專利名稱：人體活動(dòng)量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測人體活動(dòng)量大小的人體活動(dòng)量傳感器。屬于家用電器的檢測技術(shù)領(lǐng)域。
利用熱釋電紅外傳感器檢測人體輻射紅外線的人體檢測器已使用得較普遍，主要的核心部件－－熱釋電紅外傳感器中有紅外線波長 7～15μm帶通特性的濾光器，使檢測器僅對溫度變化在人體溫度范圍敏感(人體的體溫約30℃，即300K，則人體輻射的遠(yuǎn)紅外線能量的波長在于9～10μm有一個(gè)峰)，這樣對飄動(dòng)的熱氣和燈光、日光等的抗干擾能力較強(qiáng)。使用裝有兩個(gè)聯(lián)接成差動(dòng)形式的檢測單元的傳感器，可以對周圍急劇溫度變化、外部振動(dòng)和外來干擾光噪聲不敏感。因?yàn)樾盘?hào)同時(shí)進(jìn)入兩個(gè)檢測元件，兩者的差動(dòng)效應(yīng)使上述不需要的信號(hào)相互抵消。這樣，只有移動(dòng)中人體輻射的紅外線以不同的時(shí)序進(jìn)入兩個(gè)檢測單元，不會(huì)互相抵消，因而可以正確地檢測出人體的活動(dòng)情況。
傳統(tǒng)的人體檢測器框圖如圖1所示本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種人體活動(dòng)量傳感器，使其能檢測出人體活動(dòng)劇烈的程度。
本實(shí)用新型的內(nèi)容是人體活動(dòng)量傳感器，包括1、 聚光系統(tǒng)，為一菲涅爾透鏡。
2、 熱釋電傳感器，為一雙單元熱釋電探頭。
3、 用于將熱釋電傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)放大的頻域限制放大器，由運(yùn)算放大器L3A、L3B組成。
4、 用于對上述電信號(hào)進(jìn)行整形的波形整形電路，由可變電阻R11及運(yùn)算放大器L3B組成。
5、 用于對上述輸出脈沖進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)的脈沖計(jì)數(shù)器，其中L1負(fù)責(zé)輸出定時(shí)脈沖，R1、C4確定時(shí)間間隔的長度，數(shù)字芯片L4A、L4B完成反相功能，數(shù)字芯片L4C、L4D完成反相延時(shí)功能，數(shù)字芯片L5A、L5B為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。
6、用于將上述計(jì)數(shù)器的數(shù)值進(jìn)行鎖存的數(shù)據(jù)鎖存器和數(shù)據(jù)插座，由鎖存器L2和插座8PIN組成。
本實(shí)用新型的電路方框圖如圖2所示。
從原理上講，利用紅外探測到人體以大約0.2～2米／秒的速度移動(dòng)的同時(shí)輻射出的紅外線后，經(jīng)聚光系統(tǒng)的菲涅爾透鏡作用，雙單元熱釋電探頭便會(huì)產(chǎn)生微弱的頻率約為0.1Hz～10Hz電信號(hào)，經(jīng)過特制的頻域限制(0.1Hz～10Hz)高增益信號(hào)放大器后便可獲得具有一定幅度的電信號(hào)。此時(shí)在本實(shí)用新型中，首先采用不可重觸發(fā)的單穩(wěn)觸發(fā)器對波形進(jìn)行整形，以獲得相對于人活動(dòng)情況的輸出脈沖，然后再利用時(shí)鐘產(chǎn)生器與脈沖計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)(如定時(shí)時(shí)間為1分鐘、4分鐘等)計(jì)數(shù)、鎖存，從而獲得人體活動(dòng)量的具體數(shù)量值。


圖1已有技術(shù)電路框圖圖2本實(shí)用新型電路框圖圖3人體活動(dòng)量傳感器用數(shù)字電路器件實(shí)現(xiàn)的電路圖圖4人體活動(dòng)量傳感器用微處理器實(shí)現(xiàn)的電路圖
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的內(nèi)容圖3所示的人體活動(dòng)量傳感器高增益放大整形電路主要完成人體活動(dòng)信號(hào)的檢測、高增益放大和脈沖波形整形，以確保定時(shí)計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。其中運(yùn)算放大器L3A、L3B完成高增益放大和波形整形功能，其靈敏度由可調(diào)電阻R11調(diào)節(jié)。圖3電路的輸出(physical)為一串矩形脈沖。
人體活動(dòng)量傳感器的定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)鎖存電路是用多個(gè)數(shù)字電路芯片構(gòu)成的，其中L1負(fù)責(zé)輸出定時(shí)脈沖，其定時(shí)間隔的長度由R1、C4確定。數(shù)字芯片L4A、L4B完成反相功能，數(shù)字芯片L4C、L4D完成反相延時(shí)功能，數(shù)字芯片L5為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，數(shù)字芯片L2將計(jì)數(shù)器的數(shù)值進(jìn)行鎖存。8PIN為鎖存器的輸出端插座。
圖4所示的人體活動(dòng)量傳感器的定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)鎖存顯示電路由微處理器U201及其外接的數(shù)據(jù)鎖存器U202、外接程序存儲(chǔ)單元U203完成脈沖計(jì)數(shù)。此方案的具體實(shí)現(xiàn)用軟件控制，微處理器還可以用來完成其他邏輯處理和控制功能。
只要適當(dāng)調(diào)整可變電阻的值，便可獲得人體活動(dòng)量的大小。一般情況是，無人時(shí)為零，輕微活動(dòng)或睡眠時(shí)為100以下，一般步行為100－200之間，較重活動(dòng)200－300之間，重活動(dòng)為300以上。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的人體活動(dòng)量傳感器，能自動(dòng)檢測出人體活動(dòng)劇烈的程度，為家用電器的智能化提供了必備的人體活動(dòng)情況，是家用電器更新?lián)Q代的首選傳感器。
權(quán)利要求1.一種人體活動(dòng)量傳感器，包括(1)聚光系統(tǒng)，為一菲涅爾透鏡；(2)熱釋電傳感器，為一雙單元熱釋電探頭；其特征在于還包括(3)用于將熱釋電傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)放大的頻域限制放大器，由運(yùn)算放大器L3A、L3B組成；(4)用于對上述電信號(hào)進(jìn)行整形的波形整形電路，由可變電阻R11及運(yùn)算放大器L3B組成；(5)用于對上述輸出脈沖進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)的脈沖計(jì)數(shù)器，其中L1負(fù)責(zé)輸出定時(shí)脈沖，R1、C4確定時(shí)間間隔的長度，數(shù)字芯片L4A、L4B完成反相功能，數(shù)字芯片L4C、L4D完成反相延時(shí)功能，數(shù)字芯片L5A、L5B為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；(6)用于將上述計(jì)數(shù)器的數(shù)值進(jìn)行鎖存的數(shù)據(jù)鎖存器和數(shù)據(jù)插座，由鎖存器L2和插座8PIN組成。
2.一種人體活動(dòng)量傳感器，包括(1)聚光系統(tǒng)，為一菲涅爾透鏡；(2)熱釋電傳感器，為一雙單元熱釋電探頭；其特征還在于包括(3)用于將熱釋電傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)放大的頻域限制放大器，由運(yùn)算放大器L2A、L2B組成；(4)用于對上述電信號(hào)進(jìn)行整形的波形整形電路，由可變電阻R10及運(yùn)算放大器L2B構(gòu)成；(5)用于邏輯處理和控制的定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)鎖存及顯示接口電路，由微處理器U201、外接的數(shù)據(jù)鎖存器U202、外接程序存儲(chǔ)單元U203組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種人體活動(dòng)量傳感器。屬于家用電器的檢測技術(shù)領(lǐng)域。該傳感器對熱釋電紅外探頭檢測到的信號(hào)進(jìn)行波形整形、定時(shí)計(jì)數(shù)、鎖存等技術(shù)處理，從而達(dá)到對傳感器檢測范圍內(nèi)人體活動(dòng)量大小進(jìn)行定量檢測的目的，主要包括熱釋電紅外探頭、頻域限制的高增益信號(hào)放大器、時(shí)鐘產(chǎn)生器、脈沖計(jì)數(shù)器和輸出鎖存或顯示器接口。
文檔編號(hào)A61B5/11GK2214797SQ94216958
公開日1995年12月13日 申請日期1994年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月16日
發(fā)明者張良杰, 王普, 李衍達(dá) 申請人:清華大學(xué), 中國航空技術(shù)進(jìn)出口廣州公司