專利名稱：干電池供電主動(dòng)式紅外感應(yīng)器具的節(jié)能處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
干電池供電主動(dòng)式紅外感應(yīng)控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
主動(dòng)式紅外感應(yīng)方式是通過發(fā)射一定波長的紅外光線，經(jīng)由物體反射后，處理其反射信號(hào)來實(shí)現(xiàn)判別控制的傳感方式。由于紅外感應(yīng)器傳感器部分是由干電池供電，功耗就成為該產(chǎn)品性能的一個(gè)重要指標(biāo)，為了延長干電池的工作壽命，降低功耗勢在必行?，F(xiàn)有技術(shù)都是通過對硬件電路各個(gè)組成部分的精確計(jì)算和選型并輔以軟件在待機(jī)時(shí)的周期性休眠功能達(dá)到功耗要求，但是在動(dòng)態(tài)使用階段，并未對紅外發(fā)射能量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，而實(shí)際上在動(dòng)態(tài)工作階段紅外發(fā)光LED發(fā)射紅外光線時(shí)所占的功耗比率很大。本發(fā)明就是在對硬件電路的最優(yōu)化和軟件休眠功能使用的基礎(chǔ)上，在保證使用可靠的前提下，通過對紅外接收信號(hào)反饋強(qiáng)弱的判別處理，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)紅外發(fā)射的脈沖寬度來達(dá)到降低功耗的一種方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是通過判別接收信號(hào)的強(qiáng)弱來調(diào)整紅外發(fā)射脈沖寬度，在此過程中，接收信號(hào)強(qiáng)弱判別是在大量實(shí)驗(yàn)后通過軟件設(shè)定實(shí)現(xiàn)的。


圖1是紅外發(fā)射接收處理的總體硬件原理圖；圖2是圖1中比較輸出信號(hào)處理電路[1]的一種局部圖；圖3是圖1中比較輸出信號(hào)處理電路[1]由圖2組成時(shí)RA2發(fā)射的脈沖時(shí)序圖；圖4是圖1中比較輸出信號(hào)處理電路[1]由圖2組成時(shí)RA1發(fā)射的脈沖時(shí)序圖；圖5是圖1中比較輸出信號(hào)處理電路[1]由圖2組成時(shí)RA3接收的脈沖時(shí)序圖；圖6是圖2中比較輸出信號(hào)處理電路[1]由一條導(dǎo)線組成時(shí)運(yùn)放的基準(zhǔn)電平時(shí)序圖；圖7是圖2中比較輸出信號(hào)處理電路[1]由一條導(dǎo)線組成時(shí)RA1發(fā)射的脈沖時(shí)序圖；圖8是圖2中比較輸出信號(hào)處理電路[1]由一條導(dǎo)線組成時(shí)RA2接收的脈沖時(shí)序圖；圖9是圖1中比較輸出信號(hào)處理電路[1]由圖2組成時(shí)的2個(gè)循環(huán)流程。
具體實(shí)施例方式此發(fā)明可通過以下兩種途徑實(shí)現(xiàn)一、通過一段持續(xù)的脈沖序列判別接收信號(hào)強(qiáng)弱來調(diào)整紅外發(fā)射脈沖寬度。
其硬件原理框圖如圖1，圖1中比較輸出信號(hào)處理電路[1]由圖2組成。其工作原理敘述如下上電初始化后，單片機(jī)[IC]中的RA2輸出一組由N個(gè)周期為T1、脈寬T2的脈沖組成的脈沖序列，該組脈沖序列總的時(shí)間為T3，且每兩組脈沖序列發(fā)送間隔時(shí)間為T[如圖3]；在RA2輸出第一個(gè)脈沖的t1秒后，RA1輸出周期(T+T2+T3)、脈寬T5的脈沖信號(hào)[如圖4中1]，同時(shí)導(dǎo)通了NPN型三極管[Q1]，從而驅(qū)動(dòng)了發(fā)射管[I]；紅外線接收器[P]接收的紅外光線轉(zhuǎn)換成電信號(hào)通過電阻[R1]、電容[C1]組成的濾波電路后通過[R0、R2]組成的運(yùn)放基準(zhǔn)電平電路輸入到運(yùn)放[A1]正向端，通過電阻[R3、R4]、電容[C2]組成的負(fù)反饋回路，放大后由運(yùn)放[A1]輸出，經(jīng)過由電阻[R5]、電容[C3]組成的濾波電路，輸入到比較器[A2]正向端，通過與由電阻[R6、R7]組成的分壓電阻組成的比較器負(fù)向端比較，輸出到PNP型三極管[Q2]的基極，當(dāng)輸入到三極管[Q2]的基極電平低于三極管[Q2]的發(fā)射極電平，三極管[Q2]導(dǎo)通，由單片機(jī)[IC]中RA3采集計(jì)數(shù)單元(Q1)的集電極脈沖信號(hào)，此時(shí)采集到的脈沖數(shù)記為n；當(dāng)輸入到三極管[Q2]的基極的電平高于三極管[Q2]的發(fā)射極電平，三極管[Q2]截止，RA3采集不到脈沖信號(hào)。
脈沖信號(hào)判斷 符號(hào)說明p，A，a是通過大量實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，p表示設(shè)定的初始比較脈沖數(shù)，A表示單片機(jī)[IC]中RA1相應(yīng)減少的脈寬，a表示設(shè)定的遞減脈沖數(shù)；總的思想是通過單片機(jī)中的單片機(jī)[IC]中RA3檢測到脈沖數(shù)目n來判別接收信號(hào)強(qiáng)弱，當(dāng)n＞p時(shí)，為弱信號(hào)，重新采集脈沖數(shù)；當(dāng)n≤p時(shí)，為強(qiáng)信號(hào)，具體判斷步驟如流程圖9，此流程僅描述了2個(gè)循環(huán)的判別，余下的循環(huán)如下設(shè)RA3端口的脈沖信號(hào)數(shù)目為n，根據(jù)n的大小來判別是強(qiáng)信號(hào)還是弱信號(hào)，當(dāng)為弱信號(hào)則重新采集脈沖數(shù)，為強(qiáng)信號(hào)時(shí)n與在前一循環(huán)(p-ma)的基礎(chǔ)上再減a(m≥0的整數(shù))的值(即(p-(m+1)a))相比較，如果n＜(p-(m+1)a)，則RA1則在原有輸出脈寬(T5-mA)基礎(chǔ)上再遞減A，繼續(xù)采集RA3的脈沖信號(hào)數(shù)目進(jìn)行如上的循環(huán)，這樣動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)可以使發(fā)射脈寬變窄，從而達(dá)到我們理想的節(jié)能效果；如果n≥(p-(m+1)a)，則RA1輸出脈寬為(T5-mA)，繼續(xù)采集RA3口的脈沖信號(hào)數(shù)目進(jìn)行上述的循環(huán)。
二、通過對接收信號(hào)變化的判別觸發(fā)單片機(jī)中斷來即時(shí)調(diào)整紅外發(fā)射脈沖寬度。
其硬件原理框圖如圖1，圖1中比較輸出信號(hào)處理電路[1]由一條導(dǎo)線組成，連接到[IC]的RA3，其中RA2懸空。其工作原理敘述如下上電初始化后，由于運(yùn)放輸入端疊加了一個(gè)與紅外線接收器[P]電源同步([P]電源是由單片機(jī)[IC]一個(gè)引腳輸出周期T10、脈寬T11的脈沖信號(hào))的基準(zhǔn)電平(V)，基準(zhǔn)電平由[R0、R2]分壓組成，周期為T10、脈寬為T11的脈沖信號(hào)[如圖6]；延時(shí)t2秒后，單片機(jī)[IC]的RA1輸出周期T10、脈寬T12的高電平脈沖[如圖4中1]，此時(shí)NPN型三極管[Q1]導(dǎo)通，從而驅(qū)動(dòng)了發(fā)射管[I]；紅外線接收器[P]接收的紅外光線轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)經(jīng)過電阻[R1]、電容[C1]組成的濾波電路后通過電阻[R0、R2]組成的分壓進(jìn)入運(yùn)放[A1]的正向輸入端，通過電阻[R3、R4]、電容[C2]組成的負(fù)反饋，放大后由運(yùn)放[A1]的輸出端輸出到由電阻[R5]、電容[C3]組成的濾波電路，然后進(jìn)入比較器[A2]的同相輸入端，通過與電阻[R6、R7]構(gòu)成[A2]的反向輸入端比較，比較結(jié)果輸出到RA3，單片機(jī)[IC]根據(jù)RA3的信號(hào)變化來進(jìn)行時(shí)時(shí)判別處理。如果RA3在T11周期內(nèi)采集不到上升沿脈沖[如圖8中4]，則判別為弱信號(hào)，RA1輸出波形[如圖7中2]；如果RA3在T11周期內(nèi)采集到一個(gè)上升沿脈沖[如圖8中5]，則判別為強(qiáng)信號(hào)(判別過程用了t3秒)，根據(jù)單片機(jī)[IC]檢測接收到的外部脈沖信號(hào)上升沿觸發(fā)中斷，使RA1本周期輸出由高電平立即轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖絒如圖7中3]，直到下個(gè)周期RA1恢復(fù)電平脈沖，重新判別RA3的信號(hào)變化來進(jìn)行處理。這樣通過中斷可時(shí)時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)射脈寬，降低了發(fā)射功耗，達(dá)到了節(jié)能的效果。
以上兩種途徑中第一種途徑相對第二種途徑比較繁瑣、費(fèi)功耗，特別是在判別過程中對發(fā)射電平脈沖變化的延時(shí)性，達(dá)不到第二種途徑的時(shí)時(shí)性變化；但是由于第一種途徑的主芯片沒有中斷功能，價(jià)格相對便宜。以上兩種途徑雖然處理方法不太一樣，但是原理一樣都是利用反饋信號(hào)的強(qiáng)弱，通過軟件對電平信號(hào)的判別，來調(diào)整發(fā)射脈沖信號(hào)，達(dá)到節(jié)能的效果。
有益效果通過軟件對紅外發(fā)射脈寬的自動(dòng)調(diào)節(jié)，降低整機(jī)功耗，延長了干電池的工作壽命。
權(quán)利要求
1.一種干電池供電主動(dòng)式紅外感應(yīng)器具的節(jié)能處理方法，其特征是通過對紅外發(fā)射脈寬的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，降低發(fā)射管的功耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的，包括紅外發(fā)光電路、紅外受光電路，紅外發(fā)光電路由紅外發(fā)光LED[1]，電阻[R8，R9]，晶體管[Q1]組成，晶體管的基極通過一個(gè)電阻連接到[IC]的RA1口，RA1口輸出脈沖序列，當(dāng)輸出為高電平時(shí)，晶體管[Q1]導(dǎo)通，此時(shí)紅外發(fā)光LED[1]發(fā)射紅外光；紅外受光電路由紅外接收管[P]，濾波電路，分壓電路，運(yùn)算放大器，比較器組成，當(dāng)接收管接收到信號(hào)時(shí)，[IC]的RA3口通過采集輸入的脈沖數(shù)目，動(dòng)態(tài)的調(diào)整RA1口輸出的脈沖序列的寬度，以達(dá)到降低發(fā)射功耗的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于當(dāng)芯片[IC]沒有中斷功能時(shí)，比較器[A2]輸出信號(hào)處理電路[1]由電阻[R10、R11]，晶體管[Q2]組成，電阻[R10]的一端連接比較器[A2]的輸出，另一端連接晶體管[Q2]的基極，晶體管[Q2]的集電極連接[IC]的RA2口，發(fā)射極連接[IC]的RA3口，電阻[RA3]為發(fā)射極電阻，另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于當(dāng)芯片[IC]有中斷功能時(shí)，比較器[A2]輸出信號(hào)直接連接[IC]的RA3口，RA2口懸空。
全文摘要
本發(fā)明是干電池供電主動(dòng)式紅外感應(yīng)器具的節(jié)能處理方法，屬于紅外感應(yīng)控制領(lǐng)域，它是通過紅外發(fā)光LED發(fā)射紅外信號(hào)，經(jīng)由物體反射，被紅外接收管接收，接收的紅外信號(hào)通過運(yùn)放、比較器進(jìn)入單片機(jī)，利用軟件判別芯片接收引腳脈沖序列的寬度，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)紅外發(fā)射脈沖信號(hào)的寬度，從而降低發(fā)射功耗，達(dá)到節(jié)能的效果。
文檔編號(hào)G08C23/04GK1862249SQ20061002585
公開日2006年11月15日 申請日期2006年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月20日
發(fā)明者陳偉根 申請人:上海澳柯林水暖器材有限公司