CN102843809B - 一种人体移动感应调光控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种人体移动感应调光控制装置，包括信号采集模块，通过红外感应部件对感应范围内的人体活动进行检测，将检测到的红外信号转换成电压信号后输出至信号处理模块；信号处理模块，用于接收信号采集模块输出的电压信号，输出开关控制信号至输出控制模块；输出控制模块，包括开关切换单元和开关电路单元，所述开关切换单元具有第一档位；所述开关电路单元具有与灯管正极连接的第一连接端、与灯管驱动电路的反馈电阻连接的第二连接端、以及与灯管负极连接的第三连接端；所述开关切换单元切换到第一档位时，所述信号处理模块被导通并输出开关控制信号，用于控制开关电路单元的导通和关断。本发明提供的调光装置，具有成本低、损耗小的优点。

Description

一种人体移动感应调光控制装置

技术领域

本发明属于照明领域，尤其涉及一种人体移动感应调光控制装置。

背景技术

LED红外感应灯一般内置有三大功能模块：红外线感应模块、光感应模块和延时开关模块。在LED红外感应灯的这三大模块中，光感应模块首先检测光线的照度，决定是否将LED红外感应灯的各模块待命和锁定。

现在LED感应灯主要应用在走廊、电梯、停车场等人不经常出现的地方，其调光技术有很多种，比如红外感应、光控还有声控。针对红外感应调光技术，LED感应灯中设置有红外感应模块，当有人体进入灯具的感应范围内活动，红外感应模块将启动并检测到信号，信号触发延时开关模块开启LED红外感应灯。如果有人持续在其感应范围内活动，LED红外感应灯将常亮；当人离开其感应范围内以后， LED红外感应灯将自动关闭。

但是，现有LED红外感应灯的调光电路需要使用较多的芯片和大功率的器件来实现，具有成本高、损耗大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种人体移动感应调光控制装置，不需要使用较多的芯片和大功率的器件来实现，具有成本低、损耗小的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种人体移动感应调光控制装置，包括：

信号采集模块，通过红外感应部件对感应范围内的人体活动进行检测，将检测到的红外信号转换成电压信号后输出至信号处理模块；

信号处理模块，用于接收信号采集模块输出的电压信号，输出开关控制信号至输出控制模块；

输出控制模块，包括开关切换单元和开关电路单元，所述开关切换单元具有第一档位；所述开关电路单元具有与灯管正极连接的第一连接端、与灯管驱动电路的反馈电阻连接的第二连接端、以及与灯管负极连接的第三连接端；所述开关切换单元切换到第一档位时，所述信号处理模块被导通并输出开关控制信号，用于控制开关电路单元的导通和关断。

本发明提供的人体移动感应调光控制装置中，所述信号采集模块为红外感应部件，所述信号处理模块为一个控制芯片，输出控制模块为开关切换单元和开关电路单元构成，相比现有技术中采用较多的芯片和大功率器件比如大电感来实现调光的控制，它大大降低了成本，同时损耗小。

附图说明

图1是本发明实施例提供的人体移动感应调光控制装置的原理图。

图2是本发明实施例提供的开关电路单元的电路图。

图3是本发明实施例提供的开关切换单元的结构图。

图4是本发明实施例提供的灯管输出端的电路图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参考图1所示，一种人体移动感应调光控制装置，包括：

信号采集模块11，通过红外感应部件对感应范围内的人体活动进行检测，将检测到的红外信号转换成电压信号后输出至信号处理模块。

其中，所述红外感应部件的感应头PIR是用热释电材料做成的，它对外界的温度感应很灵敏。当红外感应部件的感应范围内有人走动时，红外线感应部件就会接受到强度变化的红外线信号，而变化的红外线信号会使热释电材料产生变化的电压信号，红外线感应头PIR内部的MOS管会将这一微弱的电压信号进行初步放大，然后再输出给信号处理模块。作为一种具体的实施方式，所述红外感应部件具有三个引脚，第一个引脚与调光控制装置的电源（例如+5V）连接，第二个引脚直接接地，第三个引脚把感应并转换后的电压信号传送到信号处理模块的第一输入端。

信号处理模块12，用于接收信号采集模块输出的电压信号，输出开关控制信号至输出控制模块。作为一种具体的实施方式，所述信号处理模块采用型号为LP0001的控制芯片，所述芯片的1IN+引脚为第一输入端，用于接收所述采集信号模块输出的电信号；芯片的VO引脚为第一输出端，用于在接收到信号采集模块输出的电压信号后，输出开关控制信号至输出控制模块。

输出控制模块13，包括开关切换单元和开关电路单元，所述开关切换单元具有第一档位；所述开关电路单元具有与灯管正极连接的第一连接端、与灯管驱动电路的反馈电阻连接的第二连接端、以及与灯管负极连接的第三连接端；所述开关切换单元切换到第一档位时，所述信号处理模块被导通并输出开关控制信号，用于控制开关电路单元的导通和关断。

其中，所述灯管为本发明人体移动感应调光控制装置控制的LED红外感应灯，所述LED红外感应灯具有正极、负极以及驱动电路反馈电阻连接端。所述开关切换单元切换到第一档位时，所述信号处理模块被导通，即信号处理模块受第一档位控制，与第一档位形成电连接关系；当开关切换单元切换到第一档位时，信号处理模块处于正常工作状态，即可进行信号的接收和输出工作。

在本发明中，当所述开关切换单元切换到第一档位时，信号处理模块12正常工作；信号采集模块11检测到变化的红外线信号时，经过信号转换和放大后，输出变化的电压信号至信号处理模块12；信号处理模块12接收到变化的电压信号后，输出一个高电平的开关控制信号至输出控制模块13；输出控制模块13中的开关电路单元接收到高电平的开关控制信号后，开关电路单元即形成导通状态，从而控制与开关电路单元连接的灯管（LED红外感应灯）的输出功率增大。相反地，当信号采集模块11没有检测到变化的红外线信号时，经过信号转换和放大后，输出没有变化的电压信号至信号处理模块12；信号处理模块12接收到没有变化的电压信号后，输出一个低电平的开关控制信号至输出控制模块13；输出控制模块13中的开关电路单元接收到低电平的开关控制信号后，开关电路单元即形成关断状态，从而控制与开关电路单元连接的灯管（LED红外感应灯）的输出功率不变。在本发明的人体移动感应调光控制装置中，正是通过对灯管（LED红外感应灯）输出功率增大或不变的控制，实现了使灯管处于增亮或亮度不变的状态，方便了行人的路过和照明。

本发明提供的人体移动感应调光控制装置中，所述信号采集模块为红外感应部件，所述信号处理模块为一个控制芯片，输出控制模块为开关切换单元和开关电路单元构成，相比现有技术中采用较多的芯片和大功率器件比如大电感来实现调光的控制，它大大降低了成本，同时损耗小。

本发明提供的人体移动感应调光控制装置还包括电源稳压模块，电源稳压模块的输入端与开关切换单元的第一连接端和第二连接端连接，电源稳压模块的输出端与信号采集模块和信号处理模块连接。作为一种具体的实施方式，所述电源稳压模块采用型号为LM5007的主体控制芯片，所述芯片的VIN引脚与开关切换单元的第一连接端连接，RTN引脚与开关切换单元的第二连接端连接，SW引脚与一电感元件连接后用于输出经过稳压后的电源电压给信号采集模块11和信号处理模块12，以实现对信号采集模块11和信号处理模块12的稳定供电。当然，所述电源稳压模块还可以采用其它现有的芯片和电路构成，为本领域技术人员的常规设计电路，在此不再列举。但在本实施例中，重要的是电源稳压模块与开关切换单元的连接关系，即信号采集模块11和信号处理模块12经电源稳压模块后直接从负载端灯管上取电，使用低压供电，不需要从220V的交流市电上取电，可以使整个装置所需要的元器件大大减少，进而降低能量损耗和电路成本，元器件的寿命更长。如果按照现有的电路结构直接从220V的交流市电上取电，经过整流、滤波之后的电压是一个310V左右的直流电压，至少需要一个降压电路把电压降为芯片所需的电压（例如5V），此时降压的幅度非常大，效率就非常低了，损耗比本实施例大得多。

所述开关切换单元具有第二档位，所述开关切换单元切换到第二档位时，所述第二档位与开关电路单元连接，所述信号处理模块被断电，开关电路单元强制导通。具体地，所述开关切换单元切换到第二档位时，所述信号处理模块被断电，与第二档位没有形成电连接关系；当开关切换单元切换到第二档位时，信号处理模块处于不工作状态，无法进行信号的接收和输出工作。此时，第二档位与开关电路单元构成电连接，开关电路单元被强制加上高电平，导致开关电路单元被强制导通，这时不管有没有人在红外感应部件的感应范围内移动，灯管（LED红外感应灯）的输出功率都会增大，实现了使灯管一直处于增亮的状态，应用于应对突发事件需要让灯管在长时间内增亮的情况，方便了行人的照明。

优选地，所述开关切换单元还具有第三档位，所述开关切换单元切换到第三档位时，所述第三档位与开关电路单元连接，所述信号处理模块被断电，开关电路单元强制关断。具体地，所述开关切换单元切换到第三档位时，所述信号处理模块被断电，与第三档位没有形成电连接关系；当开关切换单元切换到第三档位时，信号处理模块处于不工作状态，无法进行信号的接收和输出工作。此时，第三档位与开关电路单元构成电连接，开关电路单元被强制加上低电平，导致开关电路单元被强制关断，这时不管有没有人在红外感应部件的感应范围内移动，灯管（LED红外感应灯）的输出功率都会不变，实现了使灯管一直处于亮度不变的状态，应用于应对突发事件需要让灯管在长时间内亮度不变的情况，节省了能耗。

请参考图2所示，所述开关电路单元包括第一开关管（Q1）、第二开关管（Q2）、第三开关管（Q3）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）和第一电容（C1），其中，所述第一电阻（R1）的一端与第一开关管（Q1）的漏极连接，第一电阻（R1）的另一端作为开关电路单元的第三连接端，第一开关管（Q1）的源极接地，栅极与第一电容（C1）的一端、第四电阻（R4）的一端、第三电阻（R3）的一端和第三开关管（Q3）的发射极连接，第一电容（C1）的另一端与第一开关管（Q1）的源极连接，第四电阻（R4）的另一端与第二开关管（Q2）的集电极连接，第三电阻（R3）的另一端与电源电压模块的输出正极连接，第三开关管（Q3）的集电极接地，基极与信号处理模块的开关控制信号输出端和开关切换单元的第二档位连接，第二开关管（Q2）的发射极接地，基极与第二电阻（R2）的一端连接，第二电阻（R2）的另一端与开关切换单元的第三档位连接。

较佳地，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2为N沟道的场效应管或NPN的三极管，所述第三开关管为P沟道的场效应管或PNP的三极管。

作为一种具体的实施例，请参考图3所示，所述开关切换单元为单刀三掷滑动开关，所述单刀三掷滑动开关具有三个档位，分别为第一档位SENSOR，第二档位STRONG，第三档位WEAK；所述第一开关管Q1为N沟道的MOSFET，第二开关管Q2为NPN的三极管，第三开关管Q3为PNP的三极管；所述开关电路单元的第一连接端、第二连接端和第三连接端为一个三针连接器，使用时，直接与灯管的正极、驱动电路的反馈电阻和负极对应连接。以下将结合该具体实施例对本发明提供的人体移动感应调光控制装置的工作原理进行详细说明和介绍。

当单刀三掷开关切换到SENSOR档时，这是本发明调光控制装置正常的感应档位，信号处理模块正常工作。所述信号处理模块接收到信号采集模块输出的变化的电压信号后，会从第一输出端（VO）输出一个高电平的开关控制信号至输出控制模块中第三开关管Q3的基极，由于第三开关管Q3为PNP的三极管，所以第三开关管Q3截止。而第一开关管Q1的栅极和第三开关管Q3的发射极是相连的，此时第一开关管Q1的栅极为高电平，第一开关管Q1是一个N沟道MOSFET，当栅极的电压大于开启电压时会导通，此时第一开关管Q1导通；所述第一开关管Q1的栅极和源极（地）之间连接的第一电容C1为滤波电容，可以抑制噪声，使第一开关管Q1的栅极电压更稳定。相反地，当信号采集模块没有采集到变化的红外线信号时，所述信号采集模块将输出没有变化的电压信号，信号处理模块会输出一个低电平的开关控制信号至输出控制模块，对应的，第三开关管Q3导通，而第一开关管Q1截止。

当第三开关管Q3截止，而第一开关管Q1导通时，第一开关管Q1的漏极与第一电阻R1连接后经过开关电路单元的第三连接端再连接到灯管的负极，且第一开关管Q1的源极接地。请参考图4所示，在灯管驱动电路的输出端，连接有一个反馈电阻Rdz，该反馈电阻Rdz连接在灯管的负极和地端。此时，在开关电路单元和灯管连接的电路中，相当于第一开关管Q1和第一电阻R1串联后再与反馈电阻Rdz并联，即等于第一电阻R1和反馈电阻Rdz并联。进一步，当所述第一电阻R1与灯管驱动电路的反馈电阻Rdz的阻值相等时，灯管的总反馈电阻就减小了一半，相应的输出功率就增大了一倍，灯管处于全亮状态。相应的，当第三开关管Q3导通，而第一开关管Q1截止时，灯管的总反馈电阻只有反馈电阻Rdz，灯管相应的输出功率不变，灯管处于半亮状态（把总反馈电阻为反馈电阻Rdz时的状态定为灯管的半亮状态）。

通过前述推理，可以用第一开关管Q1的导通来控制灯管处于全亮状态，而用第一开关管Q1的截止来控制灯管处于半亮状态。当然，根据照明的需要，所述灯管的亮度并不一定为全亮状态，即灯管的亮度是可调的；此时，只需要控制所述第一电阻R1与灯管驱动电路的反馈电阻Rdz的阻值，即可实现灯管亮度由半亮至全亮之间任意亮度的调节。

当单刀三掷滑动开关切换到STRONG档时，所述信号处理模块被断电，与第二档位STRONG没有形成电连接关系，信号处理模块处于停止工作状态，即无法进行信号的接收和输出工作。此时，第二档位与开关电路单元中第三开关管Q3的基极电连接，第三开关管Q3的基极被强制加上高电平。根据前述单刀三掷滑动开关切换到SENSOR档位分析可知，当第三开关管Q3的基极为高电平时，第三开关管Q3截止，而第一开关管Q1导通，即开关电路单元被强制导通，这时不管有没有人在红外感应部件的感应范围内移动，灯管（LED红外感应灯）的输出功率都会增大，实现了使灯管一直处于增亮的状态，应用于应对突发事件需要让灯管在长时间内增亮的情况，方便了行人的照明。进一步，当所述第一电阻R1与灯管驱动电路的反馈电阻Rdz的阻值相等时，灯管处于全亮状态。

当单刀三掷滑动开关切换到WEAK档时，所述信号处理模块被断电，与第三档位WEAK没有形成电连接关系，信号处理模块处于停止工作状态，即无法进行信号的接收和输出工作。此时，第三档位与开关电路单元中第二开关管Q2的基极电连接，第二开关管Q2的基极被强制加上低电平，由于第二开关管Q2为NPN的三极管，所以第二开关管Q2截止。此时，第三电阻R3和第四电阻R4形成串联电路，通过控制第三电阻R3和第四电阻R4的阻值大小（须满足R4远小于R3），例如第三电阻R3的阻值为10K，而第四电阻R4的阻值为1K，给第一开关管Q1的基极一个稳定的低电平，使第一开关管Q1截止，开关电路单元被强制关断。根据前述单刀三掷滑动开关切换到SENSOR档位分析可知，当第一开关管Q1截止时，灯管的总反馈电阻只有反馈电阻Rdz，灯管相应的输出功率不变，灯管处于半亮状态（把总反馈电阻为反馈电阻Rdz时的状态定为灯管的半亮状态）。这时不管有没有人在红外感应部件的感应范围内移动，灯管（LED红外感应灯）的输出功率都会不变，实现了使灯管一直处于亮度不变的状态，应用于应对突发事件需要让灯管在长时间内亮度不变的情况，节省了能耗。

进一步，所述人体移动感应调光控制装置还包括滤波单元，所述滤波单元的一端与信号采集模块11连接，另一端与信号处理模块12连接。其中，所述波滤单元为RC滤波电路，通过所述RC滤波电路把感应到的信号传送到信号处理模块12，由此可以过滤掉一些噪音信号，使感应到的信号更准确，不会出现误判的现象。具体的，所述RC滤波电路的设计为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

进一步，所述人体移动感应调光控制装置还包括温度补偿单元，所述温度补偿单元与信号处理模块12连接；具体地，可与信号处理模块12的控制芯片LP0001的2IN-引脚连接。所述温度补偿单元的主要元件是一个负温度系数的热敏电阻，通过热敏电阻的阻温特性，来确保信号采集模块在不同的温度条件下，其感应距离一致。这是因为红外感应部件的输出信号强度会随周围环境温度的降低而增大，而负温度系数热敏电阻会随温度的降低而电阻增大，使得传送到信号处理模块的控制芯片LP0001的电压信号的放大倍数减小，这样恰好补偿了红外感应部件的输出信号强度会随周围环境温度的降低而增大的情况，保证了不同环境温度下感应距离的一致性。

进一步，所述信号处理模块包括定时单元，所述定时单元用于对信号处理模块中开关控制信号输出端输出的开关控制信号进行延时，使开关控制信号持续一段时间。具体地，所述定时单元由RC定时电路来实现，通过对定时电路中电阻值和电容值的设计，可以实现任意时间长度的延时，具体的电路设计为本领域技术人员熟知，不再描述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种人体移动感应调光控制装置，其特征在于，包括：

信号采集模块，通过红外感应部件对感应范围内的人体活动进行检测，将检测到的红外信号转换成电压信号后输出至信号处理模块；

信号处理模块，用于接收信号采集模块输出的电压信号，输出开关控制信号至输出控制模块；

输出控制模块，包括开关切换单元和开关电路单元，所述开关切换单元具有第一档位；所述开关电路单元具有与灯管正极连接的第一连接端、与灯管驱动电路的反馈电阻连接的第二连接端、以及与灯管负极连接的第三连接端；所述开关切换单元切换到第一档位时，所述信号处理模块被导通并输出开关控制信号，用于控制开关电路单元的导通和关断；所述开关切换单元具有第二档位，所述开关切换单元切换到第二档位时，所述第二档位与开关电路单元连接，所述信号处理模块被断电，开关电路单元强制导通；所述开关切换单元具有第三档位，所述开关切换单元切换到第三档位时，所述第三档位与开关电路单元连接，所述信号处理模块被断电，开关电路单元强制关断；

所述开关电路单元包括第一开关管（Q1）、第二开关管（Q2）、第三开关管（Q3）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）和第一电容（C1），其中，所述第一电阻（R1）的一端与第一开关管（Q1）的漏极连接，第一电阻（R1）的另一端作为开关电路单元的第三连接端，第一开关管（Q1）的源极接地，栅极与第一电容（C1）的一端、第四电阻（R4）的一端、第三电阻（R3）的一端和第三开关管（Q3）的发射极连接，第一电容（C1）的另一端与第一开关管（Q1）的源极连接，第四电阻（R4）的另一端与第二开关管（Q2）的集电极连接，第三电阻（R3）的另一端与电源电压模块的输出正极连接，第三开关管（Q3）的集电极接地，基极与信号处理模块的开关控制信号输出端和开关切换单元的第二档位连接，第二开关管（Q2）的发射极接地，基极与第二电阻（R2）的一端连接，第二电阻（R2）的另一端与开关切换单元的第三档位连接。

2.根据权利要求1所述的人体移动感应调光控制装置，其特征在于，还包括电源稳压模块，电源稳压模块的输入端与开关切换单元的第一连接端和第二连接端连接，电源稳压模块的输出端与信号采集模块和信号处理模块连接。

3.根据权利要求1所述的人体移动感应调光控制装置，其特征在于，所述第一开关管和第二开关管为N沟道的场效应管或NPN的三极管，所述第三开关管为P沟道的场效应管或PNP的三极管。

4.根据权利要求1所述的人体移动感应调光控制装置，其特征在于，所述第一电阻（R1）与灯管驱动电路的反馈电阻的阻值相等。

5.根据权利要求1所述的人体移动感应调光控制装置，其特征在于，还包括滤波单元，所述滤波单元的一端与信号采集模块连接，另一端与信号处理模块连接。

6.根据权利要求1所述的人体移动感应调光控制装置，其特征在于，还包括温度补偿单元，所述温度补偿单元与信号处理模块连接。

7.根据权利要求1所述的人体移动感应调光控制装置，其特征在于，所述信号处理模块包括定时单元，所述定时单元用于对信号处理模块中开关控制信号输出端输出的开关控制信号进行延时。