无线免触开关电路的制作方法

1.本实用新型实施例涉及无线通讯技术领域，具体涉及一种无线免触开关电路。


背景技术：

2.在传统开关中大多数使用机械按键和触摸按键，而在当下受新冠疫情影响，为了减少传播途径，降低感染率，更多的免触开关技术会应用到日常的生活中，使之形成常态化防疫。无线技术可以免布线，降低工程难度以及安装成本。其中免触技术使用的是红外感应技术，其主要原理是红外线发光二极管以一定的频率进行调制，即让它以该频率闪烁。在红外线光敏二极管一端则设计一个电路，让接收端可以筛选出这一频率的红外光源。无线技术使用的是2.4g无线传输技术，工作在ism频段，ism频段是指工业、科学和医用频段。
3.现有技术中的无线免触残障通道专用开关中免触技术应用的是红外感应技术，使用双临界点来进行红外感应。如图1所示，在软件程序中设置两个临界点数值，临界点1和临界点2，当感应时，感应距离小于临界点1的距离，就触发开关；感应距离大于临界点2就关断。这样在临界点1和临界点2之间就会创建一块中间区域，当反射物体在这个区域前后移动时，开关仍保持原来的状态。双临界点设计给反射物体一个活动空间，对反射物体的稳定性要求降低了，系统状态就更稳定了。但是红外感应受环境光影响，并且对产品结构有要求，需要设计红外透光位置，结构复杂。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种无线免触开关电路，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。
5.根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种无线免触开关电路，包括：红外发射管电路，用于发射红外脉冲信号；红外接收管电路，用于接收所述红外发射管电路发射的所述红外脉冲信号；控制单元电路，与所述红外接收管电路连接，用于在检测到所述红外接收管电路接收到所述红外脉冲信号时，输出第一控制信号；无线发射电路，与所述控制单元电路连接，用于根据所述第一控制信号发射无线数据。
6.在一种可选的方式中，所述控制单元电路还与所述红外发射管电路连接，用于向所述红外发射管电路发送第二控制信号，控制所述红外发射管电路发射预设频率的所述红外脉冲信号。
7.在一种可选的方式中，所述红外发射管电路包括：第一电阻、第二电阻、第一二极管、第一三极管、第一发光二极管、第三电阻以及第四电阻，所述第一三极管的第一端通过所述第一电阻与所述控制单元电路连接，同时还与所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极接地，所述第一三极管的第二端与所述第一发光二极管的阴极连接，所述第一发光二极管的阳极通过相互并联的所述第三电阻和所述第四电阻接参考电压，所述第一三极管的第三端通过所述第二电阻接地。
8.在一种可选的方式中，所述第三电阻为滑动电阻器，所述滑动电阻器的第一端与
所述第一发光二极管的阳极连接，所述滑动电阻器的第二端接所述参考电压，所述滑动电阻器的控制端与所述滑动电阻器的第二端连接。
9.在一种可选的方式中，所述红外接收管电路包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二三极管、第三三极管第二电容以及红外接收头，所述第二三极管的第一端通过第五电阻与所述控制单元电路连接，所述第二三极管的第二端通过所述第六电阻与所述第三三极管的第一端连接，所述第二三极管的第三端接地，所述第三三极管的第一端还通过所述第七电阻接参考电压，所述红外接收头的电源端通过所述第九电阻与所述第三三极管的第二端连接，同时还通过所述第二电容接地，所述红外接收头的输出端通过所述第八电阻与所述第三三极管的第二端连接，同时还与所述控制单元电路连接，所述第三三极管的第三端接所述参考电压。
10.在一种可选的方式中，所述控制单元电路包括：第一控制器、第三电容、第十电阻以及第四三极管；所述第一控制器的电源端接参考电压，并通过所述第三电容接地，所述第四三极管的第一端通过所述第十电阻与所述第一控制器的输出端连接，所述第四三极管的第二端与所述无线发射电路连接，所述第四三极管的第三端接地，所述第一控制器的接地端接地，所述第一控制器的第一控制端与所述红外发射管电路连接，所述第一控制器的第二控制端和输入端与所述红外接收管电路连接，通过所述第二控制端控制所述红外接收管电路对所述红外脉冲信号进行接收，并通过所述输入端检测所述红外接收管电路是否接收到所述红外脉冲信号。
11.在一种可选的方式中，所述无线免触开关电路还包括与所述控制单元电路连接的指示灯控制电路，用于对所述控制单元电路的工作状态进行指示。
12.在一种可选的方式中，所述指示灯控制电路包括：第十一电阻、第十二电阻、第二发光二极管以及第三发光二极管，所述第二发光二极管的阳极通过所述第十一电阻接参考电压，所述第三发光二极管的阳极通过所述第十二电阻接所述参考电压，所述第二发光二极管的阴极以及所述第三发光二极管的阴极皆与所述控制单元电路连接。
13.在一种可选的方式中，所述无线发射电路包括：第一电感、天线、第二控制器、第四电容、第五电容、第十三电阻以及第四发光二极管，所述第二控制器的输入端与所述控制单元电路连接，用于接收所述第一控制信号，所述第二控制器的第一控制端通过所述第一电感与所述天线连接，用于根据所述第一控制信号通过所述天线发射无线数据，所述第二控制器的第一电源端接参考电压，并通过所述第四电容接地，所述第二控制器的第二电源端接所述参考电压，并通过所述第五电容接地，所述第二控制器的第二控制端还与所述第四发光二极管的阴极连接，所述第四发光二极管的阳极通过所述第十三电阻接所述参考电压。
14.在一种可选的方式中，所述无线免触开关电路还包括电源电路，所述电源电路包括：第一接口、稳压器、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容以及第十电容，所述第一接口的第一端接地，所述稳压器的输入端与所述第一接口的第二端连接，用于接收所述第一接口传输的电源电压，所述稳压器的输入端同时还通过相互并联的第六电容和第七电容接地，所述稳压器的输出端输出参考电压，同时还通过相互并联的所述第八电容、所述第九电容以及所述第十电容接地，所述稳压器的接地端接地。
15.本实用新型实施例的无线免触开关电路包括：红外发射管电路发射红外脉冲信
号；红外接收管电路接收所述红外发射管电路发射的所述红外脉冲信号；控制单元电路在检测到所述红外接收管电路接收到所述红外脉冲信号时，说明构成的无线免触开关闭合，输出第一控制信号，控制无线发射电路根据所述第一控制信号发射无线数据，若控制单元电路未检测到红外接收管电路接收到所述红外脉冲信号，说明构成的无线免触开关断开，如此能够实现免触开关控制并无线发射数据。
16.上述说明仅是本实用新型实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
17.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
18.图1示出了现有技术中的红外感应技术；
19.图2示出了本实用新型实施例提供的无线免触开关电路的结构示意图；
20.图3示出了本实用新型实施例提供的无线免触开关电路中的红外发射管电路示意图；
21.图4示出了本实用新型实施例提供的无线免触开关电路中的部分组成电路示意图；
22.图5示出了本实用新型实施例提供的无线免触开关电路中的无线发射电路示意图；
23.图6示出了本实用新型实施例提供的无线免触开关电路中的第二接口电路示意图；
24.图7示出了本实用新型实施例提供的无线免触开关电路中的电源电路示意图；
25.图8示出了本实用新型实施例提供的无线免触开关电路的正面印制电路板示意图；
26.图9示出了本实用新型实施例提供的无线免触开关电路的反面印制电路板示意图；
27.图10示出了本实用新型实施例提供的无线免触开关电路的跳频发射时序示意图。
具体实施方式
28.下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
29.图2示出了本实用新型实施例提供的无线免触开关电路的结构示意图，如图2所示，无线免触开关电路包括：红外发射管电路11用于发射红外脉冲信号；红外接收管电路12用于接收所述红外发射管电路发射的所述红外脉冲信号；控制单元电路13与所述红外接收管电路12连接，用于在检测到所述红外接收管电路12接收到所述红外脉冲信号时，输出第
一控制信号；无线发射电路14与所述控制单元电路13连接，用于根据所述第一控制信号发射无线数据。如果控制单元电路13检测到红外接收管电路12接收到红外脉冲信号，说明构成的无线免触开关是闭合的，控制无线发射电路14发射无线数据。如果控制单元电路13检测到红外接收管电路12未接收到红外脉冲信号，说明构成的无线免触开关是断开的。如此可以实现免触开关控制并无线发射数据。
30.在本实用新型实施例中，控制单元电路13还与所述红外发射管电路11 连接，用于向所述红外发射管电路11发送第二控制信号tx_set，控制所述红外发射管电路11发射预设频率的所述红外脉冲信号。如图3所示，红外发射管电路11包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第一二极管d1、第一三极管 q1、第一发光二极管led1、第三电阻r3以及第四电阻r4。所述第一三极管q1的第一端通过所述第一电阻r1与所述控制单元电路13连接，同时还与所述第一二极管d1的阴极连接，所述第一二极管d1的阳极接地，所述第一三极管q1的第二端与所述第一发光二极管led1的阴极连接，所述第一发光二极管led1的阳极通过相互并联的所述第三电阻r3和所述第四电阻r4接参考电压，所述第一三极管q1的第三端通过所述第二电阻r2接地。其中，参考电压优选为3.3v。第三电阻r3为滑动电阻器，所述滑动电阻器的第一端与所述第一发光二极管led1的阳极连接，所述滑动电阻器的第二端接所述参考电压，所述滑动电阻器的控制端与所述滑动电阻器的第二端连接。第一三极管q1为pmos管，第一端为栅极，第二端为漏极，第三端为源极。控制单元电路13发送的第二控制信号tx_set为低电平时，第一三极管q1导通，第一发光二极管led1点亮，发射预设频率的所述红外脉冲信号。第二控制信号tx_set为38khz频率脉冲，使第一发光二极管led1以该频率进行闪烁，实现红外脉冲信号的发射。而通过对滑动电阻器的滑动调整第三电阻r3的阻值，能实现对第一发光二极管led1发光亮度的调整。
31.在本实用新型实施例中，如图4所示，红外接收管电路12包括：第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第二三极管q2、第三三极管q3、第二电容c2以及红外接收头p1。所述第二三极管 q2的第一端通过第五电阻r5与所述控制单元电路13连接，所述第二三极管 q2的第二端通过所述第六电阻r6与所述第三三极管q3的第一端连接，所述第二三极管q2的第三端接地gnd，所述第三三极管q3的第一端还通过所述第七电阻r7接参考电压，所述红外接收头p1的电源端vcc通过所述第九电阻r9与所述第三三极管q3的第二端连接，同时还通过所述第二电容c2接地gnd，所述红外接收头p1的输出端out通过所述第八电阻r8与所述第三三极管q3的第二端连接，同时还与所述控制单元电路13连接，所述第三三极管q3的第三端接所述参考电压。红外接收头p1的接地端接地gnd。
32.其中，第二三极管q2优选为npn晶体管，第三三极管q3优选为pnp 晶体管，第一端为基极，第二端为集电极，第三端为发射极。红外接收头p1 可以是任一现有的红外接收头或者能实现接收红外脉冲信号功能的集成电路模块，例如型号为pic
‑
317l的红外接收头。第二三极管q2的第一端为高电平时，第二三极管q2导通，第三三极管q3的第一端为低电平，第三三极管 q3导通，控制红外接收头p1接收红外脉冲信号，接收的红外脉冲信号通过红外接收头p1的输出端out传输至控制单元电路13。
33.在本实用新型实施例中，控制单元电路13包括：第一控制器u1、第三电容c3、第十电阻r10以及第四三极管q4。所述第一控制器u1的电源端 vcc接参考电压，并通过所述第三电容c3接地gnd，所述第四三极管q4 的第一端通过所述第十电阻r10与所述第一控制器u1
的输出端a13连接，所述第四三极管q4的第二端与所述无线发射电路14连接，所述第四三极管 q4的第三端接地gnd，所述第一控制器u1的接地端接地gnd。所述第一控制器u1的第一控制端a7与所述红外发射管电路11连接，所述第一控制器u1的第二控制端a8和输入端a9与所述红外接收管电路12连接，通过所述第二控制端a8控制所述红外接收管电路12对所述红外脉冲信号进行接收，并通过所述输入端a9检测所述红外接收管电路12是否接收到所述红外脉冲信号。其中，第四三极管q4为npn晶体管，第一端为基极第二端为集电极，第三端为发射极。
34.第一控制器u1通过第一控制端a7向红外发射管电路11发送第二控制信号tx_set，以控制红外发射管电路11发射红外脉冲信号，同时通过第二控制端a8向红外接收管电路12发送第三控制信号rx_set，以控制红外接收管电路12对红外脉冲信号进行接收，第一控制器u1通过输入端a9检测到红外接收管电路12接收到所述红外脉冲信号时，通过输出端a13向无线发射电路14发射第一控制信号，以控制无线发射电路14根据第一控制信号发射无线数据。其中，第一控制器u1可以为单片机或处理器，或者能实现上述功能的集成电路组件，例如型号为sn8p2711的芯片。
35.在本实用新型实施例中，无线免触开关电路还包括与所述控制单元电路13连接的指示灯控制电路15，用于对所述控制单元电路13的工作状态进行指示。指示灯控制电路15包括：第十一电阻r11、第十二电阻r12、第二发光二极管led2以及第三发光二极管led3。所述第二发光二极管led2的阳极通过所述第十一电阻r11接参考电压，所述第三发光二极管led3的阳极通过所述第十二电阻r12接所述参考电压，所述第二发光二极管led2的阴极以及所述第三发光二极管led3的阴极皆与所述控制单元电路13连接。具体地，控制单元电路13中的第一控制器u1的第三控制端a4与第二发光二极管led2的阴极连接，在第一控制器u1工作时控制第二发光二极管led2 点亮以实现工作指示。第一控制器u1的第四控制端a5与第三发光二极管 led3的阴极连接，在第一控制器u1向无线发射电路14发送第一控制信号以进行无线发射时控制第三发光二极管led3点亮以实现发射指示。
36.在本实用新型实施例中，如图5所示，无线发射电路14包括：第一电感 l1、天线e1、第二控制器u2、第四电容c4、第五电容c5、第十三电阻r13 以及第四发光二极管led4。所述第二控制器u2的输入端p3.5/so与所述控制单元电路13连接，用于接收所述第一控制信号，所述第二控制器u2的第一控制端rfp通过所述第一电感l1与所述天线e1连接，用于根据所述第一控制信号通过所述天线e1发射无线数据，所述第二控制器u2的第一电源端 vcc接参考电压，并通过所述第四电容c4接地gnd，所述第二控制器u2 的第二电源端vccpa接所述参考电压，并通过所述第五电容c5接地，所述第二控制器u2的第二控制端p3.1还与所述第四发光二极管led4的阴极连接，所述第四发光二极管led4的阳极通过所述第十三电阻r13接所述参考电压。第二控制器u2工作并通过天线e1发射无线数据时控制第四发光二极管led4点亮以进行指示。第二控制器u2可以为单片机或处理器，或者能实现上述功能的集成电路组件，例如型号为bk2461的通信芯片。
37.在本实用新型实施例中，无线发射电路14还包括：晶振y1、第十一电容、第十二电容以及第十三电容。晶振y1的输入端in与第二控制器u2的时钟输出端xtaln连接，晶振y1的输出端out与第二控制器u2的时钟输入端xtalp连接。第二控制器u2输出第一时钟信号至晶振y1，通过晶振 y1处理后生成并输出第二时钟信号，并输入至第二控制器u2，作为第二控
制器u2的工作时钟。第二控制器u2还通过第十三电容。
38.在本实用新型实施例中，如图6所示，无线免触开关电路还包括第二接口p2，第二接口p2的第一端口接参考电压，第二端口接gnd，第五端口连接第二控制器u2和控制单元电路13，以将第二控制器u2输出的第一控制信号传输至控制单元电路13，第三端、第四端、第六端以及第七端皆直接与控制单元电路13连接，用于向控制单元电路13输出控制信号或为控制单元电路13输出信号。
39.在本实用新型实施例中，如图7所示，无线免触开关电路还包括电源电路16，所述电源电路16包括：第一接口h1、稳压器u3、第六电容c6、第七电容c7、第八电容c8、第九电容c9以及第十电容c10。所述第一接口h1 的第一端接地gnd，所述稳压器u3的输入端in与所述第一接口h1的第二端连接，用于接收所述第一接口h1传输的电源电压，所述稳压器u3的输入端in同时还通过相互并联的第六电容c6和第七电容c7接地gnd，所述稳压器u1的输出端out输出参考电压，同时还通过相互并联的所述第八电容 c8、所述第九电容c9以及所述第十电容c10接地gnd，所述稳压器u1的接地端接地gnd。稳压器u3将输入的电源电压转换成参考电压以向无线免触开关电路中其他组成部分提供电源。其中，电源电压优选为6.0v，第一接口h1与供电电源连接，该供电电源可以是一个电池，也可以是多个电池串联或并联的组合。第六电容c6和第七电容c7用于滤除电源电压中的杂散波或尖峰脉冲。而第八电容c8、第九电容c9以及第十电容c10用于滤除参考电压中的杂散波或尖峰脉冲。稳压器u3可以为现有三端稳压器，例如型号为 ht7533的三端稳压器，也可以是其他能实现上述功能的稳压电路。
40.以下对本实用新型实施例的无线免触开关电路的原理进行说明：
41.控制单元电路13进行整体控制，第一控制器u1发送38khz频率脉冲的第二控制信号tx_set至红外发射管电路11，以控制红外发射管电路11发射红外脉冲信号，同时将第三控制信号rx_set发送至红外接收管电路12以控制红外接收管电路12接收红外脉冲信号，并检测红外接收管电路12是否接收到红外脉冲信号，控制第二发光二极管led2和第三发光二极管led3进行指示，在检测到红外接收管电路12接收到红外脉冲信号时，向无线发射电路 14发送第一控制信号，控制无线发射电路14通过天线e1发射无线数据。
42.在本实用新型实施例中，无线免触开关电路在待机状态下(即无感应状态下)处于检测、休眠循环执行，如有检测到感应动作，发射无线数据，第一控制器u1上电启动后给外设初始化，然后向红外发射管电路发射38khz 频率的脉冲，随后检测红外接收管电路是否收到感应数据，如果有感应，控制无线发射电路14发射无线数据，然后休眠并循环发射检测，如果没有感应，则无线免触开关电路直接进入休眠并循环发射检测。
43.无线免触开关电路的正面印制电路板如图8所示，反面印制电路板如图9 所示。印制电路板清晰的显示了无线免触开关电路用到的电子元件以及电子元件大小和摆放的相对位置。
44.无线免触开关电路的无线发射为2.4g无线跳频发射，跳频发射可以提高抗干扰能力，其原理如图10所示，整个无线发射电路14(包括发射和接收) 使用三个通信通道，其中ch1为2425mhz；ch2为2455mhz；ch3为2465mhz。接收器(图未示)接收通道处于ch1时，发射器(天线e1)发射通道切换了三次，而且接收器接收通道处于ch2和ch3时，发射器发射通道都分别切换了三次，这样处理是为了保证无线通信的可靠性，即接收器每一次切换通道后，发
射器都有对应的通道在发射数据，从而保证数据的接收。
45.本实用新型实施例的无线免触开关电路包括：红外发射管电路，用于发射红外脉冲信号；红外接收管电路，用于接收所述红外发射管电路发射的所述红外脉冲信号；控制单元电路，与所述红外接收管电路连接，用于在检测到所述红外接收管电路接收到所述红外脉冲信号时，输出第一控制信号；无线发射电路，与所述控制单元电路连接，用于根据所述第一控制信号发射无线数据，能够实现免触开关控制并无线发射数据，结构简单。
46.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
47.类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
48.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
49.应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。