一種建築智能控制用物聯網自適應紅外感應器的製作方法
2023-11-01 02:59:17
專利名稱：一種建築智能控制用物聯網自適應紅外感應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種網絡連接控制的紅外傳感器。
背景技術：
傳統紅外感應器沒有微處理器，不能進行智能控制，不能進行複雜的數字濾波運算，也不能進行複雜的邏輯判斷，所以不能自適應環境的變化。傳統感應器只採用簡單的運算放大器，運算器精度不高，電參數容易受到輻射、熱源等環境因素的幹擾。現有熱釋電紅外探頭自身容易受光源、熱源的幹擾，探測靈敏度低。沒有通信聯網單元，無法聯網，相互間也就無法參與進行邏輯判斷。現有紅外感應器具有以下缺點I、性能不穩定，容易受容易受各種熱源、光源幹擾，對環境適應性差。比如感應器安裝在窗口旁邊，即使微風吹過時，也經常會誤動作檢測到有人。此外，在夏天高溫天氣，環境溫度接近於人體的溫度，會容易誤檢或漏檢。2、易受射頻輻射的幹擾，有些感應器在旁邊撥打或接聽手機時，會有誤檢測到有人的情況。3、檢測距離近，傳統的紅外感應器檢測距離一般都沒能超過10米。4、電路複雜，大部分需要運算放大器將熱釋電紅外探頭輸出的信號放大後再處理。5、不能聯網控制，感應器相互間不能參與進行邏輯判斷。在有些應用場合，需要多個感應器一起聯網，由感應器檢測到的狀態參與進行與、或、非等複雜的邏輯運算後才做出動作。
實用新型內容本實用新型提供的一種物聯網自適應紅外感應器，可自動調整適應當前環境，濾除環境幹擾，有效提高人體紅外感應靈敏度和探測距離，實現多感應器聯網控制，新感應器更換後自動從總線主控器恢復配置信息，維護方便。本實用新型的一種建築智能控制用物聯網自適應紅外感應器，包括分別與微控制器連接的人體熱釋紅外信號處理模塊(即IPR信號處理模塊)、照度感應模塊、通訊模塊、EEPROM存儲器、電源模塊，所述人體熱釋紅外信號處理模塊還連接至少一個人體熱釋紅外探頭(即IPR探頭)。進一步，所述通訊模塊採用RS485總線網絡結構與網際網路連接。所述通訊模塊通過SP485REN收發晶片在一對平衡傳輸線上連接多對發送器/接收器。進一步，所述人體熱釋紅外信號處理模塊包括人體紅外感應控制晶片，內置有輸出PIR傳感器基準電壓電路，環境溫度補償電路，可自動調整適應當前環境防止幹擾的運算放大器及濾波算法模塊。本實用新型的產品具有以下優點I、自適應環境變化能力強，穩定性好，抗幹擾能力強。採用了第三代PIR(PassiVeInfra-Red)紅外感應控制晶片，增加了微控制器功能，對PIR信號進行複雜的數字濾波運算，配合硬體濾波電路，大大增強了感應器的自適應環境變化的能力、增強了穩定性和抗幹擾能力。採用了獨特的軟、硬體濾波算法後，相同條件下，將傳統感應器與本發明感應器放置在窗口旁邊，傳統感應器經常受到陽光、風吹乾擾誤動作，而本品很少有誤觸發。2、感應距離遠。將傳統感應器和本專利感應器安裝在相同的高度離地面3米的高度，傳統感應器要人體離感應器地面中心點2. 5米左右的地方才感應到有人移動，而本專利在3. 5米左右的地方就可以感應到有人移動。3、一致性好。本專利感應器批量生產時，大部分感應器感應距離基本一致，不需要單獨對感應器電參數進行調整，大幅降低生產成本。4、可以聯網進行邏輯智能控制。本專利感應器最多可以128個一起聯網智能控制。5、可以自動匹配恢復信息，自適應好。
圖I是本實用新型實施例提供的物聯網自適應紅外感應器結構示意方框圖。圖2是物聯網自適應紅外感應器的PIR探頭及硬體濾波模塊示意圖。圖3是物聯網自適應紅外感應器的RS485通信模塊示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型的一種建築智能控制用物聯網自適應紅外感應器，包括分別與微控制器(MCU)連接的高精度PIR信號處理模塊、照度感應模塊、485通訊模塊、EEPROM存儲器、電源模塊等，所述IPR信號處理模塊連接至少一個PIR探頭。如圖2所示，具體介紹PIR探頭及硬體濾波模塊，U4為PIR探頭，用於感應人體移動的動作。當人體進入感應器的感應範圍時，PIR感應器檢測到人體紅外光譜的變化，S引腳就會輸出微弱的電壓信號，該信號送入PIR控制晶片AS081的PIR引腳。AS081是一個CMOS工藝集成的PIR控制器晶片，內置輸出PIR傳感器基準電壓，有效減少因電壓變化引起的幹擾。內置運算放大器及高精度硬體濾波算法模塊，可自調整適應當前環境，有效區分人體信號和幹擾信號。可外加熱敏電阻或使用IC內部的熱敏傳感器探測環境溫度，對因環境溫度變化造成的靈敏度下降進行補償。PIR感應器輸出的信號經過AS081控制晶片的前述處理，已經大大降低了環境對其的幹擾。PIR感應器輸出信號經過AS081硬體濾波處理後，從AS081的OUT引腳輸出，再進入MCU的內置AD轉換模塊轉換為數位訊號進行數字濾波處理。微控制器MA803是一款80C51內核的微控制器。運行速度快，相同晶振頻率條件下，其運行速度是傳統8051微控制器的12倍。採用增強型UART，支持幀錯誤檢測和硬體地址識別。內建8通道10位AD轉換器。如期所述PIR控制晶片AS081輸出信號進入MA803內置AD轉換器轉換為數位訊號。MA803對採集到的數位訊號採用滑動平均數字濾波算法進行處理，具體實現過程為，MA803微處理器每秒鐘進行100次AD轉換，程序內部建立一個下標為20的數組用於存儲採集到的PIR信號，每完成一次AD轉換，就將數組的前19個數往後移動，將第20個數移出數組，同時將最新採集到的AD值移入到數組的第一個數，這樣就完成了數字濾波的滑動過程。然後將數組裡的20個數採用冒泡法進行從大到小的順序排序，排序完成後，將最大的兩個數和最小的兩個數剔除，只剩下16個數，再將剩下的16個數進行累加和，然後用累加和除以16，即得到經過滑動平均數字濾波後的AD轉換值。PIR信號經過MCU的數字濾波後，進一步去除了環境的幹擾，有效的提取了真實的人體移動信號。本實用新型聯網進行邏輯控制的實現方案主要採用RS 485通訊模塊，如圖3所示，運用RS485總線網絡結構簡單，布線成本低，它是一種多發送器標準，本實用新穎發明採用SP485REN收發晶片，能在一對平衡傳輸線上連接多達128個發送器/接收器對，在工業等集散控制系統等需要多點通信的網絡中應用極為廣泛。TVS1、TVS2、TVS3為瞬變二極體，用於避免瞬變的電壓變化對SP485REN晶片的損壞，F2、F3為自恢復保險絲，電流超過一定的值後即變為高阻態，避免大電流對SP485REN晶片的損壞。PIR感應器加入485通信單元後，就可以聯網進行邏輯判斷控制。比如，在停車場有多個出入口，要求任意一個出入口檢測到有人或車後，燈光打開；所有感應器都檢測到沒人和車後，延時一段時間後才關燈。如果停車場安裝了帶RS485總線聯網通信功能的感應器，當感應器狀態有變化時，在總線主控器的協調下，將變化的狀態廣播發送到總線上，則所有感應器都可以相互知道對方的感應檢測狀態，就可以做出與、或、非等複雜的邏輯判斷。下面介紹感應器配置信息恢復的實現作為一款帶RS485通信功能的感應器，可以通過和主控器聯網後方便連接到PC機，方便的對感應器進行參數設置以及功能配置。比如可以設定感應器的靈敏度、延時時間、邏輯控制功能等。而一旦感應器失效後，通過PC機設置的信息有可能也隨之丟失。換上新的感應器後，如果需要重新通過PC機再設置一次參數，那對用戶來說是件很複雜的事。為解決該問題，每個感應器設置一個EEPROM存儲器，用於存儲PC機設置的信息，在PC機對該感應器進行信息設置的同時，也將該信息存貯到主控制器上。一旦換上了新的感應器，感應器首先判斷自身的一個專用標誌是否為新感應器的EEPROM地址，若該EEPROM地址的內容為新的標誌，則請求從主控制器下載原先的感應器信息。下載完成後，修改EEPROM的標誌內容，表示該感應器已不是新感應器。從而實現了新感應器換上後免維護的效果。本實用新型在以下方面作了重大創新I、採用了第三代PIR紅外感應控制晶片，內置輸出PIR傳感器基準電壓，有效減少因電壓變化引起的幹擾；內置運算放大器及高精度硬體濾波算法單元，可自調整適應當前環境，有效區分人體信號和幹擾信號；可外加熱敏電阻或使用IC內部的熱敏傳感器探測環境溫度，對因環境溫度變化造成的靈敏度下降進行補償。2、增加了 MCU功能，對PIR信號進行複雜的數字濾波運算，配合硬體濾波電路，大大增強了感應器的自適應環境變化的能力、增強了穩定性和抗幹擾能力。同時也賦予了感應器智能控制功能。3、增加了 RS485通信功能，多感應器可以聯網進行與、或、非等邏輯智能判斷功能。新感應器信息可以自動恢復，做到配置信息自適應。
權利要求1.一種建築智能控制用物聯網自適應紅外感應器，其特徵在於，包括分別與微控制器連接的人體熱釋紅外信號處理模塊、照度感應模塊、通訊模塊、EEPROM存儲器、電源模塊，所述人體熱釋紅外信號處理模塊還連接至少一個人體熱釋紅外探頭。
2.如權利要求I所述建築智能控制用物聯網自適應紅外感應器，其特徵在於，所述通訊模塊採用RS485總線網絡結構與網際網路連接。
3.如權利要求2所述建築智能控制用物聯網自適應紅外感應器，其特徵在於，所述通訊模塊通過SP485REN收發晶片在一對平衡傳輸線上連接多對發送器/接收器。
4.如權利要求I所述建築智能控制用物聯網自適應紅外感應器，其特徵在於，所述人體熱釋紅外信號處理模塊包括人體紅外感應控制晶片，內置有輸出PIR傳感器基準電壓電路，環境溫度補償電路，可自動調整適應當前環境防止幹擾的運算放大器以及濾波算法模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種建築智能控制用物聯網自適應紅外感應器，包括分別與微控制器連接的人體熱釋紅外信號處理模塊、照度感應模塊、通訊模塊、EEPROM存儲器、電源模塊，所述人體熱釋紅外信號處理模塊還連接至少一個人體熱釋紅外探頭。本實用新型可自動調整適應當前環境，濾除環境幹擾，有效提高人體紅外感應靈敏度和探測距離，實現多感應器聯網控制，新感應器更換後自動從總線主控器恢復配置信息，維護方便。
文檔編號G01V8/10GK202522715SQ20122018413
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者龔建平 申請人:惠州市亞潤智能控制設備有限公司