一种适用于多探头的识别和驱动及信号采样的控制电路的制作方法

1.本发明涉及探头技术领域，尤其涉及一种适用于多探头的识别和驱动及信号采样的控制电路。


背景技术：

2.探头在橱柜等场合广泛运用，其种类较为繁多，目前主流类型为ip探头和pir探头，不同的探头需对应不同的探头控制器来发挥对应的功能，即ip探头得匹配ip控制器以发挥非接触式手挥开关、调光、门开关等作用，pir探头需与pir控制器配对使用，用来检测人体存在，从而实现延时控制。
3.该种一对一匹配要求，造成在系统中若要实现不同的功能，得提前准备多组多种类探头和控制器，既带来装配拆卸的麻烦，更造成现有的只能为对应探头提供驱动和信号采样的控制电路，因控制器的更换而重新设计，导致生产制造成本骤增，且十分不便。
4.为了克服该问题，部分厂商在探头内置控制模块，使控制器与探头内的控制模块之间通过数据模式通讯，以识别探头及探头信号。该种方式能有效解决一个控制器只能适用于一种探头的问题，使得通过一个控制器控制多种探头，实现产品的多功能变为可能。
5.但该方式增加了探头的结构复杂度，使得探头的体积和尺寸变大，而在橱柜等系统里，探头大多嵌入式安装在18mm左右厚度的木板侧面，改变后的探后无疑无法满足现有的应用需求，只得在原有体积和大小基础上进行改进，这又变相对探头的设计提出了更高要求，使得生产成本又人为增加。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种设计简单，可有效识别出不同探头并为之提供对应的驱动及信号采样的控制电路。
7.为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种适用于多探头的识别和驱动及信号采样的控制电路，所述控制电路包括探头，其特征在于：所述控制电路还包括，
8.控制模块，所述控制模块包括输出端和采样端；
9.导通部件，所述导通部件与控制模块的输出端和探头分别相连，所述控制模块通过控制导通部件的通断使控制电路在识别状态和正常工作状态之间切换；
10.电源模块，所述电源模块与导通部件和探头分别相连以分别形成第一支路和第二支路；
11.其中，所述控制模块的采样端连接在导通部件与探头之间，并在控制电路处于识别状态时周期性采集电信息n次并对采集的电信息进行分析以识别探头为ir类型或pir类型。
12.进一步的，所述控制模块还包括连接在电源模块与探头之间以当控制电路处于正常工作状态时对ir探头进行信号采样的信号端，所述采样端在控制电路处于正常工作状态时对pir探头进行信号采集；
13.所述正常工作状态对应着探头类型被成功识别且控制模块按照探头类型使第一支路为ir探头提供驱动或第二支路为pir探头提供驱动。
14.进一步的，所述控制电路处于识别状态对应着导通部件导通，而控制电路处于正常工作状态对应着导通部件关断。
15.进一步的，所述电信息为探头输出的电压，所述分析包括计算采集的n次电压的平均值以及采集的最大电压与最小电压之间的差值。
16.进一步的，所述控制电路还包括可对信号端采集的信息进行放大的放大模块。
17.进一步的，所述导通部件与探头之间设有两并联的第一电阻和第二电阻。
18.进一步的，所述电源模块与探头之间设有第三电阻。
19.进一步的，所述放大模块包括放大电路、第一滤波电容和第二滤波电容；
20.所述第一滤波电容的一端连接在第三电阻和探头之间而另一端接地；
21.所述第二滤波一端与第三电阻相连而另一端通过放大电路与控制模块相连。
22.进一步的，所述导通部件为pnp型三极管，所述周期性对应的时间周期为15ms，所述n取值4。
23.与现有技术相比，本发明的优点在于：
24.根据探头的基本电路特性设计控制电路，结合ir探头和pir探头各自的输出电压特性，对采集的电压平均值、最大与最小电压间的差值进行分析，能精准判断探头类型，并根据探头类型，通过控制导通部件的导通与关断来选择不同的驱动模式和信号采样，实现了同一控制电路适用于不同探头，并为不同探头提供驱动和信号采集，提高了电路适用性，且该电路设计简单巧妙，大大降低了生产成本。
附图说明
25.图1为本技术适用于多探头的识别和驱动及信号采样的控制电路的结构框图。
26.图2为本技术适用于多探头的识别和驱动及信号采样的控制电路的优选电路原理图。
27.图3为业界常用的ip探头内部电路原理图。
28.图4为业界常用的pir探头内部电路原理图。
具体实施方式
29.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.图1示出了本技术适用于多探头的识别和驱动及信号采样的控制电路的结构框图，图2为该控制电路对应的优选实施例。如图1所示，该控制电路包括探头1、控制模块2、导通部件3和电源模块4，控制模块2包括输出端so和采样端eo，导通部件3与控制模块2的输出端so和探头1分别相连，控制模块2通过输出端so输出高低电平来控制导通部件3的通断，以使控制电路在识别状态和正常工作状态之间切换，电源模块4与导通部件3和探头1分别相连以分别形成第一支路q1和第二支路q2，且控制模块2的采样端eo连接在导通部件3与探头1之间，并能在控制电路处于识别状态时周期性采集电信息n次，对采集的电信息进行分析
以识别探头为ir或pir类型。
31.如背景技术提到的，目前的电路无法识别和匹配多种探头，只能一种探头对应一种控制器，这极大增加了生产成本，在探头内内置控制模块的方式，看似降低了成本，实则由于造成探头在体积和尺寸方面的增大，影响了探头的适用性，不可取。
32.如图3所示，ir探头接口的1脚到地之间连接的是红外发射二极管，在该红外发射二极管接通后，其会输出稳定的电压；pir探头里的pir1为数字探头，在未检测到人体信号时，会持续输出低电平，且pir探头输出较拉电流能力较低，当输出低电平的pir探头与高电平电路连接时，会将该高电平拉低下降，从而使得输出的最高电压与最低电压之差较大。
33.为了便于采样分析，在本技术中，该电信息为采样端采集的电压，该分析包括计算采集的n次电压的平均值以及采集的最大电压与最小电压之间的差值。由此实现本技术通过利用探头的上述基本电路特性，对电压信号进行采集分析，以对探头类型进行精准判断识别，而无需重新设计电路和更换控制器，降低了生产成本。
34.作为优选，本技术的控制电路处于识别状态对应着导通部件导通，处于正常工作状态对应着导通部件关断。如图2所示，该导通部件在本实施例中优先采用pnp型三极管q4。
35.如前所述，该探头1包括ip探头和pir探头，此控制电路的控制模块2会根据探头类型使第一支路或第二支路为探头提供驱动，具体来说，当探头为ip探头时，控制模块2会通过控制导通部件3而使第一支路q1为探头供电，而当探头为pir探头时，该探头直接由第二支路q2，此处驱动支路的区分也是基于两探头的基本电路特性决定。
36.该控制电路处于识别状态时，控制模块2启动，给so脚输出低电平，在so脚为低电平期间，q4被导通，电源模块4的电压加载到探头1的接口1脚。在so脚拉低后，启动检测eo脚电压，每延时一段时间(此处具体选取15ms)后再次采样，如此连续采样个n次(此处n取值为4)左右后给so脚输出高平。
37.显然，根据探头特性可知，此处使q4导通的目的更多在于，当接入的是ip探头时，能由第一支路q1作为电源进行供电，以便后续电压的采样。而若接入的是pir探头，则根据pir探头的特性可知，其将直接由第二支路q2供电，即pir探头的供电引脚通过探头接口的3脚连接电源模块4，pir探头的输出脚连接在探头接口的1脚。在本技术中，该电源模块vcc的电压为3.3v，因为一般pir探头的工作电压要小于3.6v。
38.之所以采用三极管，是由于pir探头的输出有高低电平两种情况，当其输出低电平时，在前面已经探讨，该种情形能很快根据电压平均值和差值分辨出安装的到底是ir探头还是pir探头。难点在于，若pir探头输出了高电平，控制模块的采样端测得的4组电压将都是大于3v的，这将同没有连接探头的情况相同，此时就无法区分出到底是连接了pir探头还是没有连接探头。由于采用的是三极管，则能很好的通过利用三极管的基本特性而将该种情形区分开，具体详见下文分析。
39.ir探头的红外发射二极管在控制电路处于识别状态下时，会正常导通，该二极管的电压范围在1.0
‑
1.2v之间(与驱动电流有关，但固定电流基本保持不变)，若4次采样的电压的平均值基本在该范围，且最大电压和最小电压值之间的差值小于0.1v，则可以确定探头所接的就是ir探头。
40.结合图4，若采样端采集的电压从3.3v线性下降，4组数据求得平均值较小，尤其是最大电压与最小电压值之间的差值很大，则可以判断出当前所接探头为pir探头，且该探头
此时输出的是低电平。
41.若测得的4组电压值都大于3v，由于前述已设定，在连续采样4后给so脚输出高平，为了区分此时到底接了pir探头还是未接探头，选择在q4关断后，继续每隔一段时间(此处依旧选取15ms)采样一次，共采集4次电压数据，若该高电平是因pir探头感测到人体信号导致ral脚输出高电平引起，则第二次采集的4组数据都仍将大于3v，若该高电平是因为没接入探头所致，则在间隔采样4次过程中，会因为q4的c级电荷泄放原因，导致每次采样的数据都会比前一次小，这样就会使得计算出的电压平均值小于3v，最大电压与最小电压值之间的差值会大于1v，如此，就可通过该种方式轻松区别出到底是接了pir探头，只是此刻pir探头感应到了人体信号而输出高电平，还是未接探头，从而实现精准判断识别。
42.值得提及的是，该三极管也可采用其他关断器件代替，比如mos管等，只要能实现和三极管类似的功能和效果即可。
43.在识别出探头类型后，控制电路即会转为正常工作状态，即此时q4关断。为了能及时准确获取探头信息，该控制模块2还包括连接在电源模块4与探头1之间以当控制电路处于正常工作状态时对ir探头进行信号采样的信号端sig，对应pir探头，则直接由采样端eo对pir探头进行信号采样。
44.同时，根据前述对ip探头的披露，控制模块2会每隔m秒导通一次，以使第一支路q1导通，为ir探头供电，使其正常工作，反之则会直接由电源模块4为pir探头供电。此处m取值15ms，第一支路q1中设置有连接在导通部件3与探头1之间且并联的第一电阻r15和第二电阻r16，eo端则连接在探头接口的1脚上。
45.ir探头有遮挡时，其接收到的信号会很弱，本技术的控制电路解决该问题的方式即是，依据ir探头的特性，在由q1支路为其供电的同时，由于支路q2的存在，其能直接在此情形下被转换成偏置电路以提供偏置电压，从而便于微弱信号也能传输至控制模块。显然，为了确保该偏置电压的提供，第二支路q2中设置有连接在电源模块4与探头1之间的第三电阻r22。
46.为了确保控制模块2能准确采集到来自ir探头的信号，该控制电路还包括放大模块5，如图2所示，该放大模块5包括放大电路51、第一滤波电容c22和第二滤波电容c21，第一滤波电容c22的一端连接在第三电阻r22和探头1之间而另一端接地，第二滤波电容c21一端与第三电阻r22相连而另一端通过放大电路51与控制模块2的信号端sig相连。
47.至于接入的是pir探头，则pir探头将通过r22电阻供电，其输出信号会直接呈现在eo引脚上，而直接由控制模块2的eo端口采样后获得。
48.如此，通过巧妙利用两种探头基本电路特性和导通部件的基本特性，设置出在识别状态时能通过获取电压采样值，并对电压采样值进行分析判断，精准判断出探头类型；而在正常工作状态时，又能依据探头特性将该电路巧妙转化成为对应探头提供驱动和偏置电压，以供信号采集或直接对信号进行采集，使得一个电路即实现了对探头的识别判断，又实现了对探头提供准确驱动和精准信号采样，而电路本身结构设计简单，在提高了电路的多功能性及适用性的同时，确保了生产成本的降低。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。