CN105389970A - 一种红外信号收发装置，红外信号自学习装置 - Google Patents

Abstract

在本发明一种实施例中，红外信号收发装置包括了控制器和若干个电性耦合所述控制器的红外光收发器，其中所述控制器被配置为：读取所接收的红外光；以及根据所述读取控制红外光收发器的开启数量和红外光发射角度的调节。在另一种实施例中，设计了一种具有红外自学习功能的红外信号收发装置，能够实现更大的收发角度和角度自动调节。

Description

一种红外信号收发装置，红外信号自学习装置

技术领域

本发明主要涉及对家居电器的控制技术，特别是一种红外光收发器，可覆盖较大范围的收发角度。

背景技术

随着技术的发展和物质生活水平的提高，人们对提升生活品质的需求越来越强烈，特别是对家居环境的改善，智能家居(数字家庭)行业随之大热，特别是近几年随着家电及家装用品的智能化，智能家居的实现技术也更加先进，用户体验大幅提升。但是，多数家电还是使用传统的红外遥控器，智能家居系统对家电的控制难度就增加了，并且家电的更新换代周期少则几年多则十几年，普通家庭在享受智能家居带来的便利性之余，还有保留原有家电和自由选择家电品牌的需求，所以各类射频信号转换为红外信号的转发设备越来越多。由于家电的摆放位置基本上是固定的，鉴于红外遥控必须在目视范围内使用的特性，单一的射频转换为红外的转发器无法实现全面控制，即便能够控制有时也很难有良好的遥控灵敏度。

而且，目前红外转发系统的信号传递和处理方式较为单一，多数情况下，技术人员使用移动设备，例如手机来实现对不同家居电器设备的远程控制，但是这样的方式极为繁琐，并不能实现简单有效的控制，同时由于每一种电器均需要各自的协议和控制芯片来对应手机的相应控制，这样的智能家居产品成本极高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题提出了一种可嵌入在家居环境特定位置的信号收发装置，该收发装置较佳地具有自学习功能。

在本发明一个方面，设计一种家居电器用的红外信号收发装置及其电路，能够实现同时接收和发射红外光(例如，近红外光)，其中红外光是通过多个红外光收发器进行传递，该红外光收发器中的其中一部分可进行红外光的接收，而另外一部分则同时进行红外光的发送，控制器可根据所接收的红外光的具体内容来选择所要发射红外光的模式、时间或发射角度。例如，通过角度可变化的收发装置使得设置在(例如)收发器端部的红外光收发器的发射角度得到调整，从而避免了红外信号接收死角的存在。

在本发明另一个方面，设计这种红外信号收发装置具有自学习的功能，即它可以接收不同形式的红外光所承载的数字化内容，控制器可将这些数字化内容进行识别和编码，从而根据所述识别或编码实现对不同家居电器的控制模式，例如，发射强度、发射角度或发射的数字化内容等。

在本发明一个实施例中，这种家居电器用的红外信号收发装置，包括控制器和若干个电性耦合所述控制器的红外光收发器，其中所述控制器被配置为：读取所接收的红外光；以及根据所述读取控制红外光收发器的开启数量和红外光发射角度的调节。

进一步地，所述的红外光收发器与所述的控制器之间通过可形变线材电性连接，所述的红外光收发器为双列直插状红外LED，所述红外LED与所述可形变线材之间为拔插式连接。

在本发明另一个实施例中，这种家居电器用的红外手持设备，以及控制器和若干个电性耦合所述控制器的红外光收发器，所述的红外光收发器与所述的控制器之间电性连接，所述控制器被配置为：读取来自所述红外手持设备的红外光，转换为第二激励加以存储；根据所述第二激励来控制红外光收发器的开启数量和红外光发射角度的调节；以及控制红外光收发器产生第一激励以发射红外光。

作为改进，所述的控制器包括无线信号接收模块。无线信号接收模块用于接收控制命令信息，控制命令将转换为红外信号向外发射，无线信号接收模块实现了通过无线方式将控制信息传输给该红外发射装置，使得红外发射装置的安装位置更灵活。

附图说明

图1为本发明实施例的一种分叉状红外信号发射装置的结构示意图；

图2为本发明家居电器用红外信号收发装置的功能模块图；

图3为图2实施例中的部分电气电路原理图；

图4为本发明第一实施例的方法流程图；

图5为图4实施例中的又一方法流程图；

图6为本发明第二实施例的方法流程图；

图7为图6实施例中的又一方法流程图。

具体实施方式

按照图1，家居电器用红外信号收发装置设有控制器1和若干个设置在所述控制器1上的红外光收发器2，红外光收发器1与所述的控制器2之间电性耦合(例如，结构紧凑式电连接或电气集成于同一电路板)。其中控制器2内设置有处理器20。

实施例1：可识别任意角度和家居电器的红外信号收发装置

在本实施例红外信号收发装置中，处理器20可被配置为：

读取所接收的红外光，处理器20可通过接收来自红外光收发器1的光电信号进行读取操作。例如，红外光收发器1可设置为一组，例如图1中的三个收发器，第一收发器11、第二收发器12和第三收发器13之间在平面上互成120°夹角。其中可通过第一收发器11接收来自家居电器32的红外光信号并转换为电信号给处理器10，同时处理器20可通过第二收发器12调制电信号并向家居电器31发射红外光信号；

根据所述读取操作来控制红外光收发器12或13的开启，并控制对收发器12的红外光发射角度的调节。例如，在控制红外收发器12发射红外光时可预先测试可发射红外光的红外光收发器1的数量和发射角度以控制不同类别的家居电器31、32、33；以及

根据所述发射角度来变化对一个或多个红外光收发器1的控制。

在一个较佳例子里，所述控制器2又具有耦合于该处理器20的电器信号识别电路21，被配置为：

向所述的处理器模块20标记受控的家居电器31、32、33的特定标识符。例如，为了处理器20能够识别来自电器31或32的红外光信号，在这个红外光信号中已承载了各个电器31、32的对应识别码，所述信号识别电路21是将这些识别码进行接收识别的同时进行编码，以进行列表化存储或数据处理。在一个实施例中，所述处理器20包括了编码单元，所述编码单元用于将来自电器31(例如，电视机)的识别码REQC1与来自电器33(例如，空调机)的识别码REQC2，关联于本发明红外信号收发装置的预设标识码ACK，从而编码单元通过标识码ACK生成每一电器31或33的唯一标识码，其中包含了电视机31和空调机33的设备名NAME、发射角度TRAG或控制模式MODE中的一个或组合。即表示为逻辑关系：

在上述关系(1)中，控制模式是被设定为选择性地控制收发器12和13各自向电视机31和空调机33发射红外光的时序关系；或者

测试所连接的家居电器31的偏向角度，根据所述偏向角度来选择所述红外信号发射装置的发射模式。例如，为了实现红外收发器12和13之间同时收发电视机31和空调机33的红外光信号但是彼此之间互不干扰，所生成的标识码中包含了对红外收发器1所接收红外信号的接收强度的识别，从而对于接收信号较强的一个电器(例如，空调机33)先发射反馈的红外光信号，而对于接收强度较弱的电器(例如，电视机31)则需要根据最佳发射角度TRAG来进行调整，例如关系(4)设定。

进一步地，上述逻辑关系之间可存在相互关联，例如若根据关系(2)设置了收发器12对于电视机31的发射设备名称NAME的匹配和最佳的发射角度TRAG，则根据关系(2)，处理器20的编码单元将对空调机33的发射模式进行调整。例如，发射模式可以是发射时间或发射的红外光所承载的数据内容，数据内容不限于开关信号，也包括了调整幅值，例如空调机的输出功率。

在图1中，这种分叉状红外信号发射装置的结构主要是包括控制器1和三个设置在所述控制器2上的红外光收发器1，控制器2控制任意一个红外光收发器1的发射内容，红外光收发器2通过可插拔方式与可形变(例如可弯折)线材14的端部连接。通过调节转动结构转动可形变线材的端部使得固定在可形变线材12端部的红外光收发器2的发射角度得以调整，综合调整各个红外光收发器的发射角度可使红外信号发射装置的信号覆盖到更大角度。其中，红外光收发器2可为双列直插式红外光LED。作为可形变线材的另一种直接的效果是，用户可以手动调节至合适位置，然后再通过控制器2根据发射角度TRAG来调整最佳的发射角度。

在另一个较佳例子里，收发器1的数量和排列可以增减，例如，为了覆盖更大的发射角度，可将红外收发器1的数量增加至6个，若每一收发器1的最大发射角度为60°，则可以覆盖360°发射范围。但是根据本实施例，收发器1的数量可以被适当减少以降低成本。

例如，根据本实施例，第一、第二或第三收发器在同时可能无法完全对准所要控制的电器，则根据编码单元的控制方式，选择两个收发器之间可同时达到最佳发射角度的发射模式MODE。

在图2所示的一个实施例中，每一红外光收发器1内又具体设置了：收发电路10，在第一激励V_AT1状态下受控于所述控制器2的处理器20发射红外信号，例如近红外信号，以及在第二激励V_AT2状态下产生控制电信号馈送至所述的控制器2的处理器20；激励电路15，耦合于所述收发电路10，用于根据控制器2产生第一激励V_AT1，以及使得所述收发电路10产生第二激励V_AT2，其中所述第二激励V_AT2被处理作为上述控制电信号的至少一部分组成；以及接口16，通过可变线材14连接所述控制器2和收发电路10。在一个实施例中，所述的控制电信号包含了前述的设备名NAME，发射角度TRAG。

参照图3，作为本实施例的具体实现方式为PCB板上实现的电路形式，收发电路10较佳由特定选型(例如特定功率)的LED发射/接收管D1和与之连接的限流电阻R4组成。在实际测试或使用过程中，需要考虑同时以LED管D1作为发射和接收红外射线信号的器件，发射和接收的强度或频率可能并不对等，例如使用一般红外接口装置照射LED管D1时，D1上可能由于信号强度过低或者未对准等因素无法激励出光电信号，从而影响接收效率。限流电阻R4用于在电路不启动情况下限制电流流过LED管D1。

激励电路15包括开关NPN管Q2，电阻R1,R2，R3和开关PNP管Q1，其中开关管Q2基极连接上述接口16，集电极连接LED管D1和保护电阻R1，而保护电阻R1接入PNP管Q2的基极，R1用于防止Q1对LED管D1形成短路电流。高阻抗R2连接于R4与R1之间，设定高阻抗R2以防止在LED管D1接收到来自本实施例装置外的红外信号时泄放多余电荷。电阻R3接设于PNP管Q1集电极以形成对后端Q3的输出控制电信号V_PI。

作为改进，激励电路15内进一步包括将所述控制电信号V_PI加以分解和放大至合适幅值的信号调制电路(例如，放大调幅电路)。在图3所示实施例中，在PNP管Q1集电极处接设三极管Q3和电阻R5来实现放大功能。按照上述技术精神，LED管D1上产生的第二激励V_AT2可能很小，在一般状况下甚至无法激励开关管Q1，即使能够激励Q1，可能无法满足输出给接口16至处理器20模块I/O管脚的启动电压，将其放大至合适值以满足激励输出条件。

作为另一改进，所述处理器20进一步被配置为：控制所述激励电路15产生第一激励V_AT1，并接收第二激励V_AT2以生成相应的控制逻辑；以及控制所述激励电路的低电平幅值或接地状态。在图3的实施例中，三极管Q1，Q2，Q3设置共地端或低电平端23，从而有效控制三极管Q1，Q2，Q3的工作临限值来满足控制电信号的产生和传输。

在处理器20收到用户控制指令向开关Q2发送信号时，此时Q2导通而Q1截止，使VCC向LED管D1供电以产生第一激励红外信号，而在处理器停止向Q2发送任何信号时，通过电阻R1，R2，R3的设置来保持LED管D1上不产生任何光电信号，为此，处理器20同时需要将所述的控制逻辑设定为GND。仅当处理器检测到Q1被导通时，即D1上满足激励条件产生第二激励信号V_AT2时，控制逻辑将被设置在一个较低的低电压状态下，以控制Q1能够正常接收V_AT2而不导通Q2，从而通过Q3后馈送至处理器20中。

在实施例1的基础上可实现多角度多通道红外信号收发的方法，可包括：

步骤100、读取所接收的红外光，处理器20可通过接收来自红外光收发器1的光电信号进行读取操作；

步骤200、根据所述读取控制红外光收发器1的开启数量和红外光发射角度的调节；

步骤300、为所述控制器2标记受控电器31的特定标识符；

步骤400、在第一激励状态V_AT1下受控于所述控制器2发射红外光，以及在第二激励状态V_AT2下产生控制电信号馈送至所述的控制器，同时受控于所述控制器2产生第一激励V_AT1’，以及使得所述收发电路10产生第二激励V_AT2’，其中所述第一V_AT1，V_AT1’、第二激励V_AT2，V_AT2’可互不相同。其中，通过红外光收发器1的接口16进行红外光的收发操作。

其中在步骤400中，进一步包括了：

步骤401、控制所述激励电路15产生第一激励V_AT1，并接收第二激励V_AT2以生成相应的控制逻辑(例如上述编码操作)；以及

步骤402、控制所述激励电路15的低电平幅值或接地状态，例如，三极管Q1，Q2，Q3设置共地端或低电平端23，从而有效控制三极管Q1，Q2，Q3的工作临限值来满足控制电信号的产生和传输。

实施例2：具有自学习功能的红外信号收发装置

类似地，这种红外信号自学习装置可包括用户使用的红外手持设备3，以及控制器2和红外光收发器1。红外光收发器1与所述的控制器2之间电性连接。在本实施例中，所述控制器2具有处理器模块20，被配置为：

读取来自所述红外手持设备3的红外光，转换为第二激励V_AT2加以存储。其中红外手持设备3可以是用户的移动设备，也可以是各个家居电器31或32的配套遥控器；

根据所述第二激励V_AT2来控制红外光收发器1的开启数量和红外光发射角度的调节；以及

控制红外光收发器1产生第一激励V_AT1以发射红外光。

所述红外光收发器2具备自学习功能，主要包括了：收发电路20，在处理器驱动的第一激励V_AT1状态下受控于所述控制器1发射红外信号，以及在来自红外手持设备3的第二激励V_AT2状态下产生控制电信号馈送至所述的控制器2的处理器的I/O引脚端；激励电路15，电连接于所述收发电路10，用于根据控制器2产生第一激励V_AT1，以及在不产生第一激励V_AT1下使得所述收发电路产生第二激励V_AT2，其中所述第二激励V_AT2被处理作为上述控制电信号的至少一部分组成；以及接口16，连接所述控制器2。其中，处理器20可包括编码单元，它用于实现红外信号的自学习存储，可满足关系：

其中通过收发电路10接收来自不同红外手持设备3的通讯信令或协议，被激励出光电信号来存储给处理器模块20的FLASH单元中，也就是说针对不同协议规则的红外通讯，均可通过收发电路10来接收，并将通讯逻辑在处理器20中生成，以实现对不同电器设备的同一控制逻辑，例如。将来自电器31(例如，电视机)的识别码REQC1与来自电器33(例如，空调机)的识别码REQC2，关联于本发明红外信号收发装置的预设标识码ACK，从而编码单元通过标识码ACK生成通用识别码REQCR，即REQCR＝{REQC1，REQC2，REQC3}，对应地，对各个电器的发射模式MODE可调制为相同或不同(例如，相同或相近的发射波长)，而发射角度TRAG1和TRAG2可加以互补。

进一步地，控制器2包含可选择任一所述红外光收发器1进行红外信号发射的处理器模块20。处理器模块对于某一信号可选择任意一个红外光收发器1进行红外信号发射的控制，从而使得任意一个红外光收发器1的发射内容得到可控。

作为改进，所述的控制器2包含无线信号接收模块。无线信号接收模块用于接收控制命令信息，控制命令将转换为红外信号向外发射，无线信号接收模块实现了通过无线方式将控制信息传输给该红外发射装置，使得红外发射装置的安装位置更灵活。

类似地，在实施例2的基础上可实现红外信号收发的自学习方法，可包括：

步骤100、读取来自所述红外手持设备3的红外光，转换为第二激励V_AT2加以存储；

步骤200、根据所述第二激励V_AT2来控制红外光收发器的开启数量和红外光发射角度的调节；

步骤300、控制红外光收发器1产生第一激励V_AT1以发射红外光。

在步骤300中可包括同步自学习操作：

步骤301、在第二激励状态V_AT2下产生控制电信号馈送至所述的控制器并加以存储和进行所述编码操作，同时受控于所述控制器2产生多个第一激励V_AT1，V_AT1’，其中所述第一V_AT1，V_AT1’可互不相同。其中，通过红外光收发器1的接口16进行红外光的收发操作。

其中在步骤300中，进一步包括了：

步骤302、接收第二激励V_AT2以生成相应的控制逻辑(例如上述编码操作)，根据所述编码控制所述激励电路15产生第一激励V_AT1；以及

步骤303、控制所述激励电路15的低电平幅值或接地状态，例如，三极管Q1，Q2，Q3设置共地端或低电平端23，从而有效控制三极管Q1，Q2，Q3的工作临限值来满足控制电信号的产生和传输。

在本发明的一个方面，对同一个处理器模块20配置多个红外信号发射装置，按照图3实施例来看，以配置2个收发电路为例，处理器20可同时或择一导通开关管Q1或Q4以发射或接收红外光信号。

在本发明的另一个方面，上述实施例的红外信号收发装置是设置于一个LED灯具结构内，通过(例如)电力线总线对LED灯具的开关控制来实现对红外收发装置的使用。或者，这个红外信号收发装置可设计在办公桌内，用户可通过红外手持设备3与之贴合接触，从而控制红外收发装置对多个用户电器的操作。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.红外信号收发装置，包括控制器和若干个电性耦合所述控制器的红外光收发器，其特征在于所述控制器被配置为：

读取所接收的红外光；以及

根据所述读取控制红外光收发器的开启数量和红外光发射角度的调节。

2.根据权利要求1所述的红外信号收发装置，其特征在于，所述控制器又包括信号识别电路，被配置为：

为所述控制器标记受控电器的特定标识符；或者

探测相对于所述受控电器的偏向角度，根据该偏向角度来选择所述红外信号发射装置的发射模式。

3.根据权利要求2所述的红外信号收发装置，其特征在于，所述受控电器的特定标识符包含设备名、发射角度或控制模式中的一个或组合。

4.根据权利要求1所述的红外信号收发装置，其特征在于，所述的红外光收发器与所述的控制器之间通过可形变线材加以电性连接，所述的红外光收发器为双列直插状红外LED，所述红外LED与所述可形变线材之间为拔插式连接。

5.根据权利要求1所述的红外信号收发装置，其特征在于，所述红外光收发器包括了：

收发电路，被配置为在第一激励状态下受控于所述控制器发射红外光，以及在第二激励状态下产生控制电信号馈送至所述的控制器；

电性耦合于所述收发电路的激励电路，被配置为受控于所述控制器产生第一激励，以及使得所述收发电路产生第二激励，其中所述第二激励被处理作为上述控制电信号的至少一部分组成；以及

接口，连接所述控制器。

6.根据权利要求5所述的红外信号收发装置，其特征在于，所述激励电路进一步包括将所述控制电信号加以分解或放大至匹配幅值的信号调制电路。

7.根据权利要求5所述的红外信号收发装置，其特征在于，所述控制器进一步被配置为：

控制所述激励电路产生第一激励，并接收第二激励以生成相应的控制逻辑；以及

控制所述激励电路的低电平幅值或接地状态。

8.红外信号自学习装置，包括红外手持设备，以及控制器和若干个电性耦合所述控制器的红外光收发器，所述的红外光收发器与所述的控制器之间电性连接，其特征在于，所述控制器被配置为：

读取来自所述红外手持设备的红外光，转换为第二激励加以存储；

根据所述第二激励来控制红外光收发器的开启数量和红外光发射角度的调节；以及

控制红外光收发器产生第一激励以发射红外光。

9.根据权利要求8所述的红外信号收发装置，其特征在于，所述控制器又包括信号识别电路，被配置为：

为所述控制器标记受控电器的特定标识符；或者

探测相对于所述受控电器的偏向角度，根据该偏向角度来选择所述红外信号发射装置的发射模式。

10.根据权利要求8所述的红外信号自学习装置，其特征在于，所述红外光收发器包括了：

收发电路，被配置为在第一激励状态下受控于所述控制器发射红外光，以及在第二激励状态下产生控制电信号馈送至所述的控制器；

电性耦合于所述收发电路的激励电路，被配置为受控于所述控制器产生第一激励，以及在不产生第一激励下使得所述收发电路产生第二激励，其中所述第二激励被处理作为上述控制电信号的至少一部分组成；以及

接口，连接所述控制器。