一種近距離紅外感應控制系統及其近距離紅外感應開關的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電氣裝置【技術領域】，尤其是一種近距離紅外感應控制系統及其近距離紅外感應開關。其中，控制系統包括高壓電源輸入電路、脈沖調制及降壓電路、整流放大電路、主控電路、信號發射及接收電路和調制驅動電路；高壓電源輸入電路輸出300V直流電，脈沖調制及降壓電路將300V直流電降壓后分別向整流放大電路和調制驅動電路提供12V直流電，同時，脈沖調制及降壓電路通過整流放大電路向主控電路輸出PWM調制信號，主控電路在接收到信號發射及接收電路所反饋的信號后控制調制驅動電路動作。本實用新型在當有障礙物處于預設的感應距離(如5cm以內)內時，則可觸發整個系統動作；其不但可以實現PWM調制控制，降低損耗，也可實現整個系統的高低壓隔離，保證安全性能。
【專利說明】一種近距離紅外感應控制系統及其近距離紅外感應開關
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電氣裝置【技術領域】，尤其是一種近距離紅外感應控制系統及基于此控制系統所形成的近距離紅外感應開關。
【背景技術】
[0002]眾所周知，燈具或門體等裝置的控制開關大都為機械式開關，其被安裝于建筑物的墻壁、地板等位置上，通過按壓等接觸方式進行開關的通斷控制，進而實現對相應裝置的控制。
[0003]目前，市面上的此類開關普遍存在如下問題:1、硬件結構復雜、拆裝維護極為不便；2、由于是采用接觸的方式進行通斷控制，故而容易發生交叉感染的問題且使用的便利性較差；3、電路結構復雜、成本高、穩定性差；4、由于采用機械部件進行控制，導致開關件容易老化、損壞，嚴重縮減了開關的使用壽命；5、強弱電無法實現隔離，開關本身會消耗部分電量，而且容易對人身造成安全威脅。另外，傳統的感應開關也存在:控制距離遠、不易掌控，反應靈敏度差，容易誤觸發或不觸發。
[0004]因此，有必要對現有的機械開關和感應開關提出改進方案，以滿足其實際的使用需要。
實用新型內容
[0005]針對上述現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種電路結構簡單、靈敏度高、控制方便、能耗低的近距離紅外感應控制系統；本實用新型的另一個目的在于提供一種基于上述控制系統所形成的近距離紅外感應開關，其具有結構簡單、操作方便、成本低廉、安全可靠等特點。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0007]一種近距離紅外感應控制系統，它包括
[0008]用于連接外部電源的高壓電源輸入電路；
[0009]連接于高壓電源輸入電路的輸出端的脈沖調制及降壓電路；
[0010]通過整流放大電路與脈沖調制及降壓電路相連接的主控電路；
[0011]通過整流放大電路與主控電路相連接的信號發射及接收電路；所述信號發射及接收電路包括一紅外發射燈珠和一紅外接收燈珠
[0012]同時與脈沖調制及降壓電路和主控電路相連接的調制驅動電路；
[0013]所述高壓電源輸入電路將外部電源輸入的220V交流電整流為300V直流電，所述脈沖調制及降壓電路將300V直流電降壓后分別向整流放大電路和調制驅動電路提供12V直流電，同時，所述脈沖調制及降壓電路通過整流放大電路向主控電路輸出PWM調制信號，所述主控電路通過整流放大電路控制信號發射及接收電路，所述主控電路在接收到信號發射及接收電路所反饋的信號后控制調制驅動電路動作。
[0014]優選地，所述脈沖調制及降壓電路的輸入端和輸出端之間還連接有用于調整脈沖調制及降壓電路的占空比的電壓反饋電路。
[0015]優選地，所述高壓電源輸入電路包括整流橋堆Ul和高壓電容⑶I，所述高壓電容CDl連接于整流橋堆Ul的正負極之間，所述整流橋堆Ul的正極與脈沖調制及降壓電路的輸入端連接。
[0016]優選地，所述脈沖調制及降壓電路包括變壓器TRl、第三電阻R3和第一二極管Dl，所述第三電阻R3和第一二極管Dl串聯后連接于變壓器TRl的初級側，所述第三電阻R3還同時并聯有第二電阻R2和第一電容Cl ；
[0017]所述變壓器TRl的次級側通過第二二極管D2分別與整流放大電路的輸入端、調制驅動電路的輸入端和電壓反饋電路的輸入端連接。
[0018]優選地，所述整流放大電路包括依次連接的電子濾波單元、一級放大單元和二級放大單元，所述電子濾波單元的輸入端連接于脈沖調制及降壓電路的輸出端，所述二級放大單元的輸出端與主控電路連接，所述信號發射及接收電路連接于一級放大單元的輸入端。
[0019]優選地，所述調制驅動電路包括一繼電器Kl。
[0020]優選地，所述電壓反饋電路包括順序連接于脈沖調制及降壓電路的輸入端和輸出端之間的電源管理芯片U2和光電稱合器UA。
[0021]一種近距離紅外感應開關，它包括一頂側面呈開口結構的外殼體，所述外殼體內設置有電路板，所述電路板上集成有上述的一種近距離紅外感應控制系統，所述紅外發射燈珠和紅外接收燈珠并排的設置于電路板的上表面，所述外殼體的開口處設置有用于罩設紅外發射燈珠和紅外接收燈珠的透明罩板。
[0022]優選地，所述紅外發射燈珠和紅外接收燈珠上均套接有吸光套管。
[0023]優選地，所述透明罩板為玻璃材質或亞克力材質。
[0024]由于采用了上述方案，本實用新型的有益效果為:
[0025]1、通過最終的信號發射及接收電路實現其感應信號采集、反饋功能，當手指、人體等障礙物進入到整個系統的預定感應范圍內時，則可觸發整個系統的動作，感應范圍根據主控電路和整流放大電路進行調整，如設置于5cm范圍內，從而實現了系統或開關的近距離控制，避免了由于采用接觸式控制而造成控制不變或交叉感染的問題；
[0026]2、通過采用反饋電壓電路以及PWM調制控制方式，使得系統或開關在靜態狀態下的電能損耗只有0.08W，基本無耗電問題的發生，達到了節能環保的效果；
[0027]3、通過脈沖調制及降壓電路實現高低壓隔離(即強弱電隔離)，將220V/AC電壓轉換為12V/DC、5V/DC等安全電壓，提高了整個系統或開關的安全性能；
[0028]4、基于控制系統所形成的感應開關，具有結構簡單、成本低廉、控制方便等優點，具有很強的實用性和市場推廣價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型實施例的控制系統的原理框圖；
[0030]圖2是本實用新型實施例的控制系統的電路結構圖；
[0031]圖3是本實用新型實施例的感應開關的結構分解示意圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0033]如圖1和圖2所示，本實施例的近距離紅外感應控制系統，它包括:
[0034]高壓電源輸入電路1，用于連接外部電源，對外部電源輸入的220V/AC電壓進行整流，并輸出300V/DC電壓；
[0035]脈沖調制及降壓電路2，用于將由高壓電源輸出電路I輸出的300V/DC電壓降壓為12V/DC電壓以向各個電路的電子元器件提供工作電壓，同時輸出PWM調制信號并實現高低壓隔離，其連接于高壓電源輸入電路I的輸出端的；
[0036]整流放大電路3，用于將PWM調制信號進行濾波、放大處理以及對信號發射及接收電路4反饋的動作信號進行放大，以輸送至主控電路5;
[0037]信號發射及接收電路4，通過感應預定距離內的障礙物將信號通過整流放大電路3反饋至主控電路5;
[0038]主控電路5，其包括一單片機U3，用于根據整個系統的PWM調制信號實現系統核心控制并根據信號發射及接收電路4反饋的信號控制調制驅動電路6動作；
[0039]調制驅動電路6，用于整個系統的對外通斷控制；
[0040]其中，主控電路5通過整流放大電路3與脈沖調制及降壓電路2相連接；信號發射及接收電路4通過整流放大電路3與主控電路5相連接的；調制驅動電路6同時與脈沖調制及降壓電路2和主控電路5相連接。
[0041]如此，經由高壓電源輸入電路I輸入的220V交流電，在經過整流后變為300V直流電，然后由脈沖調制及降壓電路2進行降壓，從而形成各個相關電路正常工作所需的12V或5V直流電；同時，脈沖調制及降壓電路2可通過整流放大電路3向主控電路5輸出PWM調制信號，而主控電路5則可通過整流放大電路3控制信號發射及接收電路4發射信號，當有手指、人體等障礙物進入信號發射及接收電路4的預定范圍(如5cm以內)內時，信號發射及接收電路4將信號通過整流放大電路3反饋給主控電路5，主控電路5在接收反饋信號后控制調制驅動電路6動作，從而實現整個開關對燈具、門體等裝置的控制。本實施例的感應距離可根據主控電路5和整形放大電路3進行調控，以便于實現近距離感應控制，便免了系統的誤觸發以及避免傳統電器開關由于采用接觸式控制而容易造成污染或交叉感染等問題。
[0042]為避免整個系統的靜態損耗，使整個系統達到節能環保的效果，在脈沖調制及降壓電路2的輸入端和輸出端之間還連接有用于調整脈沖調制及降壓電路2的占空比的電壓反饋電路7，電壓反饋電路7實時采集整個電路的電壓狀態，當無障礙物進入預定范圍內時，脈沖調制及降壓電路2可根據電壓反饋電路7反饋的信號調整占空比，使得整個系統處于靜態狀態下，經過檢測，此狀態下的控制系統的能耗在0.08W內，基本不存在耗電損失的問題。
[0043]為優化整個電路的結構，如圖2并結合圖1所示:
[0044]本實施例的高壓電源輸入電路I包括整流橋堆Ul和高壓電容⑶I，高壓電容⑶I連接于整流橋堆Ul的正負極之間，而整流橋堆Ul的正極則與脈沖調制及降壓電路2的輸入端連接。
[0045]本實施例的脈沖調制及降壓電路2包括變壓器TR1、第三電阻R3和第一二極管Dl ;其中，第三電阻R3和第一二極管Dl串聯后連接于變壓器TRl的初級側，第三電阻R3還同時并聯有第二電阻R2和第一電容Cl ;同時，變壓器TRl的次級側通過第二二極管D2分另Ij與整流放大電路3的輸入端、調制驅動電路6的輸入端和電壓反饋電路7的輸入端連接。
[0046]本實施例的整流放大電路3則包括依次連接的由第一三極管Q1、第四電阻R4、第二電容C2和第一肖特基二極管DZl等元件構成的電子濾波單元31，由第二三極管Q2等元件構成的一級放大單元32和由第四三極管等元件構成的二級放大單元33 ;其中，電子濾波單元31的輸入端連接于脈沖調制及降壓電路2的輸出端，二級放大單元33的輸出端與主控電路5連接，信號發射及接收電路4則連接于一級放大單元32的輸入端。
[0047]本實施例的信號發射及接收電路4包括一紅外發射燈珠LED2和一紅外接收燈珠LED I。
[0048]本實施例的調制驅動電路6包括一繼電器Kl。
[0049]本實施例的電壓反饋電路7則包括順序連接于脈沖調制及降壓電路2的輸入端和輸出端之間的LNK364PN型電源管理芯片U2和PC817型光電耦合器UA0
[0050]基于上述控制系統，本實用新型實施例還提供了一種近距離紅外感應開關，如圖3所示并結合圖1和圖2，它包括一頂側面呈開口結構的外殼體a，在外殼體a內設置有電路板b，在電路板b上集成有上述的一種近距離紅外感應控制系統；其中，紅外發射燈珠LED2和紅外接收燈珠LEDl并排的設置于電路板b的上表面，在外殼體a的開口處設置有用于罩設紅外發射燈珠LED2和紅外接收燈珠LEDl的透明罩板c ;如此，可利用透明罩板c將整個開關的內部元件進行的封閉，以保證不受到外部環境的干擾；同時，通過透明罩板c進行光線的透射。
[0051]為保證光線被發射和被反射的效果，本實施例的透明罩板c可根據實際生產或設計情況采用玻璃材質或亞克力材質。為能夠良好的控制散射光和反射光，在紅外發射燈珠LED2和紅外接收燈珠LEDl上均套接有由黑色塑膠材料制成的吸光套管d。
[0052]以上所述僅為本實用新型的優選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種近距離紅外感應控制系統，其特征在于:它包括 用于連接外部電源的高壓電源輸入電路； 連接于高壓電源輸入電路的輸出端的脈沖調制及降壓電路； 通過整流放大電路與脈沖調制及降壓電路相連接的主控電路； 通過整流放大電路與主控電路相連接的信號發射及接收電路，所述信號發射及接收電路包括一紅外發射燈珠和一紅外接收燈珠； 同時與脈沖調制及降壓電路和主控電路相連接的調制驅動電路； 所述高壓電源輸入電路將外部電源輸入的220V交流電整流為300V直流電，所述脈沖調制及降壓電路將300V直流電降壓后分別向整流放大電路和調制驅動電路提供12V直流電，同時，所述脈沖調制及降壓電路通過整流放大電路向主控電路輸出PWM調制信號，所述主控電路通過整流放大電路控制信號發射及接收電路，所述主控電路在接收到信號發射及接收電路所反饋的信號后控制調制驅動電路動作。
2.如權利要求1所述的一種近距離紅外感應控制系統，其特征在于:所述脈沖調制及降壓電路的輸入端和輸出端之間還連接有用于調整脈沖調制及降壓電路的占空比的電壓反饋電路。
3.如權利要求2所述的一種近距離紅外感應控制系統，其特征在于:所述高壓電源輸入電路包括整流橋堆(Ul)和高壓電容(CDl)，所述高壓電容(CDl)連接于整流橋堆(Ul)的正負極之間，所述整流橋堆(Ul)的正極與脈沖調制及降壓電路的輸入端連接。
4.如權利要求2所述的一種近距離紅外感應控制系統，其特征在于:所述脈沖調制及降壓電路包括變壓器(TR1)、第三電阻(R3)和第一二極管(D1)，所述第三電阻(R3)和第一二極管(Dl)串聯后連接于變壓器(TRl)的初級側，所述第三電阻(R3)還同時并聯有第二電阻(R2)和第一電容(Cl)； 所述變壓器(TRl)的次級側通過第二二極管(D2)分別與整流放大電路的輸入端、調制驅動電路的輸入端和電壓反饋電路的輸入端連接。
5.如權利要求2所述的一種近距離紅外感應控制系統，其特征在于:所述整流放大電路包括依次連接的電子濾波單元、一級放大單元和二級放大單元，所述電子濾波單元的輸入端連接于脈沖調制及降壓電路的輸出端，所述二級放大單元的輸出端與主控電路連接，所述信號發射及接收電路連接于一級放大單元的輸入端。
6.如權利要求2所述的一種近距離紅外感應控制系統，其特征在于:所述調制驅動電路包括一繼電器(Kl)。
7.如權利要求2所述的一種近距離紅外感應控制系統，其特征在于:所述電壓反饋電路包括順序連接于脈沖調制及降壓電路的輸入端和輸出端之間的電源管理芯片(U2)和光電率禹合器(UA)。
8.一種近距離紅外感應開關，它包括一頂側面呈開口結構的外殼體，所述外殼體內設置有電路板，其特征在于:所述電路板上集成有如權利要求1-7中任一項所述的一種近距離紅外感應控制系統，所述紅外發射燈珠和紅外接收燈珠并排的設置于電路板的上表面，所述外殼體的開口處設置有用于罩設紅外發射燈珠和紅外接收燈珠的透明罩板。
9.如權利要求8所述的一種近距離紅外感應開關，其特征在于:所述紅外發射燈珠和紅外接收燈珠上均套接有吸光套管。
10.如權利要求8所述的一種近距離紅外感應開關，其特征在于:所述透明罩板為玻璃材質或亞克力材質。
【文檔編號】H03K17/945GK204180041SQ201420585390
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月11日 優先權日:2014年10月11日
【發明者】宋勇翔 申請人:宋勇翔