专利名称：一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于红外感应控制器技术领域，具体涉及一种超低功耗红外线感应垃 圾桶控制器。
背景技术：
目前，现有使用的垃圾桶，其结构是在垃圾筒的上端口装有活动轴接的盖子，有的 还装有用脚踩来进行开关垃圾桶盖子的机构。其不足之处是人在往垃圾筒内倒垃圾时都是 手动或脚踩打开盖子的，也就是说当人往垃圾桶内倒垃圾时，首先用手或脚踩打开垃圾筒 桶盖子，在倒完垃圾时还要用手或脚踩把盖子合上，给使用者带来了不便，更重要的是存在 有卫生感染这一隐患。后来人们设计了红外感应式的垃圾桶，红外感应垃圾桶控制器是红 外感应垃圾桶的核心部件，而红外接收电路又是红外感应垃圾桶控制器的核心部分，目前 红外感应垃圾桶控制器的缺点是由于大多采用集成一体化的红外接收头，功耗较大，4节 新的5号电池，只能使用3个月。另外有些采用分立元件，由于未处理好模拟失真的问题或 元器件选择不对，导致其感应距离太近，或在强光下受到干扰，因此需要对现有的垃圾桶控 制器进行改进。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种超低功耗红 外线感应垃圾桶控制器，且用分立元件代替了常用的集成一体化红外接收头，从而大大降 低了电路工作时间，减轻了单片机工作负担，也大大的降低了控制器的功耗，降低了控制器 的成本，增强了工作的抗干拢能力。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为一种超低功耗红外线感应垃 圾桶控制器，包括单片机，单片机上分别连接有红外感应电路和电源，所采取的措施为红 外感应电路包括红外发射电路和红外接收电路，红外接收电路由接收管、一级放大电路、二 级放大电路、波形整形电路、波形反相电路、接收电路电源组成，且接收管、一级放大电路、 二级放大电路、波形整形电路、波形反相电路依次连接，波形反相电路输出端与单片机相连 接，接收电路电源与单片机相连接，单片机的一个输出端上连接有电机。为优化上述方案采取的措施具体包括在上述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，单片机与电机之间还连接有用 于驱动电机工作的电机驱动电路。在上述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，单片机上分别连接有用来实现 手动模式和感应模式的转换第一按钮以及用来控制退出手动模式的第二按钮，单片机上连 接有用于显示工作状态的双色LED灯。在上述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，单片机与电源之间连接有用于 稳定电源电压的稳压电路，电源为4节5号电池，稳压电路由低压差稳压芯片U4、滤波电容 C15、电容C16、电容C6组成，电容C6和电容C6并联后连接在低压差稳压芯片U4的V0UT端，滤波电容C15的一点与低压差稳压芯片U4的VIN端连接，另一端与电容C16和电容C6连接。在上述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，单片机的一个输出端上连接有 用于在电路工作时对电池电压进行监控的电池电压检测电路，电池电压检测电路由取样电 阻R28、电阻R5、电阻R6、电阻R7构成，电阻R28、电阻R5、电阻R6和电阻R7连接有的一端与VCC 相连接，另一端与+3. 3V连接，集成运放U2的6脚连接在电阻R6和电阻R7之间，集成运放 u2的5脚连接在电阻R28和电阻R5之间。在上述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，红外发射电路包括发射管和驱 动器组成，发射管采用直径为。3mm的发光二极管D2，驱动器由开关三极管04、基极限流电 阻R18、限流电阻R2组成，发光二极管D2与限流电阻R2串联后的一端与VCC相连接，另一端 与开关三极管Q4的集电极相连接，开关三极管Q4的基极上与基极限流电阻R18相连接。在上述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，接收管采用PD型红外接收二 极管Di，一级放大电路由取样电阻R8、耦合电容Q、反馈电容C7、反馈电阻R3、基准电阻&和 R19、滤波电容C9、信号放大器仏组成，耦合电容(^和反馈电阻R3并联有连接在信号放大器
的1脚上，二极管Di和取样电阻R8并联后再与耦合电容Ci串联，信号放大器Ui的2脚分 别与耦合电容Ci和反馈电阻R3连接，信号放大器Ui的3脚和4脚之间连接有滤波电容C9， 基准电阻R9与滤波电容C9并联连接，信号放大器Ui的5脚与基准电阻R19相连接，且信号 放大器^的5脚与信号放大器Ui的3脚连接，二级放大电路由电阻R1(l、电容C1(l、电阻队、反 馈电阻R4、反馈电容C8、基准电阻R9和R19组成，电阻R1(l和电容C1(l串联后一端与反馈电阻 R3连接，另一端与信号放大器^的6脚连接，反馈电阻R4和反馈电容C8并联后连接在信号 放大器仏的6脚和7脚之间，电阻礼的一端与信号放大器仏的8脚连接，另一端与红外接 收二极管Di、取样电阻R8以及耦合电容Q连接。在上述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，波形整形电路由电容(2、二极 管D5、电阻r26、电阻R22、电阻R21、电阻R27、电阻R23、电容c12、集成运放u2组成，电阻R27、电阻 R21、电阻R23以及电容c12串联后连接在集成运放u2的1脚上，电容c2与二极管D5串联后连 接在集成运放u2的4脚上，集成运放U2的2脚分别与电阻R27、电阻R21、电容C2以及二极管 D5连接，集成运放U2的3脚与电阻R23连接，电阻R21连接在集成运放U2的4脚上，电阻R26 的一端与基准电阻R19连接，另一端与电阻R27连接，电阻R22与电阻R27连接；波形反相电路 由限流电阻R17，开关三极管Qi，上拉电阻R2Q组成，限流电阻R17连接在开关三极管Qi的基 极，上拉电阻R2。连接在开关三极管Qi的集电极。在上述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，第一按钮由按钮~、电阻R24、电 容C4构成，按钮~与电容C4并联后与电阻R24串联连接，第二按钮由按钮A2、电阻R25、电容 c5组成，按钮a2与电容c5并联后与电阻r25串联。在上述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，电机驱动电路由电阻Rn、电阻 R12、电阻R13、电阻R14，三极管Q2、三极管Q3、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7以及三极管Q8组 成，电阻Rn与三极管Q2的基极相连接，电阻R12分别与三极管Q2集电极、三极管Q5的基极 以及三极管q7的基极，电阻R14与三极管Q9的基极相连接，电阻R13分别与三极管Q9集电 极、三极管q6的基极以及三极管Q8的基极相连接，且在三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7以及 三极管q8的发射极之间连接电机。本控制器中用分立元件代替了常用的集成一体化红外接收头。由于一体化红外接收头需要连续的调制信号才能正常接收，故工作时发射管需要连续发射调制信号，单次的 工作时间大于2毫秒才能可靠的接收，另外为了避免来自家用电器的摇控器发射时带来的 摇控信号，在控制器的软件算法上需要大大的至少要大于10毫秒，因此无法做到低功耗。 本控制器红外接收电路采用一级放大电路、二级放大电路、波形整形电路、波形反相电路， 将微弱的接收信号进行放大和整形，一方面大大的增强了控制电路的抗干拢能力，另外一 方面本控制器由于采用分立元器件构成红外接收电路，接收电路采用脉冲供电，无需集成 一体化红外接收头那么多的工作要求，本控制器工作时只需要将红外接收电路电源开启， 通过红外发射电路发射单次脉冲信号，然后关闭红外接收电路电源即可，从而大大降低了 发射电路和接收电路的工作时间，同时极大的减少了电路的功耗。与现有技术相比，本实用新型的优点在于1、红外接收电路采用分立元件，用脉冲供电，脉冲发射信号，从而大大降低了电路 工作时间，减轻了单片机工作负担，也大大的降低了控制器的功耗，延长了电池的使用寿 命。2、红外接收电路采用分立元件，相比采用集成一体化接收头，降低了控制器的成 本。3、红外接收电路通过PD接收管、一级放大电路、二级放大电路、波形整形电路S4、 波形反相电路以及接收电路电源后，增强了工作的抗干拢能力。
图1是本超低功耗红外线感应垃圾桶控制器的电路原理方框图；图2是图1的具体电路原理图。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步 的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。如图1至图2所示，图中，单片机1 ；红外接收电路2 ；接收管21 ；—级放大电路22 ； 二级放大电路23 ；波形整形电路24 ；波形反相电路25 ；接收电路电源26 ；红外发射电路3 ； 发射管31 ；驱动器32 ；第一按钮41 ；第二按钮42 ；电池电压检测电路5 ；电源6 ；稳压电路 7 ；电机驱动电路8 ；电机9 ；双色LED灯10。本超低功耗红外线感应垃圾桶控制器的电路包括单片机1、红外感应电路以及电 机9等，单片机1上分别连接有红外感应电路和电源6，这里电源6为4节5号电池，红外感 应电路包括红外发射电路3和红外接收电路2，单片机1的一个输出端上连接有电机9。单片机1与电源6之间连接有用于稳定电源6电压的稳压电路7，具体来说，稳压 电路7由低压差稳压芯片U4、滤波电容C15、电容C16、电容C6组成，电容C6和电容C6并联后 连接在低压差稳压芯片U4的V0UT端，滤波电容C15的一点与低压差稳压芯片U4的VIN端连 接，另一端与电容C16和电容C6连接。单片机1的一个输出端上连接有用于在电路工作时对电池电压进行监控的电池 电压检测电路5，这里电池电压检测电路5由取样电阻R28、电阻R5、电阻R6、电阻R7构成，电 阻R28、电阻R5、电阻R6和电阻R7连接有的一端与VCC相连接，另一端与+3. 3V连接，集成运放U2的6脚连接在电阻R6和电阻R7之间，集成运放U2的5脚连接在电阻R28和电阻R5之 间。红外感应电路包括红外发射电路3和红外接收电路2，其中红外发射电路3包括 发射管31和驱动器32组成，发射管31采用直径为0 3mm的发光二极管D2，驱动器由开关 三极管Q4、基极限流电阻R18、限流电阻R2组成，发光二极管D2与限流电阻R2串联后的一端 与VCC相连接，另一端与开关三极管Q4的集电极相连接，开关三极管Q4的基极上与基极限 流电阻R18相连接。红外接收电路2由接收管21、一级放大电路22、二级放大电路23、波形整形电路 24、波形反相电路25、接收电路电源26组成，且接收管21、一级放大电路22、二级放大电路 23、波形整形电路24、波形反相电路25依次连接，波形反相电路25输出端与单片机1相连 接，接收电路电源26与单片机1相连接。具体来讲接收管21采用PD型红外接收二极管Di ；—级放大电路22由取样电阻 R8、耦合电容Ci、反馈电容C7、反馈电阻R3、基准电阻R9和R19、滤波电容c9、信号放大器Ui组 成，耦合电容Ci和反馈电阻R3并联有连接在信号放大器Ui的1脚上，二极管Di和取样电阻 R8并联后再与耦合电容Ci串联，信号放大器Ui的2脚分别与耦合电容Ci和反馈电阻R3连 接，信号放大器仏的3脚和4脚之间连接有滤波电容C9，基准电阻R9与滤波电容C9并联连 接，信号放大器仏的5脚与基准电阻R19相连接，且信号放大器仏的5脚与信号放大器Ui 的3脚连接。二级放大电路23由电阻R1(1、电容C1(1、电阻礼、反馈电阻R4、反馈电容C8、基准电阻 &和R19组成，电阻R1(l和电容C1(l串联后一端与反馈电阻民连接，另一端与信号放大器^的 6脚连接，反馈电阻R4和反馈电容C8并联后连接在信号放大器Ui的6脚和7脚之间，电阻 R的一端与信号放大器仏的8脚连接，另一端与红外接收二极管Di、取样电阻R8以及耦合 电容Q连接。波形整形电路24由电容C2、二极管05、电阻R26、电阻R22、电阻R21、电阻R27、电阻R23、 电容c12、集成运放U2组成，电阻R27、电阻R21、电阻R23以及电容C12串联后连接在集成运放 u2的1脚上，电容C2与二极管D5串联后连接在集成运放U2的4脚上，集成运放U2的2脚分 别与电阻R27、电阻R21、电容c2以及二极管D5连接，集成运放U2的3脚与电阻R23连接，电阻 R21连接在集成运放U2的4脚上，电阻R26的一端与基准电阻R19连接，另一端与电阻R27连 接，电阻R22与电阻R27连接；波形反相电路25由限流电阻R17，开关三极管Qi，上拉电阻R2Q 组成，限流电阻R17连接在开关三极管Qi的基极，上拉电阻R2(i连接在开关三极管Qi的集电 极。单片机1上分别连接有用来实现手动模式和感应模式的转换第一按钮41以及用 来控制退出手动模式的第二按钮42，单片机1上连接有用于显示工作状态的双色LED灯 10，第一按钮41由按钮~、电阻R24、电容C4构成，按钮~与电容C4并联后与电阻R24串联连 接，第二按钮42由按钮A2、电阻R25、电容C5组成，按钮A2与电容C5并联后与电阻R25串联。为了驱动电机9工作，单片机1与电机9之间还连接有电机驱动电路8，电机驱动 电路8由电阻Rn、电阻R12、电阻R13、电阻R14，三极管Q2、三极管Q3、三极管Q5、三极管Q6、三 极管Q7以及三极管Q8组成，电阻、与三极管Q2的基极相连接，电阻R12分别与三极管Q2集 电极、三极管Q5的基极以及三极管Q7的基极，电阻R14与三极管Q9的基极相连接，电阻R13分别与三极管q9集电极、三极管Q6的基极以及三极管Q8的基极相连接，且在三极管Q5、三 极管Q6、三极管Q7以及三极管Q8的发射极之间连接电机9。本超低功耗红外线感应垃圾桶控制器工作原理如下通过单片机1开启红外接收电路2，即给红外接收电路2供电，此时红外接收电路 2处于工作状态，等待信号的接收，然后控制红外发射电路3，发射脉冲，使其向外界发射红 外线光束，然后关闭红外接收电路2电源6。当光束前方有遮挡物体时，既产生反射，此时红 外接收管21有微弱的信号接收到，信号经一级放大电路22、二级放大电路23、波形整形电 路24、波形反相电路25，将收到的信号传给单片机1处理，最后由单片机1发出信号给电机 驱动电路8，驱动电机9工作，通过电机9打开垃圾桶盖。打开垃圾桶盖之后，当光束前方无 遮挡物体时，单片机1发出关闭信号给电机驱动电路8，通过电机9关闭垃圾桶盖。在电路工作时还对电池电压进行监控，通用电池电压检测电路5检测电池电压， 如果电池电压过低，电池电压检测电路5将传递信号给单片机1，单片机1将通过双色LED 灯10指示电池已欠压，告知用户需要更换电池，同时由于电池电压过低，单片机1将产生更 多时间来驱动电机9保证垃圾桶正常打开。从而延长了电池使用寿命。另外，为方便用户使用，本控制器还设第一按钮41、第二按钮42。第一按钮41用 来实现手动模式和感应模式的转换；第一按钮41按下控制垃圾桶盖打开并且保持常开，第 二按钮42控制垃圾桶盖关闭并进入自动感应模式。在不同模式工作下，双色LED极管用来 指示工作状态，包括手动模式工作状态、感应模式工作状态和欠压模式工作状态。与现有技术相比，本实用新型的优点在于红外接收电路采用分立元件，用脉冲供 电，脉冲发射信号，从而大大降低了电路工作时间，减轻了单片机工作负担，也大大的降低 了控制器的功耗，延长了电池的使用寿命；红外接收电路采用分立元件，相比采用集成一体 化接收头，降低了控制器的成本；红外接收电路通过PD接收管、一级放大电路、二级放大电 路、波形整形电路、波形反相电路以及接收电路电源后，增强了工作的抗干拢能力。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所 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，但并不会偏离本实用新型的精神所定义的范围。
权利要求一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，包括单片机(1)，所述的单片机(1)上分别连接有红外感应电路和电源(6)，其特征是所述的红外感应电路包括红外发射电路(3)和红外接收电路(2)，所述的红外接收电路(2)由接收管(21)、一级放大电路(22)、二级放大电路(23)、波形整形电路(24)、波形反相电路(25)、接收电路电源(26)组成，且接收管(21)、一级放大电路(22)、二级放大电路(23)、波形整形电路(24)、波形反相电路(25)依次连接，波形反相电路(25)输出端与单片机(1)相连接，所述的接收电路电源(26)与单片机(1)相连接，所述的单片机(1)的一个输出端上连接有电机(9)。
2.根据权利要求1所述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，其特征是所述的 单片机(1)与电机(9)之间还连接有用于驱动电机(9)工作的电机驱动电路(8)。
3.根据权利要求2所述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，其特征是所述的 单片机(1)上分别连接有用来实现手动模式和感应模式的转换第一按钮(41)以及用来控 制退出手动模式的第二按钮(42)，所述的单片机(1)上连接有用于显示工作状态的双色 LED 灯(10)。
4.根据权利要求3所述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，其特征是所述的 单片机⑴与电源(6)之间连接有用于稳定电源(6)电压的稳压电路(7)，所述的电源(6) 为4节5号电池，所述的稳压电路(7)由低压差稳压芯片U4、滤波电容C15、电容C16、电容C6 组成，所述的电容C6和电容C6并联后连接在低压差稳压芯片U4的V0UT端，滤波电容C15的 一点与低压差稳压芯片U4的VIN端连接，另一端与电容C16和电容C6连接。
5.根据权利要求4所述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，其特征是所述的 单片机(1)的一个输出端上连接有用于在电路工作时对电池电压进行监控的电池电压检 测电路(5)，所述的电池电压检测电路(5)由取样电阻R28、电阻R5、电阻R6、电阻&构成，电 阻R28、电阻R5、电阻R6和电阻R7连接有的一端与VCC相连接，另一端与+3. 3V连接，所述的 集成运放U2的6脚连接在电阻R6和电阻R7之间，集成运放U2的5脚连接在电阻R28和电阻 R5之间。
6.根据权利要求5所述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，其特征是所述的 红外发射电路(3)包括发射管(31)和驱动器(32)组成，所述的发射管(31)采用直径为 ①3mm的发光二极管D2，所述的驱动器(32)由开关三极管Q4、基极限流电阻R18、限流电阻R2 组成，所述的发光二极管D2与限流电阻R2串联后的一端与VCC相连接，另一端与开关三极 管Q4的集电极相连接，开关三极管Q4的基极上与基极限流电阻R18相连接。
7.根据权利要求6所述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，其特征是所述的 接收管(21)采用PD型红外接收二极管D”所述的一级放大电路(22)由取样电阻R8、耦合 电容Q、反馈电容C7、反馈电阻R3、基准电阻&和R19、滤波电容C9、信号放大器仏组成，所述 的耦合电容Q和反馈电阻R3并联有连接在信号放大器Ui的1脚上，二极管Di和取样电阻 R8并联后再与耦合电容串联，所述的信号放大器Ui的2脚分别与耦合电容q和反馈电 阻R3连接，信号放大器仏的3脚和4脚之间连接有滤波电容C9，基准电阻R9与滤波电容C9 并联连接，信号放大器^的5脚与基准电阻R19相连接，且信号放大器Ui的5脚与信号放大 器^的3脚连接，所述的二级放大电路(23)由电阻R1(l、电容C1(l、电阻礼、反馈电阻R4、反馈 电容C8、基准电阻R9和R19组成，电阻R1(l和电容C1(l串联后一端与反馈电阻R3连接，另一端 与信号放大器^的6脚连接，反馈电阻R4和反馈电容C8并联后连接在信号放大器Ui的6脚和7脚之间，电阻礼的一端与信号放大器仏的8脚连接，另一端与红外接收二极管Di、取 样电阻R8以及耦合电容Q连接。
8.根据权利要求7所述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，其特征是所述的 波形整形电路(24)由电容C2、二极管D5、电阻R26、电阻R22、电阻R21、电阻R27、电阻R23、电容 C12、集成运放U2组成，电阻R27、电阻R21、电阻R23以及电容C12串联后连接在集成运放U2的 1脚上，所述的电容c2与二极管D5串联后连接在集成运放U2的4脚上，集成运放U2的2脚 分别与电阻R27、电阻R21、电容c2以及二极管D5连接，集成运放U2的3脚与电阻R23连接，电 阻R21连接在集成运放U2的4脚上，电阻R26的一端与基准电阻R19连接，另一端与电阻R27 连接，电阻R22与电阻R27连接；所述的波形反相电路(25)由限流电阻R17，开关三极管Q”上 拉电阻R2(1组成，限流电阻R17连接在开关三极管Qi的基极，上拉电阻R2(1连接在开关三极管 Qi的集电极。
9.根据权利要求8所述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，其特征是所述的 第一按钮(41)由按钮~、电阻R24、电容C4构成，按钮~与电容C4并联后与电阻R24串联连 接，所述的第二按钮(42)由按钮A2、电阻R25、电容C5组成，按钮A2与电容C5并联后与电阻 R25串联。
10.根据权利要求9所述的一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，其特征是所述的 电机驱动电路⑶由电阻Rn、电阻R12、电阻R13、电阻R14，三极管Q2、三极管Q3、三极管Q5、三 极管Q6、三极管Q7以及三极管Q8组成，电阻、与三极管Q2的基极相连接，电阻R12分别与 三极管Q2集电极、三极管Q5的基极以及三极管Q7的基极，电阻R14与三极管Q9的基极相连 接，电阻R13分别与三极管Q9集电极、三极管Q6的基极以及三极管Q8的基极相连接，且在三 极管Q5、三极管Q6、三极管Q7以及三极管Q8的发射极之间连接电机(9)。
专利摘要本实用新型提供了一种超低功耗红外线感应垃圾桶控制器，包括单片机，单片机上分别连接有红外感应电路和电源，红外感应电路包括红外发射电路和红外接收电路，红外接收电路由依次连接的接收管、一级放大电路、二级放大电路、波形整形电路、波形反相电路、接收电路电源组成，波形反相电路输出端与单片机相连接，接收电路电源与单片机相连接，单片机的一个输出端上连接电机。本实用新型一方面增强了控制电路的抗干拢能力，另外一方面本控制器由于采用分立元器件构成红外接收电路，接收电路采用脉冲供电，工作时只需要将红外接收电路电源开启，通过发射电路发射单次脉冲信号，大大降低了发射电路和接收电路的工作时间，同时极大的减少了电路的功耗。
文档编号G01V8/12GK201607633SQ201020111870
公开日2010年10月13日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者沈海桥 申请人:沈海桥