人體感應自動燈開關的製作方法
2023-10-10 18:22:24
專利名稱：人體感應自動燈開關的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於燈開關。
目前國內應用較多的自動燈開關是聲光控制開關、觸摸開關、接近式開關，上述開關都需人為的給一個信號，例如聲控開關需要聲響信號，即加重腳步或拍手；觸摸開關要人用手去觸摸即開；接近式開關只有人體靠近開關則開關才有反應。另外，還存在時間限定問題，例如，人在水房或廁所還沒有離開時，而燈到時間自動熄滅。所以，現有技術中由於所採用的技術及結構和造型的不良，並且採用的是成品菲涅爾透鏡，存在盲區、存在靈敏度和可靠性不佳等缺點。
本實用新型的目的是為了克服上述燈開關的不足，提供一種人體感應自動燈開關，它不要人去給出任何信號，只要人在開關有效區內行動，燈會自動亮，人離開後，30秒之內自動熄滅，達到人在燈亮；另外，該設計靈敏度高，開關有效範圍大，外型美觀大方。
本目的以下列技術方案來實現該人體感應自動燈開關，它包括有外殼、底座、控制電路板及其電路板支架，其中控制電路板由輸入電路、放大濾波電路、IC控制電路晶片及其外圍電路構成的控制器、輸出電路它們依次串接，並在IC控制電路上並接有條件監控電路CDS、控制器電源所構成；外殼為一半球面型，半球面的一側設有圓形平臺面，平檯面上設有結構式透鏡窗口；底座、電路板支架為圓盤形，其半徑小於半球面外殼底部圓周的半徑，在底座、電路板支架上、還有外殼內分別設有空心連接柱，電路板支架置於外殼內，並與其連接固定，使控制電路板中的PIR紅外感應體的感應面與透鏡接收面處於相互平行位置，底座上的中心空心連接柱、電路板支架中心連接孔與外殼內的中心空心連接柱通過長形螺釘將其連接組合。透鏡窗口是由透鏡以及用來壓緊該透鏡的柵架構成。其中柵架上每根垂直柵條等寬、並等距排列，柵條面向內中心傾斜，其傾斜角度聚焦於一點，這一點為透鏡「焦點」。外殼與電路板支架組合體可在該燈開關底座上向左右兩側分別旋轉60度。控制電路板中的輸入電路是由極化材料紅外感應體PIR及由電阻R3、電容C3構成的轉換電路所組成。所述的IC控制電路是由WT8072晶片來完成。
該人體感應自動燈開關，在擴展開關有效範圍方面採取開關有效範圍可旋轉達120角度，使之適應多種使用環境；不要人去給出任何信號，只要人在開關有效區(垂直3米，水平距離6～8米，扇形夾角120度)內行動，燈會自動亮；人離開後，30秒內自動熄滅，達到了省電節能的目的；結構設計合理、造型美觀且適用，採樣透鏡窗口可沿軸線旋轉120度角，採用了結構式透鏡，使盲區減至最小；在電路設計、器件選型及系統參數配置等方面採用優化設計，所以抗幹擾性強，靈敏度高。
下面附圖給出了本實用新型的實施例
圖1為本實用新型外型主視圖。
圖2為本實用新型內部結構圖。
圖3為本實用新型底座視圖。
圖4為本實用新型控制電路框圖。
圖5為本實用新型控制電路工作原理圖。
如圖1、2所示，該人體感應自動燈開關由外殼1、控制電路板2、電路板支架3及安裝底座4組成。其中外殼是由工程塑料注塑而成的半徑R＝50mm的半球型殼體，在半球殼體的側面切割一個R＝28mm的圓形平臺面，圓形平檯面上開設有一個20mm×50mm的透鏡窗口，窗口的上下邊分別為直線邊，左右邊分別為弧形邊，邊緣倒角擴大了接收角，在窗口裝有柵型支架6，用以壓緊透鏡5，這裡採用塑料薄膜為透鏡，該柵型支架與聚乙稀薄膜組成了結構式透鏡窗口，其中柵架上有六條垂直柵，每根垂直柵條對外等寬並等距離排列，對內每柵條面向中心傾斜，六柵傾斜角度聚焦於一點，這一點為透鏡「焦點」。半球形外殼體內側的中心位置設置有連接柱，用於連接圓盤形電路板支架3及開關安裝底座4，在其周邊位置以三角形布局設置有三個支柱，用於固定連接圓盤形電路板支架3，並保證該支架的相對高度。在其平檯面上的窗口四個角位置設置有安裝結構式透鏡柵架的導柱，在半球形殼體底部還有10mm高的環形突臺。電路板2裝在電路板支架3上，並通過電路板支架裝進殼體內，其中電路中PIR紅外感應體面與透鏡接收面保持相互平行。圖3所示開關底座4也為圓盤形，其中心有連接柱，周邊位置設有安裝孔，該連接柱7與電路板支架的中心孔及外殼1連接柱上下對應，並通過一個長螺栓連接，而半球形外殼體在底座4上可以旋轉120度角，以便選擇最佳控制範圍。開關在安裝時，首先選擇適當位置先裝上底座4，電路板支架3固定在外殼內，然後用長螺栓將其接在底座上。
如圖4、5所示控制電路板由輸入電路、放大濾波電路、IC控制電路集成晶片與外圍電路構成的控制器及輸出電路依次串接，並在IC集成電路上並接一條件監控電路CDS、控制器電源電路所構成。其中輸入電路是由極化材料紅外感應體PIR和由電阻R3、電容C3構成的轉換電路組成。PIR的電源由IC內調電源輸出腳「4」提供，PIR的「S」引腳為輸出腳，也就是PIR接收到人體紅外能量後，轉換成電信號，由「S」引腳送給IC引腳「2」，此腳為IC內運算放大器輸入端引腳。放大濾波電路是由電阻R1、R4，電容C1、C4及內部運算放大器I組成第一級有源帶通濾波電路。由電阻R5、R7，電容C5、C2及IC內部運算放大器II組成第二級有源帶通濾波電路。兩級有源帶通濾波電路，將PIR接收的人體紅外信號放大、濾波，只保留移動人體熱紅外信號，由IC內直接送入IC內比較器，與內置偏置比較，並將有效信號送IC內的鎖存電路。條件監控電路CDS，由電阻R6、電位器P1、光敏電阻RL組成，即阻值上拉或下拉電路，條件監控電路CDS確定開關的有效狀態和無效狀態，即確定PIR接收的人體熱紅外信號，允許或不允許輸入到開關輸出電路的外界條件，高阻值時有效，即阻值上拉或下拉電路的電阻R6為保護電阻，RL光敏電阻的阻值隨環境照度變化而變化。照度高時(白天)，阻值變小；照度低時(夜間)，阻值變大，P1為調節電位器，因此CDS的輸入阻值將由RL自動隨環境的變化而變化，一但選定RL的規格，其亮阻已確定，即RL阻值隨環境照度變化的範圍已定，由電位器P1調節及給定CDS的等效阻值，使之CDS有效高阻時，RL的阻值對應的環境照度與給定值一致，這樣就保證了開關在夜間工作，白天開關被阻斷。而PIR接收到移動人體熱紅外信號，由條件電路的監控，不允許PIR信號輸入，但PIR信號被允許之後，CDS將失效。控制電路IC晶片是整個控制板的心臟，IC控制電路是選用WT8072集成晶片，它將紅外波長控制在7～10μm，人體移動頻率控制在0.1～10Hz，時鐘控制在16KHz。控制器中的外圍電路，電阻R5、電容C7振蕩電路，經晶片IC「6」腳輸送到IC內並與其內史密特觸發器、反向器及場效應管組成系統振蕩器，產生系統時鐘，送IC控制中心，控制中心以此時鐘時序進行自檢、自調、模式轉換及經CDS監測，輸出選擇過零監測等程序，並提供相應信號給鎖存電路允許與不允許，驅動或不驅動輸出電路及使輸出電路的有效脈衝與交流電源同步過零，保證輸出電路，即雙向可控矽BT的驅動脈衝與交流電同步，可靠的導通與截止。這裡同步電路由電阻R8、R9接交流220伏組成分壓電路，將分壓信號送入IC「12」腳至過零檢測電路，將零點檢測信號送IC控制中心，使之控制輸出驅動雙向可控的脈衝與交流電源同步過零。由控制器中的外圍電路電阻R7、電位器P2、電容C8構成的延時電路，將信號由IC「8」腳輸入與IC內部史密特觸發器、反向器及場效應管組成振蕩電路，送至控制中心，計數延時，由電位器P2給定的延時期過後，控制中心阻斷輸出電路輸出，過零後，輸出電路即雙向可控矽BT自動阻斷，系統處於等待狀態，控制中心按時鐘時序進行巡檢。由IC「10」腳引出信號直接輸送給雙向可控矽BT的控制極。提供工作電源電路由電阻R10、R11，電容C12、C13，整流二極體D、穩壓管2cw組成，由交流220伏轉換為直流5伏；由IC「13」腳輸入供控制電路用。IC「5」腳為接地引腳。
人體感應自動燈開關的工作原理當人體熱紅外能量被熱釋電紅外傳感器PIR接收，將紅外信號轉換成電信號，經放大和濾波後作為輸出控制信號，由於PIR是由極化材料作為感應體，當接收到熱紅外能量後，極化材料自行極化平衡過程中出現電位變化，此電位變化經場效管放大，轉換成電信號，當極化材料達到平衡後，電信號消失，由於人體熱紅外能量比較弱，PIR接收距離在1米以內，為放大人體熱紅外能量，增加PIR接收距離；在PIR前加菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡將人體連續的熱紅外切割成若干段，輸入給PIR，增加了PIR的接收距離及增大PIR信號，PIR信號經放大濾波後，作為控制信號輸出。
權利要求1一種人體感應自動燈開關，它主要由外殼(1)、底座(4)、控制電路板(2)及其電路板支架(3)組成，其中控制電路板由輸入電路、放大濾波電路、IC控制電路晶片和其外圍電路形成的控制器、及輸出電路它們依次串接，並在IC控制電路上並接有條件監控電路CDS、控制器電源所構成，其特徵是外殼(1)為一半球面型，半球面的一側設有圓形平臺面，平檯面上設有結構式透鏡窗口；底座(4)、電路板支架(3)為圓盤形，其半徑小於半球面外殼底部圓周半徑，在底座、電路板支架上及外殼內分別設有相應的空心連接柱，控制電路板(2)接在電路板支架上，該電路板支架置於外殼內，與其連接固定，並使控制電路板中的PIR紅外感應體的感應面與透鏡接收面處於相互平行位置，底座(4)上的中心空心連接柱、電路板支架中心連接孔與外殼內的中心空心連接柱通過長形螺釘將其連接組合。
2根據權利要求1所述的人體感應自動燈開關，其特徵是結構式透鏡窗口(5)是由透鏡(5)與用來壓緊該透鏡的柵架(6)構成。其中柵架上每根垂直柵條等寬，並等距排列，柵條面向內中心傾斜，其傾斜角度聚焦於一點，這一點為透鏡「焦點」。
3根據權利要求1所述的人體感應自動燈開關，其特徵是外殼(1)與電路板支架(3)組合體可在該燈開關底座(4)上向左右兩側分別旋轉60度。
4根據權利要求1所述的人體感應自動燈開關，其特徵是控制電路板中的輸入電路是由極化材料紅外感應體PIR和由電阻R3、電容C3構成的轉換電路所組成。
5根據權利要求1或4所述的人體感應自動燈開關，其特徵是所述的IC晶片控制電路是由WT8072晶片來實現。
專利摘要人體感應自動燈開關由半球型外殼、底座、控制電路板及其支架組成,外殼一側設有圓形平臺、平臺上裝有結構式透鏡窗口,控制電路板支架固定在外殼內,它們與底座通過相應的連接柱及連接孔由長形螺釘將其連接;由輸入電路、放大濾波、控制器、CDS監控、輸出電路及控制器電源構成控制電路板,其中輸入電路中的PIR紅外感應體面與結構式透鏡面相互平行。該燈開關造型美觀大方,窗口可左右分別做60角度旋轉,耗能低、靈敏度高。
文檔編號H03K17/94GK2359834SQ9923441
公開日2000年1月19日 申請日期1999年2月26日 優先權日1999年2月26日
發明者張宏 申請人:張宏, 吳可旺