人員起坐自動感應裝置的製作方法

2023-06-16 16:46:11

專利名稱：人員起坐自動感應裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無線電組網的人體接近傳感裝置，適用於現代電子信 息化教室、中大型多功能會議廳等需要對參與者的出席情況與起坐活動進行採
集統計的人員起坐自動感應裝置。
背景技術：
電子信息化教室(以下稱電教室)是實現遠程實景授課，或者製作專家課 堂教學錄像資料的現代化授課教室，需要對講授者與聽眾之間的教學互動進行 錄音和拍攝，因此要配備專門的攝像師來進行攝影，要耗費一定的人力、財力。 目前電教室中的聽眾位置信息採集設備一般採用的是紅外線投影感知方案，，即 在教室的四周布置了很多的紅外線發射器和感應器，當某個聽眾起立後他遮擋 紅外線的投影信號被四周的紅外線感應器俘獲，然後經過複雜的編碼和幾何推 算產生出那個聽眾所在的位置信息，最終通過有線傳輸的方式將此信息傳送給 控制計算機。這種位置信息採集方案有如下缺點1、需要在教室的四周安裝大 量的紅外線輻射器和感應器，破壞了教室的景觀；2、不同的教室面積和窗戶高 度，要根據特定的情況定製這種信息採集系統，並且需要重新設置控制軟體， 因此現場安裝調試的工作量很大，工程費用高，也不能形成大量複製的規模；3、 紅外線輻射器和感應器的設置密度和數量都是有限的，從而限制了定位精度；4、 紅外線輻射和反射都會干擾位置信息推算的準確性，導致誤報漏報的比例很高。
而在大中型會議廳、大型場館乃至現代交通工具，同樣存在需要實時了解 與會者、觀/聽眾或乘客的實際就座情況的需求，從而準確地統計出席情況、滿 員程度、甚至用來提醒乘客落座等，但目前在上述場合現有的控制系統中，尚 無任何可以自動完成上述的信息採集和統計功能的裝置。 發明內容
發明目的本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種能夠通 過感應人體接近或離開來判定參與者的起坐，並將判定結果結合位置編碼、通 過短距離無線網絡報告給中央控制系統的人員起坐自動感應裝置。
技術方案 一種人員起坐自動感應裝置，包括電極、電容接觸傳感器、單片機、無線模塊、電池、位置編碼器和天線，電極通過導線與電容接觸傳感器 的輸入端連接，電容接觸傳感器的輸出端與單片機的一個輸入端連接，位置編 碼器與單片機的另一組輸入端連接，單片機的輸出端與無線模塊的輸入端連接，
無線模塊輸出端與將信號輻射出去的天線連接，電池分別與電容接觸傳感器、 單片機和無線模塊連接。
其中，所述的電極為金屬材料薄片或者敷金屬材料的PCB板。
其中，所述的金屬材料薄片為厚度《lmm、面積^700mm2的銅板、鋁板、馬 口鐵板或鍍鋅板。
其中，所述的敷金屬材料的PCB板為敷銅的PCB板。
其中，所述的位置編碼器為撥動開關。
其中，所述的電池為3.6V的鋰電池。
電極作為本實用新型的感應裝置，感受到人體接近或離開座椅的信息後，通 過與電極相連的電容接觸傳感器把信號傳遞給單片機，觸發單片機接收位置編 碼器的編碼數據，然後單片機將位置數據和接近或離開狀態信號一起傳遞給無 線模塊，由天線將這些數據信號輻射出去。天線傳遞出去的數據信號被無線信 號採集裝置接收，該信號採集裝置根據接收到的編碼數據和接近狀態可以確定 人員在某個位置上的起立和坐下情況，可以應用於人員統計、聽眾信息採集設 備等。
有益效果(1)本實用新型的人員起坐自動感應裝置可以使得信息採集與控 制錄播系統根據講授者與聽眾之間教學互動的需要自動地進行錄音和拍攝，當 某個聽眾起立提問時，電教室的主控錄播系統採集到該聽眾所在的位置信息， 然後根據這個位置來控制攝像機轉向對準該聽眾，並自動接通對應區域的話筒， 實現了錄播的全智能化，而不必為電教室配備專門的攝像師。(2)本裝置採用 了可靠的人體接近感應的安全探測方案，結合方便的現場設置座位編碼手段， 集成了低功耗單片機和無線組網晶片，可以使本裝置安裝簡便，位置信息獲取 準確，傳輸可靠，可批量複製。(3)本實用新型能夠很好地替代現有的紅外線 位置信息採集方案，且由於採用開放式的無線網通訊，因而能夠很方便地集成 到現有的中央管控系統中。(4)本實用新型的人員起坐自動感應裝置使用範圍 廣泛，可適用於電教室中為自動錄播系統提供聽眾起坐自動定位與通知；多功能會議廳、場館等場合為中央控制系統提供參會人數統計、自動籤到等功能；
現代交通工具上乘客滿員與實際落座情況的實時統計。


圖示為本實用新型的連接框圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型做更進一步的說明。
如圖所示，人員起坐自動感應裝置包括電極、電容接觸傳感器、單片機、 無線模塊、電池、位置編碼器和天線，電極通過導線與電容接觸傳感器的輸入 端連接，電容接觸傳感器的輸出端與單片機輸入端連接，位置編碼器與單片機 的另一組傘輸入端連接，單片機的輸出端與無線模塊的輸入端連接，無線模塊 輸出端與將信號輻射出去的天線連接，電池分別與電容接觸傳感器、單片機和 無線模塊連接。
本實用新型的感應元件為電極，用一根導線連接到電容接觸傳感器的輸入 端的管腳，充當電容感應器的一個極板。電極的數量可根據安裝的座椅面積大 小確定，可以是一個或多個。所述的電極為金屬材料薄片或者敷金屬材料的PCB 板。所述的金屬材料薄片為厚度《lmm、面積》700mm2的銅板、鋁板、馬口鐵板 或鍍鋅板。所述的敷金屬材料PCB板為敷銅的PCB板。
電容接觸傳感器主要是實現人體接近或離開本裝置時的人體電容感應信號 的可靠探測。這類的集成電路被廣泛用於行動電話的觸摸按鍵，由於通過接近 的方式感應人體本身的電容信號，不會對人體有不良影響。當感應電容的電極 被設計成適當的面積和形狀時，本裝置的人體接近感應距離可以變得比較遠， 並可穿透一定厚度的木材、塑料等常見座椅材料，以適應人體接近感應的各種 應用。因此本裝置可以簡單地安裝在非導電材料製成的30mm (已經驗證)厚度 以下的任何座椅下面。當人坐下或起立時，本裝置中的這款集成電路立即感知 出信號，這個信號可以被用來觸發任何適當類型的電子器件或單片機。
本實用新型的電容接觸傳感器採用QT系列的人體接近感應傳感器晶片， 如QT1081型號，或相同功能的人體傳感晶片，當人體接近電極時該集成電路的 接近感應探測輸出端將給出邏輯高電平信號；人體離開時輸出端邏輯高電平就 返回到低電平。3.3V至5V直流電源供電。QT系列人體電容接觸傳感器的輸
5出端連接到單片機的中斷輸入端或者開關輸入管腳。當該輸入端電平為高時， 者觸發中斷以通知單片機讀取接在編碼開關上面的位置數據；或者由單片機來 自動査詢這個觸發管腳的電平，如果它為高電平，則讀取編碼開關數據。
本實用新型使用單片機完成對採集信息進行的處理，實現無線組網和數據 收發的功能。每當收到電容傳感器發出的接近觸發信號時，單片機就讀取所在 座椅按位置排列設定的編碼數據，然後將其與接近狀態數據一起封裝到將要傳 輸出去的數據包中；若電容接觸傳感器發出離開觸發信號時，單片機同樣讀取 所在座椅按位置排列設定的編碼數據，然後將其與離開狀態數據一起封裝到將 要傳輸的數據包中。單片機使用3.3 V至5 V直流電源供電。
本實用新型的編碼信息傳輸使用ZigBee標準的無線模塊，這個標準確保了 無線網絡中各個節點互不幹擾地傳輸信息到中央控制系統計算機。也可以使用 滿足ZigBee標準的晶片設計成無線模塊或使用其他適當的無線網絡傳輸方 案。無線模塊使用3.3V直流電源供電。
.本實用新型的位置編碼器為撥動開關。編碼按座椅排列的編號設定，編碼 的範圍可以設計成為適應所有安裝場合中座椅排列可能的數目。撥動開關作為 所安裝座椅的編碼輸入元件。撥動開關通過本裝置以數位訊號編碼的形式被在 人體接近時觸發的單片機讀取。編碼設定可以在使用現場簡單地即時完成。本 裝置使用8位的撥動開關來設定位置編碼的二進位位。高4位代表座位的排 號，低4位代表座位的列號。 所述的電池為3. 6V的鋰電池。
本實用新型的天線使用ZigBee模塊標準配置的天線。
本實用新型提供了一種人員起坐自動感應裝置的思路及方法，具體實現該 技術方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當 指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提 下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護 範圍。本實施例中未明確的各組成部份均可用現有技術加以實現。
權利要求1、一種人員起坐自動感應裝置，其特徵在於包括電極、電容接觸傳感器、單片機、無線模塊、電池、位置編碼器和天線，電極通過導線與電容接觸傳感器的輸入端連接，電容接觸傳感器的輸出端與單片機的一個輸入端連接，位置編碼器與單片機的另一組輸入端連接，單片機的輸出端與無線模塊的輸入端連接，無線模塊輸出端與將信號輻射出去的天線連接，電池分別與電容接觸傳感器、單片機和無線模塊連接。
2、 根據權利要求l所述的人員起坐自動感應裝置，其特徵在於所述的電 極為金屬材料薄片或者敷金屬材料的PCB板。
3、 根據權利要求2所述的人員起坐自動感應裝置，其特徵在於所述的金 屬材料薄片為厚度《lmm、面積》700mm2的銅板、鋁板、馬口鐵板或鍍鋅板。
4、 根據權利要求2所述的所述的人員起坐自動感應裝置，其特徵在於所 述的敷金屬材料PCB板為敷銅的PCB板。
5、 根據權利要求l所述的人員起坐自動感應裝置，其特徵在於所述的位 置編碼器為撥動開關。
6、 根據權利要求l所述的人員起坐自動感應裝置，其特徵在於所述的電 池為3.6V的鋰電池。
專利摘要本實用新型公開了一種人員起坐自動感應裝置，包括電極、電容接觸傳感器、單片機、無線模塊、電池、位置編碼器和天線，電極通過導線與電容接觸傳感器的輸入端連接，電容接觸傳感器的輸出端與單片機的一個輸入端連接，位置編碼器與單片機的另一組輸入端連接，單片機的輸出端與無線模塊的輸入端連接，無線模塊輸出端與天線連接，電池分別與電容接觸傳感器、單片機和無線模塊連接。本裝置安裝簡便，位置信息獲取準確，傳輸可靠，可批量複製；使用範圍廣泛，適用於電教室中為自動錄播系統提供聽眾起坐自動定位與通知；多功能會議廳、場館等為中央控制系統提供參會人數統計、自動籤到功能；現代交通工具用於實時統計乘客滿員與實際落座情況。
文檔編號G08C19/16GK201289530SQ20082021639
公開日2009年8月12日 申請日期2008年11月14日 優先權日2008年11月14日
發明者宮欽南, 郭志潔 申請人:南京柯益思智能科技有限公司