一种基于传感技术的智能地毯的制作方法

本实用新型涉及一种地毯，尤其是涉及一种基于传感技术的智能地毯。

背景技术：

在日常生活中，双脚与双手相比，承担的功能性作用较少。当人进入房间时，通常需要用手去触碰开关来打开照明设备，如是需要打开空气净化器，水雾器，投影仪等，也需要走到所在位置用手打开。若人们进入室内房间时，左手手机打电话，右手持有别的物品，不方便用手来打开开关，或者在快节奏的城市生活和工作环境中，需要节省操作时间，发挥人体各部位功能，因此，若能在进入房间时利用双脚行走来完成上述行为，则可以解放双手，同时减少室内开关设备，实现智能生活与工作环境。

授权公告号为CN102722977的中国专利公开了一种地毯式遥控器及控制方法，地毯式遥控器包括地毯、电源以及位于地毯内部的信号处理器和信号发射器，信号处理器与信号发射器相连接，地毯的内部设置至少四个压力感应区域，压力感应区域中设有压力传感器，压力传感器与信号处理器相连接通过压力传感器来产生信号，用户通过双脚能够方便有效地实现对电视机的遥控，但是仍需要手动将电源打开，双脚遥控的是电视机的菜单功能；信号处理器设置在地毯内部，维修时十分麻烦。

申请号为201610637158.9的专利申请文件公开了一种基于智能地毯的智能家居控制系统，包括若干智能地毯、执行电器、中央控制器，中央控制器包括配置模块、检测模块和指令生成模块，配置模块根据智能地毯设置位置划分并配置区域并将区域信息存储；智能地毯设置有踩踏检测器，踩踏检测器检测人体是否踩踏，并输出踩踏反馈信号；检测模块，间隔接收一次踩踏反馈信号；指令生成模块，根据踩踏反馈信号生成不同的控制指令；控制指令用于控制执行电器工作。该系统硬件模块过多，智能软件特点没完全体现，手机的使用与中央控制器某些功能重叠，地毯内分隔区域和布线过多，实际操作性欠强。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是在克服上述现有技术及使用存在的缺陷基础上，提供一种适合室内环境，不改变室内原有线路、成本低廉、易于维护的智能地毯，从而实现智能控制的目的。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于传感技术的智能地毯，包括地毯本体及地毯本体夹层中的压力传感器，所述的智能地毯还包括设置在地毯本体外部的控制盒，所述的控制盒与继电器连接，所述的继电器与房间内的用电设备的开关并联连接，所述的智能地毯设置在房间入口处。

所述的控制盒内设有AD转换器和单片机，所述的压力传感器、AD转换器、单片机与继电器依次连接。

所述的压力传感器与地毯本体边沿的最小距离为10cm。

所述的压力传感器设有多个，设置在不同位置，分别对应不同的继电器。

各压力传感器相互间距不小于30cm。

所述的控制盒内嵌于房间墙体中。

所述的压力传感器为感应面尺寸为34mm×34mm的半桥型压力传感器，量程为50KG。

所述的AD转换器为HX711AD转换器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)不需要改变室内原有电气控制线路，只需要将继电器与原开关并联，通过压力传感器感受脚步踩踏动作，使控制盒控制继电器动作，使对应的室内用电设备开启或关闭，成本低；控制盒设置在地毯本体外部，易于维护；地毯设置在房间入口处，进入房间时便可对用电设备进行控制，大大提高了照明的便利性。

(2)采用单片机对继电器进行控制，易于编程、成本低、有线线路控制可靠性高。

(3)压力传感器设有多个，设置在不同位置，分别对应不同的继电器，与单片机结合使用，便于功能扩展，仅需要在控制盒内增加相应继电器输出数量以及连接至相应用电器开关处即可。

(4)各压力传感器相互间距不小于30cm，误操作概率低。

(5)压力传感器与地毯本体边沿的最小距离为10cm，便于布线，减少信号线裸露的情况。

(6)控制盒内嵌于房间墙体中，可设置在室内常有的综合布线盒位置，不改变原有墙体结构，方便美观。

(7)压力传感器为半桥型压力传感器，量程为50KG，符合本专利整体设计思想以及所用的环境对象。

(8)AD转换器为HX711AD转换器自带放大器，地毯对于较小压力施加也能感应，提高灵敏度和可靠性。

附图说明

图1为本实施例智能地毯结构框图；

图2为本实施例地毯本体与压力传感器位置结构示意图；

图3为本实施例智能地毯应用在房间内示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

一种基于传感技术的智能地毯，包括地毯本体1及地毯本体夹层中的压力传感器2，智能地毯还包括设置在地毯本体外部的控制盒3，控制盒3与继电器4连接，继电器4与房间内的用电设备的开关并联连接，智能地毯设置在房间入口处。控制盒3内设有AD转换器31和单片机32继电器4，继电器4放在控制盒的壳体内，便于检修供电，压力传感器2、AD转换器31、单片机32与继电器4依次连接。并联可直接当开关用,当继电器工作时,即旁路开关(不起作用),如是新装修办公室,会议室等,可省掉开关，大大节省成本。

前端重力数据采集模块采用半桥34型压力传感器2，由于其量程为50KG称重传感器，符合整体设计思想以及所用的环境对象。通常而言，电阻是压力传感器2对所受力的衡量和采集，其获得的往往是模拟数据量，为了使获得的数据量能被MCU单片机32处理，因此本实施例考虑采用模数转换模块来实现此目的，采用HX711AD转换器，其最大特点为芯片内含128增益放大器，对于较小压力施加也能感应，提高了传感器的精度和灵敏度。模拟差分输入电路可与桥阻式压力传感器2作最佳融接。

智能控制模块选用Mega2560型单片微处理器，其主要作用为对收到的重力数据进行分析，比较，并根据智能需求作出时间长度设置，从而发出相应控制用电器信号，达到自动控制使用用电设备的目的。同时还能对所需的互联控制功能实现灵活的组合，实现多功能，多对象的智能多控目的。

整个模块电路设计组图如图1所示。

本智能地毯工作机制为当人体的脚踩在压力传感模块上时，所产生的重力施于传感器上，桥式压组传感器内金属片界面发生变化，从而使得桥式电阻值产生变化，由此使得其输出端的电压值也变化，此电压信号经过数模转换模块，将模拟信号转变为数字信号并将其信号数值放大，输出到单片机32，单片机32将此数据进行存储，并通过MCU逻辑运算，并经由软件预定设置的控制时长，最终将此数据信号通过其输出口输出至继电器4，作为控制信号去控制相应的室内照明系统或部分(家用)电器设备，从而达到生活，工作的智能化。

为了使人们使用地毯的方便性和多功能性，本实施例将超薄型压力传感器2(通常小于1.5厘米)内置于地毯内层之间，为了使用的便利性，设计为压力传感器2安置于地毯的右下角处，作为人们进入此房或区域的首个控制开关，既符合人们的使用习性，又确定了地毯内的位置功能。详见图2。

(1)压力传感器2设置在地毯边沿的10cm处，既便于安装，又方便引线。

(2)右下角处A传感器设定为进入该区域的打开照明控制功能。

(3)左上角处B传感器设计为进入另一区域的照明控制功能。

(4)左下角处N传感器设定为打开部分电器设备控制开关(如去湿器，空气净化器，风扇等用电设备)。

(5)用电器控制如需多路时，则其对应传感器均设置在左边沿，每个间隔30cm.，同法，照明控制需要多路时，则其对应传感器均设定于右边沿，间隔为30cm。

(6)设计A传感器和B传感器为互联工作方法，即当人们需要进入另外区域，可在B传感器上踩上一脚，打开另一区域的照明灯，同时在时延60秒后，自动将A路照明关闭(此时间长度可根据实际使用而调整设定)。

(7)设计每个传感器上施加的压力时长为10秒，认定此次控制功能有效，以避免误操作而产生开或关动作(此时长也可根据实际作调整设置)。

由以上设计，实现了地毯的智能感应压力数据及自动控制用电器的基础功能。

本实施例研究着重于内置于地毯内的传感器对外加压力的数据采集以及转换为可衡量计算的数字电信号，作为整个地毯的功能演绎，模数转换模块，尤其是MCU处理模块也是起着十分重要的作用。参见图3。

第一，设计智能地毯安置在室内正门入口处，便于进门操作。

第二，将控制盒3置放于室内常有的综合布线盒位置，并内嵌于墙体内。此控制盒3内含有数模转换模块和MCU模块，同时包括MCU输出控制信号所连接到小型继电器4(此继电器4数量及型号可视实际使用路数及照明用电器类型而灵活安排)。

第三，控制盒3内工作电源为直流5-10伏，设计为既可用高性能镍镉电池直供，也可由220伏转换器供电。

第四，控制继电器4输出双线直接连到对应照明用电器的开关侧并与之作并联连接。

第五，A传感器控制本室内区域的墙灯和吊灯，B传感器为设定为控制另外区域房间的照明(见图旁门侧的它房)。N传感器安置为控制该区域内的空气净化器(也可为其他用电器)。

第六，可视环境灵活设定使用。N传感器既可控制本室内一个用电器，也能同时控制室内多个用电器，则仅仅需要在控制盒3内增加相应继电器4输出数量以及连接至相应用电器开关处即可。同理，A传感器也可控制单个照明灯或多个灯具。

第七，两个传感器之间的互联控制功能通过MCU软件的逻辑判断来实现，可视不同的使用环境和控制对象，由软件来灵活设置，不需任何额外成本，增加了地毯的适用场合和提升了灵活性。

第八，如整个工作区域有许多个房间时，如会议室，会客室，办公区域，实验室，餐厅，休息室等等，也可考虑在相应房间进口处设置此智能地毯。同理适用于家庭的各种不同环境。

由以上论述可知，本实施例不仅考虑融合传感技术，模数转化技术，智能控制技术以及软件功能设计技术，而且将地毯与所运用的环境作紧密结合，大大增加了地毯的功能性，灵活性以及智能性的特点。