專利名稱：一種基于手勢(shì)識(shí)別的智能開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能開關(guān)設(shè)備，更具體地，本發(fā)明涉及一種基于手勢(shì)識(shí)別的智能開關(guān)。
背景技術(shù)：
隨著智能開關(guān)的不斷發(fā)展，高性能、高智能和高可用性被普遍認(rèn)為是當(dāng)前發(fā)展的主要方向，以往傳統(tǒng)的采用電力線或者射頻模式的交互技術(shù)已不能滿足當(dāng)前的需要。在開關(guān)面板領(lǐng)域，隨著家居智能化、節(jié)能化、網(wǎng)絡(luò)化的推進(jìn)，和控制電器的多樣化，迫切需要一種便于集中控制的產(chǎn)品；同時(shí)，電子產(chǎn)品對(duì)操作方式的多樣化也有了更高的要求，諸如智能手機(jī)的觸摸、滑動(dòng)控制，可以極大地改善用戶的操作體驗(yàn)?，F(xiàn)有的技術(shù)方案中，通常使用的機(jī)械開關(guān)，在操作時(shí)需要用手按壓才能實(shí)現(xiàn)開關(guān)燈的操作開關(guān)，從而不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，不能實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。并且，機(jī)械開關(guān)由于需要操作 人員直接控制220V高壓大電流的電器，使觸電容易氧化和損壞，并且存在安全危險(xiǎn)。通常的智能開關(guān)中，常見的是電力載波開關(guān)，其采用電力線來傳輸信號(hào)，開關(guān)需要設(shè)置調(diào)制解調(diào)器，由于其工作的100K頻段(編碼器，編碼器)會(huì)受電力線雜波干擾，使工作十分不穩(wěn)定，經(jīng)常導(dǎo)致開關(guān)失控。另外，該設(shè)備的價(jià)格很高，附加設(shè)備較多，例如阻波器、濾波器等。使得設(shè)備組件較多，相對(duì)應(yīng)的出現(xiàn)問題幾率比較高，帶來的售后維護(hù)就非常麻煩，需要專業(yè)人士來安裝維護(hù)。另一種智能開關(guān)是無線開關(guān)，其采用射頻方式來傳輸信號(hào)，開關(guān)經(jīng)常受藍(lán)牙、WIFI等無線電波干擾，導(dǎo)致通信阻塞，相互干擾而容易失去控制。該設(shè)備大部分為單火線取電，像普通開關(guān)一樣需要布線，而且，電氣設(shè)備不能真正關(guān)閉，需要通過漏電形成回路，存在一定的安全隱患，并且減少設(shè)備壽命，而且只能確保對(duì)純阻性設(shè)備(白熾燈)的控制，而對(duì)部分電器或者日光燈則無法形成供電回路，使開關(guān)不能很好的工作。該設(shè)備操作十分繁瑣，價(jià)格也很高，同樣該設(shè)備的附加組件也多，諸如接受模塊、調(diào)制解調(diào)器和集中控制器，售后維護(hù)也非常麻煩，同樣需要專業(yè)人士來操作。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提出一種基于手勢(shì)識(shí)別的智能開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種智能開關(guān)，包括電源電路、射頻收發(fā)電路、電容觸摸控制電路、單片機(jī)控制電路和手勢(shì)識(shí)別電路；其特征在于，單片機(jī)控制電路用于操作判斷、模式轉(zhuǎn)換，并根據(jù)手勢(shì)和電容觸摸控制電路的判別結(jié)果控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉；電容觸摸電路用于感應(yīng)手指按壓和滑動(dòng)的動(dòng)作；手勢(shì)識(shí)別電路用于通過LED發(fā)射紅外光并且根據(jù)光電接收傳感器接收的紅外光順序和光線強(qiáng)弱來判定手勢(shì)方向和距離；射頻收發(fā)電路用于將單片機(jī)控制電路根據(jù)手勢(shì)識(shí)別結(jié)果做出的導(dǎo)通或者關(guān)閉指令發(fā)給開關(guān)驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明的基于手勢(shì)識(shí)別的智能開關(guān)，集成了電容觸摸控制和手勢(shì)識(shí)別兩種控制方式，控制協(xié)議的傳輸通過2. 4G無線傳輸協(xié)議，擺脫了目前開關(guān)需要進(jìn)行電源布線的浪費(fèi)和繁瑣。而且由于采用電池和太陽能組件的雙電源供電，便于根據(jù)所需來安裝在最方便的地方，不需要布線，不存在觸電等安全隱患，即便在發(fā)生火災(zāi)水災(zāi)等情況?？梢苑奖愕膶?shí)現(xiàn)一對(duì)多和多對(duì)一的控制，配合相應(yīng)的控制器還可以方便控制除了燈光以外的家用電器。


圖I是LED和傳感器的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是水平晃動(dòng)手掌時(shí)的識(shí)別過程示意圖；圖3是垂直晃動(dòng)手掌時(shí)的識(shí)別過程示意圖；圖4是手掌與開關(guān)之間距離關(guān)系的測(cè)量示意圖；圖5示出LED與傳感器的布局圖和布局原則；
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的手勢(shì)識(shí)別判別電路；圖8示出根據(jù)本發(fā)明的電源電路；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的觸摸傳感電路；圖10示出根據(jù)本發(fā)明的工作流程。如圖所示，為了能明確實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，在圖中標(biāo)注了特定的結(jié)構(gòu)和器件，但這僅為示意需要，并非意圖將本發(fā)明限定在該特定結(jié)構(gòu)、器件和環(huán)境中，根據(jù)具體需要，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以將這些器件和環(huán)境進(jìn)行調(diào)整或者修改，所進(jìn)行的調(diào)整或者修改仍然包括在后附的權(quán)利要求的范圍中。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種基于手勢(shì)識(shí)別的智能開關(guān)進(jìn)行詳細(xì)描述。在以下的描述中，將描述本發(fā)明的多個(gè)不同的方面，然而，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，可以僅僅利用本發(fā)明的一些或者全部結(jié)構(gòu)或者流程來實(shí)施本發(fā)明。為了解釋的明確性而言，闡述了特定的數(shù)目、配置和順序，但是很明顯，在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)施本發(fā)明。在其他情況下，為了不混淆本發(fā)明，對(duì)于一些眾所周知的特征將不再進(jìn)行詳細(xì)闡述。總的來說，本申請(qǐng)采用850nm波長(zhǎng)的紅外LED作為光源，使用具有光敏二極管的集成電路作為傳感器。當(dāng)檢測(cè)到障礙物存在于LED光源的前方時(shí)，所發(fā)射的紅外線將產(chǎn)生反射，反射的紅外線光被傳感器接收并測(cè)量。如果將大于2顆的紅外LED按照一定的規(guī)則排列，通過對(duì)光學(xué)通路上的設(shè)計(jì)，則能達(dá)到這樣一種效果當(dāng)有物體在LED前劃過時(shí)，紅外LED將按照時(shí)間順序觸發(fā)傳感器，從而通過此原理可以捕獲該運(yùn)動(dòng)是水平還是垂直方向的手掌運(yùn)動(dòng)，同時(shí)根據(jù)反射回來的信號(hào)強(qiáng)弱來計(jì)算手掌與傳感器的距離，完成一個(gè)三維手勢(shì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)智能開關(guān)的控制。圖I中示出用于紅外發(fā)射的LED和光電接收傳感器的光學(xué)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)分為單窗口和雙窗口兩種結(jié)構(gòu)。其中，雙窗口結(jié)構(gòu)中，紅外線發(fā)射LED和光電接收傳感器分別具有獨(dú)立的向外的窗口，兩窗口之間不連通。而單窗口結(jié)構(gòu)中，紅外線發(fā)射LED和光電接收傳感器雖然也分別具有獨(dú)立的向外的窗口，但兩窗口之間連通。其中，雙窗口的探測(cè)距離遠(yuǎn)，不容易被干擾。單窗口，距離較近，探測(cè)靈敏，但是為了防止干擾，LED應(yīng)該做到恒流。其中，紅外線發(fā)射LED發(fā)出紅外射線，經(jīng)外部諸如人體或者手掌的障礙物阻擋，發(fā)生反射，反射回來的紅外線經(jīng)過光電接收傳感器感應(yīng)接收。圖2展示的是當(dāng)水平晃動(dòng)手掌時(shí)的識(shí)別過程示意圖，如圖所示，在圖2A中，三顆紅外線發(fā)射LED成直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)方式布置，兩個(gè)LED水平布置在上方，另外一個(gè)和其中一個(gè)豎直關(guān)系。圖2B是手從右滑向左時(shí)傳感器的輸出信號(hào)，圖2C是手從左滑向右時(shí)傳感器的輸出信號(hào)。從圖2B可以看出，當(dāng)水平晃動(dòng)手掌的時(shí)候，垂直分布的LED2和LED3的反射信號(hào)幾乎同時(shí)被傳感器收到，而LEDl的信號(hào)最遲被收到時(shí)，從而可以判斷出，手的移動(dòng)方向是從右到左。當(dāng)LEDl的信號(hào)最先被收到時(shí)，而之后，LED2和LED3的反射信號(hào)幾乎同時(shí)被傳感器收到，可以確定，手的移動(dòng)方向是從左到右。
圖3中展示的是當(dāng)垂直晃動(dòng)手掌時(shí)的識(shí)別過程，如圖所示，在圖2A中，三顆紅外線發(fā)射LED成直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)方式布置，兩個(gè)LED水平布置在上方，另外一個(gè)和其中一個(gè)豎直關(guān)系。圖3B是手從上滑向下時(shí)傳感器的輸出信號(hào)，圖3C是手從下滑向上時(shí)傳感器的輸出信號(hào)。從圖3B中可以看出，當(dāng)垂直晃動(dòng)手掌時(shí)，在一條水平線上的LEDl和LED2的反射信號(hào)幾乎是同時(shí)被傳感器收到，而LED3的反射信號(hào)最遲被收到時(shí)，可以判定，手是從上向下運(yùn)動(dòng)的。從圖3C中可以看到，當(dāng)LED3的反射信號(hào)最先被收到時(shí)，而之后，在一條水平線上的LEDl和LED2的反射信號(hào)幾乎是同時(shí)被傳感器收到，可以確定，手的運(yùn)動(dòng)方式是從下向上的。圖4展示的手掌與開關(guān)之間距離關(guān)系的測(cè)量原理，其中圖4A中，三顆紅外線發(fā)射LED成直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)方式布置，兩個(gè)LED水平布置在上方，另外一個(gè)和其中一個(gè)豎直關(guān)系。當(dāng)手掌與開關(guān)距離大于ICM(此參數(shù)與設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)有關(guān))時(shí)，手離開關(guān)的距離越近，傳感器收到的反射信號(hào)越強(qiáng)。根據(jù)光線在大氣中的傳播公式，可以推導(dǎo)出，手掌距離開關(guān)的大約距離。在圖4中展示了兩種工作模式，接近探測(cè)模式和手勢(shì)識(shí)別模式。這兩種模式的轉(zhuǎn)換遵循圖10所示的處理流程，系統(tǒng)空閑時(shí)工作在接近模式，當(dāng)探測(cè)到有人靠近時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入到手勢(shì)感應(yīng)和觸摸感應(yīng)模式。圖5展示了 LED與傳感器的布局圖和布局原則，只要LED數(shù)量大于2顆，而且在空間的排列上不屬于同一直線，光學(xué)通路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，皆可以實(shí)現(xiàn)基于三維的手勢(shì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的提取和探測(cè)。圖5A中，三顆紅外線發(fā)射LED成直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn)方式布置，兩個(gè)LED水平布置在上方，另外一個(gè)和其中一個(gè)豎直關(guān)系，傳感器位于水平布置的LED之間。圖5B中，三顆LED成等邊三角形布置，三顆LED分別位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，其中兩個(gè)LED水平布置，位于上方，傳感器位于水平布置的LED之間。圖5C中，三顆LED成等邊三角形布置，三顆LED分別位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，其中兩個(gè)LED水平布置，位于上方，傳感器位于等邊三角形的中心?？梢钥闯觯瑢?duì)于LED和傳感器的布置，只要符合空間排列上不屬于同一直線，傳感器可以接收到反射回來紅外線，就可以滿足所需要布置要求，提取三維的手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的趨向和距離。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)的原理圖，其中，如圖6所示，該系統(tǒng)包括電源電路、射頻收發(fā)電路、電容觸摸控制電路、單片機(jī)控制電路和手勢(shì)識(shí)別判斷電路。其中，電源電路用于給單片機(jī)控制電路、電容觸摸控制電路和射頻收發(fā)電路供電。單片機(jī)控制電路用于操作判斷、探測(cè)是否有人靠近和開關(guān)模式的轉(zhuǎn)換，并根據(jù)手勢(shì)和電容觸摸判別結(jié)果基于預(yù)定指令控制導(dǎo)通和關(guān)閉。電容觸摸電路連接單片機(jī)控制電路，用于感應(yīng)手指按壓和滑動(dòng)的動(dòng)作。手勢(shì)識(shí)別電路和單片機(jī)控制電路相連接，用于通過LED發(fā)射紅外光并且根據(jù)光電接收傳感器接收的紅外光順序和光線強(qiáng)弱來判定手勢(shì)方向和距離。射頻收發(fā)電路和單片機(jī)控制電路相連接，根據(jù)單片機(jī)控制電路根據(jù)手勢(shì)識(shí)別電路的識(shí)別結(jié)果，用于將手勢(shì)識(shí)別結(jié)果發(fā)給開關(guān)驅(qū)動(dòng)器。單片機(jī)控制電路在監(jiān)測(cè)輸入時(shí)，對(duì)手勢(shì)控制區(qū)分接近識(shí)別和手勢(shì)識(shí)別兩種方式，在接近識(shí)別模式時(shí)，采用大電流驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光管，提高探測(cè)距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的有效探測(cè)；在探測(cè)到有人存在后，自動(dòng)切換到手勢(shì)識(shí)別模式，同時(shí)點(diǎn)亮背景照明LED ;在手勢(shì)識(shí)別模式下，LED電流被調(diào)小，將探測(cè)距離縮小為1-10厘米，配合組合手勢(shì)。手勢(shì)識(shí)別電路包括光電傳感器、LED驅(qū)動(dòng)器和A/D轉(zhuǎn)換器，其中，LED驅(qū)動(dòng)器以脈沖的形式開啟和關(guān)閉，光電傳感器接收返回來的信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器將返回的信號(hào)數(shù)字化。手勢(shì) 識(shí)別電路包括光電二極管和A/D轉(zhuǎn)換器集成的傳感器集成電路、三個(gè)紅外LED，其中LED驅(qū)動(dòng)器以脈沖的形式驅(qū)動(dòng)LED發(fā)出紅外線，傳感器光電接收返回的紅外線經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后存進(jìn)寄存器。手勢(shì)識(shí)別電路根據(jù)寄存器里數(shù)值的大小確定手勢(shì)到開關(guān)的距離，根據(jù)合法數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)間確定在橫縱坐標(biāo)上手的運(yùn)動(dòng)軌跡。其中，射頻收發(fā)電路，采用低功耗高帶寬的2. 4G方案，采用跳頻方式，減小與WIFI、藍(lán)牙等無線傳輸?shù)母蓴_問題。并且采用應(yīng)答模式確保了數(shù)據(jù)的無誤和準(zhǔn)確傳輸，防止因?yàn)闊o線丟包問題而導(dǎo)致的遙控信號(hào)接收不到。圖7示出手勢(shì)判別電路，其中，如圖7A中，核心芯片是U6傳感器，其內(nèi)部集成光電傳感器、LED驅(qū)動(dòng)器和A/D轉(zhuǎn)換器。U6驅(qū)動(dòng)LED以脈沖的形式開啟和關(guān)閉，同時(shí)通過內(nèi)部的光電傳感器接收返回來的信號(hào)，數(shù)字化后送給MCU控制電路處理。圖7A為手勢(shì)識(shí)別的判別電路，U6為內(nèi)部集成兩個(gè)光電二極管和A/D轉(zhuǎn)換器的傳感器，D9、D10、D11為850nm的紅外LED。圖7B為U6的功能框圖，其中，傳感器的I2C接口連接單片機(jī)(MCU)，單片機(jī)通過此通訊接口讀取寄存器中的數(shù)值；電路中LED9、LED10、LED11連接LED驅(qū)動(dòng)器；光電接收二極管探測(cè)LED反射回來的紅外線，同時(shí)探測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度和類型。其中，LED驅(qū)動(dòng)器以脈沖的形式驅(qū)動(dòng)LED發(fā)出紅外線，當(dāng)LED前有障礙物，并且反射出的光線足夠強(qiáng)時(shí)，將被傳感器光電接收部分接收，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后，存進(jìn)寄存器。在探測(cè)反射光線的同時(shí)，另外一個(gè)光電接收管探測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度和類型，一方面對(duì)紅外接收傳感器進(jìn)行補(bǔ)償，另一方面根據(jù)環(huán)境的光線將燈光調(diào)整到最佳照明狀態(tài)。作為手勢(shì)判別時(shí)，根據(jù)寄存器里數(shù)值的大小，可以判多出手到開關(guān)的大約距離。同時(shí)根據(jù)合法數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)間可以判斷出在橫縱坐標(biāo)上手的運(yùn)動(dòng)軌跡。環(huán)境光接收管則根據(jù)設(shè)置，判斷是否打開家電或者燈具。比如當(dāng)外界光線大于一定值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉燈具(節(jié)電)，同時(shí)拉上窗簾。當(dāng)小于一定值時(shí)，如果探測(cè)到有人存在，自動(dòng)開燈。實(shí)現(xiàn)燈具的無干預(yù)自主運(yùn)行。圖8為電源電路。其中，U4為DC/DC升壓芯片，將電池電壓升到3. 3V，U5為L(zhǎng)D0，作用是將3. 3V穩(wěn)壓在3V，并抑制電源噪聲。如圖8所示，采用單節(jié)電池和太陽能電池組件供電，通過DC/DC進(jìn)行升壓，鑒于RF電路和電容觸摸電路對(duì)電源的紋波要較高要求，因此采用了高噪聲抑制的LDO進(jìn)行二次降壓。圖9為電容觸摸電路，采用電容觸摸技術(shù)的滑條和滾輪設(shè)計(jì)，可以方便的進(jìn)行調(diào)光和多個(gè)燈具的控制，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)的無級(jí)調(diào)光。配合手勢(shì)識(shí)別，對(duì)射頻和水分具有較強(qiáng)的抗干擾能力。其中Pad2為電容傳感器，有印制線路板蝕刻而成。手勢(shì)識(shí)別配合電容式觸摸方式操作，對(duì)于電容式觸摸按鍵失效的解決，電容式觸摸按鍵或者滑條，經(jīng)常會(huì)由于手上的水分、污物，造成不識(shí)別，或者誤觸發(fā)。通過與手勢(shì)識(shí)別的配合，當(dāng)檢測(cè)不到前方有人存在的情況下，不會(huì)對(duì)其誤觸發(fā)進(jìn)行響應(yīng)。當(dāng)觸摸按鍵不識(shí)別時(shí)，可以通過手勢(shì)接管控制，避免了其控制的電器打不開或者關(guān)不了情況出現(xiàn)。圖10示出系統(tǒng)的工作流程，該流程包括第一步，系統(tǒng)上電，進(jìn)行必要的初始化；第二步，MCU驅(qū)動(dòng)手勢(shì)判別電路進(jìn)入，接近監(jiān)測(cè)模式，此模式為了探測(cè)是否有人靠近；第三步，當(dāng)有人靠近時(shí)，MCU進(jìn)入手勢(shì)識(shí)別狀態(tài)，并同時(shí)啟用觸摸傳感模塊，并點(diǎn)亮背景指示燈；第四步，監(jiān)測(cè)輸入，觸摸傳感模塊具有最高優(yōu)先級(jí)，如果觸摸模塊沒有響應(yīng)，或者觸摸部分的電容產(chǎn)生了一個(gè)不在范圍的電容突變，MCU將處理手勢(shì)識(shí)別模塊的輸入；第五步，根據(jù)輸入，進(jìn)行處理，并將處理后的控制指令通過RF射頻模塊發(fā)給驅(qū)動(dòng)器。手勢(shì)識(shí)別中，對(duì)操作手勢(shì)的定義當(dāng)橫向擺手時(shí)，代表對(duì)開關(guān)的閉合或者斷開，對(duì) 應(yīng)著受控制的電器斷電和上電。當(dāng)縱向擺手時(shí)，代表亮度、電流強(qiáng)度、轉(zhuǎn)速等可調(diào)節(jié)信號(hào)的強(qiáng)弱。本發(fā)明通過應(yīng)用手勢(shì)識(shí)別的操作方式在開關(guān)面板上，通過手勢(shì)識(shí)別與觸摸技術(shù)的結(jié)合，對(duì)觸摸按鍵或者滑條失效的解決方式，并且在手勢(shì)識(shí)別中，對(duì)于操作手勢(shì)的功能定義，進(jìn)一步手勢(shì)識(shí)別中，對(duì)于手勢(shì)鑒別的判斷方法。在上述的技術(shù)方案中，可以清楚的知道將目前先進(jìn)的電容觸摸技術(shù)和獨(dú)特的手勢(shì)識(shí)別結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了觸摸和非接觸兩種操作選擇。另外，本申請(qǐng)不僅僅添加了觸摸識(shí)別，還解決了電容識(shí)別中的誤識(shí)別和不識(shí)別問題。其中，電容識(shí)別有致命的缺點(diǎn)，就是如果觸摸表面有水或者油污，將導(dǎo)致觸摸傳感器電容短路，這是任何算法無法解決的問題，如果小的水膜或者油污還有可能進(jìn)行校正，但是對(duì)大片的污染則無能為力。比如手指有水，當(dāng)你在觸摸表面滑動(dòng)時(shí)，電容會(huì)有一個(gè)不確定的變化，算法將不會(huì)識(shí)別此次動(dòng)作。但是通過手勢(shì)識(shí)別，當(dāng)電容發(fā)生突變時(shí)，可以認(rèn)為是有手指觸摸，同時(shí)通過手勢(shì)探測(cè)進(jìn)行確認(rèn)，如果有手存在，則可以認(rèn)為是有按鍵動(dòng)作，同時(shí)將手勢(shì)的滑動(dòng)軌跡判定為手指在觸摸鍵上進(jìn)行了滑動(dòng)操作。另外，手勢(shì)識(shí)別與接近探測(cè)的關(guān)系，也是對(duì)于手勢(shì)的算法創(chuàng)新。本申請(qǐng)不僅可以探測(cè)到一個(gè)三維的動(dòng)作。但是在實(shí)際的應(yīng)用中，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。如果設(shè)置的探測(cè)距離很近，將導(dǎo)致不能進(jìn)行有效的靠近預(yù)警，同時(shí)所謂的距離檢測(cè)沒有任何意義。如果探測(cè)的距離很遠(yuǎn)，那樣將會(huì)產(chǎn)生頻繁的誤觸發(fā)，導(dǎo)致產(chǎn)品使用障礙。本申請(qǐng)的解決方案區(qū)分了接近探測(cè)和手勢(shì)識(shí)別兩種模式。系統(tǒng)開始或者操作結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入接近探測(cè)模式，此時(shí)LED紅外發(fā)射電流被調(diào)大，探測(cè)距離增加到50CM以上。當(dāng)探測(cè)到有人靠近時(shí)，將切換到手勢(shì)控制模式，此時(shí)探測(cè)距離將減小的1-lOcm，這樣可以減少誤動(dòng)作和誤觸發(fā)，同時(shí)將組合手勢(shì)作為有效控制信息，將誤觸發(fā)的幾率進(jìn)一步降低。只有在手勢(shì)控制模式的手勢(shì)信息才被無線發(fā)送作為控制信息。另外，還有關(guān)于環(huán)境光傳感器的創(chuàng)新，U6里面集成一個(gè)環(huán)境光傳感器，用來補(bǔ)償環(huán)境光對(duì)紅外光電管的影響。充分利用此環(huán)境光傳感器，通過其采集環(huán)境的亮度，當(dāng)亮度達(dá)不到預(yù)設(shè)值并且探測(cè)到有人存在時(shí)，自動(dòng)開啟燈具，并調(diào)節(jié)到合適亮度；當(dāng)亮度超過預(yù)設(shè)值時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)到合適值，當(dāng)探測(cè)不到人體時(shí)，自動(dòng)關(guān)掉燈具。實(shí)現(xiàn)了燈具得到自動(dòng)開關(guān)既起到節(jié)電又達(dá)到最優(yōu)的光效，對(duì)于辦公室的燈光管理非常有效。
最后應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以描述本發(fā)明的技術(shù)方案而不是對(duì)本技術(shù)方法進(jìn)行限制，本發(fā)明在應(yīng)用上可以延伸為其他的修改、變化、應(yīng)用和實(shí)施例，并且因此認(rèn)為所有這樣的修改、變化、應(yīng)用、實(shí)施例都在本發(fā)明的精神和教導(dǎo)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種智能開關(guān)，包括電源電路、射頻收發(fā)電路、電容觸摸控制電路、單片機(jī)控制電路和手勢(shì)識(shí)別電路；其特征在于，單片機(jī)控制電路用于操作判斷、模式轉(zhuǎn)換，井根據(jù)手勢(shì)和電容觸摸控制電路的判別結(jié)果控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉；電容觸摸電路用于感應(yīng)手指按壓和滑動(dòng)的動(dòng)作；手勢(shì)識(shí)別電路用于通過LED發(fā)射紅外光并且根據(jù)光電接收傳感器接收的紅外光順序和光線強(qiáng)弱來判定手勢(shì)方向和距離；射頻收發(fā)電路用于將單片機(jī)控制電路根據(jù)手勢(shì)識(shí)別結(jié)果做出的導(dǎo)通或者關(guān)閉指令發(fā)給開關(guān)驅(qū)動(dòng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能開關(guān)，其特征在于，手勢(shì)識(shí)別電路包括光電傳感器、LED驅(qū)動(dòng)器和A/D轉(zhuǎn)換器，其中，LED驅(qū)動(dòng)器以脈沖的形式開啟和關(guān)閉以發(fā)射紅外光，光電傳感器接收返回來的紅外光信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器將返回的信號(hào)數(shù)字化；所述LED驅(qū)動(dòng)器包括兩個(gè)或者多個(gè)LED,該兩個(gè)或者多個(gè)LED在空間的排列上不屬于同一直線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能開關(guān)，其中，單片機(jī)控制電路監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)時(shí)，對(duì)手勢(shì)控制分為接近識(shí)別方式和手勢(shì)識(shí)別方式，其中，在接近識(shí)別方式中，采用大電流驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光管，提高探測(cè)距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的有效探測(cè)；在探測(cè)到有人存在后，切換到手勢(shì)識(shí)別方式，點(diǎn)亮背景照明LED ;在手勢(shì)識(shí)別模式中，調(diào)小LED電流，將探測(cè)距離縮小為1-10厘米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能開關(guān)，其中，手勢(shì)識(shí)別電路包括光電ニ極管和A/D轉(zhuǎn)換器集成的傳感器集成電路、三個(gè)紅外LED，其中LED驅(qū)動(dòng)器以脈沖的形式驅(qū)動(dòng)LED發(fā)出紅外線，傳感器光電接收返回的紅外線經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后存進(jìn)寄存器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能開關(guān)，其中，手勢(shì)識(shí)別電路根據(jù)寄存器里數(shù)值的大小確定手勢(shì)到開關(guān)的距離，根據(jù)合法數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)間確定在橫縱坐標(biāo)上手的運(yùn)動(dòng)軌跡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能開關(guān)，其中，電源電路采用單節(jié)電池和太陽能組件雙電源供電，通過DC/DC進(jìn)行升壓，并采用高噪聲抑制的LDO進(jìn)行二次降壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能開關(guān)，其中，電容觸摸電路采用電容觸摸技術(shù)的滑條和滾輪；電容觸摸電路根據(jù)手勢(shì)識(shí)別電路的識(shí)別結(jié)果，響應(yīng)觸摸控制，以解決電容觸摸誤觸發(fā)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能開關(guān)，其中，所述手勢(shì)識(shí)別電路采用850nm波長(zhǎng)的多個(gè)紅外LED作為光源，傳感器具有光敏ニ極管；當(dāng)有物體在多個(gè)LED前劃過吋，多個(gè)LED將按照時(shí)間順序觸發(fā)傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能開關(guān)，其中，單片機(jī)控制電路設(shè)定橫向擺手時(shí)代表對(duì)開關(guān)的閉合或者斷開；當(dāng)縱向擺手時(shí)，代表亮度、電流強(qiáng)度和轉(zhuǎn)速的強(qiáng)弱。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能開關(guān)，其中，電容觸摸電路還用于根據(jù)觸摸來輸入來操作燈具和家電；布置環(huán)境光接收ニ極管，對(duì)紅外接收ニ極管的信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，并且根據(jù)外界光線的強(qiáng)弱進(jìn)行燈具亮度的調(diào)節(jié)和對(duì)諸如窗簾等家電的聯(lián)動(dòng)控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種智能開關(guān)，包括電源電路、射頻收發(fā)電路、電容觸摸控制電路、單片機(jī)控制電路和手勢(shì)識(shí)別電路；單片機(jī)控制電路用于操作判斷、模式轉(zhuǎn)換，并根據(jù)手勢(shì)和電容觸摸控制電路的判別結(jié)果控制開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)閉；電容觸摸電路用于感應(yīng)手指按壓和滑動(dòng)的動(dòng)作；手勢(shì)識(shí)別電路用于通過LED發(fā)射紅外光并且根據(jù)光電接收傳感器接收的紅外光順序和光線強(qiáng)弱來判定手勢(shì)方向和距離；射頻收發(fā)電路用于將單片機(jī)控制電路根據(jù)手勢(shì)識(shí)別結(jié)果做出的導(dǎo)通或者關(guān)閉指令發(fā)給開關(guān)驅(qū)動(dòng)器。
文檔編號(hào)G06F3/048GK102801409SQ201110133098
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者郎濟(jì)東 申請(qǐng)人:郎濟(jì)東