CN106439716A - 一种太阳能人体控制感应器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子控制技术领域，提供了一种太阳能人体控制感应器和控制方法，包括太阳能板控制装置、充电电池组、总控制开关电路、LED灯、人体感应控制装置、输出控制装置和中央处理器。本发明的优点在于模拟信号放大和软件设计相结合，有效地剔除了干扰信号，大大提供了产品的稳定性，测试操作速度非常快，人工动作(插和拔)的时间只需要不到2秒的时间，非常适合批量化生产。

Description

一种太阳能人体控制感应器及控制方法

技术领域

本发明属于电子控制技术领域，涉及一种太阳能人体控制感应器及控制方法。

背景技术

现有的太阳能人体控制感应器产品都是由人体感应控制电路加单片机电路，然后直接控制输出开关，步骤虽然简单，但是实现起来十分复杂。首先人体感应电路是一个传统的专用电路，元器件多达30多个器件，结构也非常复杂。另外，单片机需要带A/D转换口，材料成品明显上升，而且常规的单片机不能直接控制输出负载恒流，导致用了高端的元器件而实现不了高难度的功能。最后这种电路使用的是常规的模拟信号处理芯片，导致对外界的干扰没有选择识别的能力，所以一旦工作环境不稳定，很可能导致产品误动作。这样造成控制可靠性下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种解决了输出恒流控制问题，滤除了各种外界干扰，稳定性好，节省了材料成本，生产成本低的太阳能人体控制感应器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种太阳能人体控制感应器，其特征在于，包括以下装置；

太阳能板控制装置，所述的太阳能板控制装置用于在有光照的时候给充电电池组充电以使感应器处于充电状态，同时太阳能板控制装置在有光照的时候产生电压给中央处理器提供电平信号以使感应器在有光照的时候处于待机或者休眠状态；

充电电池组，所述的充电电池组与太阳能板控制装置电连接并用于给各个部件提供电源；

总控制开关电路，所述的总控制开关电路电连接在充电电池组上并用于控制整个感应器的通电与断电；

LED灯，所述的LED灯电连接在总控制开关电路上并用于提供照明；

人体感应控制装置，所述的人体感应控制装置用于当有人在人体感应控制装置前活动时产生感应信号，并将此感应信号送给中央处理器作为100％功率输出的启动信号；

输出控制装置，所述的输出控制装置与LED灯电连接并用于输出PWM方波控制信号到LED灯上控制其照明亮度；

中央处理器，所述的中央处理器分别与输出控制装置、人体感应控制装置以及太阳能板控制装置电连接，所述的中央处理器用于控制整个感应器的核心部件。

为优化上述方案采取的措施具体包括：

在上述的一种太阳能人体控制感应器中，所述的太阳能板控制装置包括相互电连接的太阳能板以及太阳能电压检测电路，所述的太阳能电压检测电路与中央处理器电连接，所述的太阳能板用于在有光照的时候收集光能并给充电电池组充电，所述的太阳能电压检测电路能够检测到光亮度后产生电压输送到中央处理器内。

在上述的一种太阳能人体控制感应器中，所述的人体感应控制装置包括相互电连接的人体感应探头以及模拟信号放大电路，所述的模拟信号放大电路与中央处理器电连接，所述的人体感应探头用于感应人体信号并产生波动的微弱的电压信号，所述的模拟信号放大电路用于将感应到的微弱的电压信号放大后输入到中央处理器内进行处理分析。

在上述的一种太阳能人体控制感应器中，所述的中央处理器与LED灯之间还电连接有稳压电路，所述的稳压电路用于提供稳定的供电电压为中央处理器提供待机和工作的电能；所述的中央处理器上还电连接有测试电路，所述的测试电路采用的是金手指连接器，所述的金手连接器为以金手指铜箔的方式存在。

在上述的一种太阳能人体控制感应器中，所述的输出控制装置包括PWM调光控制电路以及电流信号取样电路，所述的PWM调光控制电路的分别与LED灯、电流信号取样电路以及中央处理器电连接，所述的电流信号取样电路连接在中央处理器与PWM调光控制电路之间，所述的PWM调光控制电路用于输出PWM方波控制信号到LED灯上控制其照明亮度，所述的电流信号取样电路对电流信号进行滤波控制其恒流输出。

在上述的一种太阳能人体控制感应器中，所述的中央处理器上具有8脚控制端，所述的太阳能板包括太阳能输入端SUN，所述的太阳能电压检测电路包括分压取样电阻RN1、分压取样电阻RN2以及充电二极管DC，所述的总控制开关电路包括电源总开关SK,所述的充电电池组包括电池BT，所述的分压取样电阻RN1和分压取样电阻RN2串联连接与太阳能输入端SUN电连接后并连接到中央处理器的第3脚，所述的电池BT分别电连接电源总开关SK和充电二极管DC的负极，所述的电源总开关SK电连接充电二极管DC负极，所述的充电二极管DC的正极分别电连接太阳能输入端SUN和分压取样电阻RN1。

在上述的一种太阳能人体控制感应器中，所述的电源总开关SK上还电连接有金手指连接器TST，所述的金手指连接器TST输入到中央处理器的第5脚，所述的金手指连接器TST电连接有测试短路开关，所述的金手指连接器TST上具有6条测试线，进入测试模式时所述的中央处理器的第五脚短路为0，稳压电路包括稳压器IC、电容CV3以及电容CV4，所述的电容CV3以及电容CV4并联后与稳压器IC电连接，所述的稳压器IC与电池BT电连接。

在上述的一种太阳能人体控制感应器中，所述的中央处理器的第5脚分别电连接有灵敏度调节设定电阻RS1和灵敏度调节设定电阻RS2，所述的电阻RS1的一端连接到稳压器IC上，灵敏度调节设定电阻RS2一端接地，人体感应探头上电连接有电阻RV、电阻RV2、电容CV5以及电容CV6，所述的电阻RV2和电容CV6并联后电连接到人体感应探头，所述的电阻RV和电容CV5并联后连接到人体感应探头，所述的电容CV5和电容CV6均接地，人体感应探头电连接到中央处理器的第2脚。

在上述的一种太阳能人体控制感应器中，所述的中央处理器的6脚上还电连接有开关电路，所述的开关电路包括电阻RK1、三极管Q1、电阻RI1、电阻RI2以及电阻RI3，所述的电阻RK1电连接在中央处理器的6脚，所述的，电阻RI1、电阻RI2以及电阻RI3分别电连接在三极管Q1的三个极脚上，所述的电阻RI1、电阻RI2以及电阻RI3均接地，所述的电阻RI2的一端上分别电连接有电阻RF以及电容CF1，所述的电容CF1接地。

本发明还提供了一种太阳能人体控制感应器的控制方法，具体的流程步骤如下。

一种太阳能人体控制感应器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1、白天当太阳能板检测到光照，就通过太阳能电压检测电路能产生电压并输送到中央处理器内，同时太阳能板产生的电压给充电电池组充电；

2、当中央处理器检测的光照电压时，所述的中央处理器会自动进入休眠状态；

3、当夜幕降临或者光照减弱时，中央处理器检测到太阳能板产生的电压下降到一定值时，中央处理器被唤醒并进入待机工作状态，待机时电流小于5uA，所述的PWM调光控制电路输出一个脉冲方波控制信号到LED灯上，驱动控制LED灯进入微亮状态，如果没有人出现在人体感应探头的检测范围内，LED灯一直处于微亮状态；

4、当人体感应探头检测到有人在感应探头前活动时产生感应信号，并将此感应信号送给中央处理器作为100％功率输出的启动信号，所述的中央处理器控制PWM调光控制电路驱动LED灯进入全亮状态，如果人一直在人体感应探头的感应范围内活动，LED灯的亮度维持在100％全亮状态，当人离开后，所述的LED灯自动延时进入微亮状态。

在上述的一种太阳能人体控制感应器的控制方法中，在LED灯处于微亮状态时所述的PWM调光控制电路输出一个10％占空比左右的脉冲方波控制信号驱动LED灯，亮度维持在10％。

与现有技术相比，本发明的优点在于模拟信号放大和软件设计相结合，用中央处理器的A/D转换I/O口，通过模拟放大电路对信号进行放大，同时根据人体感应信号的规律，用软件的方式进行分析筛选，有效地剔除了干扰信号，大大提供了产品的稳定性，克服了传统放大器容易被低频信号干扰的问题，该产品不仅简化了电路，实现了恒流控制功能，还提大大的高了抗干扰能力，完全满足了市场需求，省去了专用的电源芯片，大大的节省了材料成本，生产成本，用金手指作为测试连接的端口，代替插座，省去了插座，成本为零，测试操作速度非常快，人工动作(插和拔)的时间只需要不到2秒的时间，非常适合批量化生产。

附图说明

图1是本太阳能人体控制感应器的工作原理方框示意图；

图2是太阳能人体控制感应器的电路原理图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

太阳能板控制装置1；中央处理器2；充电电池组3；输出控制装置4；人体感应控制装置5；总控制开关电路6；LED灯7；太阳能板8；太阳能电压检测电路9；人体感应探头10；模拟信号放大电路11；稳压电路12；PWM调光控制电路13；电流信号取样电路14。

以下先对结构部分进行说明，如图1所示，本太阳能人体控制感应器，包括太阳能板控制装置1、中央处理器2、充电电池组3、输出控制装置4、人体感应控制装置5、总控制开关电路6以及LED灯7；太阳能板控制装置1用于在有光照的时候给充电电池组3充电以使感应器处于充电状态，同时太阳能板控制装置1在有光照的时候产生电压给中央处理器2提供电平信号以使感应器在有光照的时候处于待机或者休眠状态；充电电池组3与太阳能板控制装置1电连接并用于给各个部件提供电源；总控制开关电路6电连接在充电电池组3上并用于控制整个感应器的通电与断电；LED灯7电连接在总控制开关电路6上并用于提供照明；人体感应控制装置5用于当有人在人体感应控制装置5前活动时产生感应信号，并将此感应信号送给中央处理器2作为100％功率输出的启动信号；输出控制装置4与LED灯7电连接并用于输出PWM方波控制信号到LED灯7上控制其照明亮度；中央处理器2分别与输出控制装置4、人体感应控制装置5以及太阳能板控制装置1电连接，中央处理器2用于控制整个感应器的核心部件。

具体来说，如图2所示，太阳能板控制装置1包括相互电连接的太阳能板8以及太阳能电压检测电路9，太阳能电压检测电路9与中央处理器2电连接，太阳能板8用于在有光照的时候收集光能并给充电电池组3充电，太阳能电压检测电路9能够检测到光亮度后产生电压输送到中央处理器2内，中央处理器2上具有8脚控制端，太阳能板8包括太阳能输入端SUN，太阳能电压检测电路9包括分压取样电阻RN1、分压取样电阻RN2以及充电二极管DC，总控制开关电路6包括电源总开关SK,充电电池组3包括电池BT，分压取样电阻RN1和分压取样电阻RN2串联连接与太阳能输入端SUN电连接后并连接到中央处理器2的第3脚，电池BT分别电连接电源总开关SK和充电二极管DC的负极，电源总开关SK电连接充电二极管DC负极，充电二极管DC的正极分别电连接太阳能输入端SUN和分压取样电阻RN1。

人体感应控制装置5包括相互电连接的人体感应探头10以及模拟信号放大电路11，模拟信号放大电路11与中央处理器2电连接，人体感应探头10用于感应人体信号并产生波动的微弱的电压信号，模拟信号放大电路11用于将感应到的微弱的电压信号放大后输入到中央处理器2内进行处理分析，人体感应探头10上电连接有电阻RV、电阻RV2、电容CV5以及电容CV6，电阻RV2和电容CV6并联后电连接到人体感应探头10，电阻RV和电容CV5并联后连接到人体感应探头10，电容CV5和电容CV6均接地，人体感应探头10电连接到中央处理器2的第2脚，人体感应探头10与电阻RV、电阻RV2、电容CV5以及电容CV6一起组成信号检测回路，当有人体感应信号时，人体感应探头10的2脚，就会有波动的微弱的电压信号产生，该信号输入到中央处理器2的2脚，经过模拟信号放大电路11的放大和分析，检出有用的信号。

中央处理器2与LED灯7之间还电连接有稳压电路12，稳压电路12用于提供稳定的供电电压为中央处理器2提供待机和工作的电能，稳压电路12包括稳压器IC、电容CV3以及电容CV4，电容CV3以及电容CV4并联后与稳压器IC电连接，稳压器IC与电池BT电连接，这里稳压器IC、电容CV3以及电容CV4组成用于提供稳定的供电电压为中央处理器2提供待机和工作的电能。

中央处理器2上还电连接有测试电路，测试电路采用的是金手指连接器，金手连接器为以金手指铜箔的方式存在，电源总开关SK上还电连接有金手指连接器TST，金手指连接器TST输入到中央处理器2的第5脚，金手指连接器TST电连接有测试短路开关，金手指连接器TST上具有6条测试线，进入测试模式时中央处理器2的第五脚短路为0。

传统的人体感应太阳能控制器，有6条线，通常采用测试点进行测试，这样，就需要做测试针床，而一个测试针床，一次测试的数量极少，由于延时时间的问题，测试一个周期需要等待很长的时间(20秒到一分钟不等)，这样，生产测试效率就会非常的低。导致测试成本很高，本产品采用了金手指作为连接器，生产前准备一个大型的测试台，一次性虽少客户插上100个甚至200个的产品，同时，结合测试端增加了一个测试模式短路点，插上插头，中央处理器2的第五脚短路为零，此时***进入测试模式，整个测试时间缩短为2秒钟。这样，当产品插上测试台，2秒钟就测试完毕，测试效率相对于传统的产品，高出去几十倍。非常方便规模化生产。

中央处理器2的6脚上还电连接有开关电路，开关电路包括电阻RK1、三极管Q1、电阻RI1、电阻RI2以及电阻RI3，电阻RK1电连接在中央处理器2的6脚，电阻RI1、电阻RI2以及电阻RI3分别电连接在三极管Q1的三个极脚上，电阻RI1、电阻RI2以及电阻RI3均接地。电阻RK1、三极管Q1、电阻RI1、电阻RI2以及电阻RI3组成开关电路，防止静电，同时消除CPU开机抖动现象。

输出控制装置4包括PWM调光控制电路13以及电流信号取样电路14，PWM调光控制电路13的分别与LED灯7、电流信号取样电路14以及中央处理器2电连接，电流信号取样电路14连接在中央处理器2与PWM调光控制电路13之间，PWM调光控制电路13用于输出PWM方波控制信号到LED灯7上控制其照明亮度，电流信号取样电路14对电流信号进行滤波控制其恒流输出，中央处理器2的第5脚分别电连接有灵敏度调节设定电阻RS1和灵敏度调节设定电阻RS2，电阻RS1的一端连接到稳压器IC上，灵敏度调节设定电阻RS2一端接地。RS1,RS2是灵敏度调节设定电阻，当中央处理器2的5脚电压最高时灵敏度最高，当中央处理器2电压最低时灵敏度最低，电阻RI2的一端上分别电连接有电阻RF以及电容CF1，电容CF1接地。这里电阻RF以及电容CF1作为电流取样信号，经过电阻RI1，电阻RI2的电流而形成的电压，经过电阻RF,由电容CF1滤波送到中央处理器2的4脚，由软件控制恒流输出。

本太阳能人体控制感应器的控制方法，整个具体的流程：白天当太阳能板8检测到光照，就通过太阳能电压检测电路9能产生电压并输送到中央处理器2内，同时太阳能板8产生的电压给充电电池组3充电；当中央处理器2检测的光照电压时，中央处理器2会自动进入休眠状态；当夜幕降临或者光照减弱时，中央处理器2检测到太阳能板8产生的电压下降到一定值时，中央处理器2被唤醒并进入待机工作状态，待机时电流小于5uA，PWM调光控制电路13输出一个脉冲方波控制信号到LED灯7上，驱动控制LED灯7进入微亮状态，如果没有人出现在人体感应探头10的检测范围内，LED灯7一直处于微亮状态；当人体感应探头10检测到有人在感应探头前活动时产生感应信号，并将此感应信号送给中央处理器2作为100％功率输出的启动信号，中央处理器2控制PWM调光控制电路13驱动LED灯7进入全亮状态，如果人一直在人体感应探头10的感应范围内活动，LED灯7的亮度维持在100％全亮状态，当人离开后，LED灯7自动延时进入微亮状态，在LED灯7处于微亮状态时PWM调光控制电路13输出一个10％占空比左右的脉冲方波控制信号驱动LED灯7，亮度维持在10％。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神所定义的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能人体控制感应器，其特征在于，包括以下装置；

太阳能板控制装置，所述的太阳能板控制装置用于在有光照的时候给充电电池组充电以使感应器处于充电状态，同时太阳能板控制装置在有光照的时候产生电压给中央处理器提供电平信号以使感应器在有光照的时候处于待机或者休眠状态；

充电电池组，所述的充电电池组与太阳能板控制装置电连接并用于给各个部件提供电源；

总控制开关电路，所述的总控制开关电路电连接在充电电池组上并用于控制整个感应器的通电与断电；

LED灯，所述的LED灯电连接在总控制开关电路上并用于提供照明；

人体感应控制装置，所述的人体感应控制装置用于当有人在人体感应控制装置前活动时产生感应信号，并将此感应信号送给中央处理器作为100％功率输出的启动信号；

输出控制装置，所述的输出控制装置与LED灯电连接并用于输出PWM方波控制信号到LED灯上控制其照明亮度；

中央处理器，所述的中央处理器分别与输出控制装置、人体感应控制装置以及太阳能板控制装置电连接，所述的中央处理器用于控制整个感应器的核心部件。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能人体控制感应器，其特征在于，所述的太阳能板控制装置包括相互电连接的太阳能板以及太阳能电压检测电路，所述的太阳能电压检测电路与中央处理器电连接，所述的太阳能板用于在有光照的时候收集光能并给充电电池组充电，所述的太阳能电压检测电路能够检测到光亮度后产生电压输送到中央处理器内。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能人体控制感应器，其特征在于，所述的人体感应控制装置包括相互电连接的人体感应探头以及模拟信号放大电路，所述的模拟信号放大电路与中央处理器电连接，所述的人体感应探头用于感应人体信号并产生波动的微弱的电压信号，所述的模拟信号放大电路用于将感应到的微弱的电压信号放大后输入到中央处理器内进行处理分析，所述的中央处理器与LED灯之间还电连接有稳压电路，所述的稳压电路用于提供稳定的供电电压为中央处理器提供待机和工作的电能；所述的中央处理器上还电连接有测试电路，所述的测试电路采用的是金手指连接器，所述的金手连接器为以金手指铜箔的方式存在。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能人体控制感应器，其特征在于，所述的输出控制装置包括PWM调光控制电路以及电流信号取样电路，所述的PWM调光控制电路的分别与LED灯、电流信号取样电路以及中央处理器电连接，所述的电流信号取样电路连接在中央处理器与PWM调光控制电路之间，所述的PWM调光控制电路用于输出PWM方波控制信号到LED灯上控制其照明亮度，所述的电流信号取样电路对电流信号进行滤波控制其恒流输出。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能人体控制感应器，其特征在于，所述的中央处理器上具有8脚控制端，所述的太阳能板包括太阳能输入端SUN，所述的太阳能电压检测电路包括分压取样电阻RN1、分压取样电阻RN2以及充电二极管DC，所述的总控制开关电路包括电源总开关SK,所述的充电电池组包括电池BT，所述的分压取样电阻RN1和分压取样电阻RN2串联连接与太阳能输入端SUN电连接后并连接到中央处理器的第3脚，所述的电池BT分别电连接电源总开关SK和充电二极管DC的负极，所述的电源总开关SK电连接充电二极管DC负极，所述的充电二极管DC的正极分别电连接太阳能输入端SUN和分压取样电阻RN1。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能人体控制感应器，其特征在于，所述的电源总开关SK上还电连接有金手指连接器TST，所述的金手指连接器TST输入到中央处理器的第5脚，所述的金手指连接器TST电连接有测试短路开关，所述的金手指连接器TST上具有6条测试线，进入测试模式时所述的中央处理器的第五脚短路为0，稳压电路包括稳压器IC、电容CV3以及电容CV4，所述的电容CV3以及电容CV4并联后与稳压器IC电连接，所述的稳压器IC与电池BT电连接。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能人体控制感应器，其特征在于，所述的中央处理器的第5脚分别电连接有灵敏度调节设定电阻RS1和灵敏度调节设定电阻RS2，所述的电阻RS1的一端连接到稳压器IC上，灵敏度调节设定电阻RS2一端接地，人体感应探头上电连接有电阻RV、电阻RV2、电容CV5以及电容CV6，所述的电阻RV2和电容CV6并联后电连接到人体感应探头，所述的电阻RV和电容CV5并联后连接到人体感应探头，所述的电容CV5和电容CV6均接地，人体感应探头电连接到中央处理器的第2脚。

8.根据权利要求7所述的一种太阳能人体控制感应器，其特征在于，所述的中央处理器的6脚上还电连接有开关电路，所述的开关电路包括电阻RK1、三极管Q1、电阻RI1、电阻RI2以及电阻RI3，所述的电阻RK1电连接在中央处理器的6脚，所述的，电阻RI1、电阻RI2以及电阻RI3分别电连接在三极管Q1的三个极脚上，所述的电阻RI1、电阻RI2以及电阻RI3均接地，所述的电阻RI2的一端上分别电连接有电阻RF以及电容CF1，所述的电容CF1接地。

9.一种太阳能人体控制感应器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1、白天当太阳能板检测到光照，就通过太阳能电压检测电路能产生电压并输送到中央处理器内，同时太阳能板产生的电压给充电电池组充电；

2、当中央处理器检测的光照电压时，所述的中央处理器会自动进入休眠状态；

3、当夜幕降临或者光照减弱时，中央处理器检测到太阳能板产生的电压下降到一定值时，中央处理器被唤醒并进入待机工作状态，待机时电流小于5uA，所述的PWM调光控制电路输出一个脉冲方波控制信号到LED灯上，驱动控制LED灯进入微亮状态，如果没有人出现在人体感应探头的检测范围内，LED灯一直处于微亮状态；

4、当人体感应探头检测到有人在感应探头前活动时产生感应信号，并将此感应信号送给中央处理器作为100％功率输出的启动信号，所述的中央处理器控制PWM调光控制电路驱动LED灯进入全亮状态，如果人一直在人体感应探头的感应范围内活动，LED灯的亮度维持在100％全亮状态，当人离开后，所述的LED灯自动延时进入微亮状态。

10.根据权利要求9所述的一种太阳能人体控制感应器的控制方法，其特征在于在LED灯处于微亮状态时所述的PWM调光控制电路输出一个10％占空比左右的脉冲方波控制信号驱动LED灯，亮度维持在10％。