CN109917682A - 一种自动控制电子设备的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动控制电子设备的装置，包括：红外传感器，其被配置为根据人体发出的红外线的强度和/或强度的变化产生相应的电信号，其中所述电信号表征红外线的强度和/或强度的变化；控制器，其被配置为根据所述电信号生成用于控制电子设备的控制指令；以及发射单元，其被配置为向所述电子设备发射所述控制指令。本发明还涉及一种自动控制电子设备的方法。通过本发明，可以在用户接近电子设备或用户睡着时自动对电子设备执行相应控制指令，而无需用户发出响声或讲出指令，从而提高自动化程度和用户体验。

Description

一种自动控制电子设备的装置及方法

技术领域

本发明总的来说涉及智能家居领域，具体而言涉及一种自动控制电子设备的装置。此外，本发明还涉及一种自动控制电子设备的方法。

背景技术

目前，家电的智能控制包括声音控制和语音控制等等。例如，许多自动路灯都配备有声音传感器，在声音传感器探测到一定强度的声音(如用户脚步声、拍手声等)以后能够自动打开路灯，并在声音消失以后的一定时间段以后关闭路灯。此外，许多电子设备配备有语音识别模块，能够检测并识别用户输入的语音命令并相应地执行该命令。

然而，声音控制的缺点在于，如果接近的用户未发出声音或者声音强度较低，则声音控制无法实施。另外声音识别的成本也比较高。语音控制的缺点在于，需要用户讲出一定的语音口令，这比较适合复杂的操作，但是对于一些简单的操作、如开关机，语音控制显得比较麻烦，且自动化程度有限。此外，在一些无声场景(如用户无法或不期望发出声音的场景)中，无法通过声音或语音完成智能控制。

发明内容

本发明的任务是提供一种自动控制电子设备的装置和方法，通过该装置和/或该方法，可以在用户接近电子设备(尤其是家用电子设备或简称家电)或用户睡着时自动对电子设备执行相应控制指令，而无需用户发出响声或讲出指令，从而提高自动化程度和用户体验。

在本发明的第一方面，前述任务通过一种自动控制电子设备的装置，包括：

红外传感器，其被配置为根据人体发出的红外线的强度和/或强度的变化产生相应的电信号，其中所述电信号表征红外线的强度和/或强度的变化；

控制器，其被配置为根据所述电信号生成用于控制电子设备的控制指令；以及

发射单元，其被配置为向所述电子设备发射所述控制指令。

在本发明的一个优选方案中规定，所述红外传感器包括运动传感器如热释电传感器，其被配置为根据由于人体运动发出的红外线变化产生相应的电信号(以下称运动强度信号)，其中所述电信号表征运动强度(如采用相邻两点的强度的差值)。通过该优选方案，可以显著提高识别精度，因为诸如热释电传感器之类的运动传感器具有良好的抗背景噪声特性。热释电红外线传感器例如由探测元、滤光窗和场效应管阻抗变换器等三大部分组成。对不同的传感器来说，探测元的制造材料有所不同。如SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成；P2288由LiTaO3制成。将这些材料做成很薄的薄片，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效的小电容。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的，因此形成的等效小电容能自身产生极化，在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。传感器中两个电容是极性相反串联的。当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时，在电容两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷，所以，正负电荷相互抵消，回路中无电流，传感器无输出。当人体静止在传感器的检测区域内时，照射到两个电容上的红外线光能能量相等，且达到平衡，极性相反。双探测元热释电红外传感器量相等的光电流在回路中相互抵消，传感器仍然没有信号输出。当人体在传感器的检测区域内移动时，照射到两个电容上的红外线能量不相等，光电流在回路中不能相互抵消，传感器有信号输出。综上所述，传感器只对移动或运动的人体和体温近似人体的物体起作用。所述红外传感器也可以包括红外信号强度探测传感器如光敏二极管，光敏电阻。

在本发明的一个扩展方案中规定，所述控制指令包括下列各项中的一个或多个：开机指令、关机指令、睡眠指令、音量调节指令、唤醒指令、以及锁定指令。例如，在用户接近或醒来时，可发出开机指令或唤醒指令，在用户睡着时，可发出关机指令、睡眠指令或音量调低指令。在本发明的教导下，其它控制指令也是可设想的。

在本发明的一个优选方案中规定，控制器被配置为执行下列动作：

在红外线的强度低于第一阈值的情况下生成关机指令或睡眠指令；和/或

在探测的运动强度低于第一阈值的情况下生成关机指令或睡眠指令；和/或

当电子设备处于关机或睡眠状态时，在红外线的强度或探测的运动强度高于第二阈值的情况下生成开机指令或唤醒指令。

通过该优选方案，可以在无人或者在用户睡着时情况下自动执行关机或睡眠操作，或者在用户接近时执行开机或唤醒操作，从而大大提高自动化或智能程度。所述时间段例如可以是几小时或者几分钟。第一至第二阈值可以由用户设定或者由厂家预设。

在本发明的另一优选方案中规定，所述控制器还被配置为执行下列动作：

在学习模式下识别由用于控制电子设备的遥控器发射的红外信号，其中所述红外信号与相应的控制指令相关联；

与所述控制指令相关联地存储所述红外信号；以及

在需要发射所述控制指令的情况下致使发射单元发射与所述控制指令相关联的红外信号。

通过该优选方案，可以学习各种遥控器的红外信号以及与之相关联的控制指令，使得本发明的装置能够对该电子设备执行相应控制操作。可学习的控制指令例如可包括开机指令、关机指令、睡眠指令、音量调节指令、唤醒指令、以及锁定指令等等。

在本发明的一个扩展方案中规定，所述热释电传感器配备有用于增强红外探测灵敏度的菲涅耳透镜。所配备的菲涅耳透镜可分为折射式和反射式两种形式，其作用一是聚焦作用，将热释的红外信号折射(反射)在热释电传感器(PIR)上；二是将检测区内分为若干个明区和暗区，使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化表征红外强度或者运动强度的电信号，由此使得红外传感器和/或运动传感器的灵敏度大大增加。

在本发明的一个优选方案中规定，该装置具有分别分配给多个电子设备的多组红外传感器和发射单元，其中每组的红外传感器和发射单元被布置为使得在人体处于该组所分配到的电子设备的区域中时能够向所述电子设备发射控制指令。例如，当用户进入分配给相应电子设备的不同反应区域中时，本发明的装置即可感知并相应控制该电子设备，由此能够形成多个家电的智能控制网。

在本发明的第二方面，前述任务通过一种自动控制电子设备的方法来解决，该方法包括下列步骤：

根据人体发出的红外线的强度或者人体的运动强度产生相应的电信号，其中所述电信号表征红外线的强度；

根据所述电信号生成用于控制电子设备的控制指令；以及

向所述电子设备发射所述控制指令。

在本发明的一个扩展方案中规定，所述控制指令包括下列各项中的一个或多个：开机指令、关机指令、睡眠指令、唤醒指令、以及锁定指令。例如，在用户接近或醒来时，可发出开机指令或唤醒指令，在用户睡着时，可发出关机指令、睡眠指令或音量调低指令。在本发明的教导下，其它控制指令也是可设想的。

在本发明的一个优选方案中规定，根据所述电信号生成用于控制电子设备的控制指令包括：

在红外线的强度低于第一阈值的情况下生成关机指令或睡眠指令；和/或

在探测的运动强度低于第一阈值的情况下生成关机指令或睡眠指令；和/或

当电子设备处于关机或睡眠状态时，在红外线的强度或探测的运动强度高于第二阈值的情况下生成开机指令或唤醒指令。

通过该优选方案，可以在无人或者在用户睡着时情况下执行关机或睡眠操作，或者在用户接近时执行开机或唤醒操作，从而大大提高自动化或智能程度。所述时间段例如可以是几小时或者几分钟。第一至第二阈值可以由用户设定或者由厂家预设。

在本发明的一个优选方案中规定，装置包括开关探测器，其被配置为探测电子设备的开关机状态。例如，在控制器发出关机命令以前，开关探测器会首先检查一下要控制的电子设备或其它电子设备是否已经在关机状态，如果是则不用再对其发出关机命令的遥控信号；如果不是则向其发出关机命令的遥控信号。开机信号同理。

在本发明的另一优选方案中规定，向所述电子设备发射所述控制指令包括：

在一定延迟时间段以后向所述电子设备发射所述控制指令。

该延迟时间段例如可以为几分钟或几秒钟。

通过该优选方案，可以验证所执行的控制操作的正确性，或者可以在用户离开或睡着一定时间以后再执行控制操作，由此提高用户体验。

附图说明

下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本发明。

图1示出了根据本发明的自动控制电子设备的装置的示意图；以及

图2示出了根据本发明的自动控制电子设备的方法的流程。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。

另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

在本发明中，所述控制器可以用软件、硬件或固件或其组合来实现。控制器既可以单独存在，也可以是某个部件的一部分。

本发明所利用的原理如下：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10μM左右的红外线，红外探头、如热释电传感器就是靠探测人体发射的10μM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μM左右的红外线通过可选的菲涅耳透镜增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。本发明通过采用诸如光敏传感器、热释电传感器之类的红外传感器来探测用户的活动性，可以准确地根据用户的活动实现电子设备的相应控制操作、如开关机、睡眠等等，从而提高用户体验。本发明的核心是基于红外探测无人或睡眠以实现家电自动关机。本发明的装置探测周围(或所定义的范围)的红外信号或者红外信号的变化(红外源的移动即人体运动)，并执行下列操作：(1)当房间内有人时，本发明的装置的红外传感器探测到红外信号强度的变化，因此确定有人，不需要自动关闭电视机(本装置也可以用在其它家电上如取暖器等，本文仅以电视机代表各种家电)；当房间内有人运动时，本发明的装置的运动传感器探测到红外信号强度的变化，因此确定有人运动，不需要自动关闭电视机；(2)当本发明的装置红外传感器探测不到红外信号的时候，可以认为没有人在房间内，因此本发明的装置发出关闭电视机的遥控信号(通常也是红外遥控信号，但是红外的频率不一样，另外遥控红外信号有特定的编码)；当本发明的装置的运动传感器探测不到红外信号的时候，可以认为没有人在房间内，因此本发明的装置发出关闭电视机的遥控信号；(3)当本发明的装置红外传感器探测到红外信号时，但是红外信号强度基本维持不变而且持续比较长时间如10分钟，可以认为有人在房间内但是人已经睡着不动，因此本发明的装置发出关闭电视机的遥控信号；当本发明的装置运动传感器探测到红外信号时，但是红外信号强度基本维持不变而且持续比较长时间如10分钟，可以认为有人在房间内但是人已经睡着不动，因此本发明的装置发出关闭电视机的遥控信号。在本发明的教导下，其它应用场景也是可设想的。

图1示出了根据本发明的自动控制电子设备104的装置100的示意图。

在图1中，电子设备104为电视机104，在此应当指出，本发明还可以用于其它电子设备、如空调器、取暖器等等。

自动控制电子设备的装置100包括下列组件：

·红外传感器、在此为热释电传感器101，其被配置为根据用户106发出的红外线的强度产生相应的电信号，其中所述电信号表征红外线的强度或者用户运动的强度。热释电传感器101可以由一个或者多个红外探头组成。热释电传感器101例如可以采用集成的成品传感器如AS312热释电红外传感器。热释电传感器101可选地配备有用于增强红外探测灵敏度的菲涅耳透镜(未示出)。所配备的菲涅耳透镜可分为折射式和反射式两种形式，其作用一是聚焦作用，将热释的红外信号折射(反射)在热释电传感器(PIR)上；二是将检测区内分为若干个明区和暗区，使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化电信号，由此使得热释电传感器101的灵敏度大大增加。此外，装置100可以配备多个热释电传感器101以分别检测与不同电子设备相关联的不同区域中的红外线，以便分别实现对不同电子设备的控制。在此应当指出，本发明的红外传感器还可以包括光敏传感器、其它运动传感器等等。

·控制器102，其被配置为根据所述电信号生成用于控制电视机104的控制指令。控制器可以用软件、硬件或固件或其组合来实现。控制器尤其是被配置为执行下列动作：

a.在红外线的强度或者运动强度低于第一阈值T0的情况下生成关机指令或睡眠指令。也就是说，在本实施例中，当不存在用户106或用户106离开时，装置100控制电视机104进行关机或睡眠。例如，当热释电传感器101探测不到红外信号的时候，或者当一个或者多个热释电传感器101探测到的信号强度<T0时，可以认为没有人在房间内活动，因此主控制单元可以发出关闭电视机的信号。房间本身以及房间内各种物体都可能发出红外信号，但是它们基本不变，因此不被热释电传感器检出或数值很小，因此对本发明所选择的热释电传感器101不敏感(信号强度<T0)，或者探测不到。当房间内有人活动时，一个或者多个红外探头探测到红外信号强度的变化如新的红外信号强度–原来的红外信号强度>T3，因此确定有人活动，主控制单元不需要发出自动关闭电视机的命令。

b.在红外线的运动强度低于第二阈值T1的情况下生成关机指令或睡眠指令。也就是说，在本实施例中，当用户106无活动或活动降低(如睡着)时，装置100控制电视机104进行关机或睡眠。例如，当热释电传感器101连续一段时间如10分钟探测不到红外信号强度的变化(即不满足有人活动的指标)时，可以认为有人在房间内但是人已经睡着不动，因此主控制单元可以发出发出关闭电视机的命令。

c.当电子设备处于关机或睡眠状态时，在红外线的强度或者运动强度高于第二阈值T2的情况下生成开机指令或唤醒指令。也就是说，在本实施例中，在电子设备104已经关机或睡眠以后，当用户106，装置100控制电视机104进行开机或唤醒。

控制器102可以用软件、硬件或固件或其组合来实现。控制器102既可以单独存在，也可以是某个部件的一部分。

·发射单元103，其被配置为向电视机104例如以红外信号的形式发射所述控制指令。在其它情况下，发射单元103也可以以射频信号、微波信号、蓝牙信号、Wi-Fi信号与电子设备104通信以便向电子设备104发射控制指令。发射单元103例如可以由红外接收二极管构成，以便从控制器102接收一定格式的控制命令，并将命令转化为红外信号，向电视机104发送。来自一个发射单元103的红外信号有一定的作用范围和角度。一个装置100可以在不同角度或不同位置处布置多个发射单元103以实现对处于不同位置的电视机104的遥控能力。

此外，装置100可选地可以包括开关探测器，其被配置为探测电子设备的开关机状态。例如，在控制器发出关机命令以前，开关探测器会首先检查一下要控制的电子设备或其它电子设备是否已经在关机状态，如果是则不用再对其发出关机命令的遥控信号；如果不是则向其发出关机命令的遥控信号。开机信号同理。。

不同型号的电视机的遥控命令格式可能各不相同，本发明的装置100可能被预先设置支持一个或者多个电视机104的遥控操作。

装置100可以采用普通干电池，或者可充电电池如锂电池来供电。可充电电池可以利用外部充电器充电(如把镍氢充电电池从装置100上拆下，用专门的充电器充电)，或者内部电源和充电控制充电。

对于采用内部电源和充电控制充电，装置100可以采用外接直流充电(如USB信号)经过内部电路转换后按照所支持的电池特性充电，或者外接交流电(如220V市电)经过内部电路转换后再按照所支持的电池特性充电。特别的，装置100也可以采用无线充电。

在无线电能传递时，装置100内置受电线圈，接收来自无线充电设备的用于充电的磁信号，从而获得电能，经过内部电路转换后再按照所支持的电池特性充电。

装置100可能需要设置特定的参数(全部或部分):如红外的敏感度设定和T0-T3设定，一个或多个电视机104的控制信号的格式(或电视机型号，再由装置100内建的知识库转化为关机信号的格式)设定。

这个设置可以通过有线连接(如USB、串口)和计算机或者手机/平板等相连接和通讯，由计算机或者手机/平板发送具体设置信息给装置100,从而实现装置100的设置。

有线设置是简单的，但是接线不方便，无线连接配置也是可能的：如通过红外信号(此处红外信号和前面的红外信号生成发射单元可以不是同一个信道/频率等)与外部设备通信，由外部设备、如手机或PC将已计算的设置信息通过红外发信号送给装置100(一些手机配备有红外接口)。或者通过超声波信号由手机喇叭将超声波信号发送给装置100，其接收后完成配置。或者通过蓝牙信号由手机发送给装置100，其接收后完成配置。或者通过Wi-Fi建立连接由手机发送给装置100，其接收后完成配置。或者通过Wi-Fi建立连接由手机发通过服务器设置并且由装置100接收后完成配置。或者由特别的无线电信号如433/315KMHz无线信号进行传输(基于433/315MHz的无线遥控设备十分普遍)。

在采用红外配置时，一种特别的电视机关机信号格式设置方法是自动学习。在学习模式中，用户可以操作装置100进入配置或者添加一个关机信号模式，然后操作电视遥控器按下关机按钮。遥控器产生电视机关机的红外遥控信号，这个遥控信号在发向电视机的同时，也会被装置100捕获和识别，也因此完成设置。用这种方式也可以添加多个电视机(的关机信号格式)。

也就是说，本发明的装置100还可以工作在学习模式下，其中在所述学习模式下，学习电子设备的遥控信号以供用于遥控该电子设备。在此，控制器102被配置为执行下列动作：

a.识别由用于控制电子设备104的遥控器105发射的红外信号，其中所述红外信号与相应的控制指令相关联。

b.与所述控制指令相关联地存储所述红外信号。

c.在需要发射所述控制指令的情况下致使发射单元发射103与所述控制指令相关联的红外信号。

通过学习模式，可以学习不同遥控器的不同遥控信号以及与之相关联的控制操作。

图2示出了根据本发明的自动控制电子设备的方法200的流程，其中虚线框表示可选步骤。

在步骤202，根据人体发出的红外线的强度或者人体的运动强度产生相应的电信号，其中所述电信号表征红外线的强度或人体的运动强度。

在步骤204，根据所述电信号生成用于控制电子设备的控制指令。

在步骤206，向所述电子设备发射所述控制指令。

在可选步骤208，在学习模式下识别由用于控制电子设备的遥控器发射的红外信号，其中所述红外信号与相应的控制指令相关联；

在可选步骤210，与所述控制指令相关联地存储所述红外信号；以及

在可选步骤212，在需要发射所述控制指令的情况下致使发射单元发射与所述控制指令相关联的红外信号。

虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本发明的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims (12)

1.一种自动控制电子设备的装置，包括：

红外传感器，其被配置为根据人体发出的红外线的强度和/或强度的变化产生相应的电信号，其中所述电信号表征红外线的强度和/或强度的变化；

控制器，其被配置为根据所述电信号生成用于控制电子设备的控制指令；以及

发射单元，其被配置为向所述电子设备发射所述控制指令。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述红外传感器包括运动传感器，其被配置为根据由于人体运动发出的红外线变化产生相应的电信号，其中所述电信号表征运动强度。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制指令包括下列各项中的一个或多个：开机指令、关机指令、睡眠指令、音量调节指令、唤醒指令、以及锁定指令。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中控制器被配置为执行下列动作：

在红外线的强度低于第一阈值的情况下生成关机指令或睡眠指令；和/或

在探测的运动强度低于第一阈值的情况下生成关机指令或睡眠指令；和/或

当电子设备处于关机或睡眠状态时，在红外线的强度或探测的运动强度高于第二阈值的情况下生成开机指令或唤醒指令。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器还被配置为执行下列动作：

在学习模式下识别由用于控制电子设备的遥控器发射的红外信号，其中所述红外信号与相应的控制指令相关联；

与所述控制指令相关联地存储所述红外信号；以及

在需要发射所述控制指令的情况下致使发射单元发射与所述控制指令相关联的红外信号。

6.根据权利要求2所述的装置，其中所述热释电传感器配备有用于增强红外探测灵敏度的菲涅耳透镜。

7.根据权利要求1所述的装置，具有分别分配给多个电子设备的多组红外传感器和发射单元，其中每组的红外传感器和发射单元被布置为使得在人体处于该组所分配到的电子设备的区域中时能够向所述电子设备发射控制指令。

8.根据权利要求1所述的装置，还包括开关探测器，其被配置为探测电子设备的开关机状态。

9.一种自动控制电子设备的方法，包括下列步骤：

根据人体发出的红外线的强度或者人体的运动强度产生相应的电信号，其中所述电信号表征红外线的强度或人体的运动强度；

根据所述电信号生成用于控制电子设备的控制指令；以及

向所述电子设备发射所述控制指令。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述控制指令包括下列各项中的一个或多个：开机指令、关机指令、睡眠指令、唤醒指令、以及锁定指令。

11.根据权利要求9所述的方法，其中根据所述电信号生成用于控制电子设备的控制指令包括：

在红外线的强度低于第一阈值的情况下生成关机指令或睡眠指令；和/或

在探测的运动强度低于第一阈值的情况下生成关机指令或睡眠指令；和/或

当电子设备处于关机或睡眠状态时，在红外线的强度或探测的运动强度高于第二阈值的情况下生成开机指令或唤醒指令。

12.根据权利要求9所述的方法，其中向所述电子设备发射所述控制指令包括：

在一定延迟时间段以后向所述电子设备发射所述控制指令。