專利名稱：自動感應方法
自動感應方法
技術領域：
本發明涉及一種自動感應方法，尤其涉及用于控制自動水龍頭或廚房、盥洗間內 其他設備的自動感應方法。
背景技術：
現有技術中，應用于控制自動水龍頭和廚房或盥洗間內其他設備(如小便器、大 便器等)的感應器一般為紅外感應傳感器。傳統紅外感應傳感器包括紅外發射器以及紅外 接收器。其中，紅外發射器是以固定的時間間隔不停的向感應區域發送紅外線，例如每0.3 秒發送一次。而所述紅外接收器接收返回回來的紅外信號。根據對接收到的紅外信號的強 度進行強弱檢測，來判斷廚房或盥洗間內設備有無使用者，從而控制廚房或盥洗間設備執 行相應的動作，例如控制自動水龍頭的出水或止水、控制小便器的沖水等。具體來講，以紅 外感應傳感器應用于水龍頭上為例。當紅外感應器判斷有使用者進入感應區域時，控制水 龍頭打開閥門而出水；當判斷使用者離開感應區域時，控制水龍頭關閉閥門而止水。又如， 以紅外感應傳感器應用于小便器上為例。當紅外感應器判斷有人使用時，控制小便器出水 閥打開進行前沖水；而當判斷無使用者(即使用者離開)后，控制小便器出水閥再次打開 進行后沖。根據上述描述，借助紅外感應傳感器實現了水龍頭以及盥洗間沖水器自動工作。 此為業界目前所普遍采用的技術。由于傳統的紅外感應水龍頭都是采用直流電供電，如何節省紅外感應器所消耗的 電能，延長電池使用壽命，成為業界所普遍關注的問題。為了實現低功耗的目的，人們對于 傳統的紅外感應傳感器的感應方式進行改進。在正常狀態下，紅外感應器以較低的發射頻 率發射紅外線進行感應。一旦當判斷有使用者使用廚房或盥洗間內相應設備時，紅外感應 傳感器發射紅外線的頻率加快。然而，這樣設置一方面節省功耗的效果十分有限，另一方面 會降低使用的舒適度，例如應用在自動水龍頭上時，使用者一開始放到感應區域后，可能會 較長時間才會出水。縱使人們對紅外感應器的低功耗實現方法在不斷探索，但傳統的紅外感應傳感 器，不管是以哪種頻率來發射紅外線，都需要不間斷的工作。因此，紅外感應傳感器消耗的 能量是非常可觀的。對于一般場合，例如使用頻率較低(每天使用50次)的自動感應水龍 頭，其發送紅外光所消耗的能量將超過總能量消耗的30%。同時，近年來現有技術中也出現了將微波多普勒感應器、超聲波感應器等新型感 應器應用于廚房或盥洗間內。相比傳統的紅外感應器，這類感應器不會受到環境的諸多約 束。但是，該等感應器的工作需要消耗更多的電能，甚至需要使用交流電才能保證其日常工 作。不管采用哪種感應器和哪種方式，功耗無法降低的問題始終困擾著我們。在提倡 節能環保的今天，人們更是在不斷探索和研究，以期研發出一種感應效果好且更為節能的 自動感應系統。內容
本發明的目的在于提供一種低功耗、檢測精確的自動感應方法。本發明的目的通過如下技術方案之一實現一種自動感應方法，用以控制廚房或 盥洗間相應設備，包括如下步驟通過環境光感應器定時采樣環境光以及計算環境光強度。 當環境光強度的變化量大于預設的限定值，開啟接近感應器，檢測是否有使用者使用廚房 或盥洗間相應設備。當在規定的判斷時間內，接近感應器沒有檢測到有使用者使用廚房或 盥洗間相應設備，退出接近感應器檢測，重新進行環境光采集。當在規定的判斷時間內，接 近感應器檢測到有使用者使用廚房或盥洗間相應設備，控制完相應的廚房或盥洗間設備工 作，退出接近感應器檢測，重新進行環境光采集。進一步地，所述環境光感應器為無源光敏二極管。進一步地，所述接近感應器為紅外感應器，包括向感應區域發射紅外線的紅外發 射單元以及接收返回紅外信號的紅外接收單元。本發明的目的通過如下技術方案之二實現一種自動感應方法，用以控制廚房或 盥洗間相應設備，包括如下步驟通過環境光感應器定時采樣環境光以及計算環境光強度。 當環境光強度值位于預設的比較閾值區間且環境光強度的變化量大于預設的限定值，開啟 接近感應器，檢測是否有使用者使用廚房或盥洗間相應設備。當在規定的判斷時間內，接近 感應器沒有檢測到有使用者使用廚房或盥洗間相應設備，退出接近感應器檢測，重新進行 環境光采集。當在規定的判斷時間內，接近感應器檢測到有使用者使用廚房或盥洗間相應 設備，控制完相應的廚房或盥洗間設備工作，退出接近感應器檢測，重新進行環境光采集。進一步地，所述環境光感應器為無源光敏二極管。進一步地，所述接近感應器為紅外感應器，以正常工作頻率發射紅外光進行判斷。進一步地，自動感應方法還包括弱光狀態判斷步驟當環境光強度值小于比較閾 值區間時，判斷為弱光狀態，進行紅外判斷。進一步地，所述弱光狀態下，紅外判斷頻率小于正常工作頻率。進一步地，自動感應方法還包括強光狀態判斷步驟當環境光強度值大于比較閾 值區間時，判斷為強光狀態，進行紅外判斷。進一步地，所述強光狀態下，紅外判斷頻率大于或等于正常工作頻率。與現有技術相比，通過無源或低功耗的環境光感應器來進行預檢測，再主要根據 環境光強度的變化量來觸發相對功耗較大的接近感應器工作進行使用狀態檢測，進一步控 制廚房及盥洗間設備執行相應的動作。這樣設置，有利于實現低功耗，使得自動感應系統更 為節能、檢測更為精準。
圖1是本發明自動感應系統的結構框圖。圖2是本發明自動感應系統部分電路示意圖。圖3是本發明自動感應方法的一優選實施方式流程示意圖。圖4是本發明自動感應方法的另一優選實施方式流程示意圖。圖5是本發明自動感應方法的另一優選實施方式流程示意圖。圖6是本發明自動感應方法的另一優選實施方式流程示意圖。圖7a是在無光干擾的情況下，采集到的環境光強度值示意圖。
圖7b是在有光干擾的情況下，采集到的環境光強度值示意圖。圖8是本發明自動感應方法中防工頻光干擾方法的流程示意圖。實施方式如圖1所示，本發明自動感應系統100，應用于自動水龍頭或廚房、盥洗間內其他 相應設備上，如小便器、大便器等。如圖1所示的實施方式中，本發明自動感應系統100包 括環境光感應器1、紅外感應器2以及控制器3。其中所述環境光感應器1檢測廚房、盥洗 間內相應設備4周圍的環境光強度變化，并將檢測結果輸出給控制器3。控制器3根據環境 光的強度以及變化量等信息進行判斷，決定是否啟動紅外感應器2工作或從休眠狀態進入 工作狀態。當紅外感應器2被啟動后，紅外感應器2發射紅外光檢測是否有目標物(如人 體或人手等)進入感應區域。紅外感應器2將檢測到的結果輸出給控制器3。控制器3對 該紅外反射信號進行處理，決定進一步的動作，例如控制水龍頭的開閥出水、閉閥止水或廚 房、盥洗間內其他設備執行相應的動作等。其中，環境光感應器1是用于檢測環境光的光敏傳感器，可以是光敏二極管、光敏 三極管或光敏電阻等。在本發明一優選的實施方式中，該環境光感應器1采用光敏二極管。 由于光敏二極管是一種能將光能轉換成電能的半導體器件，一般作為硅光電池。光敏二極 管是一種被動感應器件，其本身是不消耗能量的，一般被稱為無源光敏二極管。因此，相比 光敏三極管或光敏電阻等，采用光敏二極管作為環境光感應器，可以實現零能源消耗。誠 然，在條件允許的情況下，例如電池容量足夠大等，環境光感應器1也可采用光敏三極管或 光敏電阻等光敏傳感器。所述紅外感應器2包括紅外光發射單元以及紅外光接收單元。所述紅外光發射單 元，一般為發光二極管，向感應區域發射紅外線；而所述紅外光發射單元接收從感應區域返 回回來的紅外反射信號，并將該紅外反射信號輸出給控制器3處理。所述控制器3與環境光感應器1、紅外感應器2以及廚房、盥洗間相應設備4的執 行機構連接，用以處理信息以及控制相應的執行機構執行相應動作。本發明自動感應系統100基本工作過程如下環境光感應器1以一定的時間間隔檢測周圍環境光的強度值與變化量，如0. 3秒 檢測一次。在無人使用的狀態下，所述環境光感應器1感應到環境光強度是不變的或是緩慢 變化的，因此，此時紅外感應器2可以不工作或以較長的時間間隔(如2秒)向感應區域 發射紅外線。在這里及以下描述中，以較長的時間間隔發送紅外線可以稱為休眠狀態。在 休眠狀態下，紅外感應器2也是工作的。當有使用者接近所述廚房、盥洗間相應設備4時，所述環境光感應器1感應到該相 應設備4周圍環境光強度產生突變。環境光感應器1將檢測的突變信號傳給控制器3。控制器3對接收到的突變信號進行處理，判斷環境光強度的變化量是否滿足預設 條件，如判斷環境光強度的變化量是否大于預設的限定值。當滿足預設條件后，觸發紅外感 應器2工作，以正常的工作頻率向感應區域發送紅外線。在本發明以下各實施方式中，設定 紅外感應器2正常的工作頻率為0. 3秒發射一次。或者調整紅外感應器2的紅外線發射頻 率，從休眠狀態進入正常工作狀態，以正常的工作頻率向感應區域發送紅外線。在本發明 另一實施方式中，除判斷環境光強度的變化量是否滿足預設條件外，還判斷環境光強度值是否滿足預設條件，即判斷當環境光強度值位于預設的比較閾值區間，再判斷環境光強度 的變化量大于預設的限定值。具體請參照本發明自動感應方法圖4所示的實施方式中的描 述，此處不再贅述。所述紅外感應器2紅外發射單元發射紅外線對使用者的位置進行精確識別與判 斷。紅外感應器2紅外接收單元將檢測到紅外反射信號傳給控制器3，進而由控制器3對該 紅外反射信號進行處理，來控制廚房或盥洗間內相應設備4動作，如控制水龍頭電磁閥開 閥出水，或控制小便器的電磁閥開閥沖水等。如上所述，紅外感應器2在無人使用時，不工作或處于休眠狀態。而只有當環境光 感應器1檢測到的環境光變化量等滿足預設的條件，紅外感應器2才開始工作或由休眠狀 態進入工作狀態。由于環境光感應器1的工作不需要消耗能量或消耗極小的能量，因此，與 現有技術比較而言，通過本發明的自動感應系統100可有效降低系統功耗。進一步地，根據 環境光強度的變化量來作為判斷依據，啟動紅外感應器，使得判斷更為精準、可靠。本發明自動感應系統100包括環境光強度計算單元。在本發明中，以環境光強度 的電壓值作為環境光強度值。所述環境光強度計算單元包括電流_電壓轉換電路(如圖2 所示)。所述光敏二極管是將環境光強度轉化為電流信號輸出，光強越大，電流也越大。因 此，利用光敏二極管來作為環境光感應器，需要增加環境光感應器環境光強度計算單元。通 過該環境光強度計算單元將所述光敏二極管輸出的電流信號轉換電壓信號，再輸出給控制 器進行處理檢測其大小，從而計算出環境光的強度值。所述電流-電壓轉換電路中包括電 流_電壓轉換的運算放大器OA以及與運算放大器OA并聯設置用以為了防止電路產生自激 振蕩的電容C。在本發明一優選的實施方式中，運算放大器OA采用ST公司的TS_941，其工 作電壓可低至2. 5V，工作電流低至1. 2微安。本發明自動感應系統100還設有自動增益控制單元。通過自動增益控制單元使得 檢測到的環境光信號處于便于識別的范圍內，使得檢測更加準確。該自動增益控制單元包 括自動增益控制電路(如圖2所示)。所述自動增益控制電路包括第一模擬開關K1、第二 模擬開關K2、與第一模擬開關Kl串聯的第一電阻R1、與第二模擬開關K2串聯的第二電阻 R2以及第一、第二電阻R1、R2相互并聯的第三電阻R3。所述自動增益控制單元通過對模擬 開關Kl和K2的控制，改變反饋電阻，實現對環境光的自動增益控制(AGC)。利用上述自動增益控制單元，自動增益控制可分為四檔。第一檔，第一、第二模擬 開關Kl和K2都接通，第一、第二、第三電阻Rl、R2、R3形成并聯；第二檔，第一模擬開關Kl 接通，第二模擬開關K2斷開，第一、第三電阻R1、R3形成通路；第三檔，第一模擬開關Kl斷 開，第二模擬開關K2接通，第二、第三電阻R2、R3形成通路；第四檔，第一、第二模擬開關Kl 和K2都斷開，此時第三電阻R3形成通路。在本發明一優選的實施方式中，電阻Rl為470K，電阻R2為2M，電阻R3為20M。當 模擬開關K1、K2都接通時，反饋電阻約為380Κ ；當Kl接通，Κ2斷開時，反饋電阻約為470Κ ； 當Kl斷開，Κ2接通時，反饋電阻約為1.8Μ;當Κ1、Κ2都斷開時，反饋電阻約為20Μ。誠然，根據實際應用情況，本發明自動增益控制單元的自動增益控制可為兩檔或 其他多檔。所述自動增益控制電路進行相應的改變。上述自動增益控制單元實現過程如下預先設置比較閾值區間(Ρ2，Pl)，其中第一比較閾值為Ρ1，第二比較閾值為Ρ2。
當環境光強度電壓值大于第一比較閾值Pl時，則減小反饋電阻，降低增益。特別 地，當環境光強度電壓值大于第一比較閾值Pl且增益已調到最低，則認為是強光狀態，即 光線直射狀態。當環境光強度電壓值小于第二比較閾值P2時，則增加反饋電阻，提高增益。特別 地，當環境光強度電壓值小于第二比較閾值P2且增益已調到最高，則認為是弱光狀態，即 夜間或黑暗狀態。當處于上述強光狀態或弱光狀態時，直接開啟紅外感應器2，進行紅外判斷。在弱 光狀態下，可以認為是黑暗狀態下(如晚上)，使用頻率較低，因此紅外發射頻率小于正常 工作頻率，如0. 5秒或0. 8秒發射一次紅外線。在弱光狀態下，紅外發射周期以0. 5秒至1 秒之間為佳。在強光狀態下，紅外發射頻率大于或等于正常工作頻率，如以正常工作頻率 0. 3秒發射一次，或大于正常工作頻率以0. 2秒發射一次。在本發明一優選的實施方式中，所述第一比較閾值Pl值為電路最大電壓值的 80%，第二比較閾值P2為電路最大電壓值的20%。上述電阻及比較閾值的選定，可有效消 除控制回差，避免增益頻繁變化。另外，增加弱光狀態模式與強光狀態模式，使得本發明自 動感應系統100感應更加可靠、完善。通過上述電路，本發明自動感應系統100可以實現在0. 5LUX到1000LUX的范圍內 進行識別，完全可以滿足廚房或盥洗間內的實際需要。由于本發明自動感應系統100應用于廚房或盥洗間等場合，很容易受到熒光燈等 工頻光的干擾。如圖7a和圖7b所示，在無光干擾的情況下，所采集到的環境光強度電壓值 較平穩。而當有光干擾時，所采集到的環境光強度電壓值則會發生明顯的波動。因此，當有 光干擾的情況下，所采集到的環境光強度電壓值無法真實反映實際情況而由可能導致錯誤 判斷。因此，本發明自動感應系統100還包括防工頻光干擾單元。該防工頻光干擾單元的 設置能有效地防止工頻光對環境光采集的干擾，使得環境光感應器1檢測到的環境光強度 更加準確，提升系統整體性能。如圖8所示，防工頻光干擾單元的實現過程如下由于工頻光干擾通常以工頻(例如50Ηζ/60Ηζ)的半波為干擾周期Τ。首先，在Τ/2周期內以均勻的時間間隔采樣N次環境光強度值。在本發明一優選 的實施方式中，N等于5。其次，計算采集到的環境光強度的相對波動量Δν。在本發明一優選的實施方式 中，利用公式Δ V = (Vmax-Vmin) / ((Vmax+Vmin) /2)來計算。所述Vmax值和Vmin值分別 為T/2周期內環境光強度的電壓最大和最小值。再次，判斷所述相對波動量△ V是否小于預設的定值W ？如判斷為是，判斷無工頻 光干擾，以上述N次采樣的平均值作為環境光強度輸出。如判斷為否，判斷有工頻光干擾， 以同樣的間隔再采樣N次環境光強度，以2N次采樣的平均值作為環境光強度輸出。在本發明一優選的實施方式中，該W值為3%。由于防工頻光干擾單元在有工頻光干擾和無工頻光干擾的情況下，采用不同的環 境光強度計算方法，因此還能有效的降低功耗，符合節能環保的發展趨勢。參考圖3所示，在本發明自動感應方法一優選的實施方式中，本發明自動感應方 法包括如下步驟
7
步驟一，采樣環境光以及計算環境光強度。所述環境光感應器1定時采集環境光， 并通過電流_電壓轉換單元將環境光電壓值輸入給控制器3進行處理，計算出環境光的強 度值。設定檢測環境光強度的時間間隔為Tl，Tl為0. 3秒。步驟二，判斷環境光強度的變化量是否大于預設的限定值？如判斷是，進入步驟 三，控制啟動紅外感應器2 ；如判斷否，回到步驟一重新采集環境光以及計算環境光強度。預設的環境光強度變化限定值為K。如果連續兩次的環境光強度的變化量大于預 設的限定值K，判斷有突變信號，進入步驟三；否則，判斷為無突變信號，回到步驟一重新采 集環境光以及計算環境光強度。在本發明一優選的實施方式中，所述限定值K為5%。此步驟中，上述描述的判斷環境光強度的變化量為判斷連續兩次的環境光強度值 變化量。然后，在有些情況下，例如在使用者移動比較緩慢的情況下，如果只根據連續的環 境光強度值的變化量來進行判斷，很容易因為該變化量不大于預設的限定值而導致判斷失 效的情況發生。因此，在本發明其他實施方式中，判斷環境光強度的變化量也可以是判斷間 隔一定時間的環境光強度值變化量，如判斷間隔一次、兩次或多次采集周期的環境光強度 值變化量。步驟三，進行紅外判斷，檢測目標物。啟動紅外感應器2，也包括使紅外感應器2從 休眠狀態進入工作狀態。在這里，開啟紅外判斷的時間設為2秒，工作頻率為0. 3秒發射一 次。如在規定的判斷時間內，沒有檢測到有使用者進入感應區域內時，退出紅外判斷， 返回步驟一重新進行環境光檢測。如檢測到有使用者進入感應區時，則控制相應的廚房或 盥洗間設備工作，例如水龍頭的開閥出水或閉閥止水等。執行完相關操作后，退出紅外判 斷，返回步驟一重新進行環境光檢測。為了提高環境光檢測的準確度，在本發明自動感應方法另一優選的實施方式中， 本發明自動感應方法增加環境光強度值判斷步驟。參考圖4所示，本發明自動感應方法包 括如下步驟步驟一，采樣環境光以及計算環境光強度。所述環境光感應器1定時采集環境光， 并通過電流_電壓轉換單元將環境光電壓值輸入給控制器3進行處理，計算出環境光的強 度。設定檢測環境光強度的時間間隔為Tl，Tl為0. 3秒。步驟二，判斷環境光強度值是否位于預設的比較閾值區間內？如判斷為否，直接 回到步驟一，重新采樣環境光以及計算環境光強度；如判斷為是，進入步驟三。預設的比較閾值區間為( 2，？1)，其中第一比較閾值為？1，第二比較閾值為？2。在 本發明一優選的實施方式中，所述第一比較閾值Pl值為電路最大電壓值的80%，第二比較 閾值P2為電路最大電壓值的20%。步驟三，判斷環境光強度的變化量是否大于預設的限定值？如判斷是，進入步驟 四，控制啟動紅外感應器進行紅外判斷；如判斷否，回到步驟一重新采集環境光以及計算環 境光強度。預設的環境光強度變化限定值為K。如果連續兩次的環境光強度的變化量大于預 設的限定值K，判斷有突變信號，進入步驟四；否則，判斷為無突變信號，回到步驟一重新采 集環境光以及計算環境光強度。在本發明一優選的實施方式中，所述限定值K為5%。此步驟中，上述描述的判斷環境光強度的變化量為判斷連續兩次的環境光強度值變化量。然后，在有些情況下，例如在使用者移動比較緩慢的情況下，如果只根據連續的環 境光強度值的變化量來進行判斷，很容易因為該變化量不大于預設的限定值而導致判斷失 效的情況發生。因此，在本發明其他實施方式中，判斷環境光強度的變化量也可以是判斷間 隔一定時間的環境光強度值變化量，如判斷間隔一次、兩次或多次采集周期的環境光強度
值變化量。步驟四，進行紅外判斷，檢測目標物。啟動紅外感應器2，也包括使紅外感應器2從 休眠狀態進入工作狀態。在這里，開啟紅外判斷的時間設為2秒，工作頻率為0. 3秒判斷一 次。在進行紅外判斷時，在規定的判斷時間內，如沒有檢測到有使用者進入感應區域 內時，退出紅外判斷，返回步驟一重新進行環境光檢測；如檢測到有使用者進入感應區域內 時，即控制相應的廚房或盥洗間設備工作，例如水龍頭的開閥出水或閉閥止水。執行完相關 操作后，退出紅外判斷，返回步驟一重新進行環境光檢測。在該實施方式中，增加判斷環境光強度值是否位于預設的比較閾值區間內的判斷 步驟，再去判斷判斷環境光強度的變化量是否大于預設的限定值。使得判斷更加準確。參考圖5所示，在本發明自動感應方法另一優選的實施方式中，為了保證在弱光 狀態(如黑夜)或強光狀態下自動感應系統的有效工作，本發明自動感應方法在第二優選 的實施方式的基礎上，增加弱光狀態模式和強光狀態模式判斷，包括如下步驟步驟一，采樣環境光以及計算環境光強度。所述環境光感應器1定時采集環境光， 并通過電流_電壓轉換單元將環境光電壓值輸入給控制器3進行處理，計算出環境光的強 度。設定檢測環境光強度的時間間隔為Tl，Tl為0. 3秒。步驟二，判斷環境光強度值是否位于預設的比較閾值區間內？如判斷為否，進入 步驟三；如判斷為是，進入步驟四。預設的比較閾值區間(P2，Pl)，其中第一比較閾值為P1，第二比較閾值為P2。在 本發明一優選的實施方式中，所述第一比較閾值Pl值為電路最大電壓值的80 %，第二比較 閾值P2為電路最大電壓值的20 %。步驟三，比較環境光強度值與設定的第一、第二比較閾值PI、P2，判斷弱光或強光 狀態。當環境光強度大于第一比較閾值Pl時，則認為是強光狀態，啟動紅外感應器2，進 行紅外判斷。在強光狀態模式下的判斷頻率大于或等于正常工作頻率。在本發明一實施方 式中，在強光狀態模式下，開啟紅外判斷的時間設為60秒，判斷頻率為0. 2秒判斷一次。在 本發明另一實施方式中，在強光狀態模式下，開啟紅外判斷的時間設為60秒，判斷頻率為 0.3秒判斷一次。當環境光強度小于第二比較閾值P2時，則認為是弱光狀態，啟動紅外感應器2，進 行紅外判斷。在弱光狀態模式下的判斷頻率小于正常工作頻率。在弱光狀態模式下，開啟 紅外判斷的時間設為60秒，判斷頻率為0. 5秒判斷一次。誠然，也可以是0. 8秒判斷一次。 一般來講，以0. 5到1秒的范圍內判斷一次為佳。步驟四，判斷環境光強度的變化量是否大于預設的限定值？如判斷是，進入步驟 五，啟動紅外感應器進行紅外判斷；如判斷否，回到步驟一重新采集環境光以及計算環境光 強度。
預設的環境光強度變化限定值為K。如果連續兩次的環境光強度的變化量大于預 設的限定值K，判斷有突變信號，進入步驟五；否則，判斷為無突變信號，回到步驟一重新采 集環境光以及計算環境光強度。在本發明一優選的實施方式中，所述限定值K為5%。此步驟中，上述描述的判斷環境光強度的變化量為判斷連續兩次的環境光強度值 變化量。然后，在有些情況下，例如在使用者移動比較緩慢的情況下，如果只根據連續的環 境光強度值的變化量來進行判斷，很容易因為該變化量不大于預設的限定值而導致判斷失 效的情況發生。因此，在本發明其他實施方式中，判斷環境光強度的變化量也可以是判斷間 隔一定時間的環境光強度值變化量，如判斷間隔一次、兩次或多次采集周期的環境光強度 值變化量。步驟五，進行紅外判斷，檢測目標物。啟動紅外感應器2，也包括使紅外感應器2從 休眠狀態進入工作狀態。在這里，開啟紅外判斷的時間設為2秒，工作頻率為0. 3秒判斷一 次。進行紅外判斷時，在規定的判斷時間內，如沒有檢測到有使用者進入感應區域內 時，退出紅外判斷，返回步驟一重新進行環境光檢測；如檢測到有使用者進入感應區域時， 即控制相應的廚房或盥洗間設備工作，例如水龍頭的開閥出水或閉閥止水。執行完相關操 作后，退出紅外判斷，返回步驟一重新進行環境光檢測。更進一步地，在本發明自動感應方法另一優選的實施方式中，本發明自動感應方 法還包括增益自動調節。參考圖6所示，本發明自動感應方法包括如下步驟步驟一，采樣環境光以及計算環境光強度。所述環境光感應器1定時采集環境光， 并通過電流_電壓轉換單元將環境光電壓值輸入給控制器3進行處理，計算出環境光的強 度。設定檢測環境光強度的時間間隔為Tl，Tl為0. 3秒。步驟二，判斷環境光強度值是否位于預設的比較閾值區間內？如判斷為否，進入 步驟三；如判斷為是，進入步驟四。預設的比較閾值區間(P2，Pl)，其中第一比較閾值為P1，第二比較閾值為P2。在 本發明一優選的實施方式中，所述第一比較閾值Pl值為電路最大電壓值的80 %，第二比較 閾值P2為電路最大電壓值的20 %。步驟三，比較環境光強度值與設定的第一、第二比較閾值PI、P2，進行自動增益調 節。當環境光強度值大于第一比較閾值Pl時，進一步判斷增益控制是否為最低檔？ 如判斷為否，將增益控制降低一檔；如判斷為是，則認為是強光狀態，啟動紅外感應器，進行 紅外判斷。在強光狀態模式下的判斷頻率大于或等于正常工作頻率。在本發明一實施方式 中，在強光狀態模式下，開啟紅外判斷的時間設為60秒，判斷頻率為0. 2秒判斷一次。在本 發明另一實施方式中，在強光狀態模式下，開啟紅外判斷的時間設為60秒，判斷頻率為0. 3 秒判斷一次。特別地，在本發明一優選的實施方式中，增益控制降低一檔后，直接回到步驟一， 重新采樣環境光以及計算環境光強度。誠然，在本發明另一實施方式中，增益控制降低一檔 后，也可以啟動紅外感應器進行紅外判斷。在這里，開啟紅外判斷的時間設為2秒，判斷頻 率為0.3秒判斷一次。當環境光強度值是否小于第二比較閾值P2時，進一步判斷增益控制是否為最高檔？如判斷為否，將增益控制增加一檔；如判斷為是，則認為是弱光狀態，啟動紅外感應器， 進行紅外判斷。在弱光狀態模式下的判斷頻率小于正常工作頻率。在弱光狀態模式下，開 啟紅外判斷的時間設為60秒，判斷頻率為0. 5秒判斷一次。誠然，也可以是0. 8秒判斷一 次。一般來講，以0. 5到1秒判斷一次為佳。特別地，在本發明一優選的實施方式中，增益控制增加一檔后，直接回到步驟一， 重新采樣環境光以及計算環境光強度。誠然，在本發明另一實施方式中，增益控制增加一檔 后，也可以啟動紅外感應器進行紅外判斷。在這里，開啟紅外判斷的時間設為2秒，判斷頻 率為0.3秒判斷一次。在弱光模式下的判斷頻率低于正常的工作頻率。因為在弱光模式下，極有可能是 夜間或黑暗狀態下，在這種情況下，一般使用的頻率很低，因此可以減小判斷頻率，實現低 功耗。在強光模式下的判斷頻率要高于正常的工作頻率。在強光模式下增大判斷頻率，可 以使得判斷更為準確。步驟四，判斷環境光強度的變化量是否大于預設的限定值？如判斷是，進入步驟 五，啟動紅外感應器2進行紅外判斷；如判斷否，回到步驟一重新采集環境光以及計算環境 光強度。預設的環境光強度變化限定值為K。如果連續兩次的環境光強度的變化量大于預 設的限定值K，判斷有突變信號，進入步驟三；否則，判斷為無突變信號，回到步驟一重新采 集環境光以及計算環境光強度。在本發明一優選的實施方式中，所述限定值K為5%。此步驟中，上述描述的判斷環境光強度的變化量為判斷連續兩次的環境光強度值 變化量。然后，在有些情況下，例如在使用者移動比較緩慢的情況下，如果只根據連續的環 境光強度值的變化量來進行判斷，很容易因為該變化量不大于預設的限定值而導致判斷失 效的情況發生。因此，在本發明其他實施方式中，判斷環境光強度的變化量也可以是判斷間 隔一定時間的環境光強度值變化量，如判斷間隔一次、兩次或多次采集周期的環境光強度 值變化量。步驟五，進行紅外判斷，檢測目標物。啟動紅外感應器2，也包括使紅外感應器2從 休眠狀態進入工作狀態。在這里，開啟紅外判斷的時間設為2秒，工作頻率為0. 3秒判斷一 次。進行紅外判斷時，在規定的判斷時間內，如沒有檢測到有使用者進入感應區域內 時，退出紅外判斷，返回步驟一重新進行環境光檢測；如檢測到有使用者進入感應區域時， 即控制相應的廚房或盥洗間設備工作，例如水龍頭的開閥出水或閉閥止水。執行完相關操 作后，退出紅外判斷，返回步驟一重新進行環境光檢測。如圖7a和圖7b所示，在無光干擾的情況下，所采集到的環境光強度電壓值較平 穩。而當有光干擾時，所采集到的環境光強度電壓值則會發生明顯的波動。因此，當有光 干擾的情況下，所采集到的環境光強度電壓值無法真實反映實際情況而由可能導致錯誤判 斷。因此，為了判斷更為準確可靠，本發明自動感應方法在執行步驟采集及計算環境光強 度時，可加入防工頻光干擾步驟。由于本發明自動感應系統應用于廚房或盥洗間等場合，很 容易受到熒光燈等工頻光的干擾，因此，該防工頻光干擾單元的設置能有效地防止工頻光 對環境光采集的干擾，使得環境光感應器檢測到的環境光強度更加準確，提升系統整體性 能。
如圖8所示，具體的實現步驟如下步驟一先在T/2周期內以均勻的時間間隔采樣N次環境光強度。由于工頻光干 擾通常以工頻(例如50Ηζ/60Ηζ)的半波為干擾周期Τ。因此，先在Τ/2周期內以均勻的時 間間隔采樣N次環境光強度。在本發明一優選的實施方式中，N等于5。步驟二，計算采集到的環境光強度的相對波動量△ V。在本發明一優選的實施方式 中，利用公式Δ V = (Vmax-Vmin) / ((Vmax+Vmin) /2)來計算。所述Vmax值和Vmin值分別 為T/2周期內環境光強度的電壓最大和最小值。步驟三，判斷所述相對波動量△ V是否小于預設的定值W 如判斷為是，判斷無工 頻光干擾，進入步驟四；如判斷為否，判斷有工頻光干擾，進入步驟五。在本發明一優選的實 施方式中，該W值為3%。步驟四，以上述N次采樣的平均值作為環境光強度輸出。步驟五，以同樣的間隔再采樣N次環境光強度，以2N次采樣的平均值作為環境光 強度輸出。下面結合本發明自動感應系統及方法應用于水龍頭上，進行舉例說明。本發明自動感應系統100的環境光感應器1、紅外感應器2分別安裝于水龍頭(未 圖示)本體上，而控制器3與環境光感應器1、紅外感應器2連接，控制水龍頭的出水閥門。 所述環境光感應器1安裝與水龍頭水嘴處，檢測水龍頭下方的環境光強度變化。紅外感應 器2安裝與水龍頭底座附件或水嘴處，感應使用區域內是否有目標物(人手)的進入或離 開。當有使用者需要使用水龍頭時，使用者接近水龍頭，使得水龍頭水嘴下方的環境 光發生變化。當環境光感應器1檢測到的變化量超過預設值后，紅外感應器2被啟動或從 休眠狀態進入到工作狀態。當人手進入紅外感應器2的感應區域時，控制器3控制水龍頭 電磁閥開閥出水。當紅外感應器感應到人手離開時，控制器3控制水龍頭關閥止水。隨后， 紅外感應器2關閉或從工作狀態進入到休眠狀態。當環境光感應器1判斷為弱光狀態或強 光狀態時，紅外感應器按照此前設定的程序發射紅外線。誠然，本發明自動感應系統及方法也可應用于小便器、大便器等其他衛浴設備中。所述本發明各實施方式中，環境光感應器1的檢測區域可以與紅外感應器2的感 應區域，根據實際應用情況，可以相同，也可以不同。所述本發明各實施方式中，開啟紅外感應器2，是指讓紅外感應器2從不工作到進 入工作狀態，或從休眠狀態進入到工作狀態。在這里，需要特別說明的是，紅外感應器2在 休眠狀態下時，也是工作的，只是在休眠狀態下紅外發射頻率較低(如2秒發射一次)。在 某些情況下，環境光感應器1會因為被異物遮擋、目標物進入感應區域環境光變化微小等 原因而無法正常工作。此時，如處于休眠狀態下工作的紅外感應器2檢測到有目標物進入 感應區域時，會從休眠狀態進入正常工作狀態，以正常的工作頻率(如0. 3秒發射一次)發 射紅外線，并將檢測結果傳給控制器3并通過控制器3執行相應的操作。之后或上述情況 連續發生兩次或多次后，紅外感應器2會一直以正常工作狀態進行工作。直到判斷環境光 感應器1可以正常檢測環境光，紅外感應器2按照先前的程序進行工作，即依靠環境光感應 器1檢測到的環境光強度變化量而啟動工作。因此，本發明還可包括防系統無法工作的處 理方法，主要包括如下
當環境光感應器1檢測到的環境光強度沒有變化或變化量沒有大于預設的限定 值時，而處于休眠狀態的紅外感應器2檢測到有目標物時，紅外感應器2以正常工作頻率發 射紅外線進行工作。當上述情況在預定時限內連續發生N(N大于等于1)次后，紅外感應器2 —直以正 常工作頻率發射紅外線進行工作。在本發明一優選的實施方式中，N等于2。預設的環境光 強度變化限定值為K。在本發明一優選的實施方式中，所述限定值K為5%。當判斷環境光感應器1檢測環境光有變化且變化量大于設定的限定值時，認為環 境光感應器1可以正常工作。此時，紅外感應器2不再一直以正常工作頻率發射紅外線進 行工作。而是根據原先的程序，依靠環境光感應器1檢測到的環境光強度變化量而啟動工 作。另外，上述各實施方式中的紅外感應器2，也可以由微波感應器、超聲波感應器或 其他可感應目標物進入感應區域的其他感應器所替代。舉例來說，當使用微波感應器時，環 境光感應器感應到檢測區域內環境光強度發生變化且變化量高于預設的限定值時，啟動微 波感應器或者使微波感應器從休眠狀態進入到工作狀態，感應是否有目標物進入感應區域 內。如微波感應器沒有感應到有目標物進入感應區域時，微波感應器開啟一定時間(如2 秒)后關閉或進入休眠狀態。如微波感應器感應到有目標物進入或離開感應區域后，通過 控制器來執行相應的操作，例如控制相應設備的電磁閥開閥出水或閉閥止水。隨后，微波感 應器關閉或進入休眠狀態。上述紅外感應器、微波感應器、超聲波感應器以及其他可感應目標物進入感應區 域的其他感應器可統稱為接近感應器。需要說明的是，本發明中各實施方式中描述的開啟 接近感應器是指使接近感應器從不工作到進入工作狀態，或從休眠狀態進入到工作狀態。 用于檢測環境光的光敏傳感器，如光敏二極管、光敏三極管或光敏電阻等感應器可統稱為 環境光感應器。本發明中根據環境光強度的變化量進行判斷，相比僅僅根據環境光強度來判斷， 更加可靠。僅根據環境光強度是否大于一定的值進行判斷，很容易造成誤判斷。例如在較 明亮的環境下，環境光感應器采集到的強度值一直處于大于定值的狀態下；或者在較暗的 環境下，環境光感應器采集到的強度值一直處于小于定值的狀態下。顯然，在上述舉例的狀 態下，環境光感應器無法正常工作。而本發明根據環境光強度的變化量進行判斷，可以克服 上述缺陷，更加智能可靠。具體來講，當環境光強度的變化量大于預設的限定值，啟動接近 感應器進行檢測。進一步地，本發明再根據環境光強度值以及環境光的變化量共同進行判 斷，則使得本發明更加完善。具體來講，當環境光強度值位于預設的比較閾值區間且環境光 強度的變化量大于預設的限定值，啟動接近感應器進行檢測。誠然，在一些特殊的情況下， 當環境光強度的變化量大于預設的限定值或當環境光強度值位于預設的比較閾值區間且 環境光強度的變化量大于預設的限定值，即判斷有人使用相關的衛浴和廚房間設備。雖然上面已經揭示了本發明的具體實施方式
，但是它們不是本發明范圍的局限， 熟知本技術領域的人員對以上所述具體實施的修改和變化也包含在本發明的范圍之內。
權利要求
一種自動感應方法，用以控制廚房或盥洗間相應設備，其特征在于包括如下步驟通過環境光感應器定時采樣環境光以及計算環境光強度；當環境光強度的變化量大于預設的限定值，開啟接近感應器，檢測是否有使用者使用廚房或盥洗間相應設備；當在規定的判斷時間內，接近感應器沒有檢測到有使用者使用廚房或盥洗間相應設備，退出接近感應器檢測，重新進行環境光采集；當在規定的判斷時間內，接近感應器檢測到有使用者使用廚房或盥洗間相應設備，控制完相應的廚房或盥洗間設備工作，退出接近感應器檢測，重新進行環境光采集。
2.如權利要求1所述的自動感應方法，其特征在于所述環境光感應器為無源光敏二 極管。
3.如權利要求1所述的自動感應方法，其特征在于所述接近感應器為紅外感應器，包 括向感應區域發射紅外線的紅外發射單元以及接收返回紅外信號的紅外接收單元。
4.一種自動感應方法，用以控制廚房或盥洗間相應設備，其特征在于包括如下步驟通過環境光感應器定時采樣環境光以及計算環境光強度；當環境光強度值位于預設的比較閾值區間且環境光強度的變化量大于預設的限定值， 開啟接近感應器，檢測是否有使用者使用廚房或盥洗間相應設備。當在規定的判斷時間內，接近感應器沒有檢測到有使用者使用廚房或盥洗間相應設 備，退出接近感應器檢測，重新進行環境光采集；當在規定的判斷時間內，接近感應器檢測到有使用者使用廚房或盥洗間相應設備，控 制完相應的廚房或盥洗間設備工作，退出接近感應器檢測，重新進行環境光采集。
5.如權利要求4所述的自動感應方法，其特征在于所述環境光感應器為無源光敏二 極管。
6.如權利要求4所述的自動感應方法，其特征在于所述接近感應器為紅外感應器，以 正常工作頻率發射紅外光進行判斷。
7.如權利要求6所述的自動感應方法，其特征在于自動感應方法還包括弱光狀態判 斷步驟當環境光強度值小于比較閾值區間時，判斷為弱光狀態，進行紅外判斷。
8.如權利要求7所述的自動感應方法，其特征在于所述弱光狀態下，紅外判斷頻率小 于正常工作頻率。
9.如權利要求6所述的自動感應方法，其特征在于自動感應方法還包括強光狀態判 斷步驟當環境光強度值大于比較閾值區間時，判斷為強光狀態，進行紅外判斷。
10.如權利要求9所述的自動感應方法，其特征在于所述強光狀態下，紅外判斷頻率 大于或等于正常工作頻率。
全文摘要
本發明公開了一種用于控制廚房或盥洗間相應設備的自動感應方法。首先，通過環境光感應器定時采樣環境光以及計算環境光強度。當環境光強度的變化量大于預設的限定值，開啟接近感應器，檢測是否有使用者使用廚房或盥洗間相應設備。當在規定的判斷時間內，接近感應器沒有檢測到有使用者使用廚房或盥洗間相應設備，退出接近感應器檢測，重新進行環境光采集。當在規定的判斷時間內，接近感應器檢測到有使用者使用廚房或盥洗間相應設備，控制完相應的廚房或盥洗間設備工作，退出接近感應器檢測，重新進行環境光采集。通過該自動感應方法，可有效降低用于控制廚房或盥洗間設備的感應裝置的功耗。
文檔編號G01J1/10GK101893723SQ201010244920
公開日2010年11月24日 申請日期2009年6月30日 優先權日2009年6月30日
發明者熊德華, 陳忠民, 高鵬程 申請人:上海科勒電子科技有限公司