[发明专利]超声波多普勒自动开关

说明书

本发明涉及一种电灯开关，特别是一种利用超声波多普勒效应，根据周围光线明暗及是否有移动物而自动控制电灯通电或断电的开关。

目前，市售的根据周围光线及是否有移动物自动控制电灯通电或断电的开关，主要有声控开关、热释远红外开关、微波多普勒开关等。在判断光线明暗的方面，它们都是根据光敏器件来实现的。在判断是否有人或移动物的方面，所采用的方法不同。声控开关根据是否发出声音来判断是否有人或移动物。这种开关虽然其价格达到实用水平，但由于是根据声音来判断是否有人或移动物，有很大的局限性。一方面，容易受到周围噪声的干扰而误动作，另一方面，必须发出声音，这在有些场合是不合适的。热释远红外式开关是根据探测人体发出的微量红外线来判断是否有人。它的性能已达到实用要求，但热释远红外探头造价较高，难以普及应用。微波多普勒开关，它是根据微波的多普勒效应来判断是否有移动物，但它使用时须带有天线，不太方便。本发明在判断是否有移动物方面，则是根据超声波受到相对于超声波接收头运动的物体反射时，超声波接收头接收到超声波将发生多普勒频移的原理设计的。在白天周围环境较亮时，该开关能自动锁定，不会因为有移动物而开启。当晚上，周围环境较暗时，该开关开始工作，当有移动物在其前方0～3.5米，一定角度内时，该开关能自动接通电源，使与之相连的电灯启亮，延时一段时间后，自动切断电源，与之相连的电灯也就熄灭。如果仍旧有移动物在其控制范围内，它马上又自动接通电源，使与之相连的电灯启亮，延时一段时间后，自动切断电源。如此反复直到没有移动物为止。本发明可广泛应用于各种公共场所，以及家庭卫生间等照明设施的控制。

本发明的目的是提供一种超声波多普勒自动开关，特别是一种能自动地根据周围光线明暗及是否有移动物而控制电灯通电或断电的开关。

本发明的目的是这样实现的：

本发明由以下部分组成[参见附图1]：电源部分（1），发射部分，接收部分。发射部分包括：发射振荡器（2）、超声波发射头（3）。接收部分包括：超声波接收头（4）、高频谐振放大器（5）、检波器（6）、低频交流放大器（7）、比较器（8）、单稳延时电路（9）、开关电路（10）。另外还附设有市电输入端（11）、输出接电灯端（12）。

电源部分为发射部分、接收部分提供稳定的低压直流电源。发射部分由发射振荡器（2）产生40KHz左右的等幅振荡，经超声波发射头（3）转换为等幅超声波信号发射出去。

如果在本发明的开关前面有移动物时，则接收器收到的超声波信号由以下三部分叠加而成。①由发射头直接传来的等幅超声波，这部分超声波频率和发射的超声波频率相同;②由静止物体[如墙面等]反射回来的等幅超声波，这部分超声波频率也和发射的超声波频率相同;③由移动物反射回来的超声波，由于发生了多普勒频移，这部分超声波频率和发射的超声波频率存在一个差值。由于第三部分与前两部分存在一个差频，三者的叠加结果不是等幅波，而是包含了一个低频调制信号的超声波。含有低频调制信号的超声波经超声波接收头（4）转化为电信号，在经高频谐振放大器（5）对它进行放大，送往检波器（6）进行检波，将低频调制信号检出，然后送往低频交流放大器（7）进行低频交流放大。比较器（8）将低频交流放大器（7）送来的低频信号与设定的闸值进行比较，如果低频调制信号的峰值高于设定的闸值，则输出脉冲信号。同时，该比较器（8）还受光敏器件控制，只有当周围光线较亮时，比较器（8）被锁定，不管输入端信号多大，都不输出脉冲信号，只有当周围光线较暗时，比较器（8）才开启。比较器（8）的输出脉冲信号对单稳延时电路（9）进行触发，使其输出一定宽度的脉冲信号，控制开关电路（10）接通电源。脉冲的宽度即为延时时间。

当开关前面没有移动物时，超声波接收头（4）收到的超声波信号由以下两部分叠加而成：①由发射头直接传来的等幅超声波，这部分超声波频率和发射的超声波频率相同;②由静止物体[如墙面等]反射回来的等幅超声波，这部分超声波频率也和发射的超声波频率相同。由于这两个频率相同，且都为等幅波，固叠加的结果仍旧为等幅波。该等幅超声波经超声波接收头（4）转化为电信号，再经高频谐振放大器（5）对它进行放大，送往检波器（6）进行检波，检波的结果为一直流信号，故低频交流放大器（7）的输出仅有本机自身的噪声，它远小于设定的闸值，故比较器（8）不输出脉冲信号，单稳电路（9）不动作，开关电路（10）处于断开状态。

本发明的典型实现电路如附图2所示，现结合附图2对本发明典型实现电路做进一步说明：