專利名稱：一種建筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種網(wǎng)絡(luò)連接控制的紅外傳感器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)紅外感應(yīng)器沒有微處理器，不能進(jìn)行智能控制，不能進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)字濾波運(yùn)算，也不能進(jìn)行復(fù)雜的邏輯判斷，所以不能自適應(yīng)環(huán)境的變化。傳統(tǒng)感應(yīng)器只采用簡單的運(yùn)算放大器，運(yùn)算器精度不高，電參數(shù)容易受到輻射、熱源等環(huán)境因素的干擾?，F(xiàn)有熱釋電紅外探頭自身容易受光源、熱源的干擾，探測靈敏度低。沒有通信聯(lián)網(wǎng)單元，無法聯(lián)網(wǎng)，相互間也就無法參與進(jìn)行邏輯判斷。現(xiàn)有紅外感應(yīng)器具有以下缺點(diǎn)I、性能不穩(wěn)定，容易受容易受各種熱源、光源干擾，對環(huán)境適應(yīng)性差。比如感應(yīng)器安裝在窗口旁邊，即使微風(fēng)吹過時，也經(jīng)常會誤動作檢測到有人。此外，在夏天高溫天氣，環(huán)境溫度接近于人體的溫度，會容易誤檢或漏檢。2、易受射頻輻射的干擾，有些感應(yīng)器在旁邊撥打或接聽手機(jī)時，會有誤檢測到有人的情況。3、檢測距離近，傳統(tǒng)的紅外感應(yīng)器檢測距離一般都沒能超過10米。4、電路復(fù)雜，大部分需要運(yùn)算放大器將熱釋電紅外探頭輸出的信號放大后再處理。5、不能聯(lián)網(wǎng)控制，感應(yīng)器相互間不能參與進(jìn)行邏輯判斷。在有些應(yīng)用場合，需要多個感應(yīng)器一起聯(lián)網(wǎng)，由感應(yīng)器檢測到的狀態(tài)參與進(jìn)行與、或、非等復(fù)雜的邏輯運(yùn)算后才做出動作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供的一種物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)器，可自動調(diào)整適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境，濾除環(huán)境干擾，有效提高人體紅外感應(yīng)靈敏度和探測距離，實(shí)現(xiàn)多感應(yīng)器聯(lián)網(wǎng)控制，新感應(yīng)器更換后自動從總線主控器恢復(fù)配置信息，維護(hù)方便。本實(shí)用新型的一種建筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)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(yīng)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(jìn)一步，所述通訊模塊采用RS485總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互聯(lián)網(wǎng)連接。所述通訊模塊通過SP485REN收發(fā)芯片在一對平衡傳輸線上連接多對發(fā)送器/接收器。進(jìn)一步，所述人體熱釋紅外信號處理模塊包括人體紅外感應(yīng)控制芯片，內(nèi)置有輸出PIR傳感器基準(zhǔn)電壓電路，環(huán)境溫度補(bǔ)償電路，可自動調(diào)整適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境防止干擾的運(yùn)算放大器及濾波算法模塊。本實(shí)用新型的產(chǎn)品具有以下優(yōu)點(diǎn)I、自適應(yīng)環(huán)境變化能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。采用了第三代PIR(PassiVeInfra-Red)紅外感應(yīng)控制芯片，增加了微控制器功能，對PIR信號進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)字濾波運(yùn)算，配合硬件濾波電路，大大增強(qiáng)了感應(yīng)器的自適應(yīng)環(huán)境變化的能力、增強(qiáng)了穩(wěn)定性和抗干擾能力。采用了獨(dú)特的軟、硬件濾波算法后，相同條件下，將傳統(tǒng)感應(yīng)器與本發(fā)明感應(yīng)器放置在窗口旁邊，傳統(tǒng)感應(yīng)器經(jīng)常受到陽光、風(fēng)吹干擾誤動作，而本品很少有誤觸發(fā)。2、感應(yīng)距離遠(yuǎn)。將傳統(tǒng)感應(yīng)器和本專利感應(yīng)器安裝在相同的高度離地面3米的高度，傳統(tǒng)感應(yīng)器要人體離感應(yīng)器地面中心點(diǎn)2. 5米左右的地方才感應(yīng)到有人移動，而本專利在3. 5米左右的地方就可以感應(yīng)到有人移動。3、一致性好。本專利感應(yīng)器批量生產(chǎn)時，大部分感應(yīng)器感應(yīng)距離基本一致，不需要單獨(dú)對感應(yīng)器電參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，大幅降低生產(chǎn)成本。4、可以聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行邏輯智能控制。本專利感應(yīng)器最多可以128個一起聯(lián)網(wǎng)智能控制。5、可以自動匹配恢復(fù)信息，自適應(yīng)好。
圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意方框圖。圖2是物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)器的PIR探頭及硬件濾波模塊示意圖。圖3是物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)器的RS485通信模塊示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型的一種建筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)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(yīng)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探頭及硬件濾波模塊，U4為PIR探頭，用于感應(yīng)人體移動的動作。當(dāng)人體進(jìn)入感應(yīng)器的感應(yīng)范圍時，PIR感應(yīng)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控制芯片AS081的PIR引腳。AS081是一個CMOS工藝集成的PIR控制器芯片，內(nèi)置輸出PIR傳感器基準(zhǔn)電壓，有效減少因電壓變化引起的干擾。內(nèi)置運(yùn)算放大器及高精度硬件濾波算法模塊，可自調(diào)整適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境，有效區(qū)分人體信號和干擾信號?？赏饧訜崦綦娮杌蚴褂肐C內(nèi)部的熱敏傳感器探測環(huán)境溫度，對因環(huán)境溫度變化造成的靈敏度下降進(jìn)行補(bǔ)償。PIR感應(yīng)器輸出的信號經(jīng)過AS081控制芯片的前述處理，已經(jīng)大大降低了環(huán)境對其的干擾。PIR感應(yīng)器輸出信號經(jīng)過AS081硬件濾波處理后，從AS081的OUT引腳輸出，再進(jìn)入MCU的內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字濾波處理。微控制器MA803是一款80C51內(nèi)核的微控制器。運(yùn)行速度快，相同晶振頻率條件下，其運(yùn)行速度是傳統(tǒng)8051微控制器的12倍。采用增強(qiáng)型UART，支持幀錯誤檢測和硬件地址識別。內(nèi)建8通道10位AD轉(zhuǎn)換器。如期所述PIR控制芯片AS081輸出信號進(jìn)入MA803內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。MA803對采集到的數(shù)字信號采用滑動平均數(shù)字濾波算法進(jìn)行處理，具體實(shí)現(xiàn)過程為，MA803微處理器每秒鐘進(jìn)行100次AD轉(zhuǎn)換，程序內(nèi)部建立一個下標(biāo)為20的數(shù)組用于存儲采集到的PIR信號，每完成一次AD轉(zhuǎn)換，就將數(shù)組的前19個數(shù)往后移動，將第20個數(shù)移出數(shù)組，同時將最新采集到的AD值移入到數(shù)組的第一個數(shù)，這樣就完成了數(shù)字濾波的滑動過程。然后將數(shù)組里的20個數(shù)采用冒泡法進(jìn)行從大到小的順序排序，排序完成后，將最大的兩個數(shù)和最小的兩個數(shù)剔除，只剩下16個數(shù)，再將剩下的16個數(shù)進(jìn)行累加和，然后用累加和除以16，即得到經(jīng)過滑動平均數(shù)字濾波后的AD轉(zhuǎn)換值。PIR信號經(jīng)過MCU的數(shù)字濾波后，進(jìn)一步去除了環(huán)境的干擾，有效的提取了真實(shí)的人體移動信號。本實(shí)用新型聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行邏輯控制的實(shí)現(xiàn)方案主要采用RS 485通訊模塊，如圖3所示，運(yùn)用RS485總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，布線成本低，它是一種多發(fā)送器標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)用新穎發(fā)明采用SP485REN收發(fā)芯片，能在一對平衡傳輸線上連接多達(dá)128個發(fā)送器/接收器對，在工業(yè)等集散控制系統(tǒng)等需要多點(diǎn)通信的網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用極為廣泛。TVS1、TVS2、TVS3為瞬變二極管，用于避免瞬變的電壓變化對SP485REN芯片的損壞，F(xiàn)2、F3為自恢復(fù)保險絲，電流超過一定的值后即變?yōu)楦咦钁B(tài)，避免大電流對SP485REN芯片的損壞。PIR感應(yīng)器加入485通信單元后，就可以聯(lián)網(wǎng)進(jìn)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后，燈光打開；所有感應(yīng)器都檢測到?jīng)]人和車后，延時一段時間后才關(guān)燈。如果停車場安裝了帶RS485總線聯(lián)網(wǎng)通信功能的感應(yīng)器，當(dāng)感應(yīng)器狀態(tài)有變化時，在總線主控器的協(xié)調(diào)下，將變化的狀態(tài)廣播發(fā)送到總線上，則所有感應(yīng)器都可以相互知道對方的感應(yīng)檢測狀態(tài)，就可以做出與、或、非等復(fù)雜的邏輯判斷。下面介紹感應(yīng)器配置信息恢復(fù)的實(shí)現(xiàn)作為一款帶RS485通信功能的感應(yīng)器，可以通過和主控器聯(lián)網(wǎng)后方便連接到PC機(jī)，方便的對感應(yīng)器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置以及功能配置。比如可以設(shè)定感應(yīng)器的靈敏度、延時時間、邏輯控制功能等。而一旦感應(yīng)器失效后，通過PC機(jī)設(shè)置的信息有可能也隨之丟失。換上新的感應(yīng)器后，如果需要重新通過PC機(jī)再設(shè)置一次參數(shù)，那對用戶來說是件很復(fù)雜的事。為解決該問題，每個感應(yīng)器設(shè)置一個EEPROM存儲器，用于存儲PC機(jī)設(shè)置的信息，在PC機(jī)對該感應(yīng)器進(jìn)行信息設(shè)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(yīng)器，感應(yīng)器首先判斷自身的一個專用標(biāo)志是否為新感應(yīng)器的EEPROM地址，若該EEPROM地址的內(nèi)容為新的標(biāo)志，則請求從主控制器下載原先的感應(yīng)器信息。下載完成后，修改EEPROM的標(biāo)志內(nèi)容，表示該感應(yīng)器已不是新感應(yīng)器。從而實(shí)現(xiàn)了新感應(yīng)器換上后免維護(hù)的效果。本實(shí)用新型在以下方面作了重大創(chuàng)新I、采用了第三代PIR紅外感應(yīng)控制芯片，內(nèi)置輸出PIR傳感器基準(zhǔn)電壓，有效減少因電壓變化引起的干擾；內(nèi)置運(yùn)算放大器及高精度硬件濾波算法單元，可自調(diào)整適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境，有效區(qū)分人體信號和干擾信號；可外加熱敏電阻或使用IC內(nèi)部的熱敏傳感器探測環(huán)境溫度，對因環(huán)境溫度變化造成的靈敏度下降進(jìn)行補(bǔ)償。2、增加了 MCU功能，對PIR信號進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)字濾波運(yùn)算，配合硬件濾波電路，大大增強(qiáng)了感應(yīng)器的自適應(yīng)環(huán)境變化的能力、增強(qiáng)了穩(wěn)定性和抗干擾能力。同時也賦予了感應(yīng)器智能控制功能。3、增加了 RS485通信功能，多感應(yīng)器可以聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行與、或、非等邏輯智能判斷功能。新感應(yīng)器信息可以自動恢復(fù)，做到配置信息自適應(yīng)。
權(quán)利要求1.一種建筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)器，其特征在于，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(yīng)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(quán)利要求I所述建筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)器，其特征在于，所述通訊模塊采用RS485總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與互聯(lián)網(wǎng)連接。
3.如權(quán)利要求2所述建筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)器，其特征在于，所述通訊模塊通過SP485REN收發(fā)芯片在一對平衡傳輸線上連接多對發(fā)送器/接收器。
4.如權(quán)利要求I所述建筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)器，其特征在于，所述人體熱釋紅外信號處理模塊包括人體紅外感應(yīng)控制芯片，內(nèi)置有輸出PIR傳感器基準(zhǔn)電壓電路，環(huán)境溫度補(bǔ)償電路，可自動調(diào)整適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境防止干擾的運(yùn)算放大器以及濾波算法模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種建筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)紅外感應(yīng)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(yīng)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(shí)用新型可自動調(diào)整適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境，濾除環(huán)境干擾，有效提高人體紅外感應(yīng)靈敏度和探測距離，實(shí)現(xiàn)多感應(yīng)器聯(lián)網(wǎng)控制，新感應(yīng)器更換后自動從總線主控器恢復(fù)配置信息，維護(hù)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(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者龔建平 申請人:惠州市亞潤智能控制設(shè)備有限公司