本實用新型是有關一種位置感測裝置(Occupancy sensor)，特別是一種紅外線位置感測裝置。

背景技術：

節能減碳是目前人們所面臨的共同課題。伴隨著經濟成長，家庭用電因照明、冰箱、空調系統的普及而成跳躍式的成長。因此，開發節能的家電或控制系統已刻不容緩。根據統計，家庭照明占家庭用電的比例約15％，空調系統占家庭用電的比例約19-22％。欲兼顧舒適與節能可利用人體傳感器檢測感測范圍內是否有人在。當人不在感測范圍內時即自動進入節能模式，例如關閉照明或調整空調參數。對于旅館或商業場所，人體傳感器則更能顯現節能效益，例如其可產生20-28％的節能效果。

然而，已知的人體位置傳感器大多是采用焦電式(pyroelectric)紅外線傳感器，例如被動式(passive infrared sensor，PIR)紅外線位置傳感器。然而，焦電式紅外線位置傳感器為動態感測，亦即只能檢測移動中的人體，當人體靜止不動時則無信號輸出。因此，焦電式紅外線位置傳感器無法分辨人體不在感測范圍內以及人體在感測范圍內但未移動的情況。這在一些應用上，例如閱讀燈、廁所照明、旅館空調等，時常造成困擾。

有鑒于此，提供一種可判斷感測范圍內是否存在一目標物的紅外線位置感測裝置便是目前極需努力的目標。

技術實現要素：

本實用新型提供一種紅外線位置感測裝置，其利用一熱電堆感測元件感測一感測范圍內所輻射的紅外線，并計算得到一背景感測值以及一當前感測值， 如此即可依據當前感測值以及背景感測值的差值以及一臨界值，判斷感測范圍內是否存在一目標物，并輸出相對應的一控制信號。

本實用新型一實施例的紅外線位置感測裝置包含一熱電堆感測元件以及一信號處理器。熱電堆感測元件感測一感測范圍內所輻射的紅外線，并輸出相對應的一第一感測信號。信號處理器與熱電堆感測元件電性連接，且處理第一感測信號以得到一背景感測值以及一當前感測值，其中信號處理器判斷當前感測值以及背景感測值的差值是否大于一第一臨界值，以決定感測范圍內是否存在一目標物，并輸出相對應的一控制信號。

以下借由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易了解本實用新型的目的、技術內容、特點及其所達成的功效。

附圖說明

圖1為一示意圖，顯示本實用新型一實施例的紅外線位置感測裝置。

圖2為一示意圖，顯示本實用新型一實施例的紅外線位置感測裝置的操作時序。

圖3為一示意圖，顯示本實用新型另一實施例的紅外線感位置測裝置的操作時序。

符號說明

1 紅外線位置感測裝置

11 熱電堆感測元件

12 信號處理器

121 放大器

122 多工器

123 模擬至數字轉換器

124 微控制器

13 濾光片

14 透鏡

15 熱敏電阻

16 通信接口

BCS 時序

CS 控制信號

DT1 第一延遲時間

DT2 第二延遲時間

DT3 第三延遲時間

SS1+、SS1- 第一感測信號

SS2 第二感測信號

TH1 時序

TH2 時序

ΔT 時間差

具體實施方式

以下將詳述本實用新型的各實施例，并配合圖式作為例示。除了該多個詳細說明之外，本實用新型亦可廣泛地施行于其它的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本實用新型的范圍內，并以申請專利范圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本實用新型有較完整的了解，提供了許多特定細節；然而，本實用新型可能在省略部分或全部特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件并未描述于細節中，以避免對本實用新型形成不必要的限制。圖式中相同或類似的元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意的用，并非代表元件實際的尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式的簡潔。

請參照圖1，本實用新型的一實施例的紅外線位置感測裝置1包含一熱電堆感測元件11以及一信號處理器12。于一實施例中，熱電堆感測元件11以及信號處理器12封裝于單一封裝件中。熱電堆感測元件11用以感測一感測范圍內所輻射的紅外線，并輸出相對應的一第一感測信號SS1+、SS1-。于一實施例中，本實用新型的紅外線位置感測裝置1更包含一濾光片13，其設置于熱電堆感測元件11的接收端。濾光片13允許一紅外線波長范圍的光線通過，并部分濾除或全部濾除紅外線波長范圍以外的光線。于一實施例中，紅外線波長范圍 可為1-14μm。

于一實施例中，本實用新型的紅外線位置感測裝置1更包含一透鏡14，其設置于熱電堆感測元件11的接收端。透鏡14可會聚一感測視角內的紅外線至熱電堆感測元件11，換言之，透鏡14限縮熱電堆感測元件11的一感測視角。舉例而言，感測視角可小于或等于15度。可以理解的是，透鏡14的材料必須可透射紅外線。于一實施例中，透鏡14可為硅質透鏡或鍺質透鏡。舉例而言，透鏡14可為硅質的菲涅耳透鏡。于一實施例中，透鏡14的表面可設置一濾光膜，其作用與濾光片13相同。

信號處理器12與熱電堆感測元件11電性連接。信號處理器12可處理熱電堆感測元件11所輸出第一感測信號SS1+、SS1-以得到一背景感測值以及一當前感測值，信號處理器12可判斷當前感測值以及背景感測值的差值是否大于一第一臨界值，以決定感測范圍內是否存在一目標物，例如人體，并輸出相對應的一控制信號CS。照明或空調即可依據控制信號CS作出適當的調整，例如關閉照明或空調，或是調高空調的設定溫度。

舉例而言，本實用新型的紅外線位置感測裝置1在啟動時，熱電堆感測元件11即接收感測范圍內的紅外線，并輸出相對應的第一感測信號。信號處理器12即以熱電堆感測元件11于初始周期所輸出的第一感測信號作為背景感測值。接著，熱電堆感測元件11于下一周期再次接收感測范圍內的紅外線，并輸出相對應的第一感測信號。信號處理器12即將熱電堆感測元件11于此周期所輸出的第一感測信號作為當前感測值。若當前感測值(即后一周期的感測值)以及背景感測值(即前一周期的感測值)的差值大于一第一臨界值，即代表感測范圍內存在輻射紅外線的一目標物，例如人體，此時，信號處理器12即輸出代表第一狀態的控制信號CS，例如高電位的控制信號CS。若當前感測值以及背景感測值的差值小于或等于一第一臨界值，即代表感測范圍內不存在輻射紅外線的目標物，此時信號處理器12即輸出代表第二狀態的控制信號CS，例如低電位的控制信號CS?？梢岳斫獾氖?，感測范圍內可能因季節、天候、時間而緩慢升溫或降溫，因此，若當前感測值以及背景感測值的差值小于或等于一第一臨界值時，信號處理器12可將當前感測值設定為背景感測值，以作為下一周期的判斷基準。

請參照圖2，其中時序TH1代表當前感測值以及背景感測值的差值與第一臨界值的比較結果。于圖2所示的實施例中，高電位的時序TH1代表當前感測值以及背景感測值的差值大于第一臨界值，低電位的時序TH1代表當前感測值以及背景感測值的差值小于或等于第一臨界值。于一實施例中，在當前感測值以及背景感測值的差值大于第一臨界值時，信號處理器12可計數一第一延遲時間DT1后，才輸出相對應于第一狀態的控制信號CS。同樣的，在當前感測值以及背景感測值的差值小于或等于第一臨界值時，信號處理器12可計數一第二延遲時間DT2后，才輸出相對應于第二狀態的控制信號CS。于一實施例中，第一延遲時間DT1小于第二延遲時間DT2?？梢岳斫獾氖?，第一延遲時間DT1較短，可讓使用者進入感測范圍內時快速啟動相關電子裝置，例如照明及/或空調。舉例而言，第一延遲時間DT1介于0-1秒。而第二延遲時間DT2較長，可避免噪聲干擾所造成的誤動作或是頻繁調整電子裝置的設定狀態。舉例而言，第二延遲時間DT2介于2-10秒。

請再參照圖2，其中時序BCS代表是否重新計算背景感測值。于圖2所示的實施例中，高電位的時序BCS代表停止重新計算背景感測值，低電位的時序BCS代表重新計算背景感測值。于一實施例中，在當前感測值以及背景感測值的差值大于或等于第一臨界值時，信號處理器12即停止重新計算背景感測值，亦即背景感測值鎖定在當前感測值以及背景感測值的差值大于第一臨界值時的背景感測值。在控制信號CS為第二狀態時，信號處理器12計數一第三延遲時間DT3后，才重新計算背景感測值，亦即以當前感測值作為下一周期的背景感測值。于一實施例中，第三延遲時間DT3大于或等于2秒。停止重新計算背景感測值可防止目標物(例如人體)所輻射的紅外線累計至背景感測值。

請參照圖3，其中時序TH2代表當前感測值以及背景感測值的差值與第二臨界值的比較結果。于圖2所示的實施例中，高電位的時序TH2代表當前感測值以及背景感測值的差值大于第二臨界值，低電位的時序TH2代表當前感測值以及背景感測值的差值小于或等于第二臨界值。于一實施例中，在當前感測值以及背景感測值的差值大于或等于第二臨界值時，停止重新計算背景感測值。舉例而言，第二臨界值小于第一臨界值。如此，可在當前感測值以及背景感測值的差值大于第一臨界值之前即停止重新背景感測值，如圖3所示的時間差Δ T，亦即鎖定背景感測值。于一實施例中，第二臨界值可為第一臨界值的二分之一。而在控制信號CS為第二狀態時，信號處理器12計數一第三延遲時間DT3后，才重新計算背景感測值。

請再參照圖1，于一實施例中，本實用新型的紅外線位置感測裝置1更包含一熱敏電阻15，其與信號處理器12電性連接。熱敏電阻15可感測一環境溫度并輸出一第二感測信號SS2。信號處理器12即可依據熱敏電阻15所感測的環境溫度(即第二感測信號SS2)調整第一臨界值。舉例而言，當環境溫度接近人體溫度時，例如攝氏32度，當前感測值以及背景感測值的差值較變小。此時，信號處理器12可利用熱敏電阻15所輸出的第二感測信號SS2得知目前的環境溫度，并依據目前的環境溫度調整適當的第一臨界值，例如降低第一臨界值?？梢岳斫獾氖牵t外線位置感測裝置1更包含一通信接口16，其與信號處理器12電性連接，使紅外線位置感測裝置1可經由通信接口16與外部通信，例如設定第一/第二臨界值、輸出紅外線位置感測裝置1的感測值等。于一實施例中，通信接口16可為集成電路總線(Inter-Integrated Circuit Bus，I²C)、通用非同步接收發送器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)、序列周邊接口(Serial Peripheral Interface，SPI)以及通用序列總線(Universal Serial Bus，USB)等接口。

于一實施例中，信號處理器12包含一放大器121、一多工器122、一模擬至數字轉換器(Analog-to-digital converter，ADC)123以及一微控制器124。放大器121與熱電堆感測元件11電性連接，以放大熱電堆感測元件11所輸出的第一感測信號。多工器122與放大器121以及熱敏電阻15，以選擇性輸出放大的第一感測信號或第二感測信號。模擬至數字轉換器123，其與多工器122電性連接，用以將多工器122所輸出的第一感測信號或第二感測信號轉換為一數字信號。微控制器124與模擬至數字轉換器123電性連接。微控制器124計算第一感測信號或第二感測信號的數字信號得到當前感測值、背景感測值以及環境溫度，并依據當前感測值、背景感測值以及第一臨界值，輸出相對應的控制信號CS。信號處理器12的詳細運作方式如前所述，在此不再贅述。

綜合上述，本實用新型的紅外線位置感測裝置是利用一熱電堆感測元件感測一感測范圍內所輻射的紅外線，并計算得到一背景感測值以及一當前感測值 依據當前感測值以及背景感測值的差值以及一臨界值，判斷感測范圍內是否存在一目標物。因此，在人體靜止不動的情況下，本實用新型的紅外線位置感測裝置仍可分辨人體是否存在感測范圍內，以解決已知的焦電式紅外線位置傳感器的缺陷。

以上所述的實施例僅是為說明本實用新型的技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝的人士能夠了解本實用新型之內容并據以實施，當不能以的限定本實用新型的專利范圍，即大凡依本實用新型所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本實用新型的專利范圍內。