過調幅的超聲波信號， 它真實反映了室內環境物體位置情況。當周期性斷續發射一組超聲波信號時，相應地，會在 超聲波信號接收器上獲得周期性的調幅的超聲波反射信號。如果場景開關所處環境在有效 檢測距離內未發生物體移動改變，每個周期的超聲反射調幅信號將是基本一致的；如果場 景開關所處環境在有效檢測距離內出現人體動作，這將改變漫反射結果，會使某一前后周 期的調幅信號出現較大差異的情況。由于調幅超聲波信號先經二級交流放大電路放大，然 后送檢波跟隨器檢波，最后得到一個類似用于調幅的低頻信號，且該低頻信號直接送處理 器中的AD電路進行采樣并測出一組反映該低頻信號幅值的數據。處理器程序首先控制發 射一定周期時間的超聲波，然后停止發射，并立即開始控制AD電路分時測出超聲波的反射 幅值并保存在控制器的內存中，按照檢測10米距離遠的超聲波反射信號計算，AD測試約需 62毫秒左右的時間，為保證檢測靈敏度，在控制器內存資源允許的情況下，可安排約80次 AD測試(約每13厘米檢測一次)。在完成所有AD測試之后，控制器程序將再次控制發射 超聲波并AD檢測反射波，這樣將得到前后二個周期的超聲波反射信號幅值數據，然后控制 程序對這二組數據進行對應比較，當出現幅值變化超出所設定的閾值時，處理器程序判斷 檢測到有人體動作出現。為使場景開關能主動適應環境并自主調節超聲波感應靈敏度，處理器程序在比較 完以上二組數據后，會將后一周期的檢測數據替換掉前一周期的檢測數據，以便再與下一 周期的檢測數據進行比較。這樣就可以保證當檢測區內出現物體移動時，場景開關能檢測 到該移動，而當物體在移動后靜止時，場景開關能自動識別并保持寂寞狀態。在實際運用 中，為保證超聲檢測靈敏度，前后周期檢測間隔不能設置過小或過大，一般設在100 300 毫秒左右。場景開關中使用了超聲波周期斷續發射技術，該技術要求處理器周期性地產生一 組交變信號，其周期一般不小于60毫秒，且要求不變；一組交變信號約為幾十到幾萬個頻 率與超聲波信號發射器中心頻率(如40KHZ) —致的方波；處理器必須在發出一組交變信號 后，及時處理來自檢波跟隨器的帶有超聲波漫反射信息的低頻信號，期間要保證超聲波發 射間隔及檢測間隔均勻，必須做到每個周期處理低頻信號所花去的時間一致且周期內的AD 檢測時間間隔也應對應相等。場景開關中使用了場景自適應技術，該項技術確保場景開關在不同的環境中使用 時，能主動適應當前環境狀態，免除人們手動調節超聲波靈敏度檢測電位器所帶來的麻煩。
權利要求一種智能場景開關，其特征在于包括為智能場景開關提供穩定的低功耗直流電源的開關電源，超聲波信號接收器的輸出端連接超聲波信號放大器，超聲波信號放大器的輸出端連接檢波跟隨器，檢波跟隨器的輸出端連接處理器，光照檢測器的輸出端連接處理器，超聲波信號發射器的輸入端連接處理器，處理器通過一繼電器對外提供超低功耗繼電保持輸出，交流電過零檢測單元的輸出端連接處理器，處理器分別和手動按鈕、延時調整按鈕、方式選擇開關、指示燈組件連接。
2.如權利要求1所述的智能場景開關，其特征在于所述開關電源的型號為FDS200。
3.如權利要求1所述的智能場景開關，其特征在于所述超聲波信號接收器的型號為 R40-10。
4.如權利要求1所述的智能場景開關，其特征在于所述超聲波信號放大器為由 NE5532運放構成的二級交流放大電路。
5.如權利要求1所述的智能場景開關，其特征在于所述檢波跟隨器為由TL082運放 構成的射極跟隨器。
6.如權利要求1所述的智能場景開關，其特征在于所述光照檢測器的型號為Φ4πιπι 的CDS光敏電阻。
7.如權利要求1所述的智能場景開關，其特征在于所述超聲波信號發射器的型號為 T40-10,且配套有逆變器MC14584BG。
8.如權利要求1所述的智能場景開關，其特征在于所述處理器的型號為 STC12C5204AD。
9.如權利要求1所述的智能場景開關，其特征在于所述繼電器的型號為TQ2-5V。
10.如權利要求1所述的智能場景開關，其特征在于所述交流電過零檢測單元為一普通三極管。
專利摘要一種智能場景開關，涉及照明控制裝置，包括為智能場景開關提供穩定的低功耗直流電源的開關電源，超聲波信號接收器的輸出端連接超聲波信號放大器，超聲波信號放大器的輸出端連接檢波跟隨器，檢波跟隨器的輸出端連接處理器，光照檢測器的輸出端連接處理器，超聲波信號發射器的輸入端連接處理器，處理器通過一繼電器對外提供超低功耗繼電保持輸出，交流電過零檢測單元的輸出端連接處理器，處理器分別和手動按鈕、延時調整按鈕、方式選擇開關、指示燈組件連接。本實用新型所述的智能場景開關，整機功耗低，超聲移動檢測距離遠，檢測靈敏度高，壽命長，具有三種工作模式且可以場景自適應。
文檔編號H05B37/02GK201557294SQ200920218988
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月11日 優先權日2009年12月11日
發明者占志彪, 李革新, 胡智文 申請人:占志彪