專利名稱：一種建筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)自適應紅外感應器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種網(wǎng)絡連接控制的紅外傳感器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)紅外感應器沒有微處理器，不能進行智能控制，不能進行復雜的數(shù)字濾波運算，也不能進行復雜的邏輯判斷，所以不能自適應環(huán)境的變化。傳統(tǒng)感應器只采用簡單的運算放大器，運算器精度不高，電參數(shù)容易受到輻射、熱源等環(huán)境因素的干擾。現(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行邏輯判斷?，F(xiàn)有紅外感應器具有以下缺點I、性能不穩(wěn)定，容易受容易受各種熱源、光源干擾，對環(huán)境適應性差。比如感應器安裝在窗口旁邊，即使微風吹過時，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(tǒng)的紅外感應器檢測距離一般都沒能超過10米。4、電路復雜，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后再處理。5、不能聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)，由感應器檢測到的狀態(tài)參與進行與、或、非等復雜的邏輯運算后才做出動作。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供的一種物聯(lián)網(wǎng)自適應紅外感應器，可自動調(diào)整適應當前環(huán)境，濾除環(huán)境干擾，有效提高人體紅外感應靈敏度和探測距離，實現(xiàn)多感應器聯(lián)網(wǎng)控制，新感應器更換后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筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)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，所述通訊模塊采用RS485總線網(wǎng)絡結(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芯片，內(nèi)置有輸出PIR傳感器基準電壓電路，環(huán)境溫度補償電路，可自動調(diào)整適應當前環(huán)境防止干擾的運算放大器及濾波算法模塊。本實用新型的產(chǎn)品具有以下優(yōu)點I、自適應環(huán)境變化能力強，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。采用了第三代PIR(PassiVeInfra-Red)紅外感應控制芯片，增加了微控制器功能，對PIR信號進行復雜的數(shù)字濾波運算，配合硬件濾波電路，大大增強了感應器的自適應環(huán)境變化的能力、增強了穩(wěn)定性和抗干擾能力。采用了獨特的軟、硬件濾波算法后，相同條件下，將傳統(tǒng)感應器與本發(fā)明感應器放置在窗口旁邊，傳統(tǒng)感應器經(jīng)常受到陽光、風吹干擾誤動作，而本品很少有誤觸發(fā)。2、感應距離遠。將傳統(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)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(shù)進行調(diào)整，大幅降低生產(chǎn)成本。4、可以聯(lián)網(wǎng)進行邏輯智能控制。本專利感應器最多可以128個一起聯(lián)網(wǎng)智能控制。5、可以自動匹配恢復信息，自適應好。
圖I是本實用新型實施例提供的物聯(lián)網(wǎng)自適應紅外感應器結(jié)構(gòu)示意方框圖。圖2是物聯(lián)網(wǎng)自適應紅外感應器的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筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)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探頭及硬件濾波模塊，U4為PIR探頭，用于感應人體移動的動作。當人體進入感應器的感應范圍時，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傳感器基準電壓，有效減少因電壓變化引起的干擾。內(nèi)置運算放大器及高精度硬件濾波算法模塊，可自調(diào)整適應當前環(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行補償。PIR感應器輸出的信號經(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，再進入MCU的內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行數(shù)字濾波處理。微控制器MA803是一款80C51內(nèi)核的微控制器。運行速度快，相同晶振頻率條件下，其運行速度是傳統(tǒng)8051微控制器的12倍。采用增強型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)字濾波算法進行處理，具體實現(xiàn)過程為，MA803微處理器每秒鐘進行100次AD轉(zhuǎn)換，程序內(nèi)部建立一個下標為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，進一步去除了環(huán)境的干擾，有效的提取了真實的人體移動信號。本實用新型聯(lián)網(wǎng)進行邏輯控制的實現(xiàn)方案主要采用RS 485通訊模塊，如圖3所示，運用RS485總線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單，布線成本低，它是一種多發(fā)送器標準，本實用新穎發(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)等需要多點通信的網(wǎng)絡中應用極為廣泛。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感應器加入485通信單元后，就可以聯(lián)網(wǎng)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后，燈光打開；所有感應器都檢測到?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)通信功能的感應器，當感應器狀態(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，則所有感應器都可以相互知道對方的感應檢測狀態(tài)，就可以做出與、或、非等復雜的邏輯判斷。下面介紹感應器配置信息恢復的實現(xiàn)作為一款帶RS485通信功能的感應器，可以通過和主控器聯(lián)網(wǎng)后方便連接到PC機，方便的對感應器進行參數(shù)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。而一旦感應器失效后，通過PC機設置的信息有可能也隨之丟失。換上新的感應器后，如果需要重新通過PC機再設置一次參數(shù)，那對用戶來說是件很復雜的事。為解決該問題，每個感應器設置一個EEPROM存儲器，用于存儲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志是否為新感應器的EEPROM地址，若該EEPROM地址的內(nèi)容為新的標志，則請求從主控制器下載原先的感應器信息。下載完成后，修改EEPROM的標志內(nèi)容，表示該感應器已不是新感應器。從而實現(xiàn)了新感應器換上后免維護的效果。本實用新型在以下方面作了重大創(chuàng)新I、采用了第三代PIR紅外感應控制芯片，內(nèi)置輸出PIR傳感器基準電壓，有效減少因電壓變化引起的干擾；內(nèi)置運算放大器及高精度硬件濾波算法單元，可自調(diào)整適應當前環(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行補償。2、增加了 MCU功能，對PIR信號進行復雜的數(shù)字濾波運算，配合硬件濾波電路，大大增強了感應器的自適應環(huán)境變化的能力、增強了穩(wěn)定性和抗干擾能力。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(lián)網(wǎng)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(quán)利要求1.一種建筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)自適應紅外感應器，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)自適應紅外感應器，其特征在于，所述通訊模塊采用RS485總線網(wǎng)絡結(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)自適應紅外感應器，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)自適應紅外感應器，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控制芯片，內(nèi)置有輸出PIR傳感器基準電壓電路，環(huán)境溫度補償電路，可自動調(diào)整適應當前環(huán)境防止干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筑智能控制用物聯(lián)網(wǎng)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(diào)整適應當前環(huán)境，濾除環(huán)境干擾，有效提高人體紅外感應靈敏度和探測距離，實現(xiàn)多感應器聯(lián)網(wǎng)控制，新感應器更換后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(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備有限公司