红外感应电路和红外感应系统的制作方法

1.本发明涉及红外感应领域，更具体地涉及红外感应电路和红外感应系统。


背景技术：

2.传统的红外感应不能够将红外信号充分放电，以至于感应到的红外信号不能被后续处理及使用。
3.上述在背景部分公开的信息仅用于对本发明的背景做进一步的理解，因此它可以包含对于本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种红外感应电路和红外感应系统，本发明提供的全新的红外检测方法能通过变压器将红外信号精准放大。
5.本发明的第一方面提供了一种红外感应电路，所述检测电路包括：所述检测电路包括：红外接收管，变压器、第一三极管q1和第一电阻，其中所述红外接收管接收到红外信号通过第一电阻连接到三极管q1的基极，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极连接到变压器t的第四端，变压器t的第三端接电源端，变压器t的第二端连接红外接收管，变压器第一端通过第四电阻连接变压器第一端通过第四电阻连接到所述信号处理电路；所述信号处理电路对检测电路检测到的信号进行处理后作为所述红外感应电路的输出。
6.根据本发明的一个实施例，其中所述信号处理电路包括：电容c2和c3，三极管q2，第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中，所述变压器第一端通过第四电阻连接到三极管q2的集电极；三极管q1的集电极与电容c3的第一端相连接，电容c3的第二端通过第二电阻连接至三极管q2的基极，第三电阻的第一端与电容c3的第二端相连，第三电阻的第二端接地，电容c2的第一端与三极管q2的基极相连，电容c2的第二端接地，三极管q2的发射极接地，并且三极管q2的集电极作为所述红外感应电路的输出。所述变压器的第三端和第四端为初级线圈的两端，所述变压器的第一端和第二端为次级线圈的两端。
7.根据本发明的一个实施例，所述c2三极管滤波电容，所述c3为交流耦合电容。
8.根据本发明的一个实施例，当所述红外接收管未接收到红外信号时，所述三极管q1截止，所述变压器t无电压变化，所述c3无变化量可以传输，所述三极管q2通过第三电阻接地进行截止，并且所述红外感应电路的输出为高电平。
9.根据本发明的一个实施例，其中，当所述红外接收管接收到红外信号时，所述q1导通，输出电流信号，所述输出的信号通过变压器的次级线圈再反馈至第二电阻使得电流发生变化，使得所述q1调整输出，所述信号处理电路通过c3传输变化的电流信号，所述变化的电流信号通过第三电阻和c2组成的滤波电路进入到q2，使得q2导通，并且电源与第四电阻连接并与q2连接到接地，在q2饱和前，所述红外感应电路的输出的值为：电源电压-第四电阻的阻值*q2的基极电流*q2的放大倍数，在q2饱和后，所述红外感应电路的输出的值为q2的饱和压降值。
10.根据本发明的一个实施例，其中所述三极管q1和q2为npn型三极管或pnp型三极管。
11.根据本发明的一个实施例，根据权利要求1所述的电路，其中所述第一电阻的参数选择与三极管q1、变压器t和红外接收管的参数有关。
12.根据本发明的一个实施例，其中所述第一电阻参数的选择满足以下条件：使得红外接收管接收到的信号能够通过第一电阻使得q1导通，在q1导通时且能够检测到红外信号强度的变化。
13.本发明的第二方面提供了一种红外感应系统，包括根据上述红外感应电路，以及控制器，所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器上存储有指令，当所述处理器执行所述指令时，使得所述控制执行以下操作：读取所述红外感应电路的输出信号，如果输出信号中有红外脉冲，则确定感应到红外信号，读取红外信号中的ad值，根据所述ad值计算出红外距离，根据感应到的红外信号和红外距离执行相关的指令；如果输出信号中无红外脉冲，则确定未感应到红外信号，并继续读取所述红外感应电路的输出信号。所述控制器可以为mcu。
14.根据本发明的方案，红外感应灵敏，距离感应效果显著；切换过程保持电路正常运行，不断电。使用变压器对红外信号进行精准放大；红外信号转化为可供mcu读取、识别的信号。提供给红外信号强大的驱动力，在传输过程中不会造成由于衰减而无法检测。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是根据本发明现有技术的一个示例性的红外感应电路原理图。
17.图2是根据本发明的一个示例性的实施例的无红外信号时红外感应电路工作原理图。
18.图3是根据本发明的一个示例性的实施例的有红外信号时红外感应电路工作原理图。
19.图4是根据本发明的一个示例性的实施例的红外感测系统mcu部分的框图。
20.图5是根据本发明的一个示例性的实施例的无红外信号时红外感应电路的仿真图。
21.图6是根据本发明的一个示例性的实施例的红外信号小时红外感应电路的仿真图。
22.图7是根据本发明的一个示例性的实施例的红外信号大时红外感应电路的仿真图。
具体实施例
23.如在本文中所使用的，词语“第一”、“第二”等可以用于描述本发明的示例性实施例中的元件。这些词语只用于区分一个元件与另一元件，并且对应元件的固有特征或顺序等不受该词语的限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有
与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含意相同的含意。如在常用词典中定义的那些术语被解释为具有与相关技术领域中的上下文含意相同的含意，而不被解释为具有理想或过于正式的含意，除非在本发明中被明确定义为具有这样的含意。
24.本领域的技术人员将理解的是，本文中描述的且在附图中说明的本发明的装置和方法是非限制性的示例性实施例，并且本发明的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施例所说明或描述的特征可与其他实施例的特征组合。这种修改和变化包括在本发明的范围内。
25.下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。在附图中，省略相关已知功能或配置的详细描述，以避免不必要地遮蔽本发明的技术要点。另外，通篇描述中，相同的附图标记始终指代相同的电路、模块或单元，并且为了简洁，省略对相同电路、模块或单元的重复描述。
26.此外，应当理解一个或多个以下方法或其方面可以通过至少一个控制单元或控制器执行。术语“控制单元”，“控制器”,“控制模块”或者“主控模块”可以指代包括存储器和处理器的硬件设备，术语“空调”可以指代类似于空调的设备。存储器或者计算机可读存储介质配置成存储程序指令，而处理器具体配置成执行程序指令以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。而且，应当理解，正如本领域普通技术人员将意识到的，以下方法可以通过包括处理器并结合一个或多个其他部件来执行。
27.本发明提供一种红外感应电路，其重要组成为模块二的红外检测电路，使用变压器和q1将红外信号进行精准感应及放大；其中，信号的放大程度由变压器的匝比决定；提供给红外信号强大的驱动力，在传输过程中不会造成由于衰减而无法检测；本发明中模块一的信号处理电路对信号初步处理，本发明仅适用电容、电阻及三极管进行信号的滤波及读取，其它方式可适用比较器等方案进行信号的精准读取。
28.图1是根据本发明现有技术的一个示例性的红外感应电路原理图。
29.如图1所示，红外感应电路，包括模块一的检测电路和模块二的信号处理电路，其中所述检测电路包括：红外接收管led，变压器t、第一三极管q1和第一电阻r2，其中所述红外接收管接收到红外信号通过第一电阻r2连接到三极管q1的基极，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极连接到变压器t的初级线圈的t4端，初级线圈的t3端连接电源vcc，变压器t的次级线圈的t2端连接红外接收管；所述信号处理电路包括，电容c2和c3，三极管q2，第二电阻r1、第三电阻r5和第四电阻r1，其中，三极管q1的集电极与电容c3的第一端相连接，电容c3的第二端通过第二电阻r6连接至三极管q2的集电极，第三电阻的第一端与电容c3的第二端相连，第三电阻r5的第二端接地，电容c2的第一端与三极管q2的集电极相连，电容c2的第二端接地，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极通过第四电阻与变压器的次级线圈的t1端连接，并且作为所述红外感应电路的输出out。
30.根据本发明的一个或多个实施例，在图1中，1.vcc为供电电源；2.t为变压器；3.led为红外接收管；4.r1、r2、r5为电阻；5.c2、c3为电容；6.q1、q2为npn型三极管；7.out为信号输出；8.模块一为信号处理部分；9.模块二为信号检测放大部分；10.gnd为vcc的参考地。
31.根据本发明的一个或多个实施例，c2及c3的滤波电容选型：c2为三极管的滤波电容，可根据实际测试使用常规电容即可，比如102,104等；c3为交流耦合电容，该电容耦合后
的能量需要能开启三极管，故其选型与三极管有关；在电路测试时使用104能达到测试的目的；当选用不同的三极管时需要以测试为准。
32.根据本发明的一个或多个实施例，r1为npn或pnp型三极管集电极电阻(与q2的集电极相连接)，与输出有关，如果是普通单片机可使用4.7k-10k，具体以信号读取的方法相关作为考虑；
33.根据本发明的一个或多个实施例，r6(c2旁边，与q2的集极相连接)为三极管基极输入电阻，起滤波和控制基极电流的作用，控制三极管的状态，且和三极管的选型相关，为常规的三极管选型判断。
34.根据本发明的一个或多个实施例，其中电阻r5起滤波作用，同时也作为电容c3的放电电阻，选型可在几十k至上百k不等，无固定需求。
35.根据本发明的一个或多个实施例，电阻r2为红外感应电路的关键器件选型，其选型与三极管、变压器和红外接收管相关，要求为红外接收到的信号能通过r2使得q1导通；在q1导通且能检测到红外强度变化后，测试q1的各项极限参数满足q1规格书要求；测试r2，q1的温升满足器件的要求。
36.图2是根据本发明的一个示例性的实施例的无红外信号时红外感应电路工作原理图。
37.如图2所示，当led未接收到红外信号时，q1截止，t无电压变化，c3无变化量可以传输，q2通过r5接gnd，进行截止，此时out为高，等于vcc。
38.图3是根据本发明的一个示例性的实施例的有红外信号时红外感应电路工作原理图。
39.如图3所示，当led接收到红外信号时，通过r2的电流变大，q1开始导通，输出信号，输出的信号通过变压器匝比反馈至r2线路，电流发生变化，q1调整输出；c3开始传输变化量，通过r5和c2的滤波进入到q2，使得q2导通，此时vcc接r1，接q2到gnd，out的值在q2饱和前为vcc-r1*ib2*q2放大倍数，饱和后为q2的饱和压降vce。ib2为q2三极管的基极电流,vceo2表示q2三极管饱和时的vce值，该值由元件规格书决定。
40.如图3所示，所述感应电路在有红外信号时的处理过程为：vcc提供的信号s经由t(1-2)至红外接收管led，红外接收管的接收强度决定了红外管的开通程度，放大s流经led的电流，通过led后，经过r2的电流限制到达q1，使得q1导通；q1导通后，其工作状态决定了t(3-4)的充电速度，由于变压器的特性，t(3-4)线圈的变化使得t-2减小，最终q1截止，此时t(3-4)已经充电，由于q1的截止，在电感特性下t-4会出现较高的脉冲释放q1导通时的能量，这个脉冲的大小与q1基极的电流相关，在r2固定的情况下，只有红外接收强度的变化才能影响该脉冲大小；然后在变压器特性下，t-2开始增大，使得q1开始导通，形成循环；此时从t-4取该交流信号，通过阻容滤波，到达q2，其信号即可通过三极管的基本公式进行计算。
41.图4是根据本发明的一个示例性的实施例的红外感测系统mcu部分的框图。
42.如图4所示，所述控制为红外感应系统的一部分，红外感应系统，包括上述的红外感应电路，以及控制器所述控制器包括存储器和处理器，所述存储器上存储有指令，当所述处理器执行所述指令时，使得所述控制执行以下操作：读取所述红外感应电路的输出信号，如果输出信号中有红外脉冲，则确定感应到红外信号，读取红外信号中的ad值，(电压为模拟量，转化为数字量供mcu识别成为ad值)根据所述ad值计算出红外距离，根据感应到的红
外信号和红外距离执行相关的指令；果输出信号中无红外脉冲，则确定未感应到红外信号，并继续读取所述红外感应电路的输出信号。所述控制器可以为mcu。
43.根据本发明的一个或多个实施例，可将mos管替换成合适的三极管，亦能实现此功能；三极管亦可采用pnp实现功能；模块一的检测电路可以采用比较器等常用信号读取手段进行信号读取。
44.图5是根据本发明的一个示例性的实施例的无红外信号时红外感应电路的仿真图。图6是根据本发明的一个示例性的实施例的红外信号小时红外感应电路的仿真图。图7是根据本发明的一个示例性的实施例的红外信号大时红外感应电路的仿真图。
45.如图5,6,7所示，根据本发明的红外感应电路，可以很好第将红外信号进行放电和处理。
46.根据本发明的一个或多个实施例，本发明的控制逻辑可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(例如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字多功能磁盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其他存储设备或存储磁盘)上的编码的指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现如本发明以上所述方案的处理，在非暂时性计算机和/或机器可读介质中存储任何时间期间(例如，延长的时间段、永久的、短暂的实例、临时缓存和/或信息高速缓存)的信息。如本文所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号并排除传输介质。
47.根据本发明的一个或多个实施例，本发明的方法或设备的控制器(控制逻辑、主控系统或控制模块)可以包含一个或多个处理器，也可以在内部包含有非暂时性计算机可读介质。具体地，在设备或装置中(主控系统或控制模块)可以包括微控制器mcu，其布置在空调中，用于自动实现本发明的操作和实施多种功能。用于实现本发明的方案的处理器可以诸如但不限于一个或多个单核或多核处理器。(一个或多个)处理器可包括通用处理器和专用处理器(例如，图形处理器、应用处理器等)的任何组合。处理器可与其耦接和/或可包括计存储器/存储装置，并且可被配置为执行存储在存储器/存储装置中的指令，以实现在本发明中控制器上运行的各种应用和/或操作系统。
48.作为本发明示例的上文涉及的附图和本发明的详细描述，用于解释本发明，但不限制权利要求中描述的本发明的含义或范围。因此，本领域技术人员可以很容易地从上面的描述中实现修改。此外，本领域技术人员可以删除一些本文描述的组成元件而不使性能劣化，或者可以添加其它的组成元件以提高性能。此外，本领域技术人员可以根据工艺或设备的环境来改变本文描述的方法的步骤的顺序。因此，本发明的范围不应该由上文描述的实施例来确定，而是由权利要求及其等同形式来确定。
49.尽管本发明结合目前被认为是可实现的实施例已经进行了描述，但是应当理解本发明并不限于所公开的实施例，而相反的，意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。