低能耗自动感应装置的制作方法

本实用新型涉及自动感应领域，具体涉及一种低能耗自动感应装置。

背景技术：

随着科技的发展，自动感应装置越来越完善，应用也越来越广泛。以卫浴产品为例，自动感应装置可应用于水龙头中，当有用户靠近水龙头时，自动感应装置可检测到人体的靠近，并与其他装置配合使水龙头执行相应的动作，例如与阀门配合控制水龙头出水。为保证能及时检测到用户的靠近，自动感应装置需以较高的检测频率进行检测，例如每隔0.4s检测一次。

自动感应装置通常包括一个感应器和一个控制器，其中，感应器用以检测是否有人体靠近。常见的感应器包括红外感应器、多普勒感应器、超声波感应器等，尽管不同的感应器的工作原理不同，但它们在工作时功耗都比较高，且又需以较高的检测频率进行检测，如此的高能耗不仅局限了供电电源的选择，同时也违背了当今时代所提倡的节能减排。然而目前尚无一种自动感应装置，来解决自动感应装置的高能耗问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决现有技术中的自动感应装置的能耗较高的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种低能耗感应装置，包括：

环境光检测电路，用于检测周围环境光的光参数，其输出端输出表征所述光参数大小的环境光信号；

控制器，其第一输入端与所述环境光检测电路的输出端连接，接收所述环境光检测电路输出的环境光信号，当相邻两次接收到的所述环境光信号的差值超过设定阈值时，其输出端输出启动信号；

感应器，其控制端与所述控制器的输出端连接，接收到启动信号后启动人体检测，其输出端输出表征是否有人体靠近的检测信号。

进一步地，上述低能耗自动感应装置中：

所述环境光检测电路还配置有控制端，所述环境光检测电路的控制端与所述控制器的输出端连接，接收到所述启动信号后，关闭光参数的检测。

进一步地，上述低能耗自动感应装置中：

所述控制器还配置有第二输入端，所述控制器的第二输入端与所述感应器的输出端连接，接收所述检测信号，当所述检测信号表征未有人体靠近时，所述控制器的输出端输出关闭信号；

所述环境光检测电路的控制端接收到所述关闭信号后，启动光参数的检测；

所述感应器的控制端接收到所述关闭信号后，关闭人体检测。

进一步地，上述低能耗自动感应装置中：

所述感应器为基于飞行时间的精确测距芯片，包括光发射单元和光接收单元：

所述光发射单元发射脉冲光束，所述光接收单元接收人体反射的脉冲光束；

所述精确测距芯片根据光速、脉冲光束发射和返回的时间差得到人体距离作为检测信号。

进一步地，上述低能耗自动感应装置中，所述环境光检测电路包括：

光电转换部分，用于将环境光的光参数转换为电流信号，并输出表征所述光参数大小的电流信号；

电流电压转换部分，其输入端与所述光电转换部分的输出端连接，接收所述光电转换部分输出的电流信号，并将所述电流信号转换为电压信号作为所述环境光信号输出，其输出端作为所述环境光检测电路的输出端与所述控制器的输入端连接。

进一步地，上述低能耗自动感应装置中，所述光电转换部分包括：

光敏二极管，用于检测环境光的照度值，将所述环境光的照度值转换为所述电流信号，其第一端与所述控制器的第一输出口连接，其第二端与所述控制器的第二输出口连接，当所述控制器的第一输出口输出高电平且第二输出口输出低电平时，所述光敏二极管工作：

所述光敏二极管的第二端作为光电转换部分的输出端。

进一步地，上述低能耗自动感应装置中，所述电流电压转换部分包括：

电容，其第一端作为电流电压转换部分的输入端与所述光电转换部分的输出端连接，其第二端接地，所述第一端和所述第二端的电位差为根据所述电流信号转换得到的电压信号；

所述第一端还作为电流电压转换部分的输出端与所述控制器的模数转换接口连接，当所述控制器的第二输出口呈高阻态时，所述控制器的模数转换接口作为控制器的输入端接收所述环境光信号。

进一步地，上述低能耗自动感应装置中，所述电流电压转换部分还包括：

二极管，其正极端与所述光敏二极管的第二端连接，其负极端与所述电容的第一端连接。

进一步地，上述低能耗自动感应装置中，所述电流电压转换部分还包括：

电阻，其第一端与所述光敏二极管的第二端连接，其第二端接地。

本实用新型所述的低能耗自动感应装置，包括环境光检测电路、控制器和感应器。其中，环境光检测电路用于检测周围环境光的光参数，其输出端输出表征所述光参数大小的环境光信号至控制器，当控制器相邻两次接收到的所述环境光信号的差值超过设定阈值时，其输出端输出启动信号至感应器，感应器启动人体检测，其输出端输出表征是否有人体靠近的检测信号。通过上述装置，可通过环境光检测电路对环境光进行预检，判断是否有人体进入，由于环境光检测电路的功耗比感应器的功耗低很多，若环境光检测电路以与感应器相同的检测频率进行检测，可起到降低能耗的目的。当自动感应装置的能耗减小时，即使容量较小的电池也可为自动感应装置的长时间工作提供充足的电能，扩大了供电电源的选择范围。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的低能耗自动感应装置的结构原理示意图。

图2为本实用新型另一个实施例所述的低能耗自动感应装置的结构原理示意图。

图3为本实用新型实施例所述的低能耗自动感应装置的环境光检测电路结构原理示意图。

图4为本实用新型实施例所述的低能耗自动感应装置的环境光检测电路的电路原理图。

其中，附图说明为：

1-环境光检测电路；11-光电转换部分；12-电流电压转换部分；2-控制器；3-感应器；31-精确测距芯片。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本实用新型实施例。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种低能耗自动感应装置，如图1所示，包括环境光检测电路1、控制器2和感应器3。其中，环境光检测电路1用于检测周围环境光的光参数，其输出端输出表征所述光参数大小的环境光信号，所述光参数可为光强值、照度值以及亮度值等参数，具体检测何种光参数由光电检测元件而定。控制器2的第一输入端与环境光检测电路1的输出端连接，控制器2接收环境光检测电路1输出的环境光信号，当相邻两次接收到的所述环境光信号的差值超过设定阈值时，其输出端输出启动信号。感应器3的控制端与控制器2的输出端连接，感应器3接收到控制器2输出的启动信号后启动人体检测，其输出端输出表征是否有人体靠近的信号，其中所述人体检测用于检测人体是否靠近自动感应装置，例如通过检测检测区域内是否存在人体热量判断是否有人体靠近，或者检测检测区域内物体相对于自动感应装置的距离是否发生变化判断人体是否靠近。

具体地，当人体进入上述低能耗自动感应装置的感应范围内时，周围的环境光会因为人体的进入发生改变，例如当人体遮挡了环境光后会造成环境光变弱，再例如当天黑时人体打开照明灯会造成环境光变强，相应地，环境光检测电路1检测周围环境光的光参数所得到的环境光信号也会发生变化。控制器2连续接收环境光检测电路1输出的环境光信号，当相邻两次接收到的环境光信号的差值超过设定阈值时，其输出端输出启动信号。其中，所述差值为绝对值，所述设定阈值可根据相邻两次接收环境光信号的间隔时间设定，当间隔时间较长时，所述设定阈值可根据日照变化设定，例如将设定阈值设定为间隔时间内的日照变化值；而当间隔时间较短时，日照变化不明显，可将设定阈值设定为0，也可以设定为例如环境光检测电路1精度的10倍，以防止环境光检测电路1的测量精度对判断结果的影响。感应器3接收到控制器2输出的启动信号后，启动人体检测，其输出端输出表征是否有人体靠近的检测信号。控制器2可接收感应器3输出的检测信号，当判断有人靠近时，输出信号使其他装置执行相应动作，例如使水龙头的阀门开启，水龙头出水等，也可直接由感应器3向其他装置输出信号使其他装置动作。通过上述装置，可通过环境光检测电路1对环境光进行预检，判断是否有人体进入，由于环境光检测电路1的功耗比感应器3的功耗低很多，若环境光检测电路1以与感应器3相同的检测频率进行检测，可起到降低能耗的目的。当自动感应装置的能耗减小时，即使容量较小的电池也可为自动感应装置的长时间工作提供充足的电能，扩大了供电电源的选择范围。

进一步地，所述环境光检测电路1还配置有控制端，所述环境光检测电路1的控制端与所述控制器2的输出端连接，接收到所述启动信号后，关闭光参数的检测。实际情况中，当感应器3启动后，可直接执行人体检测，此时环境光检测电路1可关闭对光参数的检测，以实现降低能耗的目的。而控制器2还配置有第二输入端，所述控制器2的第二输入端与所述感应器3的输出端连接，接收感应器3输出的检测信号，当接收到的检测信号都表明未有人体靠近时，则控制器3的输出端输出关闭信号。环境光检测电路1的控制端接收到关闭信号后，启动光参数的检测，同时感应器3的控制端接收到关闭信号后，关闭人体检测，达到节能的目的。而在环境光检测电路1检测环境光的同时，可不间断的启动感应器3，以确保当人体靠近时可及时检测到。

上述装置中，所述感应器3可采用常见的为热释电红外传感器。所述热释电红外传感器能以非接触形式检测人体辐射的红外线，并将其转换为电压信号。以水龙头为例，所述热释电红外传感器可将水龙头所在水盆范围作为检测区域，当有人体靠近时，所述热释电红外传感器接收到人体热量，继而输出表征有人体靠近的检测信号。但该种感应器容易受到其他光源和热源的干扰，且当人体的温度与环境温度接近时，检测的灵敏度下降。如图2所示，所述感应器3还可采用基于飞行时间的精确测距芯片31，该芯片包括光发射单元和光接收单元，光发射单元发射脉冲光束，当脉冲光束遇到人体后发生反射，光接收单元接收反射光，通过计算脉冲光束发射和返回的时间差结合光速可得到人体与感应装置的距离，所述距离即为检测信号。以水龙头为例，所述测距芯片可将水龙头所在水盆范围作为检测区域，当人体靠近水盆时，测距芯片启动检测，并得到一个距离信号作为检测信号输出至控制器2，控制器2接收到检测信号后判断检测信号表征的距离是否发生变化，当发生变化时，说明有人体靠近了自动感应装置。目前精确测距芯片在0.1-2m的检测范围内，其精度可达到±20mm。将精确测距芯片31应用于本方案的自动感应装置中，可大大提高检测的灵敏度，提升用户的体验感。

进一步地，如图3所示，所述环境光检测电路1包括光电转换部分11和电流电压转换部分12。其中光电转换部分11用于将环境光的光参数转换为电流信号，并输出表征光参数大小的电流信号，例如常见的光敏二极管以及光敏三极管等都可将光参数转换为电流信号。由于光电转换部分11用于将所述光参数转换为电流信号，所述环境光检测电路1的控制端可设置在光电转换部分11中，便于启动和关闭光参数的检测。而电流电压转换部分12的输入端与光电转换部分11的输出端连接，电流电压转换部分12接收光电转换部分11输出的电流信号，并将所述电流信号转换为电压信号，将所述电压信号作为环境光信号输出，其输出端作为所述环境光检测电路1的输出端与所述控制器2的输入端连接。其中所述环境光信号为电压信号，所述电流电压转换部分12的目的在于将电流信号转换为电压信号，以供控制器2识别，常见的用于电流电压转换的方法包括积分电路、电阻分压法等。

具体地，如图4所示，光电转换部分11可采用光敏二极管U1实现。光敏二极管U1是一种将光能转换为电能的半导体元件，本方案中用于检测环境光的照度值，并将照度值转换为所述电流信号。光敏二极管U1作为一种被动感应器件，其本身不消耗能量，因此相比于其他光敏元件来说可实现零能源消耗，而其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，工作时需加上反向电压。本方案中，光敏二极管U1的第一端与所述控制器2的第一输出口连接，其第二端与所述控制器2的第二输出口连接，当所述控制器2的第一输出口输出高电平且第二输出口输出低电平时，即控制器2为光敏二极管U1提供反向电压时，所述光敏二极管U1工作，开始检测周围环境光的照度值。光敏二极管U1的第二端还作为光电转换部分11的输出端输出电流信号，并与所述电流电压转换部分12的输入端连接。而当所述控制器2的第一输出口输出低电平且第二输出口呈高阻态时，所述光敏二极管U1停止工作。故光敏二极管U1的第一端和第二端可作为光电转换部分11的控制端，而控制器2的第一输出口和第二输出口可作为控制器2的输出端，用以控制光敏二极管U1的开启和关闭。其中，所述控制器2的第一输出口与第二输出口为控制器2的I/O口。

电流电压转换部分12如图4所示，可采用电容C1实现，所述电容C1用于将所述光电转换部分11输出的电流信号转换为环境光信号，其第一端作为电流电压转换部分12的输入端与所述光电转换部分11的输出端连接，用以接收光电转换部分11输出的电流信号并存储，其第二端接地，所述第一端和第二端的电位差为根据所述电流信号转换得到的电压信号。所述第一端还作为电流电压转换部分12的输出端与所述控制器2的模数转换接口连接，当所述控制器2的第二输出口呈高阻态时，即光电转换部分11完成一次检测且将电容C1完成电流信号的接收和转换时，所述控制器2的模数转换接口作为控制器2的输入端接收所述环境光信号。上述方案也可理解为，当所述控制器2的第一输出端口输出低电平且第二输出端口呈高阻态时，所述控制器2的模数转换接口作为控制器2的输入端接收所述环境光信号。在接收到环境光信号后，控制器2内置的模数转换器将环境光信号转换为数字信号，以供控制器2识别。当控制器2的模数转换接口读取环境光信号后，转为低电平，如此，可将电容C1中存储的电量释放，以进行下一次电流电压转换。为防止控制器2的第二输出口高组态时电容C1存储的电流反向流动，如图4所示，可在光电转换部分11的输出端与电容C1之间串联一个二极管D1，所述二极管D1的正极端与光电转换部分11的输出端连接，即与光敏二极管U1的第二端连接，其负极端与所述电容C1的第一端连接。另外，还可在电容C1的两端并联一个电阻R2，以达到分流的目的，可保证电容C1存储的电流不会达到饱和，具体地，电阻R2的第一端与所述光电转换部分11的输出端连接，即与光敏二极管U1的第二端连接，其第二端接地。

最后应说明的是：以上所述控制器2可通过单片机或可编程逻辑器件结合常规程序实现，不涉及程序上的改进。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。