电子设备的过热保护系统、电子设备及控制方法与流程

1.本发明涉及电热保护领域，特别是涉及一种电子设备的过热保护系统、电子设备及控制方法。


背景技术：

2.随着科技技术的不断发展，在万物互联、人工智能、ar/vr以及5g通信技术不断的加持下，3d成像领域正越来越受到人们的重视，因为3d信息可以提供人们更多的真实世界的信息，这是2d信息所不具备的。因此，通过tof来进行测距并获得三维信息的技术在3d成像方面得到广泛的应用。但是tof主要采用主动光源，无论是led还是激光，在工作状态下都是一个发热源，过热不仅影响电子产品的工作性能，甚至严重时还会造成安全事故，如存在电子电路出现短路起火或者电池爆炸等风险。此外，主动的3d摄像头在高温下也容易出现噪声，影响距离探测精度，因此提前预判其是否处于较高的工作温度使其自动进入待机或关机状态是非常有必要的。
3.现有技术通常是在tof模组内部设置温度探测器来进行实时温度检测与反馈，从而保证tof模组安全高效的工作环境。但这种做法却忽略了tof模组周边的共温区的温度是否处于合理的状态下，这样容易引起整个电子产品装置处于危险之中，较轻的情况下会出现高温烫手或电子装置发热功能不正常，严重的情况下会出现电子装置发热过高而烧毁，更恶劣的情况下是起火燃烧或者爆炸而伤害到人身安全。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述现有技术中tof模组与电子设备内其他零部件周围的共温区域过高而损坏电子设备的技术问题，提出一种电子设备的过热保护系统、电子设备及控制方法。
5.本发明采用的技术方案是：本发明提出了一种电子设备的过热保护系统、电子设备及控制方法，过热保护系统包括：tof模组，设置在电子设备内，用于测量目标物与电子设备之间的距离；温度采集模块，采集tof模组与电子设备内其他零部件周围的共温区域的第一温度信号；控制模块，当所述第一温度信号大于第一预设阈值温度时，所述控制模块控制所述tof模组停止工作，或所述控制模块控制所述tof模组和所述电子设备内其他零部件停止工作。
6.在一实施例中，所述电子设备内其他零部件包括：rgb模组，当所述第一温度信号大于第一预设阈值温度时，所述控制模块控制所述rgb模组和所述tof模组停止工作。
7.优选的，所述温度采集模块包括：热敏电阻r1、保护电阻r2，保护电阻r2的一端连接电源，另一端连接热敏电阻r1，热敏电阻r1的另一端接地。
8.优选的，所述控制模块包括：比较电阻r3、比较电阻r4、比较器u1、场效应管q1，比较电阻r4的一端连接电源，另一端连接比较电阻r3，比较电阻r3的另一端接地，比较器u1的同相输入端连接在比较电阻r3和r4之间，比较器u1的反向输入端连接在热敏电阻r1和保护电阻r2之间，比较器u1的输出端与场效应管q1的栅极连接，场效应管q1的源极连接电源，漏极连接所述tof模组。
9.进一步的，当所述比较器u1的正向输入端的电压大于反向输入端的电压时，所述比较器输出高电平信号控制所述场效应管q1截止。
10.优选的，所述热敏电阻r1的温度系数为负。
11.进一步的，所述温度采集模块采集所述tof模组内部区域的第二温度信号，当所述第二温度信号大于第二预设阈值温度时，所述控制模块控制所述tof模组停止工作。
12.进一步的，所述第二预设阈值温度大于所述第一预设阈值温度。
13.电子设备，使用上述所述的过热保护系统，该电子设备可为智能手机、ar/vr、智能家居或agv小车。
14.过热保护系统的控制方法，包括步骤：步骤s1：设置过热保护系统的第一预设阀值温度t1和第二预设阈值温度t2;步骤s2：获取tof模组周围共温区域的温度ts1和tof模组内部温度ts2；步骤s3：判定ts1是否大于t1，若否，tof模组继续工作，转步骤s4；若是，tof模组停止工作；步骤s4：判定ts2是否大于t2，若是，tof模组停止工作，若否，tof模组继续工作。
15.本发明在tof模组内部设有温度传感器对tof模组内部温度进行检测和反馈的情形下，将该过热保护系统设置在tof模组与电子设备内其他零部件周围的共温区域，对共温区域的温度进行检测和反馈，实现对tof模组的双重保护，防止电子设备因为共温区域温度或内部温度过高而出现损坏的情况。具有通用性，可以应用在多种使用tof模组的电子设备中，同时设计简单、成本低，便于广泛应用。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例中过热保护系统总体结构示意图；图2为本发明实施例中过热保护系统具体电路结构图。
具体实施方式
18.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.随着科技技术的不断发展，在万物互联、人工智能、ar/vr以及5g通信技术不断的加持下，3d成像领域正越来越受到人们的重视，因为3d信息可以提供人们更多的真实世界
的信息，这是2d信息所不具备的。因此，通过tof来进行测距并获得三维信息的技术在3d成像方面得到广泛的应用。
20.但是tof主要采用主动光源，无论是led还是激光，在工作状态下都是一个发热源，过热不仅影响电子产品的工作性能，甚至严重时还会造成安全事故，如存在电子电路出现短路起火或者电池爆炸等风险。此外，主动的3d摄像头在高温下也容易出现噪声，影响距离探测精度，因此提前预判其是否处于较高的工作温度使其自动进入待机或关机状态是非常有必要的。
21.现有技术通常是在tof模组内部设置温度探测器来进行实时温度检测与反馈，从而保证tof模组安全高效的工作环境。但这种做法却忽略了tof模组周边的共温区的温度是否处于合理的状态下，这样容易引起整个电子产品装置处于危险之中，较轻的情况下会出现高温烫手或电子装置发热功能不正常，严重的情况下会出现电子装置发热过高而烧毁，更恶劣的情况下是起火燃烧或者爆炸而伤害到人身安全。
22.本发明就此问题，提出一种电子设备的过热保护系统，设置在tof模组周边的共温区，实时检测与反馈tof模组周边的共温区的温度，提前预判其工作环境的温度使其自动进入待机状态或者关机状态。具有通用性，可以应用在多种使用tof模组的电子设备中，同时设计简单、成本低，便于广泛应用。
23.下面结合附图对本发明的原理及结构进行详细说明。
24.如图1所示，本发明提出的过热保护系统包括：tof模组，设置在电子设备内，用于测量目标物与电子设备之间的距离；温度采集模块，采集tof模组与电子设备内其他零部件周围的共温区域的第一温度信号；控制模块，当第一温度信号大于第一预设阈值温度时，控制模块控制tof模组停止工作，或控制模块控制tof模组和电子设备内其他零部件停止工作。
25.本发明在tof模组内部设有温度传感器对tof模组内部温度进行检测和反馈的情形下，将该过热保护系统设置在tof模组与电子设备内其他零部件周围的共温区域，对共温区域的温度进行检测和反馈，实现对tof模组的双重保护，防止电子设备因为共温区域温度或内部温度过高而出现损坏的情况。
26.tof模组通过给目标连续发送光脉冲，遇到目标物体后反射，然后用传感器接收从物体返回的光，并通过计算光线发射和发射时间差或相位差，来计算被拍摄物体的距离，以产生深度信息，并且进一步结合传统的相接拍摄，从而将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的图像方式呈现出来，该过温保护系统可以用于监测tof模组内部温度，也可以用于监测tof模组周围共温区域的温度，可以单点测量温度，也可以设置多个多点测量。本实施例中优选为在tof模组内部和周围共温区域各设置一个过热保护系统，分别检测和反馈tof模组内部温度和周围共温区域的温度。
27.具体的，设置在tof模组周围共温区域的过热保护系统的组成及连接情况如图2所示，温度采集模块包括：热敏电阻r1、保护电阻r2，保护电阻r2的一端连接电源，另一端连接热敏电阻r1，热敏电阻r1的另一端接地。控制模块包括：比较电阻r3、比较电阻r4、比较器u1、场效应管q1，比较电阻r4的一端连接电源，另一端连接比较电阻r3，比较电阻r3的另一端接地，比较器u1的同相输入端连接在比较电阻r3和r4之间，比较器u1的反向输入端连接
在热敏电阻r1和保护电阻r2之间，比较器u1的输出端与场效应管q1的栅极连接，场效应管q1的源极连接电源，漏极连接tof模组。且同时，场效应管q1还连接有用于采集目标的彩色图像信息的rgb模组，该rgb模组的正极可以和tof模组的正极连接到一起，从而场效应管q1可以根据实际温度情况同时控制rgb模组和tof模组的工作状态。或者该rgb模组的正极和tof模组的正极分别独立的两个电子开关的负极上，且两个独立的电子开关的正极同时与控制模块连接，从而可以根据实际温度情况同时控制rgb模组和tof模组的电源导通或断开。
28.本实施例中，热敏电阻r1的阻值会随着温度的升高而减小，从而在分压节点p1处得到第一温度感应电压vs。同样的，在比较电阻r3和比较电阻r4串联的分压节点p2处得到一个第一预设阈值电压v0。热敏电阻r1的温度升高，则其电阻阻值越小，分压节点p1处的电压vs也会变小，但由于第一预设阈值电压v0不会随温度发生变化。因此，当第一温度感应电压vs一直减小并小于第一预设阈值电压v0时，比较器u1会产生高电平信号，当高电平信号传输至场效应管q1，但q1低电平导通，所以q1截止tof模组和rgb模块停止工作。此后，热敏电阻r1的检测到的温度逐渐降低，则其电阻阻值越大，分压节点p1处的电压vs也会变大，当vs大于或等于v0时，比较器u1输出低电平信号，此时q1导通tof模组和rgb模块开始工作。其中，在实施例中，第一温度感应电压vs对应第一温度信号，即tof模组周围共温区域的温度，第一预设阈值电压v0对应第一预设阈值温度。
29.在上述整个使用过程中，该过热保护系统一直重复上述过程，检测和反馈tof模组周围共温区域的温度进而保护整个tof模组。同时，设置在tof模组内部的过热保护系统也能检测和反馈tof模组内部温度的第二温度信号，当第二温度信号对应的温度大于第二预设阈值温度时tof模组停止工作，对tof模组进行双重保护。
30.综合上述原可知，可按照以下步骤使用上述过热保护系统：步骤s1：设置过热保护系统的第一预设阀值温度t1和第二预设阈值温度t2;步骤s2：获取tof模组周围共温区域的温度ts1和tof模组内部温度ts2；步骤s3：判定ts1是否大于t1，若否，tof模组继续工作，转步骤s4；若是，tof模组停止工作；步骤s4：判定ts2是否大于t2，若是，tof模组停止工作，若否，tof模组继续工作。
31.其中，在步骤s1所述的过热保护温度阀值是根据不同的应用场景需要设置，通常情况下消费电子的温度上限要求是在65℃左右，工业电子的温度要求是在85℃左右，车载电子的温度要求是在105℃左右，军工电子的温度要求是在125℃左右。在具体的实施过程中需要结合实际情况而设置合适的温度阈值，通常情况下我们设置的第一预设阀值温度t1与电子装置的使用环境相适宜，如消费电子类时t1=65℃，工业电子时t1=85℃等等。且当过温保护系统应用在tof模组内和应用在tof模组外时，对温度阈值的设定也有区别，因为tof模组内部的温度会稍高于tof模组外部的温度，所以通常是t2≥t1，也就是说tof模组的内部温度是被允许稍高于其共温区域的温度，这个允许的温度变化范围在0~10℃以内为宜。一旦tof模组的内部温度超出了被允许的温度变化范围内的具体值时，tof模组的电源就必须被切断而停止工作。
32.在步骤s2的温度的获取是通过控制器对热敏电阻r1的电压变化进行检测计算出对应的温度值。
33.在步骤s3和s4中，当ts1>t1或ts2>t2时tof模组停止工作；当ts1≤t1或ts2≤t2时则tof模组继续工作。
34.进一步地，为了避免tof模组的反复通断电源可能会带来的风险，还可以增加一路电路并设置一个允许开启温度来进行暂时的缓冲控制。假设允许开启温度值为t，则t1> t > ts1；也就是说允许开启温度要介于过热保护温度和室温之间，一般情况下允许开启温度在它们中间附近。当ts1> t时，不允许tof模组通电；当ts1≤t时，允许tof模组通电进行工作。
35.本发明还包括使用上述过热保护系统的电子设备，该电子设备具体可以为3d摄像头、智能手机、智能门锁、vr/ar、智能家居或agv小车等。
36.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。