一種基于電容效應檢測人體的節電控制裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術適用于節能控制領域，提供了一種基于電容效應檢測人體的節電控制裝置，該裝置由光敏傳感器、電容式人體探測器、檢波器、低通濾波器、單片機和控制開關組成：所述電容式人體探測器依次經過檢波器和低通濾波器連接在單片機的輸入端；所述光敏傳感器連接在單片機的另一輸入端；單片機的輸出端與控制開關相連接。本實用新型專利技術采用的節電控制裝置及方法使用單片機作為控制單元，基于電容效應實現了人體探測的關鍵技術，解決了傳統探測方式“有人斷電”以及誤動作、短時失靈的問題，在節電的同時，亦給人們的生活帶來了方便，實現了智能化、人性化控制。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于節能控制領域，尤其涉及一種基于電容效應檢測人體的節電控制裝置及方法。
技術介紹
據統計，全社會的能耗大概是三個部分エ業、建筑和交通，在我國建筑能耗大概占到其中的1/3。照明用電又是學校、政府部門、寫字樓等建筑的主要用電，所以在當前大力提倡節能減排的社會環境下，對照明的節電控制已成為智能建筑領域重要的研究方向。目前也有節電控制器能根據光照度和室內是否有人對照明燈具進行開關控制，但產品存在明顯的缺陷。因為人體檢測是實現對照明節電控制的關鍵技術，而常用的熱釋電傳感器、微波感應器等人體檢測方式只能檢測到運動的人體，不能檢測靜止人體，故使現有·產品經常出現“有人斷電”的問題，給正常的學習工作帶來了很大不便；雖然也有利用相對運動方法能進行靜止人體檢測的被動紅外探測裝置，但紅外感應器容易受各種熱源、光源影響使探測裝置產生誤動作、環境溫度和人體溫度接近時探測靈敏度明顯下降使探測裝置短時失靈。所以現有節電控制器的自身缺點影響了其在教室、辦公室等場所的應用。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種基于電容效應檢測人體的節電控制裝置，g在解決傳統探測方式“有人斷電”以及誤動作、短時失靈的問題。該裝置由光敏傳感器、電容式人體探測器、檢波器、低通濾波器、單片機和控制開關組成所述電容式人體探測器依次經過檢波器和低通濾波器連接在單片機的輸入端；所述光敏傳感器連接在單片機的另ー輸入端；單片機的輸出端與控制開關相連接。進ー步，所述電容式人體探測器由正弦波發生器、外接電阻和電極板組成所述電極板通過外接電阻連接在正弦波發生器上；所述檢波器的輸入端連接在電極板與外接電阻之間。進ー步，所述單片機可以由A/D轉換器和中央處理器(CPU)組成所述中央處理器(CPU)的ー個輸入端經A/D轉換器與低通濾波器相連，另ー個輸入端與光敏傳感器相連；所述中央處理器(CPU)的輸出端與控制開關相連。進ー步，所述光敏傳感器、正弦波發生器、外接電阻、檢波器、低通濾波器、單片機和控制開關可以安裝在感應盒中，感應盒由相配合的上蓋和底座組成，上蓋在光敏傳感器處有對準探測區域的開孔。進一歩，所述電極板可以安裝在室內椅子靠背上或房門上。進ー步，所述正弦波發生器、檢波器、低通濾波器可以集成到一個電場集成電路芯片上。本技術采用的節電控制裝置及方法使用單片機作為控制單元，基于電容效應實現了人體探測的關鍵技術，解決了傳統探測方式“有人斷電”以及誤動作、短時失靈的問題，在節電的同時，亦給人們的生活帶來了方便，實現了智能化、人性化控制。附圖說明圖I是本技術實施例提供的控制裝置的結構原理圖；圖2是本技術實施例提供的感應盒的結構示意圖；圖3是本技術實施例提供的電極板的結構示意圖；圖4是利用本技術實施例進行節電控制的實現流程圖。 具體實施方式為了使本技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本技術，并不用于限定本技術。圖I示出了本技術實施例提供的基于電容效應檢測人體的節電控制裝置的結構示意圖。為了便于說明，僅僅示出了與本技術實施例相關的部分。該裝置由光敏傳感器6、電容式人體探測器I、檢波器2、低通濾波器3、單片機4和控制開關5組成電容式人體探測器I依次經過檢波器2和低通濾波器3連接在單片機4的輸入端;光敏傳感器6連接在單片機4的另一輸入端；單片機4的輸出端與控制開關5相連接。作為本技術實施例的一優選方案，電容式人體探測器I由正弦波發生器11、外接電阻13和電極板12組成電極板12通過外接電阻13連接在正弦波發生器11上；檢波器2的輸入端連接在電極板12與外接電阻13之間。作為本技術實施例的一優選方案，正弦波發生器11、檢波器2、低通濾波器3可以集成到一個電場集成電路芯片上。作為本技術實施例的一優選方案，單片機4可以由A/D轉換器41和中央處理器(CPU) 42組成中央處理器(CPU) 42的一個輸入端經A/D轉換器41與低通濾波器3相連，另一個輸入端與光敏傳感器6相連；中央處理器(CPU) 42的輸出端與控制開關5相連。作為本技術實施例的一優選方案，如圖2所示，光敏傳感器6、正弦波發生器11、外接電阻13、檢波器2、低通濾波器3、單片機4和控制開關5可以安裝在感應盒中，感應盒由相配合的上蓋8和底座9組成，上蓋8在光敏傳感器6處有對準探測區域的開孔。作為本技術實施例的一優選方案，電極板12可以安裝在室內椅子靠背上或房門上。圖4示出了利用本技術實施例進行節電控制方法的實現流程。該方法包括SlOl :判斷光照度是否滿足開燈條件，若滿足開燈條件則進入S102，否則返回SlOl ；S102 :通過正弦波發生器11和外接電阻13給電極板12通電，并對電極板12上的電壓值循環采樣；S103 :對采集到得電壓信號進行濾波處理；S104 :將濾波得到的電壓信號進行A/D轉換；S105 :將得到的數字量電壓值與基準電壓值比較(人體和電極板12的距離發生變化時電極板12上的電壓值會發生變化)，判斷室內是否有人；如室內無人，則進入S106 ;若室內有人，則進入S107 ；S106 :控制開關5斷開，返回SlOl ;S107 :控制開關5閉合，返回S101。以下結合附圖及具體實施例對本技術的應用原理作進ー步描述。電容器是ー種能儲存電荷的元件，最簡單的電容器由兩個導電極板和中間的絕緣電介質構成。當給電容器通電時，兩個板上因為電流作用分別帶有正負電荷。因為極板中間是絕緣的，所以電荷無法中和，就會在極板上積累。衡量電容器容納電荷本領的物理量是電容值C，對于導電極板是平行板的電容器，電容值由下面的公式決定C = ~ d式中C——電容器的電容值；e 0——真空的介電常數；e r——極板間介質相對于真空的相對介電常數；S——極板的相對有效面積；d——極板間的距離。介質是電容器最重要的部分，如果介質變化，即介質相對于真空的相對介電常數變化，電容值就發生變化，極板上的電荷量隨之變化，兩個極板的電壓也相應變化。極板電壓與電容的變化關系是U CC- C一般地，空氣相對于真空的相對介電常數e r I，水相對于真空的相對介電常數er 80。由于人體能貯存一定的電荷，所以人體明顯地存在電容。同時人體中還包含了離子物質，可以成為很好的電導體。如果將ー個導電極板作為ー塊極板，將人體作為另ー塊極板，人體和導電極板間就形成了ー個電容。因為人體中的大部分物質都是水，介電常數較空氣高很多，所以該電容器在有人和沒人時電容值差別較大。且由前面公式可知，電容值與距離d有夫，因此如果人體運動的話，電容值也會有相應的變化。故只要有人存在，不論他是靜止的，還是運動的，都會影響電容值的大小，從而影響電壓的大小。據此，通過測量電壓值可以實現人體檢測功能，從而對照明等用電達到“有人通電、無人斷電”的智能控制。如圖I所示，電極板12和人體極板7構成電容器，電容式人體探測器I中的正弦波發生器11與外接電阻13 (22k Q )配合產生120kHz正弦波給電極板12通電。當室內人體狀態發生變化(指無人、有人)時，極板電場發生變化，相應的電容值發生改變，測得的電壓與1/C成比例變化。無本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于電容效應檢測人體的節電控制裝置，其特征在于，該裝置由光敏傳感器、電容式人體探測器、檢波器、低通濾波器、單片機和控制開關組成：所述電容式人體探測器依次經過檢波器和低通濾波器連接在單片機的輸入端；所述光敏傳感器連接在單片機的另一輸入端；單片機的輸出端與控制開關相連接；所述電容式人體探測器由正弦波發生器、外接電阻和電極板組成：所述電極板通過外接電阻連接在正弦波發生器上；所述檢波器的輸入端連接在電極板與外接電阻之間。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐紅東，趙秀珍，姚慶梅，邵蘭云，王桂娟，呂紅麗，王秋霞，董從銀，
申請(專利權)人：山東建筑大學，
類型：實用新型
國別省市：