专利名称：一种基于电容效应检测人体的节电控制装置及方法
技术领域：
本发明属于节能控制领域，尤其涉及一种基于电容效应检测人体的节电控制装置及方法。
背景技术：
据统计，全社会的能耗大概是三个部分工业、建筑和交通，在我国建筑能耗大概占到其中的1/3。照明用电又是学校、政府部门、写字楼等建筑的主要用电，所以在当前大力提倡节能减排的社会环境下，对照明的节电控制已成为智能建筑领域重要的研究方向。目前也有节电控制器能根据光照度和室内是否有人对照明灯具进行开关控制，但产品存在明显的缺陷。因为人体检测是实现对照明节电控制的关键技术，而常用的热释电传感器、微波感应器等人体检测方式只能检测到运动的人体，不能检测静止人体，故使现有产品经常出现“有人断电”的问题，给正常的学习工作带来了很大不便；虽然也有利用相对运动方法能进行静止人体检测的被动红外探测装置，但红外感应器容易受各种热源、光源影响使探测装置产生误动作、环境温度和人体温度接近时探测灵敏度明显下降使探测装置短时失灵。所以现有节电控制器的自身缺点影响了其在教室、办公室等场所的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电容效应检测人体的节电控制装置，旨在解决传统探测方式“有人断电”以及误动作、短时失灵的问题。该装置由光敏传感器、电容式人体探测器、检波器、低通滤波器、单片机和控制开关组成所述电容式人体探测器依次经过检波器和低通滤波器连接在单片机的输入端；所述光敏传感器连接在单片机的另一输入端；单片机的输出端与控制开关相连接。进一步，所述电容式人体探测器由正弦波发生器、外接电阻和电极板组成所述电极板通过外接电阻连接在正弦波发生器上；所述检波器的输入端连接在电极板与外接电阻之间。进一步，所述单片机可以由A/D转换器和处理器CPU组成所述处理器CPU的一个输入端经A/D转换器与低通滤波器相连，另一个输入端与光敏传感器相连；所述处理器CPU的输出端与控制开关相连。进一步，所述光敏传感器、正弦波发生器、外接电阻、检波器、低通滤波器、单片机和控制开关可以安装在感应盒中，感应盒由相配合的上盖和底座组成，上盖在光敏传感器处有对准探测区域的开孔。进一步，所述电极板可以安装在室内椅子靠背上或房门上。本发明的另一目的在于提供一种基于电容效应检测人体的节电控制方法，该方法包括判断光照度是否满足开灯条件；若满足开灯条件，通过正弦波发生器和外接电阻给电极板通电，并对电极板上的电压值循环采样；对采集到得电压信号进行滤波处理；将滤波得到的电压信号进行A/D转换；将得到的数字量电压值与基准电压值比较，判断室内是否有人；若有人，控制开关断开；若无人，控制开关闭合。本发明采用的节电控制装置及方法使用单片机作为控制单元，基于电容效应实现了人体探测的关键技术，解决了传统探测方式“有人断电”以及误动作、短时失灵的问题，在节电的同时，亦给人们的生活带来了方便，实现了智能化、人性化控制。
图1是本发明实施例提供的控制装置的结构原理图；图2是本发明实施例提供的感应盒的结构示意图；图3是本发明实施例提供的电极板的结构示意图；图4是本发明实施例提供的控制方法的实现流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。图1示出了本发明实施例提供的基于电容效应检测人体的节电控制装置的结构示意图。为了便于说明，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分。该装置由光敏传感器6、电容式人体探测器1、检波器2、低通滤波器3、单片机4和控制开关5组成电容式人体探测器1依次经过检波器2和低通滤波器3连接在单片机4的输入端；光敏传感器6连接在单片机4的另一输入端；单片机4的输出端与控制开关5相连接。作为本发明实施例的一优选方案，正弦波发生器11、检波器2、低通滤波器3可以集成到一个电场集成电路芯片上。作为本发明实施例的一优选方案，电容式人体探测器1由正弦波发生器11、外接电阻13和电极板12组成电极板12通过外接电阻13连接在正弦波发生器11上；检波器2的输入端连接在电极板12与外接电阻13之间。作为本发明实施例的一优选方案，单片机4可以由A/D转换器41和处理器CPU42 组成
处理器CPU42的一个输入端经A/D转换器41与低通滤波器3相连，另一个输入端与光敏传感器6相连；处理器CPU42的输出端与控制开关5相连。作为本发明实施例的一优选方案，如图2所示，光敏传感器6、正弦波发生器11、外接电阻13、检波器2、低通滤波器3、单片机4和控制开关5可以安装在感应盒中，感应盒由相配合的上盖8和底座9组成，上盖8在光敏传感器6处有对准探测区域的开孔。作为本发明实施例的一优选方案，电极板12可以安装在室内椅子靠背上或房门上。图4示出了本发明实施例提供的基于电容效应检测人体的节电控制方法的实现流程。该方法包括SlOl 判断光照度是否满足开灯条件，若满足开灯条件则进入S102，否则返回 SlOl ；S102 通过正弦波发生器11和外接电阻13给电极板12通电，并对电极板12上的电压值循环采样；S103 对采集到得电压信号进行滤波处理；S104 将滤波得到的电压信号进行A/D转换；S105 将得到的数字量电压值与基准电压值比较(人体和电极板12的距离发生变化时电极板12上的电压值会发生变化)，判断室内是否有人；如室内无人，则进入S106 ；若室内有人，则进入S107 ；S106 控制开关5断开，返回SlOl ；S107 控制开关5闭合，返回S101。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。电容器是一种能储存电荷的元件，最简单的电容器由两个导电极板和中间的绝缘电介质构成。当给电容器通电时，两个板上因为电流作用分别带有正负电荷。因为极板中间是绝缘的，所以电荷无法中和，就会在极板上积累。衡量电容器容纳电荷本领的物理量是电容值C，对于导电极板是平行板的电容器，电容值由下面的公式决定
权利要求
1.一种基于电容效应检测人体的节电控制装置，其特征在于，该装置由光敏传感器、电容式人体探测器、检波器、低通滤波器、单片机和控制开关组成所述电容式人体探测器依次经过检波器和低通滤波器连接在单片机的输入端； 所述光敏传感器连接在单片机的另一输入端； 单片机的输出端与控制开关相连接。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述电容式人体探测器由正弦波发生器、外接电阻和电极板组成所述电极板通过外接电阻连接在正弦波发生器上； 所述检波器的输入端连接在电极板与外接电阻之间。
3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述单片机可以由A/D转换器和处理器 CPU组成所述处理器CPU的一个输入端经A/D转换器与低通滤波器相连，另一个输入端与光敏传感器相连；所述处理器CPU的输出端与控制开关相连。
4.如权利要求1、2所述的控制装置，其特征在于，所述光敏传感器、正弦波发生器、外接电阻、检波器、低通滤波器、单片机和控制开关可以安装在感应盒中，感应盒由相配合的上盖和底座组成，上盖在光敏传感器处有对准探测区域的开孔。
5.如权利要求1、2所述的控制装置，其特征在于，所述电极板可以安装在室内椅子靠背上或房门上。
6.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述正弦波发生器、检波器、低通滤波器可以集成到一个电场集成电路芯片上。
7.一种基于电容效应检测人体的节电控制方法，其特征在于，该方法包括 判断光照度是否满足开灯条件；若满足开灯条件，通过正弦波发生器和外接电阻给电极板通电，并对电极板上的电压值循环采样；对采集到得电压信号进行滤波处理；将滤波得到的电压信号进行A/D转换；将得到的数字量电压值与基准电压值比较，判断室内是否有人；若有人，控制开关断开；若无人，控制开关闭合。
全文摘要
本发明适用于节能控制领域，提供了一种基于电容效应检测人体的节电控制装置及方法，该装置由光敏传感器、电容式人体探测器、检波器、低通滤波器、单片机和控制开关组成所述电容式人体探测器依次经过检波器和低通滤波器连接在单片机的输入端；所述光敏传感器连接在单片机的另一输入端；单片机的输出端与控制开关相连接。本发明采用的节电控制装置及方法使用单片机作为控制单元，基于电容效应实现了人体探测的关键技术，解决了传统探测方式“有人断电”以及误动作、短时失灵的问题，在节电的同时，亦给人们的生活带来了方便，实现了智能化、人性化控制。
文档编号G01V3/00GK102413613SQ201110380248
公开日2012年4月11日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者吕红丽, 姚庆梅, 徐红东, 王桂娟, 王秋霞, 董从银, 赵秀珍, 邵兰云 申请人:山东建筑大学