智能家居人体传感器技术报告

TSPS-0102V1.00技术报告文件编号保密级别总页数编制

评审记录对《TSPS-0102V1.00技术报告V1.00120727》的评审意见上述问题修改验证后，由验证后，本文件即可发布。评审人员签字：问题修改验证结果验证人签字：时间：年月日变更日志编号版本修改内容修改人修改日期目录1. 概述 11.1 适用范围 11.2 技术定位 12. 设计方案 22.1方案概述 22.2硬件架构 22.2.1 CPU板 22.3软件架构 53. 主要功能 63.1 General功能 63.2 照明通道 63.3 存在通道 63.4 恒照度控制器 63.5 监视器 63.6 继电器输出 64. 技术先进性 74.1外观工艺 74.2人机界面 74.3硬件平台。 74.4可靠性设计 74.5使用灵活 74.6元件可靠性 75. 关键技术 85.1EIB/KNX标准 85.2人体动作传感电路 85.3灵活的功能配置 86. 技术参数 96.1额定参数 96.2技术指标 96.3机械性能 106.4电磁兼容 10TSPS-0102V1.00技术报告PAGE10概述适用范围TSPS-0102存在传感器是TS-BUS的一个组成部分，吸纳国际先进技术，所推出的一种能和不同厂家基于KNX协议的模块、软件无缝兼容的输入模块。该模块可以感应到人体的移动或动作和环境照度信息，可以做到人来开灯开空调，人走关灯关空调，开关延时时间都是可以调整的，还具有恒照度控制功能。模块可以使用在办公室、会议室、图书馆等公共场所，也可以使用在楼梯、走廊、门厅及衣帽间等场所。技术定位该产品在硬件平台和软件设计以及提供的实现功能几个方面，都处于国内领先的地位。设计方案2.1方案概述装置的机械结构和功能设计都依据模块化的设计思路，客户可以根据自己的需求来选择安装方式和功能，这样生产和维护调试都比较方便。2.2硬件架构硬件电路由一块CPU板和一块RELAY板构成。这块CPU板主要由以下几部分构成：EIB通讯模块，CPU控制模块，人体移动传感电路，红外遥控接收电路，人机界面模块和电源转换模块。其中EIB通讯模块主要负责EIB总线电源的转换，实现CPU与总线的通讯，是整个硬件电路的重要基础。CPU模块负责所有的控制和通讯任务，是整个硬件电路的核心部分。人体移动传感电路将人体的移动信息放大成CPU能识别的模拟信号。红外遥控接收电路用来接收遥控器的遥控信号。RELAY板由继电器输出模块构成，继电器输出模块控制继电器的开闭输出。硬件平台框图如下：图2-1装置硬件框图CPU板功能介绍此板件为本模块的核心，负责所有任务的处理和调度。板件上的元件安装大部分采用SMT贴片工艺，以此提高抗干扰能力和大批量生产能力。板件上使用了超低功耗单片机MSP430F249，可以降低系统的整机功耗，减少装置对总线上能量的消耗。板件上还提供了人体移动传感电路，采集人体的移动信息，通过人体的移动信息来控制驱动设备的开关。板件上还有一路红外遥控接收电路，用来接收遥控信号，来触发编程状态。板件还有两路继电器输出模块来控制灯光的开关。电源模块MSP430F249单片机正常工作时需要3.3V的电源电压，而通讯芯片只能提供5V的电源，所以需要进行电压转换，由于系统的功耗比较低，所以选用了输出电流为150mA，封装体积也比较小的线性稳压芯片LD2985XX33为了减小电压转换时的损耗，LD2985XX33的电路如下图所示：图2-2电源电路原理图。CPU模块CPU的处理模块主要有MSP430F249单片机以及其必要的外围电路组成。AX1为CPU提供工作时钟。SAVE端为CPU提供掉电和保存信号。逻辑器件AU4用来将串口发送端的3.3V电平转换成5V电平和通讯芯片接口。单片机的VREF和VeREF管脚上接的电容用来给内部AD电压参考源滤波，使输出结果更加稳定。AD1和AR22是为了将通讯芯片接收端的5V电平转换成3.3V的电平，当URXD端为高电平时，二极管截止，P4.1管脚被上拉到3.3V上，单片机检测到高电平，当URXD为低电平时，二极管导通，P4.1通过二极管连到低电平上，此时单片机检测到低电平。AJ3为MSP430F249的标准JTAG调试口。具体电路如下图所示：图2-3MSP430F249最小系统原理图EIB通讯模块EIB通讯模块主要由EIB通讯芯片FZE1066构成，该芯片可以分离出总线上的通讯数据信号和电源，同时可以把需要发送的数据发送到总线上，芯片为系统提供了5V（VCC）和20V的电源分别用于电路的供电和继电器的驱动电路的电源，芯片的通讯数据线连接到主控单片机的I/O管脚上进行数据通讯。SAVE管脚连接到CPU的I/O管脚上进行总线掉电保存。具体电路如下图所示：图2-4EIB通讯电路原理图继电器输出模块该电路由2路双线圈的继电器和驱动电路组成。驱动电路由两个三极管和一个储能电容组成。两个二极管用来给继电器线圈提供续流回路。具体电路如下图所示：图2-5继电器输出模块原理图人体移动传感电路该模块电路采用有源带通滤波、放大电路组成。运算放大器选用LMV324。运放和电容组成高通滤波放大电路，AR40、AC25、AR33和AC24组成二阶低通滤波电路，让电压在VDD33/2的基础上放大，如果有人移动，则输出会产生相应的电压波动，用AD采集出波动的电压。具体电路如下图所示：图2-6人体移动传感电路原理图制作工艺要求采用经过多年现场考验的硬件电路，工艺和质量有可靠保证。2.3软件架构软件任务介绍：AD采集：实时采集当前的照度及人体移动等信息；内部应用程序初始化函数任务：初始化应用程序中的一些功能、状态及变量等；内部应用程序主函数任务：实现模块的大部分应用功能（主要包含常规通道、照明通道、存在通道、监视器通道、恒照度控制通道及2路继电器输出通道功能）。主要功能General功能探测区域选择用来选择使能哪几个传感器。暂停功能当接收到相应的报文时，传感器在一段时间内停止运行。照度来源选择选择照度是来源于内部的传感器还是外部的传感器。照度校准校准测量到的照度值。照度值循环发送选择循环发送实际的亮度值。总线复位后状态选择总线复位后，选择是否开启几个通道的功能及继电器的位置。照明通道该通道自动控制一路照明通道的工作。通道的主要功能如下：主从功能如果一个房间比较大，这时就需要多个探测器。在这种情况下，可以将其中一个探测器作为主机而其他的作为从机。当从机检测到动作信息时，会循环发送ON的报文给主机，主机这时会根据设置对室内的照明设备进行控制。发送报文选择可以选择的控制报文的类型有开关、绝对调光、强制操作和场景号。全自动功能当人走进房间时，房间的设备会自动动作不需要手动控制；当人离开房间后，房间的设备也会自动动作也不要手动控制。半自动功能当人走进房间时，房间的设备不会自动动作需要手动控制；当人离开房间后，房间的设备会自动动作不要手动控制。照度门限控制模块会实时检测室内的照度，通过实际照度和设定的照度门限比较决定是不是要开灯。用户可以通过参数设定或者通讯对象来屏蔽这个功能。探头灵敏度调节用户可以设置模块的灵敏度，High是最高，Low是最低，middle是中间状态。恒照度开关功能模块可以判断灯光开启后环境照度的变化，如果环境照度大于设定门限，则模块会关闭输出。存在通道该通道用来设置人存在和离开时控制其他设备的工作情况。报文类型包括：ON/OFF，1bytevalue,forcedoperation,up/down,heatingmode，scene。恒照度控制器该通道和调光器结合起来使用，可以将室内的照度自动控制在一个设定的照度之上。用户可以根据自己的需求通过调光对象手动调节灯光的亮度，同时还可以将当前的照度作为设定照度，也可以通过通讯对象来设定模块的设定照度值。如果用户手动控制室内的灯光，则通道关闭，直到房间里没人并且延时时间过后通道才会被自动开启。可以设置控制照度的变化速度的快慢。监视器监视器功能是当检测到动作信息时循环发送一个报文，当检测结束时循环发送另一个报文。这个报文的类型是1bit或者1byte。监视器被使能后延时恢复时间过后进入监视模式。继电器输出该模块提供2路继电器输出，用来控制灯光的开关。可以选择正常输出，还可以选择楼梯灯输出。输出可以任意配置成是否根据亮度进行输出。这两路的继电器都可以被自动控制或者手动控制。手动控制后，通道关闭；需要在房间里没人后延时过后通道才会被重新开启。技术先进性4.1外观工艺TSPS-0102的机壳结构采用塑料结构拼接而成，所有部件都采用模具制作，具有尺寸统一，体积短小，外观工艺精湛，设计美观的特点，整体工艺效果达到国内领先的水平。4.2人机界面TSPS-0102提供一个编程按键、一个编程指示灯和一个绿色动作指示灯，用户可以通过这个按钮来下载设备的物理地址，指示灯则指示现在在下载设备的物理地址。4.3硬件平台。该模块采用超低功耗的单片机MSP430F249作为CPU。该单片机作为数据处理，任务调度，通讯和人机界面的控制中心，配合高稳定性的人体动作信号采集电路及继电器输出电路。系统集成度高，降低了硬件和软件开发成本。该模块的通讯接口采用标准的EIB/KNX双绞线通讯接口，可以和其他厂家的同标准的产品无缝隙的兼容。大大的改善了通讯复杂的问题，同时该通讯的抗干扰能力相当强大。4.4可靠性设计可靠性设计主要包括硬件本身的性能和抗EMC设计及软件的稳定性。该模块硬件上通过了CE的认证，软件上通过了欧洲KNX协会的一致性测试。可以说硬件和软件都是相当的可靠。4.5使用灵活用户可以根据自己的需求配置不同的功能。该模块提供7个通道的功能，每个通道功能中还包括很多的子功能供用户选择。另外的模块的安装方式是多样的，可适应各种安装需求。4.6元件可靠性TSPS-0102所使用到的元器件都采用国内或国际上的知名品牌，质量有保证。高标准的原材料使用保障了装置的可靠运行。关键技术5.1EIB/KNX标准国内有很多关于智能家居的产品，由于EIB/KNX标准实现起来相当复杂，所以几乎都是基于485或者CAN总线来通讯的，这种产品的使用灵活性很差、功能单一，不同厂家之间的产品之间兼容性很差，而且通讯的稳定性也很差。该模块解决了上面的难题，实现了基于EIB/KNX总线通讯，这样大大地提高产品的竞争力。这些技术在国内是处于领先水平的。5.2结构和外观TSPS-0102采用台湾进口菲涅尔透镜，具有质地好、可靠性高及范围广的特点，提升了产品的美观效果。结构采用模块化思想设计，符合现场的各种安装方式要求，增加了产品的使用场合。5.3灵活的功能配置TSPS-0102提供了7个不同的功能通道供用户选择，用户只要通过上位机软件ETS设置自己需要功能下载到模块内部，模块就可以实现用户所设置的功能。这些技术在国内是处于领先水平的。技术参数6.1额定参数EIB总线电源输入范围21～30VDC总线最大工作电流15mA功率消耗KNX/EIB不大于150mW输出额定交流输出路数2路额定频率50/60HZUn额定电压250VACIn额定电流10A最大负载下功率损耗<1W开关寿命>100000次6.2技术指标EIB总线电源输入范围21～30VDCKNX电流消耗≤15mA输出额定交流输出路数2路额定频率50/60HZUn额定电压250VACIn额定电流10A最大负载下功率损耗<1W开关寿命>100000次连接KNX总线连接终端输出端子螺丝接线终端操作和显示部件红色LED和按键用来下载物理地址绿色LED指示动作信息保护类型IP20依据EN60529安全等级III依据EN61140温度范围运行–20°C——+45°C存储–25°C——+55°C运输–25°C——+70°C设计安装方式吸顶/嵌入式安装嵌入式安装开孔尺寸直径90mm薄底座尺寸115×14mm(Φ×H)厚底座尺寸115×29mm(Φ×H)模块尺寸100×58mm(Φ×H)安装位置安装在房间的顶部。注意：不能靠近空调通风口安装。不能安装在阳光或者灯光直射的地方。不能安装在加热设备附近。安装高度2-4m探测角度360°探测范围直径12m（安装高度3米）存在探测范围直径6m（安装高度3米）照度测量范围5–1500Lux环境条件湿度<93%