一種太陽能人體控制感應器及控制方法與流程
2023-06-23 03:57:06
本發明屬於電子控制技術領域，涉及一種太陽能人體控制感應器及控制方法。
背景技術：
現有的太陽能人體控制感應器產品都是由人體感應控制電路加單片機電路，然後直接控制輸出開關，步驟雖然簡單，但是實現起來十分複雜。首先人體感應電路是一個傳統的專用電路，元器件多達30多個器件，結構也非常複雜。另外，單片機需要帶A/D轉換口，材料成品明顯上升，而且常規的單片機不能直接控制輸出負載恆流，導致用了高端的元器件而實現不了高難度的功能。最後這種電路使用的是常規的模擬信號處理晶片，導致對外界的幹擾沒有選擇識別的能力，所以一旦工作環境不穩定，很可能導致產品誤動作。這樣造成控制可靠性下降。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，而提供一種解決了輸出恆流控制問題，濾除了各種外界幹擾，穩定性好，節省了材料成本，生產成本低的太陽能人體控制感應器。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為：一種太陽能人體控制感應器，其特徵在於，包括以下裝置；
太陽能板控制裝置，所述的太陽能板控制裝置用於在有光照的時候給充電電池組充電以使感應器處於充電狀態，同時太陽能板控制裝置在有光照的時候產生電壓給中央處理器提供電平信號以使感應器在有光照的時候處於待機或者休眠狀態；
充電電池組，所述的充電電池組與太陽能板控制裝置電連接並用於給各個部件提供電源；
總控制開關電路，所述的總控制開關電路電連接在充電電池組上並用於控制整個感應器的通電與斷電；
LED燈，所述的LED燈電連接在總控制開關電路上並用於提供照明；
人體感應控制裝置，所述的人體感應控制裝置用於當有人在人體感應控制裝置前活動時產生感應信號，並將此感應信號送給中央處理器作為100％功率輸出的啟動信號；
輸出控制裝置，所述的輸出控制裝置與LED燈電連接並用於輸出PWM方波控制信號到LED燈上控制其照明亮度；
中央處理器，所述的中央處理器分別與輸出控制裝置、人體感應控制裝置以及太陽能板控制裝置電連接，所述的中央處理器用於控制整個感應器的核心部件。
為優化上述方案採取的措施具體包括：
在上述的一種太陽能人體控制感應器中，所述的太陽能板控制裝置包括相互電連接的太陽能板以及太陽能電壓檢測電路，所述的太陽能電壓檢測電路與中央處理器電連接，所述的太陽能板用於在有光照的時候收集光能並給充電電池組充電，所述的太陽能電壓檢測電路能夠檢測到光亮度後產生電壓輸送到中央處理器內。
在上述的一種太陽能人體控制感應器中，所述的人體感應控制裝置包括相互電連接的人體感應探頭以及模擬信號放大電路，所述的模擬信號放大電路與中央處理器電連接，所述的人體感應探頭用於感應人體信號並產生波動的微弱的電壓信號，所述的模擬信號放大電路用於將感應到的微弱的電壓信號放大後輸入到中央處理器內進行處理分析。
在上述的一種太陽能人體控制感應器中，所述的中央處理器與LED燈之間還電連接有穩壓電路，所述的穩壓電路用於提供穩定的供電電壓為中央處理器提供待機和工作的電能；所述的中央處理器上還電連接有測試電路，所述的測試電路採用的是金手指連接器，所述的金手連接器為以金手指銅箔的方式存在。
在上述的一種太陽能人體控制感應器中，所述的輸出控制裝置包括PWM調光控制電路以及電流信號取樣電路，所述的PWM調光控制電路的分別與LED燈、電流信號取樣電路以及中央處理器電連接，所述的電流信號取樣電路連接在中央處理器與PWM調光控制電路之間，所述的PWM調光控制電路用於輸出PWM方波控制信號到LED燈上控制其照明亮度，所述的電流信號取樣電路對電流信號進行濾波控制其恆流輸出。
在上述的一種太陽能人體控制感應器中，所述的中央處理器上具有8腳控制端，所述的太陽能板包括太陽能輸入端SUN，所述的太陽能電壓檢測電路包括分壓取樣電阻RN1、分壓取樣電阻RN2以及充電二極體DC，所述的總控制開關電路包括電源總開關SK,所述的充電電池組包括電池BT，所述的分壓取樣電阻RN1和分壓取樣電阻RN2串聯連接與太陽能輸入端SUN電連接後並連接到中央處理器的第3腳，所述的電池BT分別電連接電源總開關SK和充電二極體DC的負極，所述的電源總開關SK電連接充電二極體DC負極，所述的充電二極體DC的正極分別電連接太陽能輸入端SUN和分壓取樣電阻RN1。
在上述的一種太陽能人體控制感應器中，所述的電源總開關SK上還電連接有金手指連接器TST，所述的金手指連接器TST輸入到中央處理器的第5腳，所述的金手指連接器TST電連接有測試短路開關，所述的金手指連接器TST上具有6條測試線，進入測試模式時所述的中央處理器的第五腳短路為0，穩壓電路包括穩壓器IC、電容CV3以及電容CV4，所述的電容CV3以及電容CV4並聯後與穩壓器IC電連接，所述的穩壓器IC與電池BT電連接。
在上述的一種太陽能人體控制感應器中，所述的中央處理器的第5腳分別電連接有靈敏度調節設定電阻RS1和靈敏度調節設定電阻RS2，所述的電阻RS1的一端連接到穩壓器IC上，靈敏度調節設定電阻RS2一端接地，人體感應探頭上電連接有電阻RV、電阻RV2、電容CV5以及電容CV6，所述的電阻RV2和電容CV6並聯後電連接到人體感應探頭，所述的電阻RV和電容CV5並聯後連接到人體感應探頭，所述的電容CV5和電容CV6均接地，人體感應探頭電連接到中央處理器的第2腳。
在上述的一種太陽能人體控制感應器中，所述的中央處理器的6腳上還電連接有開關電路，所述的開關電路包括電阻RK1、三極體Q1、電阻RI1、電阻RI2以及電阻RI3，所述的電阻RK1電連接在中央處理器的6腳，所述的，電阻RI1、電阻RI2以及電阻RI3分別電連接在三極體Q1的三個極腳上，所述的電阻RI1、電阻RI2以及電阻RI3均接地，所述的電阻RI2的一端上分別電連接有電阻RF以及電容CF1，所述的電容CF1接地。
本發明還提供了一種太陽能人體控制感應器的控制方法，具體的流程步驟如下。
一種太陽能人體控制感應器的控制方法，其特徵在於，包括以下步驟：
1、白天當太陽能板檢測到光照，就通過太陽能電壓檢測電路能產生電壓並輸送到中央處理器內，同時太陽能板產生的電壓給充電電池組充電；
2、當中央處理器檢測的光照電壓時，所述的中央處理器會自動進入休眠狀態；
3、當夜幕降臨或者光照減弱時，中央處理器檢測到太陽能板產生的電壓下降到一定值時，中央處理器被喚醒並進入待機工作狀態，待機時電流小於5uA，所述的PWM調光控制電路輸出一個脈衝方波控制信號到LED燈上，驅動控制LED燈進入微亮狀態，如果沒有人出現在人體感應探頭的檢測範圍內，LED燈一直處於微亮狀態；
4、當人體感應探頭檢測到有人在感應探頭前活動時產生感應信號，並將此感應信號送給中央處理器作為100％功率輸出的啟動信號，所述的中央處理器控制PWM調光控制電路驅動LED燈進入全亮狀態，如果人一直在人體感應探頭的感應範圍內活動，LED燈的亮度維持在100％全亮狀態，當人離開後，所述的LED燈自動延時進入微亮狀態。
在上述的一種太陽能人體控制感應器的控制方法中，在LED燈處於微亮狀態時所述的PWM調光控制電路輸出一個10％佔空比左右的脈衝方波控制信號驅動LED燈，亮度維持在10％。
與現有技術相比，本發明的優點在於模擬信號放大和軟體設計相結合，用中央處理器的A/D轉換I/O口，通過模擬放大電路對信號進行放大，同時根據人體感應信號的規律，用軟體的方式進行分析篩選，有效地剔除了幹擾信號，大大提供了產品的穩定性，克服了傳統放大器容易被低頻信號幹擾的問題，該產品不僅簡化了電路，實現了恆流控制功能，還提大大的高了抗幹擾能力，完全滿足了市場需求，省去了專用的電源晶片，大大的節省了材料成本，生產成本，用金手指作為測試連接的埠，代替插座，省去了插座，成本為零，測試操作速度非常快，人工動作(插和拔)的時間只需要不到2秒的時間，非常適合批量化生產。
附圖說明
圖1是本太陽能人體控制感應器的工作原理方框示意圖；
圖2是太陽能人體控制感應器的電路原理圖。
具體實施方式
以下是本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明並不限於這些實施例。
太陽能板控制裝置1；中央處理器2；充電電池組3；輸出控制裝置4；人體感應控制裝置5；總控制開關電路6；LED燈7；太陽能板8；太陽能電壓檢測電路9；人體感應探頭10；模擬信號放大電路11；穩壓電路12；PWM調光控制電路13；電流信號取樣電路14。
以下先對結構部分進行說明，如圖1所示，本太陽能人體控制感應器，包括太陽能板控制裝置1、中央處理器2、充電電池組3、輸出控制裝置4、人體感應控制裝置5、總控制開關電路6以及LED燈7；太陽能板控制裝置1用於在有光照的時候給充電電池組3充電以使感應器處於充電狀態，同時太陽能板控制裝置1在有光照的時候產生電壓給中央處理器2提供電平信號以使感應器在有光照的時候處於待機或者休眠狀態；充電電池組3與太陽能板控制裝置1電連接並用於給各個部件提供電源；總控制開關電路6電連接在充電電池組3上並用於控制整個感應器的通電與斷電；LED燈7電連接在總控制開關電路6上並用於提供照明；人體感應控制裝置5用於當有人在人體感應控制裝置5前活動時產生感應信號，並將此感應信號送給中央處理器2作為100％功率輸出的啟動信號；輸出控制裝置4與LED燈7電連接並用於輸出PWM方波控制信號到LED燈7上控制其照明亮度；中央處理器2分別與輸出控制裝置4、人體感應控制裝置5以及太陽能板控制裝置1電連接，中央處理器2用於控制整個感應器的核心部件。
具體來說，如圖2所示，太陽能板控制裝置1包括相互電連接的太陽能板8以及太陽能電壓檢測電路9，太陽能電壓檢測電路9與中央處理器2電連接，太陽能板8用於在有光照的時候收集光能並給充電電池組3充電，太陽能電壓檢測電路9能夠檢測到光亮度後產生電壓輸送到中央處理器2內，中央處理器2上具有8腳控制端，太陽能板8包括太陽能輸入端SUN，太陽能電壓檢測電路9包括分壓取樣電阻RN1、分壓取樣電阻RN2以及充電二極體DC，總控制開關電路6包括電源總開關SK,充電電池組3包括電池BT，分壓取樣電阻RN1和分壓取樣電阻RN2串聯連接與太陽能輸入端SUN電連接後並連接到中央處理器2的第3腳，電池BT分別電連接電源總開關SK和充電二極體DC的負極，電源總開關SK電連接充電二極體DC負極，充電二極體DC的正極分別電連接太陽能輸入端SUN和分壓取樣電阻RN1。
人體感應控制裝置5包括相互電連接的人體感應探頭10以及模擬信號放大電路11，模擬信號放大電路11與中央處理器2電連接，人體感應探頭10用於感應人體信號並產生波動的微弱的電壓信號，模擬信號放大電路11用於將感應到的微弱的電壓信號放大後輸入到中央處理器2內進行處理分析，人體感應探頭10上電連接有電阻RV、電阻RV2、電容CV5以及電容CV6，電阻RV2和電容CV6並聯後電連接到人體感應探頭10，電阻RV和電容CV5並聯後連接到人體感應探頭10，電容CV5和電容CV6均接地，人體感應探頭10電連接到中央處理器2的第2腳，人體感應探頭10與電阻RV、電阻RV2、電容CV5以及電容CV6一起組成信號檢測迴路，當有人體感應信號時，人體感應探頭10的2腳，就會有波動的微弱的電壓信號產生，該信號輸入到中央處理器2的2腳，經過模擬信號放大電路11的放大和分析，檢出有用的信號。
中央處理器2與LED燈7之間還電連接有穩壓電路12，穩壓電路12用於提供穩定的供電電壓為中央處理器2提供待機和工作的電能，穩壓電路12包括穩壓器IC、電容CV3以及電容CV4，電容CV3以及電容CV4並聯後與穩壓器IC電連接，穩壓器IC與電池BT電連接，這裡穩壓器IC、電容CV3以及電容CV4組成用於提供穩定的供電電壓為中央處理器2提供待機和工作的電能。
中央處理器2上還電連接有測試電路，測試電路採用的是金手指連接器，金手連接器為以金手指銅箔的方式存在，電源總開關SK上還電連接有金手指連接器TST，金手指連接器TST輸入到中央處理器2的第5腳，金手指連接器TST電連接有測試短路開關，金手指連接器TST上具有6條測試線，進入測試模式時中央處理器2的第五腳短路為0。
傳統的人體感應太陽能控制器，有6條線，通常採用測試點進行測試，這樣，就需要做測試針床，而一個測試針床，一次測試的數量極少，由於延時時間的問題，測試一個周期需要等待很長的時間(20秒到一分鐘不等)，這樣，生產測試效率就會非常的低。導致測試成本很高，本產品採用了金手指作為連接器，生產前準備一個大型的測試臺，一次性雖少客戶插上100個甚至200個的產品，同時，結合測試端增加了一個測試模式短路點，插上插頭，中央處理器2的第五腳短路為零，此時系統進入測試模式，整個測試時間縮短為2秒鐘。這樣，當產品插上測試臺，2秒鐘就測試完畢，測試效率相對於傳統的產品，高出去幾十倍。非常方便規模化生產。
中央處理器2的6腳上還電連接有開關電路，開關電路包括電阻RK1、三極體Q1、電阻RI1、電阻RI2以及電阻RI3，電阻RK1電連接在中央處理器2的6腳，電阻RI1、電阻RI2以及電阻RI3分別電連接在三極體Q1的三個極腳上，電阻RI1、電阻RI2以及電阻RI3均接地。電阻RK1、三極體Q1、電阻RI1、電阻RI2以及電阻RI3組成開關電路，防止靜電，同時消除CPU開機抖動現象。
輸出控制裝置4包括PWM調光控制電路13以及電流信號取樣電路14，PWM調光控制電路13的分別與LED燈7、電流信號取樣電路14以及中央處理器2電連接，電流信號取樣電路14連接在中央處理器2與PWM調光控制電路13之間，PWM調光控制電路13用於輸出PWM方波控制信號到LED燈7上控制其照明亮度，電流信號取樣電路14對電流信號進行濾波控制其恆流輸出，中央處理器2的第5腳分別電連接有靈敏度調節設定電阻RS1和靈敏度調節設定電阻RS2，電阻RS1的一端連接到穩壓器IC上，靈敏度調節設定電阻RS2一端接地。RS1,RS2是靈敏度調節設定電阻，當中央處理器2的5腳電壓最高時靈敏度最高，當中央處理器2電壓最低時靈敏度最低，電阻RI2的一端上分別電連接有電阻RF以及電容CF1，電容CF1接地。這裡電阻RF以及電容CF1作為電流取樣信號，經過電阻RI1，電阻RI2的電流而形成的電壓，經過電阻RF,由電容CF1濾波送到中央處理器2的4腳，由軟體控制恆流輸出。
本太陽能人體控制感應器的控制方法，整個具體的流程：白天當太陽能板8檢測到光照，就通過太陽能電壓檢測電路9能產生電壓並輸送到中央處理器2內，同時太陽能板8產生的電壓給充電電池組3充電；當中央處理器2檢測的光照電壓時，中央處理器2會自動進入休眠狀態；當夜幕降臨或者光照減弱時，中央處理器2檢測到太陽能板8產生的電壓下降到一定值時，中央處理器2被喚醒並進入待機工作狀態，待機時電流小於5uA，PWM調光控制電路13輸出一個脈衝方波控制信號到LED燈7上，驅動控制LED燈7進入微亮狀態，如果沒有人出現在人體感應探頭10的檢測範圍內，LED燈7一直處於微亮狀態；當人體感應探頭10檢測到有人在感應探頭前活動時產生感應信號，並將此感應信號送給中央處理器2作為100％功率輸出的啟動信號，中央處理器2控制PWM調光控制電路13驅動LED燈7進入全亮狀態，如果人一直在人體感應探頭10的感應範圍內活動，LED燈7的亮度維持在100％全亮狀態，當人離開後，LED燈7自動延時進入微亮狀態，在LED燈7處於微亮狀態時PWM調光控制電路13輸出一個10％佔空比左右的脈衝方波控制信號驅動LED燈7，亮度維持在10％。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本發明的精神所定義的範圍。