专利名称：一种扶梯入口人体感应器的制作方法
技术领域：
本发明属于扶梯的节能技术领域，涉及一种扶梯入口进行人体感应的设备，特别 是用超声波收发器进行采集人体移动信号的技术在扶梯节能控制中的应用。
背景技术：
扶梯设备已经被广泛应用，特别是在商场、超市中，为了方便顾客进行购物，设计 了自动扶梯，省去了人们上、下楼时产生的疲劳，同时也提高了购物环境。一般在节假日时， 也是人们购物的高峰期，扶梯基本上都在一直工作，承载客人。但在平时、或节假日的早上、 或晚上，随着客流量的减少，扶梯的空载时间也随之增加，在扶梯空载时，扶梯的运行则造 成了能源的浪费。为解决这一问题，现有技术考虑到如果没有人承载电梯时，则将电梯暂停 来节省能源。这则需要利用人体移动信号的采集技术。目前绝大多数扶梯上采用的方式是 在扶梯入口处设置红外传感器，一旦有人经过，接收器无法接收到红外线，此时发送触发信 号通知扶梯的控制器，进而开启电梯，在一定程度上达到了节能目的。但是在长期的研究与 观察发现，这种技术也是存在缺陷的1)、传感器对深色衣物不敏感。2)、光线对其影响大， 使其性能、应用受到限制。3)、感应区域为边界直线方式，可能出现跨越现象。4)、发光方式 的工作情况提示装置不能靠近传感器周围安装，使提示系统与传感器分开，增加制造成本 及安装复杂程度。5)、方向性要求非常严格，所以安装和调试非常困难。这些问题在实际 扶梯使用时一旦出现，则给顾客带来极大的不便利，即出现了扶梯“判断不准确”的问题，因 此，这对于研发本领域的技术人员提供了研究方向和进行改进技术的必要性。
发明内容
本发明的目的就是为了保证在扶梯入口处，准确无误地进行探测人体的移动信 号，进而实现当无人乘坐扶梯时暂停扶梯的运行达到节能的目的，设计了一种扶梯入口人 体感应器，在扶梯入口处设置超声波收发器，利用超声波技术进行探测人体移动信号。本发明为实现发明目的采用的技术方案是，一种扶梯入口人体感应器，与扶梯运 行的控制器配套使用，借助人体信号采集电路采集人体移动信号，并借助控制器控制扶梯 的启、停，关键在于人体信号采集电路的结构中包括电源供给电路、超声波收发器及其配 套的驱动电路、以及回馈信号处理电路，电源供给电路滤波、降压后为其它电路提供工作电 源，控制器发送驱动信号至驱动电路的输入端，驱动超声波收发器发出超声波信号，经移动 人体反射后，超声波收发器接收到反射回波，并通过回馈信号处理电路处理后发送至中央 处理器，中央处理器计算处理后输出扶梯动作信号。本发明的关键是利用了超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在 电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够 成为射线而定向传播等特点。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射，形成反射回波，碰 到活动物体能产生多普勒效应。控制器会根据这种产生多普勒效应的反射回波，经处理后 判定是人体移动信号。
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本发明的有益效果是通过超声波技术采集人体移动信号，在无人时停止扶梯的 运行，节省能源；超声波收发器在扶梯入口处的探测波为覆盖一个扇形区域，可以避免有人 经过却采集不到人体移动信息的情况发生。下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明的人体感应器与扶梯的控制器配套使用时的原理框图。图2是滤波电路6的具体实施电路原理图。图3是超声波收发器的驱动电路3实施例原理图。图4是回馈信号处理电路5的实施例。附图中，1是电源供给电路，2是扶梯的控制器，3是超声波收发器的驱动电路，4是 超声波收发器，5是回馈信号处理电路，5-1是前置放大电路，5-2是带通滤波电路，5-3是V/ F变换电路，6是电源滤波电路，R1-R22是电阻，C1-C15是电容，RV1、RV2是可变电阻，L1-L6 是电感，Q1-Q5是三极管，D1-D5是二极管，T是变压器，U1、U2是比较器，VP1、VP2是瞬态抑
制二极管。
具体实施例方式参看图1，一种扶梯入口人体感应器，与扶梯运行的控制器配套使用，借助人体信 号采集电路采集人体移动信号，并借助控制器2控制扶梯的启、停，上述的人体信号采集电 路的结构中包括电源供给电路1、超声波收发器4及其配套的驱动电路3、以及回馈信号处 理电路5，电源供给电路1滤波、降压后为其它电路提供工作电源，控制器2发送驱动信号至 驱动电路3的输入端，驱动超声波收发器4发出超声波信号，经移动人体反射后，超声波收 发器4接收到反射回波，并通过回馈信号处理电路5处理后发送至中央处理器2，中央处理 器2计算处理后输出扶梯动作信号。为了能够更好的将电源的杂波滤除，在电源供给电路1后连接有电源滤波电路6。上述的回馈信号处理电路5包括前置放大电路5-1、带通滤波电路5-2和V/F变化 电路5-3，经人体发射回的波形信号经前置放大电路5-1放大、带通滤波电路5-2滤波、V/F 变化电路5-3频率转换后将脉冲信号送至控制器2的信号回馈端。本发明的关键是利用了超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在 电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够 成为射线而定向传播等特点。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射，形成反射回波，碰 到活动物体能产生多普勒效应。控制器2会根据这种产生多普勒效应的反射回波，经处理 后判定是人体移动信号。参看图2，电源滤波电路6的结构中包括由电容、电感和配套电阻组成的差分滤波 模块、以及保护电路的瞬态抑制二极管VP1、VP2。扶梯入口人体感应器电源滤波电路6通 过抑制电源的共模干扰和差模干扰，有效的过滤电源上的高频、低频干扰信号，再通过压敏 电阻、瞬态抑制二极管VP1、VP2等将高压、高频信号直接通过大地吸收，从而有效地保护电 器设备。参看图3，驱动电路3的结构中包括由三极管Q1、Q2与配套电阻组成的放大电路、
4变压器T和由二极管D1、D2组成的全波整流电路，控制器2发出的脉冲波形信号经放大、升 压、整流后驱动超声波收发器4工作。PWM(40KHz)为40KHz方波信号输入，先通过三极管 Q1、Q2将信号放大，再通过中周变压器Tl将12V信号放大为120V信号，驱动超声波收发器 4工作。参看图4，前置放大电路5-1的结构中包括由三极管Q3和配套阻、容元件，控制器 2发出的脉冲信号送至三极管Q3的基极，三极管Q3集电极将脉冲信号放大后送至带通滤波 电路5-2中。带通滤波电路5-2的结构中包括比较器U1、U2以及外围配套阻、容元件，前置放大 电路5-1放大后的信号分别经过比较器U1、比较器U2组成的高通滤波器和低通滤波器消除 噪声后，输出电压信号。V/F变化电路5-3的结构中包括积分电容C15、三极管Q4、Q5以及配套电阻，V/F 变化电路5-3将电压信号转换为脉冲信号发送至控制器2的输入端。上述的控制器2的CPU采用TI公司生产的MSP430F1122微处理器。其中配套设 置的晶体振荡器使用7. 3728M，使控制器2运行在高速状态，来满足高速探测的需求。控制 器将40KHz方波信号给超声波收发器4的驱动电路3，超声波收发器4接收到反射回波，处 理后的信号送入控制器2，控制器2通过处理后，发出扶梯启动信号，同时控制器也可控制 发出故障灯信号和扶梯启动灯信号，从而完成控制器2的处理。上述的超声波收发器4的探头上安装有告警提示灯环，控制器2发出控制信号驱 动告警提示灯发光，以提示工作状态及增加装饰效果。
权利要求
一种扶梯入口人体感应器，与扶梯运行的控制器配套使用，借助人体信号采集电路采集人体移动信号，并借助控制器(2)控制扶梯的启、停，其特征在于所述的人体信号采集电路的结构中包括电源供给电路(1)、超声波收发器(4)及其配套的驱动电路(3)、以及回馈信号处理电路(5)，电源供给电路(1)滤波、降压后为其它电路提供工作电源，控制器(2)发送驱动信号至驱动电路(3)的输入端，驱动超声波收发器(4)发出超声波信号，经移动人体反射后，超声波收发器(4)接收到反射回波，并通过回馈信号处理电路(5)处理后发送至中央处理器(2)，中央处理器(2)计算处理后输出扶梯动作信号。
2.根据权利要求1所述的一种扶梯入口人体感应器，其特征在于在电源供给电路(1) 后连接有电源滤波电路(6)。
3.根据权利要求1所述的一种扶梯入口人体感应器，其特征在于所述的回馈信号处 理电路(5)包括前置放大电路(5-1)、带通滤波电路(5-2)和V/F变化电路(5-3)，经人体 发射回的波形信号经前置放大电路(5-1)放大、带通滤波电路(5-2)滤波、V/F变化电路 (5-3)频率转换后将脉冲信号送至控制器(2)的信号回馈端。
4.根据权利要求2所述的一种扶梯入口人体感应器，其特征在于所述的电源滤波电 路(6)的结构中包括由电容、电感和配套电阻组成的差分滤波模块、以及吸收高压、高频信 号的瞬态抑制二极管(VP1、VP2)。
5.根据权利要求1所述的一种扶梯入口人体感应器，其特征在于所述的驱动电路(3) 的结构中包括由三极管(Q1、Q2)与配套电阻组成的放大电路、变压器(T)和由二极管(D1、 D2)组成的全波整流电路，控制器(2)发出的脉冲波形信号经放大、升压、整流后驱动超声 波收发器(4)工作。
6.根据权利要求3所述的一种扶梯入口人体感应器，其特征在于所述的前置放大电 路(5-1)的结构中包括由三极管(Q3)和配套阻、容元件，控制器(2)发出的脉冲信号送至 三极管(Q3)的基极，三极管(Q3)集电极将脉冲信号放大后送至带通滤波电路(5-2)中。
7.根据权利要求3所述的一种扶梯入口人体感应器，其特征在于所述的带通滤波电 路(5-2)的结构中包括比较器(U1、U2)以及外围配套阻、容元件，前置放大电路(5-1)放大 后的信号分别经过比较器(Ul)、比较器(U2)组成的高通滤波器和低通滤波器消除噪声后， 输出电压信号。
8.根据权利要求3所述的一种扶梯入口人体感应器，其特征在于所述的V/F变化电 路(5-3)的结构中包括积分电容(C15)、三极管(Q4、Q5)以及配套电阻，V/F变化电路(5_3) 将电压信号转换为脉冲信号发送至控制器(2)的输入端。
9.根据权利要求1所述的一种扶梯入口人体感应器，其特征在于所述的控制器(2) 的CPU采用TI公司生产的MSP430F1122微处理器。
10.根据权利要求1所述的一种扶梯入口人体感应器，其特征在于所述的超声波收发 器(4)的探头上安装有告警提示灯环，控制器(2)发出控制信号驱动告警提示灯发光。
全文摘要
一种扶梯入口人体感应器，保证在扶梯入口处，准确无误地进行探测人体的移动信号，进而实现当无人乘坐扶梯时暂停扶梯的运行达到节能的目的，采用的技术方案是，人体信号采集电路的结构中包括电源供给电路、超声波收发器及其配套的驱动电路、以及回馈信号处理电路，电源供给电路滤波、降压后为其它电路提供工作电源，控制器发送驱动信号至驱动电路的输入端，驱动超声波收发器发出超声波信号，经移动人体反射后，超声波收发器接收到反射回波，并通过回馈信号处理电路处理后发送至中央处理器，中央处理器计算处理后输出扶梯动作信号。本发明的优点是在无人时停止扶梯的运行，节省能源；可以避免有人经过却采集不到人体移动信息的情况发生。
文档编号B66B25/00GK101934969SQ201010132830
公开日2011年1月5日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者吴霞 申请人:秦皇岛国安电力电子技术有限公司