專利名稱：一種人體紅外探測器提高性能的方法
一種人體紅外探測器提高性能的方法 一種用于控制照明燈的人體紅外探測器，它安裝在教室、走廊等其它需要照明處，探測 是否有運動人體釋放的紅外線來區別是否有人，再檢測環境光線的強弱，控制照明燈的點亮或 熄滅，以實現自動化管理照明燈和節約能源。目前一些IC芯片生產廠家，已經推出各種紅外感應信號處理器芯片，市場上用該芯片制成的各種產品已較常見。還有一種加有光敏元件控制端的紅外感應信號處理器芯片，制成的人體 紅外探測器.具有芯片外圍電路元件較少、調試簡單、成本較低等優點，生產廠家首選該種芯 片制造用于控制照明燈的人體紅外探測器(以下簡稱人體紅外探測式燈控器)，大多數采用吸 頂式安裝在教室、走廊。為了提高節能效果， 一般都是人體紅外探測式燈控器安裝在照明燈旁 邊控制一個照明燈，當有人時燈點亮，人離開再延時一段時間燈熄滅，如果白天日光使教室光 線充足燈也熄滅，夜晚有人燈亮，該人體紅外探測式燈控器起到一些節能效果，但是在實際使 用中還存在著許多令人不滿意的缺點，以用在教室為例具體缺點有以下幾條-1、 教室無人，因熱風干擾引起一片燈亮。2、 當某日光燈剛點亮或剛熄滅時，干擾個別紅外探測式燈控器引起燈亮，甚至引起幾個 燈時亮時滅重復跳變不停。3、 當學生在燈光下認真學習、考試等，較長時間人體動作較小時燈突然熄滅， 一會兒又 點亮，造成不良影響。4、 輸出延時設定的時間太長，人離開后燈繼續亮時間太長，造成浪費電和減少燈的壽命o5、 如果是打開電源開關，燈點亮開始學習、看書，約數十秒時燈突然熄滅， 一會兒乂點亮， 造成不良影響。由以上一些缺點可以看出現有技術還不成熟，本發明的目的在于克服現有技術存在的缺 點，提高人體紅外探測式燈控器的性能和實用性。本發明根據現有技術所存在的問題進行分析，現有技術制造的人體紅外探測式燈控器， 是由菲涅爾鏡、熱釋電傳感器首先感應到微弱的信號，經芯片等元件組成的信號放大器放大到 有效信號的幅度,再經信號處理器識別認可后輸出高電平，高電平控制驅動電路使照明燈點亮, 由輸出延時和以上有效的信號來維持燈連續點亮。其中信號放大器的靈敏度高低直接影響著 人體紅外探測式燈控器的性能，現有技術存在的缺點，正是因為信號放大器靈敏度高低不合適 造成的。例如當以上信號放大器的靈敏度調高時，容易受熱風和日光燈剛點亮或剛熄滅時的
突然光線、電磁變化等千擾造成了以上缺點第l、 2條無人時誤觸發引起一片燈亮和幾個燈時 亮時滅重復跳變不停的現象。如果將信號放大器的靈敏度調低，就出現人體移動動作較小感 應不到有效信號，造成以上缺點第3條燈下有人突然燈熄滅的現象。所以為兼顧以上矛盾問 題就出現了人離開后燈繼續亮吋間太長的缺點第4條現象，其實是不得已延長輸出延時設定 的吋間來獲得更多的機會，捕捉到人體較大動作產生的有效信號，減少以上缺點第3條造成的 不良影響現象。本發明根據現有技術所存在的缺點進一步分析，發現以上現有技術缺點第1和2條是在 無人燈熄滅狀態下，靈敏度高容易受干擾造成的。缺點第3和4條是在有人燈點亮狀態下，靈 敏度低人體動作較小時探測不到有效信號造成的。在實際設計制造時現有技術就找不到一個 合適的靈敏度點來解決以上靈敏度高和靈敏度低造成的矛盾問題，只有兼顧在無人燈熄滅狀態 下和有人燈點亮狀態下的兩種需要勉強選擇一個靈敏度點來確定信號放大器的靈敏度值。本 發明針對以上現有技術缺點的特點，將人體紅外探測式燈控器根據在無人燈熄滅狀態下和有 人燈點亮狀態下的兩種需要，采用自動切換信號放大器為或低或高的兩種靈敏度來解決以上 矛盾問題。進一步提高了人體紅外探測式燈控器控制燈光的性能使其更加實用。現有技術還有一種缺點，就是當有人進入教室打開電源開關人體紅外探測式燈控器上電 時，機內芯片同時在上電初始化狀態，此時探測到的有效信號觸發無效，但有輸出使燈點亮。 當數十秒后上電初始化完畢開始觸發有效時，輸出停止燈突然熄滅，只有當燈下有人體運動探 測到人體紅外信號，微弱的信號經信號放大器必須能放大到有效信號的幅度，再經信號處理器 識別認可后輸出高電平，才能使燈點亮。以上過程中上電初始化完畢出現的輸出停止現象，造 成了缺點第5條燈亮開始學習、看書，約數十秒時突然燈熄滅， 一會兒燈又點亮，的不良影響。本發明為解決以上這種缺點，采用另一路覆蓋輸出電路重復控制仍保持燈點亮，但是覆蓋 輸出電路延時比芯片上電初始化時間再延長一段時間，覆蓋了芯片輸出停止現象，待機內芯片 工作檢測到有效信號，芯片輸出控制燈點亮時覆蓋輸出再停止工作，有效的克服了以上缺點。

圖1是本發明實施例人體紅外探測式燈控器電路原理方框圖結合以上附圖進一步說明其工作原理。圖中主要分為信號處理部分，放大器靈敏度自動 轉換部分，信號探測1和驅動電路13組成。其中信號處理部分包含了第一級放大器2、耦合 電阻3和電容4、電容5、第二級放大器7、處理器8、光敏電路9、輸出延時電路IO,是常見 的紅外信號處理器芯片廠商推薦的芯片和芯片外圍電路。放大器靈敏度自動切換部分，由工作 模式選擇電路16、覆蓋輸出電路17、放大器控制電路18、 二極管ll、 二極管12、電阻19、 晶體管20、電阻6組成，是本發明創新的核心部分。信號探測1由菲涅爾鏡、熱釋電傳感器
組成。驅動電路13由晶體管、繼電器或雙向可控硅組成。
以下進一步描述本發明的工作過程，本發明的人體紅外探測式燈控器，以采用吸頂式安 裝在教室為例。當有人走進教室，人體輻射出微弱紅外線能量的變化，首先經探測器1的菲 涅爾鏡使熱釋電傳感器感應出微弱的低頻電信號，人體移動動作大小影響著低頻電信號的強 弱，此信號再經以上信號處理電路部分的第級放大器2、電阻3、電容4、電容5耦合到第 二級放大器7，若能放大到有效信號的幅度，再經過處理器8的識別認可處理后輸出高電平， 高電平通過驅動電路13使照明燈14點亮，如果有人在燈光下學習、看書或考試時，尤其人 體移動動作較小時維持燈亮非常重要。本發明將其中第一級放大器2、第二級放大器7組成 的放大器調到較高的靈敏度，即使人體較小的移動動作熱釋電傳感器感應到微弱的電信號經 放大仍能獲得有效幅度的信號，供信號處理器8識別認可，使照明燈14仍始終保持燈點亮。 本發明還要針對探測器1的熱釋電傳感器、放大器的輸入部分進行屏蔽，提高抗電磁等干擾能 力，從而有效的克服了現有技術的第1和2條在無人燈熄滅狀態下，靈敏度髙容易受干擾的這 個缺點。
克服了以上現有技術的缺點第3條燈下有人突然燈熄滅的缺點。
輸出延時電路IO是每當感應到人體移動的有效信號時，輸出再接著延時一次已設定的輸 出延時時間使燈連續點亮。由于本發明將以上燈點亮狀態下放大器的靈敏度調高，探測人體 移動動作較小時的徼弱信號能力強，所以設定輸出延時時間可以選擇的較短，克服了以上現有 技術缺點第4條人離開后燈繼續亮時間太長的缺點，在燈點亮狀態下如果人離開了教室，就是 夏季有熱風天氣，由于熱風是一陣一陣的有一定時間間隔，本發明由于輸出延時時間設定的 較短，所以在人離開教室后也能使燈自動熄滅。由于以上現有技術當人離開教室在燈熄滅狀態下，放大器仍保持在燈點亮狀態下較高的 靈敏度不變，很容易受熱風等干擾造成錯誤動作使燈亮，甚至引起幾個燈時亮時滅重復跳變 個不停。造成嚴重的既浪費電又損失燈壽命的不良影響。本發明為克服現有技術的這個缺 點，設計了放大器靈敏度自動切換電路，及信號處理部分輸出高電平或低電平轉換時，信號放 大器的工作狀態在高靈敏度或低靈敏度狀態對應的轉換。在人離開教室燈熄滅時，信號處理 部分輸出轉換為低電平，工作模式選擇電路16控制信號處理部分停lh工作輸出鎖定在低電 平，配合放大器控制電路18控制信號放大器穩定的轉換為低靈敏度工作狀態以后，工作模式 選擇電路16退出，信號處理部分恢復工作狀態。其工作過程是當處理器8輸出變為低電平的 同時，工作模式選擇電路16的輸出由開路變為低電平，低電平至紅外信號處理器芯片的工作 模式選擇端。由于芯片的工作模式選擇端具有控制芯片工作的作用，當該選擇端開路時芯片
在工作狀態，當該選擇端接地時芯片停止工作，輸出鎖定在低電平狀態，所以控制芯片停止工 作處理器8輸出鎖定在低電平。接著放大控制電路18輸出由低電平翻轉為高電平，高電平經 電阻19使晶體管20導通，電阻6接入放大器電路與電阻3構成對第一級放大器2輸出的信 號電壓對地分壓衰減電路，電阻6電阻數值的選擇控制著第級放大器2輸出信號的衰減量， 使整個放大器的靈敏度降低。待電阻6接入電路整個放大器工作穩定后，工作模式選擇電路 16的單穩態觸發器再復位，輸出又恢復為開路狀態，芯片的工作模式選擇端同時也開路芯片 又恢復工作狀態，電阻6接入電路保持不變。工作模式選擇電路16有效的克服了電阻6接入 電路時引起噪聲干擾，配合放大器控制電路18控制放大器由高靈敏度平穩的變為較低靈敏度 工作狀態，完成了自動將放大器工作狀態由高靈敏度切換為較低靈敏度的過程，人體紅外探 測式燈控器開始工作，若無有效信號觸發，處理器8輸出仍在低電平，燈保持在熄滅狀態下。 克服了現有技術的第1和2條在無人燈熄滅狀態下，靈敏度高容易受干擾的這個缺點。以上處理器8有髙電平輸出時，覆蓋輸出電路17就同步開始輸出高電平，高電平經二極 管12,形成對驅動電路13和照明燈14點亮的重復控制。但是以上將放大器工作狀態由高靈 敏度轉換為較低靈敏度的工作過程開始時，及處理器8輸出鎖定在低電平，覆蓋輸出電路17 仍保持高電平輸出不變，使照明燈14仍保持在繼續點亮狀態。待靈敏度自動切換工作過程完 畢，人體紅外探測式燈控器開始工作，無有效信號觸發，處理器8輸出仍在低電平時，覆蓋 輸出電路17再延時一段時間輸出保持燈繼續點亮，協助芯片電路探測燈下是否有人，若燈下 無人無有效信號觸發，處理器8輸出在低電平不變，覆蓋輸出電路17變為低電平，照明燈14 才熄滅。其中二極管11在處理器8輸出變為低電平，覆蓋輸出電路17輸出仍保持髙電平時 起到隔離作用，以上整個靈敏度切換過程完畢。本發明的覆蓋輸出電路17進一步提高了放大 器靈敏度自動轉換過程中，人體紅外探測式燈控器控制燈光的性能。當有人走進燈下，本發明信號探測1感應到人體移動產生的信號經放大器放大足以使處 理器8輸出高電平，高電平經驅動電路13點亮照明燈14。處理器8輸出的高電平使放大器控 制電路18輸出翻轉為低電平，低電平使晶體管20截止，電阻6退出對放大器電路的作用不再 分壓衰減信號，放大器又轉換為較高的靈敏度工作狀態。由于輸出延時電路10設定有一定的 輸出延時時間，轉換為較高的靈敏度工作狀態時引起的噪聲干擾，不影響人體紅外探測式燈控 器正常工作。處理器8輸出高電平也不影響工作模式選擇電路16,工作模式選擇電路16仍保 持開路狀態不變。處理器8輸出的高電平使覆蓋輸出電路17輸出高電平，又形成對驅動電路 13和照明燈14點亮的重復控制。本發明人體紅外探測式燈控器的以上放大器靈敏度自動切換電路部分也可以采用單片機
代替控制，其中包括了工作模式選擇電路16、覆蓋輸出電路17、放大器控制電路18，單片 機工作程序按這部分電路工作過程的要求編制，單片機輸出輸入腳位，參考這部分各電路輸出 輸入端。圖2、本發明另一實施例的人體紅外探測式燈控器電路方框中信號探測1包括有菲涅爾鏡和熱釋電傳感器。探測器主電路2是紅外信號處理器芯 片和芯片外圍電路，還有驅動電路4、照明燈5和上電覆蓋輸出8。以下結合附圖來說明本發 明如何能實現克服以上現有技術如果打開電源開關燈亮開始學習、看書約數十秒時燈突然熄 滅， 一會兒燈又點亮，造成的不良影響。本發明另一實施例的紅外探測式燈控器在打開電源開關供電時，探測器主電路2其中的 芯片同時進入上電初始化狀態，此時信號觸發無效，同時探測器主電路2輸出鎖定在高電平， 高電平經驅動電路4驅動照明燈5點亮。在以上初始化開始的同時，直流電源7的電源電壓觸 發上電覆蓋輸出8及長延時單穩態觸發器輸出高電平，高電平經二極管9覆蓋驅動電路4，同 時使照明燈5點亮，形成對驅動電路4和照明燈5點亮的重復控制。約數十秒后芯片上電初 始化完畢，探測器主電路2開始進入允許信號觸發工作階段，此時若有人在燈下，信號探測l 探測到有效信號需要一個過程一段時間，只有當燈下有人體運動的同時探測到微弱的信號經探 測器主電路2其中的信號放大器必須能放大到有效信號的幅度,再經其中的信號處理器識別認 可后才能使燈點亮。剛開始進入允許信號觸發的瞬間不可能探測到有效信號，所以探測器主 電路2必然輸出變為低電平，造成以上突然燈滅的不良影響。本發明在以上上初始化完畢時， 覆蓋輸出8的高電平輸出再延時一段時間保持燈點亮，使探測器主電路2在獲得有效信號觸 發，輸出高電平重復控制照明燈5時，覆蓋輸出8的輸出再退出變為低電平，燈仍保持繼續點 亮。以上工作過程保證了在燈下有人時，燈不熄滅的過渡為探測器主電路2輸出高電平的工作 狀態，有效地克服了現有技術以上的這個缺點。也可以采用單片機來代替覆蓋輸出8的功能控 制以上電路，單片機工作程序按這部分電路工作過程的要求編制，單片機輸出輸入腳位，參考 這部分各電路輸出輸入端。本發明人體紅外探測式燈控器的最佳方案是以上兩個實施例的結合。實施例圖1是本發明 實施例人體紅外探測式燈控器電路原理方框圖其中的放大器靈敏度自動切換電路部分和圖2 發明另一實施例的紅外探測式燈控器電路方框圖其中的覆蓋輸出8，最好采用門電路，比單片 機電路成本明顯低的多。
權利要求
1、一種控制照明燈的人體紅外探測器提高性能的方法，其特征是信號處理部分的輸出轉換為高電平時，信號放大器的工作狀態轉換為高靈敏度工作狀態，信號處理部分的輸出轉換為低電平時，信號放大器的工作狀態轉換為低靈敏度工作狀態。
2、 權利要求1所述的一種控制照明燈的人體紅外探測器提高性能的方法，其信號處理 部分輸出轉換為低電平時，信號放大器在轉換為低靈敏度工作狀態的過程中，覆蓋輸出 電路保持輸出高電平，使照明燈仍保持在點亮狀態。
3、 權利要求1或2所述的一種控制照明燈的人體紅外探測器提高性能的方法，其信號 處理部分輸出轉換為低電平時，工作模式選擇電路控制信號處理部分輸出鎖定在低電平， 配合放大器控制電路控制信號放大器轉換為低靈敏度工作狀態穩定以后，工作模式選擇 電路退出控制，信號處理部分恢復正常工作狀態。
4、 一種控制照明燈的人體紅外探測器提高性能的方法，探測器主電路的芯片在上電初 始化結束時，其特征是有覆蓋輸出電路重復控制仍能保持燈點亮。
全文摘要
現有技術制造的人體紅外探測式燈控器，抗干擾性能差，在實際使用中還存在著因熱風等干擾誤動作造成燈點亮，較長時間人體動作較小時燈突然熄滅，許多令人不滿意的缺點。一種提高人體紅外探測式燈控器性能的方法，它是采用改變靈敏度來提高抗干擾能力，提高人體紅外探測式燈控器的性能和實用性。
文檔編號H05B37/02GK101160003SQ20061010469
公開日2008年4月9日 申請日期2006年10月8日 優先權日2006年10月8日
發明者王遂柱 申請人:王遂柱