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智能家居安全 机器人及其所用的热电型红外线敏感器

阅读：265发布：2020-05-13

专利汇可以提供智能家居安全机器人及其所用的热电型红外线敏感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种智能家居安全机器人，它以无线WIFI和安卓及电脑上位机为核心，WIFI模块通过连接到家庭路由，与外网建立联系，然后通过路由“端口映射”，达到利用网络“远程控制”的目的，它包括单片机、GSM模块，红外火焰传感器模块、摄像头模块、机器臂模块，各个模块通过智能检测和采集家庭环境信息送到A/D 模数转换器电路，然后将数字信号传送给单片机进行处理，当有异常发生时，通过GSM模块给主人发短信，然后主人通过网络及时检测家庭状况。本实用新型利用传感器和GSM模块，防盗监控模块，WIFI模块，手机上位机实现远程无线控制机器人排除家庭安全隐患。本实用新型精确度高，误报率很小，极大地提高了家庭的安全性。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是智能家居安全机器人及其所用的热电型红外线敏感器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种智能家居安全机器人，其特征在于：它以无线WIFI和安卓及电脑上位机为核心，WIFI模块通过连接到家庭路由，与外网建立联系，然后通过路由“端口映射”，达到利用网络“远程控制”的目的，它包括单片机、GSM模块，红外火焰传感器模块、摄像头模块、机器臂模块，各个模块通过智能检测和采集家庭环境信息送到A/D 模数转换器电路，然后将数字信号传送给单片机进行处理，当有异常发生时，通过GSM模块给主人发短信，然后主人通过网络及时检测家庭状况；
所述红外火焰传感器模块的敏感器采用热电型红外线敏感器，热电效应是由温度变化引起，受到温度变化时，热电型敏感器输出微分电压，热电型红外线敏感器利用热电效应，由强介质电陶瓷、LiTaO3单晶体、PVDF材料制作，热电型红外线敏感器把被检测的波长光线通过光学滤光片后给敏感器，再进行密闭封装；
所述热电型红外线敏感器由印刷线路板（1）和引脚（8）构成，所述印刷线路板（1）上部安装有热电物质（2），所述印刷线路板（1）下部安装有电子部件（3），所述印刷线路板（1）、热电物质（2）、电子部件（3）均密封于罩（4）内，所述罩（4）顶部开有窗口（5），所述窗口（5）能够通过红外线（6），却反射可见光（7）。
2.根据权利要求1所述的智能家居安全机器人，其特征在于：
所述单片机以stm32flO3zSt6单片机为主芯片，外接红外火焰传感器模块、摄像头模块、机器臂模块、GSM模块；所述A/D模数转换器电路将各个传感器检测电路采集的模拟量转换成数字信号供单片机处理，从而实现各个传感器电路与单片机的信息传送与状态反馈，进而辅助单片机发送动作指令。
3.根据权利要求1所述的智能家居安全机器人，其特征在于：
所述红外火焰传感器模块的火焰传感器(flame transducer)是机器人专门用来搜寻火源的传感器，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到单片机的中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。
4.根据权利要求3所述的智能家居安全机器人，其特征在于：
所述红外火焰传感器模块由红外线检测敏感元件、高透光滤镜片、电源电路、红外检测电路、紫外检测电路、信号处理电路组成。
5.根据权利要求1所述的智能家居安全机器人，其特征在于：
火焰发出的红外线由热电型传感器感光，热电型红外线敏感器窗口材料和安装在传感器前方的光学玻璃应选择可使4.4μm谱带的红外线通过，完成对红外线的检测；当CPU单片机接收到传感器红外检测电路输出的红外信号时，判断得出有火焰，输出控制信号。
6.根据权利要求5所述的智能家居安全机器人，其特征在于：4.4μm谱带的窗口材料可用透光率＞95%以上的蔚蓝色玻璃等，对其进行金属蒸镀，就可制成光学带通滤光片。
7.根据权利要求1所述的智能家居安全机器人，其特征在于：它还包括防盗监测模块；
所述防盗监测模块，由热释电红外线传感器构成防盗监控；移动人体辐射出特定波长的红外线，热释电红外线传感器是通过接收红外线，并转化为与人体运动速度、距离、方向有关的低频电信号；当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温度将升高，极化强度减弱，表面电荷即热释电电荷减少；通过电路将热释电电荷转变成电压而输出，从而分析出材料温度的变化，并探测出红外辐射能量的变化。
8.根据权利要求7所述的智能家居安全机器人，其特征在于：
所述热释电红外线传感器由探测元、滤光窗、场效应管阻抗变换器和门磁传感器组成，所述门磁传感器包括永磁体和干簧管；门磁闭合时，输出高电平，门磁处于工作守候状态；
门磁打开时，输出低电平，发送给单片机报警信号。
9.一种智能家居安全机器人用热电型红外线敏感器，其特征在于：它由印刷线路板（1）和引脚（8）构成，所述印刷线路板（1）上部安装有热电物质（2），所述印刷线路板（1）下部安装有电子部件（3），所述印刷线路板（1）、热电物质（2）、电子部件（3）均密封于罩（4）内，所述罩（4）顶部开有窗口（5），所述窗口（5）能够通过红外线（6），却反射可见光（7）。

说明书全文

智能家居安全机器人及其所用的热电型红外线敏感器

技术领域

[0001] 本发明涉及智能家居领域，具体而言，尤其是涉及一种智能家居安全机器人及其所用的热电型红外线敏感器。

背景技术

[0002] 目前，一般的家庭安全装置只能简单的检测火焰和防盗，而且存在误报率高，精准度低等缺陷，因而限制了其推广使用。

发明内容

[0003] 针对现有技术中存在的问题，由于家庭安全越来越受到关注，提高探测的可靠性和排除安全隐患成为当今时代的主题，本发明的目的就是利用传感器和GSM模块，防盗监控模块，WIFI模块，手机上位机实现远程无线控制机器人排除家庭安全隐患。极大地提高了家庭的安全性。

[0004] 为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种智能家居安全机器人，它以无线WIFI和安卓及电脑上位机为核心，WIFI模块通过连接到家庭路由，与外网建立联系，然后通过路由“端口映射”，达到利用网络“远程控制”的目的，它包括单片机、GSM模块，红外火焰传感器模块、摄像头模块、机器臂模块，各个模块通过智能检测和采集家庭环境信息送到A/D 模数转换器电路，然后将数字信号传送给单片机进行处理，当有异常发生时，通过GSM模块给主人发短信，然后主人通过网络及时检测家庭状况。

[0005] 所述单片机以stm32flO3zSt6单片机为主芯片，外接红外火焰传感器模块、摄像头模块、机器臂模块、GSM模块；所述A/D模数转换器电路将各个传感器检测电路采集的模拟量转换成数字信号供单片机处理，从而实现各个传感器电路与单片机的信息传送与状态反馈，进而辅助单片机发送动作指令。

[0006] 所述红外火焰传感器模块的火焰传感器(flame transducer)是机器人专门用来搜寻火源的传感器，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到单片机的中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。

[0007] 所述红外火焰传感器模块由红外线检测敏感元件、高透光滤镜片、电源电路、红外检测电路、紫外检测电路、信号处理电路组成。所述红外火焰传感器模块的敏感器采用热电型红外线敏感器，热电效应是由温度变化引起，受到温度变化时，热电型敏感器输出微分电压，热电型红外线敏感器利用热电效应，由强介质电陶瓷、LiTaO3单晶体、PVDF材料制作，热电型红外线敏感器把被检测的波长光线通过光学滤光片后给敏感器，再进行密闭封装。

[0008] 火焰发出的红外线由热电型传感器感光，热电型红外线敏感器窗口材料(光学滤光片) 和安装在传感器前方的光学玻璃应选择可使4.4μm谱带的红外线通过(4.4μm谱带的窗口材料可用透光率＞95％以上的蔚蓝色玻璃等，对其进行金属蒸镀，就可制成光学带通滤光片)，完成对红外线的检测；当CPU单片机接收到传感器红外检测电路输出的红外信号时，判断得出有火焰，输出控制信号。

[0009] 防盗监测模块，由热释电红外线传感器构成防盗监控；移动人体辐射出特定波长的红外线，热释电红外线传感器是通过接收红外线，并转化为与人体运动速度、距离、方向有关的低频电信号；当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温度将升高，极化强度减弱，表面电荷即热释电电荷减少；通过电路将热释电电荷转变成电压而输出，从而分析出材料温度的变化，并探测出红外辐射能量的变化。所述热释电红外线传感器由探测元、滤光窗、场效应管阻抗变换器和门磁传感器组成，所述门磁传感器包括永磁体和干簧管；门磁闭合时，输出高电平，门磁处于工作守候状态；门磁打开时，输出低电平，发送给单片机报警信号。

[0010] 本发明还同时公开了一种智能家居安全机器人用热电型红外线敏感器，其特征在于：它由印刷线路板1和引脚8构成，所述印刷线路板1上部安装有热电物质2，所述印刷线路板1下部安装有电子部件3，所述印刷线路板1、热电物质2、电子部件3均密封于罩4 内，所述罩4顶部开有窗口5，所述窗口5能够通过红外线6，却反射可见光7等。

[0011] 有益效果：本发明利用传感器和GSM模块，防盗监控模块，WIFI模块，手机上位机实现远程无线控制机器人排除家庭安全隐患。极大地提高了家庭的安全性。本发明具有精确度高，而且误报率很小，可以大规模推广使用。附图说明

[0012] 图1，本发明实施例的系统总体结构图。

[0013] 图2，本发明实施例的系统硬件结构图。

[0014] 图3，本发明实施例的系统软件设计结构图。

[0015] 图4，本发明实施例的红外检测原理图。

[0016] 图5，本发明实施例的红外检测电路原理图。

[0017] 图6，本发明实施例的热电型红外线敏感器的结构图。

[0018] 图7，本发明实施例的传感器工作流程图。

[0019] 图8，本发明实施例的热释电红外线传感器电路图。

具体实施方式

[0020] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0021] 【实施例1】

[0022] 本实施例的智能家居安全机器人以无线WIFI和安卓及电脑上位机为核心，WIFI模块通过连接到家庭路由，与外网建立联系，然后通过路由“端口映射”，达到利用网络“远程控制”的目的。同时，机配有，GSM，红外、火焰、气体传感器等模块，智能检测和采集家庭环境信息，当有异常发生时，可以通过GSM给主人发短信，然后主人可以通过网络及时检测家庭状况。系统总体框架图如图1所示。

[0023] 该系统结构图如图2所示，该系统以stm32flO3zSt6单片机为主芯片，外接火焰传感器模块、摄像头模块、机器臂模块、GSM模块等。通过各个模块检测外界环境将采集的信号送到A/D模数转换器电路，然后将数字信号传送给单片机进行处理，进而单片机控制各个模块进行工作。当有异常发生时，可以通过GSM给主人发短信，然后主人可以通过网络及时检测家庭状况。

[0024] 图3是本实施例的系统软件设计结构图。

[0025] A/D转换电路将各个传感器检测电路采集的模拟量转换成数字信号供单片机处理。从而实现各个传感器电路与单片机的信息传送与状态反馈，进而辅助单片机发送动作指令。 A/D转换电路可以采用现有的。

[0026] 火焰探测模块的火焰传感器(flame transducer)是机器人专门用来搜寻火源的传感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。

[0027] 该火焰传感器由红外线检测敏感元件、高透光滤镜片、电路(电源电路、红外检测电路、紫外检测电路、信号处理电路)组成。

[0028] 红外检测原理框图如图4所示，红外检测电路原理图如图5所示。

[0029] 检测火焰的红外线方式的敏感器一般采用热电型红外线敏感器。热电效应是由温度变化引起，因此，受到温度变化时，热电型敏感器输出微分电压。热电型红外线敏感器利用与其名相同的热电效应，制作材料有强介质电陶瓷、LiTaO3等单晶体、PVDF等材料。热电型红外线敏感器，对于敏感器主体来说没有波长依存性。所以通常把被检测的波长光线通过光学滤光片后给敏感器，再进行密闭封装。热电型传感器的结构如图6所示。

[0030] 火焰是具有起伏的燃烧所形成。如果对火焰发出的红外线频率进行分析，可以观测到从几Hz到约30Hz的频率，其峰值频率约10Hz。当然，受到火灾规模和风的影响，频率会有所变化。火焰发出的红外线由热电型传感器感光，敏感器窗口材料(光学滤光片)和安装在传感器前方的光学玻璃应选择可使4.4μm谱带的红外线通过(4.4μm谱带的窗口材料可用透光率＞95％以上的蔚蓝色玻璃等，对其进行金属蒸镀，就可制成光学带通滤光片)，完成对红外线的检测。

[0031] 当CPU单片机接收到传感器红外检测电路输出的红外信号时，判断得出有火焰，输出控制信号；工作流程图如图7所示。

[0032] 防盗监测模块，防盗监控由人体红外传感器构成。人体热释电红外传感器的原理是：移动人体可以辐射出特定波长的红外线，红外传感器是通过接收红外线，并转化为与人体运动速度、距离、方向有关的低频电信号。具体原理是当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温度将升高，极化强度减弱，表面电荷即热释电电荷减少。一般来说，根据热释电电荷的多少就可以分析出材料温度的变化，所以设计中也是通过电路将热释电电荷转变成电压而输出，从而分析出材料温度的变化，并探测出红外辐射能量的变化。红外探测器中的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦到探测器上，这样红外探测器就可以探测到一个立体探测空间内所有热辐射的变化，进而判断是否有人存在。

[0033] 热释电红外线传感器原理图如图8所示。热释电红外线传感器由探测元、滤光窗和场效应管阻抗变换器等三大部分组成。此外还有门磁传感器，它由两部分组成，永磁体和干簧管。门磁闭合时，输出高电平，门磁处于工作守候状态；门磁打开时，输出低电平，发送给单片机报警信号。

[0034] 【实施例2】

[0035] 本实施例的智能家居安全机器人用热电型红外线敏感器，其特征在于：它由印刷线路板1和引脚8构成，所述印刷线路板1上部安装有热电物质2，所述印刷线路板1下部安装有电子部件3，所述印刷线路板1、热电物质2、电子部件3均密封于罩4内，所述罩4 顶部开有窗口5，所述窗口5能够通过红外线6，却反射可见光7等。如图6所示，本发明实施例的热电型红外线敏感器的结构图。

[0036] 以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。

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