一种红外收发一体传感器、门控系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及门控开关领域，具体涉及一种红外收发一体传感器、门控系统及其控制方法。


背景技术：

2.传统的红外柜门控制开关，在硬件电路设计之初就已经设置了触发信号的阈值，一方面，当经过长时间使用以后，红外传感器出现老化引起红外信号衰减从而造成红外柜门控制开关失效；另一方面，红外传感器老化后，电路产生漏电流变大，引起设备功耗增加，加速电池电量消耗，电池耗尽后设备失效，必须要重新更换电池。
3.因此，设计一种可有效延迟红外传感器寿命，同时减少更换电池次数的红外收发一体传感器、门控系统及其控制方法，对本领域技术人员来说是至关重要的。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种红外收发一体传感器、门控系统及其控制方法，克服了现有技术中红外传感器出现老化引起红外信号衰减从而造成红外柜门控制开关失效，以及电路产生漏电流变大引起设备功耗增加，加速电池电量消耗的缺陷。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种红外收发一体传感器，其优选方案在于：所述红外收发一体传感器包括发射管、接收管以及等腰三角形支架，所述发射管以45
°
角朝向所述等腰三角形支架的第一侧腰设置，所述发射管以45
°
角朝向所述等腰三角形支架的第二侧腰设置，且所述发射管和所述接收管的高度均低于所述三角形支架的最大高度。
6.其中，较佳方案为：所述等腰三角形支架的底部设置有一基座，所述发射管的管脚和所述接收管的引脚均穿过所述基座并往所述基座的外部延伸。
7.为解决现有技术存在的问题，本发明还提供一种门控系统，其优选在于：所述门控系统包括如上所述的红外收发一体传感器，还包括主控器、信号调制电路以及信号转换电路，所述红外收发一体传感器设置于外部门板上，所述主控器的输出端与所述信号调制电路的输入端电连接，所述信号调制电路的输出端与所述发射管的管脚连接，所述接收管的管脚与所述信号转换电路连接，所述信号转换电路与所述主控器电连接。
8.其中，较佳方案为：所述信号调制电路为rc滤波积分电路，用于将可动态调节的pwm信号转换为可动态调节的电压信号。
9.其中，较佳方案为：所述信号转换电路包括用于将电压信号转换为数字信号的io电平逻辑翻转模块以及用于将电压信号转换为模拟信号的ad采样校准模块，所述io电平逻辑翻转模块和所述ad采样校准模块均于所述主控器电连接。
10.其中，较佳方案为：所述主控器包括gpio口和ad口，所述io电平逻辑翻转模块与所述gpio口信号连接，所述ad采样校准模块信号与所述ad口连接。
11.为解决现有技术存在的问题，本发明还提供一种门控系统控制方法，其优选方案在于，所述门控系统控制方法用于控制如上所述的门控系统，具体包括以下步骤：
12.获取红外收发一体传感器的初始触发阈值；
13.通过主控器以固定频率发送可动态调节的pwm信号至红外收发一体传感器；
14.通过红外收发一体传感器获取信号并发送回主控器；
15.通过主控器接收信号并获取红外收发一体传感器的当前触发阈值；
16.将当前触发阈值与初始触发阈值进行比较，并在当前触发阈值低于初始触发阈值时，调大pwm信号的占空比。
17.其中，较佳方案为，所述“通过主控器以固定频率发送可动态调节的pwm信号至红外收发一体传感器”具体包括以下步骤：
18.通过主控器以固定频率发送可动态调节的pwm信号至信号调制电路；
19.通过信号调制电路将pwm信号整形生成电压信号后发送至红外收发一体传感器。
20.其中，较佳方案为，所述“通过红外收发一体传感器获取信号后发送回主控器”具体包括以下步骤：
21.红外收发一体传感器获取信号后将其发送至ad采样校准模块和io电平逻辑翻转模块；
22.通过ad采样校准模块将信号处理生成对应的模拟信号并发送至主控器的ad口，以及通过io电平逻辑翻转模块将信号处理生成对应的数字信号并分别发射至主控器的gpio口；
23.在主控器检测到其gpio口翻转后，读取当前ad参数值，并将该ad参数值作为红外收发一体传感器的当前触发阈值。
24.其中，较佳方案为，所述“获取红外收发一体传感器的初始触发阈值”具体包括以下步骤：
25.将红外收发一体传感器遮挡；
26.通过主控器自动调整pwm信号的占空比并发送至红外收发一体传感器；
27.通过红外收发一体传感器将信号发送回主控器；
28.当主控器获取到信号并检测到其gpio口翻转后，读取当前ad参数值，并将其作为红外收发一体传感器的初始触发阈值进行存储，同时将当前对应的pwm信号的占空比值进行存储。
29.本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种红外收发一体传感器、门控系统及其控制方法，对红外收发一体传感器是否发生衰减进行了有效且及时的监测，并通过在红外收发一体传感器发生衰减后及时对发送的pwm信号的占空比进行调整，有效提高了红外柜门控制系统的使用寿命，同时减少客户更换电池的次数，提高客户体验性，降低废旧电池处理所带来的环境污染问题，同时也响应了国家对环境保护的政策。
附图说明
30.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
31.图1是本发明中的一种红外收发一体传感器的结构示意图；
32.图2是本发明中的一种门控系统的结构示意图一；
33.图3是本发明中的一种门控系统的结构示意图二；
34.图4是本发明中的一种门控系统控制方法的流程图一；
35.图5是本发明中的一种门控系统控制方法的流程图二；
36.图6是本发明中的一种门控系统控制方法的流程图三；
37.图7是本发明中的一种门控系统控制方法的流程图四。
具体实施方式
38.现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
39.如图1所示，本发明提供一种红外收发一体传感器的优选实施例。
40.一种红外收发一体传感器，参考图1，所述红外收发一体传感器包括发射管11、接收管12以及等腰三角形支架，所述发射管11以45
°
角朝向所述等腰三角形支架的第一侧腰设置，所述发射管11以45
°
角朝向所述等腰三角形支架的第二侧腰设置，且所述发射管11和所述接收管12的高度均低于所述三角形支架的最大高度。
41.具体的，并参考图1，所述红外收发一体传感器主要用于设置在门板上以作为门控开关使用，所述等腰三角形支架包括基板131、支撑柱132以及两条腰边，所述支撑柱132设置在基板131上，两条所述腰边均设置在基板131上且分布在所述支撑柱132的两侧，所述支撑柱132能够用于将所述红外收发一体传感器固定在门板上，所述发射管11设置在所述等腰三角形支架的其中一条腰边的一侧，且以45
°
角朝向该侧设置；所述接收管12设置在所述等腰三角形支架的另一条腰边的一侧，且以45
°
角朝向该侧设置。
42.其中，当所述发射管11接收到电信号后能够通过门板反射至所述接收管12并被所述接收管12接收。
43.在其中一个实施例中，并参考图1，所述发射管11和所述接收管12的高度均低于所述三角形支架的最大高度，以用于最大程度减少所述红外收发一体传感器1散射角带来的影响。
44.如图2所示，本发明提供一种门控系统的优选实施例。
45.一种门控系统，参考图2，所述门控系统包括如上所述的红外收发一体传感器1，还包括主控器2、信号调制电路3以及信号转换电路4，所述红外收发一体传感器1设置于外部门板上，所述主控器2的输出端与所述信号调制电路3的输入端电连接，所述信号调制电路3的输出端与所述发射管11的管脚连接，所述接收管12的管脚与所述信号转换电路4连接，所述信号转换电路4与所述主控器2电连接。
46.具体的，参考图2，所述红外收发一体传感器1固定在外部门板上且与所述主控器2信号连接，以用作门控开关；所述主控器2主要用于发送一定频率的可动态调节pwm信号，以及接收所述红外收发一体传感器1发送回的信号，所述主控器2通过所述红外收发一体传感器1发送回的信号能够获取所述红外收发一体传感器1的初始触发阈值，以及能够通过检测所述红外收发一体传感器1当前触发阈值来判断所述红外收发一体传感器1的信号是否发生了衰减。
47.其中，所述信号调制电路3的输入端与所述主控器2连接，以用于接收所述主控器2发送的可动态调节pwm信号，并对接收到的可动态调节pwm信号进行信号转换以转换成可动态调节的电压信号。
48.其中，所述信号调制电路3的输出端与所述发射管11的管脚连接，以用于将可动态调节的电压信号发送至所述发射管11的管脚；该信号进入所述发射管11后将被反射至所述接收管12。
49.其中，所述信号转换电路4与所述接收管12的管脚连接并接收其发送的信号，并对该信号进行处理后生成相应的数字信号和模拟信号；所述主控器2与所述信号转换电路4的输出端连接以用于接收其生成的数字信号和模拟信号，进而获取所述红外收发一体传感器1的初始触发阈值，以及判断所述红外收发一体传感器1的信号是否发生了衰减。
50.在其中一个实施例中，参考图2，所述信号调制电路3为rc滤波积分电路，用于将可动态调节的pwm信号转换为可动态调节的电压信号。
51.具体的，所述rc滤波积分电路具体为信号调制rc滤波积分电路，其能够将所述主控器2发送的可动态调节的pwm信号转换为可动态调节的电压信号，并将其发送至所述红外收发一体传感器1。
52.在其中一个实施例中，参考图3，所述信号转换电路4包括用于将电压信号转换为数字信号的io电平逻辑翻转模块41以及用于将电压信号转换为模拟信号的ad采样校准模块42，所述io电平逻辑翻转模块41和所述ad采样校准模块42均于所述主控器2电连接。
53.进一步地，参考图3，所述主控器2包括gpio口和ad口，所述io电平逻辑翻转模块41与所述gpio口信号连接，所述ad采样校准模块42信号与所述ad口连接。
54.具体的，所述io电平逻辑翻转模块41的输出端与所述主控器2的gpio口信号连接，其能够将电压信号转换为数字信号，并控制所述主控器2的gpio口进行翻转；所述ad采样校准模块42的输出端与所述主控器2的ad口信号连接，其能够将电压信号转换为模拟信号；其中，当所述主控器2检测到其gpio口翻转之后读取此刻的ad参数值，并将该ad参数值进行存储以作为所述红外收发一体传感器1的触发阈值。
55.如图4所示，本发明还提供一种门控系统控制方法的优选实施例。
56.一种门控系统控制方法，参考图4，所述门控系统控制方法用于控制如上所述的门控系统，具体包括以下步骤：
57.s1、获取红外收发一体传感器的初始触发阈值。
58.s2、通过主控器以固定频率发送可动态调节的pwm信号至红外收发一体传感器。
59.s3、通过红外收发一体传感器获取信号并发送回主控器。
60.s4、通过主控器接收信号并获取红外收发一体传感器的当前触发阈值。
61.s5、将当前触发阈值与初始触发阈值进行比较，并在当前触发阈值低于初始触发阈值时，调大pwm信号的占空比。
62.具体的，并参考图1至图4，先获取红外收发一体传感器1的初始触发阈值，然后通过所述主控器2以一定频率发送pwm信号至所述红外收发一体传感器1，pwm信号的占空比可动态调节，该信号先发送至所述红外收发一体传感器1的所述发射管11，并反射至所述红外收发一体传感器1的所述接收管12，当所述红外收发一体传感器1的所述接收管12接收到信号以后，将信号发送回所述主控器2，所述主控器2通过获取该信号参数能够得出所述红外收发一体传感器1的当前触发阈值。
63.进一步地，并参考图1至图4，由于所述红外收发一体传感器1经过长时间使用之后，所述红外收发一体传感器1容易出现老化引起的红外信号衰减现象，通过所述主控器2
不断发送可动态调节的pwm信号至所述红外收发一体传感器1，并不断接收所述红外收发一体传感器1发送回的信号，能够不断获取所述红外收发一体传感器1的当前触发阈值，并且，通过将当前触发阈值与初始触发阈值进行比较后，能够判断所述红外收发一体传感器1是否发生衰减，当当前触发阈值低于初始触发阈值时，判定所述红外收发一体传感器1发生了衰减。
64.进一步地，并参考图1至图4，当发现所述红外收发一体传感器1发生了衰减之后，所述主控器2将适当调大pwm信号的占空比，如此反复可以明显提高所述红外收发一体传感器1的使用寿命，同时红外传感器信号衰减属于小概率事件，在实际使用过程中，对动态调节的频率可以以较大的时间间隔来做调整，以降低红外传感器的功耗，延长电池使用时间。
65.在其中一个实施例中，参考图5，所述“通过主控器2以固定频率发送可动态调节的pwm信号至红外收发一体传感器1”具体包括以下步骤：
66.s21、通过主控器以固定频率发送可动态调节的pwm信号至信号调制电路。
67.s22、通过信号调制电路将pwm信号整形生成电压信号后发送至红外收发一体传感器。
68.具体的，并参考图1至图5，通过所述主控器2以一定频率发送pwm信号至所述信号调制电路3，该pwm信号的占空比可动态调节，pwm信号经过所述信号调制电路3进行整形以后生成可动态调节的电压信号，并将该电压信号送至所述红外收发一体传感器1的发射管11。
69.在其中一个实施例中，参考图6，所述“通过红外收发一体传感器1获取信号后发送回主控器”具体包括以下步骤：
70.s31、红外收发一体传感器获取信号后将其发送至ad采样校准模块和io电平逻辑翻转模块。
71.s32、通过ad采样校准模块将信号处理生成对应的模拟信号并发送至主控器的ad口，以及通过io电平逻辑翻转模块将信号处理生成对应的数字信号并分别发射至主控器的gpio口。
72.s33、在主控器检测到其gpio口翻转后，读取当前ad参数值，并将该ad参数值作为红外收发一体传感器的当前触发阈值。
73.具体的，参考图1至图6，当所述红外收发一体传感器1的发射管11接收到电压信号后，将其发射并反射至所述红外收发一体传感器1的接收管12，当所述红外收发一体传感器1的接收管12接收到信号以后，将信号送至io电平逻辑翻转电路及ad采样校准电路，所述io电平逻辑翻转模块41将电压信号转换为数字信号，并控制所述主控器2的gpio口进行翻转；所述ad采样校准模块42将电压信号转换为模拟信号并生成一ad参数值至所述主控器2；其中，当所述主控器2检测到其gpio口翻转之后读取此刻的ad参数值，并将该ad参数值进行存储以作为所述红外收发一体传感器1的触发阈值。
74.在其中一个实施例中，参考图1至图7，所述“获取红外收发一体传感器1的初始触发阈值”具体包括以下步骤：
75.s11、将红外收发一体传感器遮挡。
76.s12、通过主控器自动调整pwm信号的占空比并发送至红外收发一体传感器。
77.s13、通过红外收发一体传感器将信号发送回主控器。
78.s14、当主控器获取到信号并检测到其gpio口翻转后，读取当前ad参数值，并将其作为红外收发一体传感器的初始触发阈值进行存储，同时将当前对应的pwm信号的占空比值进行存储。
79.具体的，将所述红外收发一体传感器1安装在门板上，并用门板遮挡住所述红外收发一体传感器1，此时，所述主控器2自动调制pwm信号的占空比，且从小到大开始调整，同时通过门板反射的信号经过所述红外收发一体传感器1的接收管12输入至所述io电平逻辑翻转电路及所述ad采样校准电路，所述io电平逻辑翻转模块41将电压信号转换为数字信号，并控制所述主控器2的gpio口进行翻转；所述ad采样校准模块42将电压信号转换为模拟信号并生成一ad参数值至所述主控器2；其中，当所述主控器2检测到其gpio口翻转之后读取此刻的ad参数值，并将该ad参数值进行存储以作为所述红外收发一体传感器1的初始触发阈值。
80.本发明通过设计一种门控系统及其控制方法，能够有效检测所述红外收发一体传感器1是否发生衰减，并在发现所述红外收发一体传感器1发生了衰减之后适当调大pwm信号的占空比，有效提高了所述红外收发一体传感器1的使用寿命，同时红外传感器信号衰减属于小概率事件，在实际使用过程中，对动态调节的频率可以以较大的时间间隔来做调整，以降低红外传感器的功耗，延长电池使用时间。使用上述门控系统及其控制方法后可明显延时红外传感器寿命，同时减少更换电池的次数，提升产品在客户端的使用美誉度。
81.以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

技术特征：
1.一种红外收发一体传感器，其特征在于：所述红外收发一体传感器包括发射管、接收管以及等腰三角形支架，所述发射管以45
°
角朝向所述等腰三角形支架的第一侧腰设置，所述发射管以45
°
角朝向所述等腰三角形支架的第二侧腰设置，且所述发射管和所述接收管的高度均低于所述三角形支架的最大高度。2.根据权利要求1所述的红外收发一体传感器，其特征在于：所述等腰三角形支架的底部设置有一基座，所述发射管的管脚和所述接收管的引脚均穿过所述基座并往所述基座的外部延伸。3.一种门控系统，其特征在于：所述门控系统包括如权利要求1-2任一所述的红外收发一体传感器，还包括主控器、信号调制电路以及信号转换电路，所述红外收发一体传感器设置于外部门板上，所述主控器的输出端与所述信号调制电路的输入端电连接，所述信号调制电路的输出端与所述发射管的管脚连接，所述接收管的管脚与所述信号转换电路连接，所述信号转换电路与所述主控器电连接。4.根据权利要求3所述的门控系统，其特征在于：所述信号调制电路为rc滤波积分电路，用于将可动态调节的pwm信号转换为可动态调节的电压信号。5.根据权利要求3所述的门控系统，其特征在于：所述信号转换电路包括用于将电压信号转换为数字信号的io电平逻辑翻转模块以及用于将电压信号转换为模拟信号的ad采样校准模块，所述io电平逻辑翻转模块和所述ad采样校准模块均于所述主控器电连接。6.根据权利要求5所述的门控系统，其特征在于：所述主控器包括gpio口和ad口，所述io电平逻辑翻转模块与所述gpio口信号连接，所述ad采样校准模块信号与所述ad口连接。7.一种门控系统控制方法，其特征在于，所述门控系统控制方法用于控制如权利要求4-6任一所述的门控系统，具体包括以下步骤：获取红外收发一体传感器的初始触发阈值；通过主控器以固定频率发送可动态调节的pwm信号至红外收发一体传感器；通过红外收发一体传感器获取信号并发送回主控器；通过主控器接收信号并获取红外收发一体传感器的当前触发阈值；将当前触发阈值与初始触发阈值进行比较，并在当前触发阈值低于初始触发阈值时，调大pwm信号的占空比。8.根据权利要求7所述的门控系统控制方法，其特征在于，所述“通过主控器以固定频率发送可动态调节的pwm信号至红外收发一体传感器”具体包括以下步骤：通过主控器以固定频率发送可动态调节的pwm信号至信号调制电路；通过信号调制电路将pwm信号整形生成电压信号后发送至红外收发一体传感器。9.根据权利要求7所述的门控系统控制方法，其特征在于，所述“通过红外收发一体传感器获取信号后发送回主控器”具体包括以下步骤：红外收发一体传感器获取信号后将其发送至ad采样校准模块和io电平逻辑翻转模块；通过ad采样校准模块将信号处理生成对应的模拟信号并发送至主控器的ad口，以及通过io电平逻辑翻转模块将信号处理生成对应的数字信号并分别发射至主控器的gpio口；在主控器检测到其gpio口翻转后，读取当前ad参数值，并将该ad参数值作为红外收发一体传感器的当前触发阈值。10.根据权利要求7所述的门控系统控制方法，其特征在于，所述“获取红外收发一体传
感器的初始触发阈值”具体包括以下步骤：将红外收发一体传感器遮挡；通过主控器自动调整pwm信号的占空比并发送至红外收发一体传感器；通过红外收发一体传感器将信号发送回主控器；当主控器获取到信号并检测到其gpio口翻转后，读取当前ad参数值，并将其作为红外收发一体传感器的初始触发阈值进行存储，同时将当前对应的pwm信号的占空比值进行存储。

技术总结
本发明涉及门控开关领域，具体涉及一种红外收发一体传感器、门控系统及其控制方法；所述红外收发一体传感器包括发射管、接收管以及等腰三角形支架，所述发射管以45


技术研发人员：刘巍 杨毅 唐鹏飞
受保护的技术使用者：深圳市越宏普智能光电科技有限公司
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/5/24