CN101839101A - 激光遥控门 - Google Patents

Abstract

激光遥控门涉及一种门，具体为一种采用激光遥控系统的遥控门。本发明以低廉的成本实现了用手势控制门的开关，只需要朝着门朝不同的方向挥手即可完成控制。因为由人直接控制，根据人的意愿控制门的开关，不存在误操作。具有电子锁功能，增强了安全性。

Description

激光遥控门

技术领域

本发明涉及一种门，具体为一种采用激光遥控系统的遥控门。

背景技术

随着自动化技术的发展，日常生活中的门窗也趋于自动化。现在的自动门还主要是红外感应门，在人离红外感应门较近时红外感应门自动打开，使用非常方便，得到了大家的认可。

但是红外感应门存在一对相互矛盾的问题，为了使需要经过的人顺利通过，红外感应门需要提前打开，为了达到这一目的，需要把红外感应器的灵敏度提高。将红外感应器的灵敏度提高到理想的高度，并不存在技术问题。

与其相矛盾的问题是，灵敏度越高，红外感应门误操作的几率也就越加。红外感应门的信号处理系统无法判断人到底是不是要通过红外感应门，它所能判断的不过是在红外感应器的感应范围内有没有人。

当红外感应器的灵敏度较高时，感应范围也就较大，它会感应到在该范围内走动的任何人，并把门打开，这就引起了误操作。

因此如果想尽量提前为需要通过的人把门提前打开，就必然增加红外感应门误操作的几率；如果想减小红外感应门误操作的几率，就不可能足够提前为需要通过的人把门提前打开，这是红外感应门无法解决的一对矛盾。

还有一种磁卡感应门，在很多公司得到了应用。需要在磁卡感应区刷一下磁卡门才会打开，以防止没有经过允许的人进入公司。

但显然这种门存在开启麻烦得问题，必须先刷卡才能进入，首先必须要找到卡，再者进入时必然要停下一段时间。

磁卡感应门在门内开启时可以不使用磁卡，设有开启按钮，可以通过按钮开门。这种设计是为了方便给门外的来客开门。

这种设计存在这样一个问题，必须有人在按钮旁等待客人。

还有一种遥控门，是通过无线电信号进行控制。这种遥控门需要为使用者配备遥控器，不适合在人员流动大的场合使用。电磁波穿透力强，容易相互干扰，这也是大多数电器使用红外遥控而不是无线电遥控的重要原因。

由于激光具有方向性好的特点，从理论上讲，一个激光遥控器可以遥控可视空间内的所有电器，因此我们可以利用它制造出可以用一个遥控器遥控的门、窗、遥控窗帘、电视、空调等家用设备及各种工业设备，是一种非常理想的遥控器，但现有的激光遥控器除受到信号接收元件的限制外，还存在不易操作、信号信息量少的问题，所以生活中基本见不到激光遥控器。

现在对微弱光信号的接收技术已经非常成熟，电视机的遥控功能是这一方面很好的体现。现在生产的一般的电视机，在普通的白色墙壁的房间里，红外遥控器可以朝向任何一个方向对电视机进行遥控。红外二极管发射出的微弱的光线，经墙壁漫反射后变得非常微弱。这样微弱的光线仍然可以顺利的对电视机进行遥控。

由本发明人申请的公开日为2008年2月6日，申请号为200720018952.1，名为激光遥控接收装置的激光遥控接收器辅助器件，通过感光罩对激光进行散射，使激光可以轻易的照射到光敏元件上，从而极大的增加了感光面积，解决了困扰激光遥控的重要问题。

基于微弱光信号的接收技术，以激光遥控接收装置的设计理念作为参考，可以制造出易操作、信号信息量大、成本低、可以对视线内几乎所有电器进行复杂遥控的激光遥控系统。再借助这种激光遥控系统，可以制造出一种可以解决上述问题的理想化的自动门。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光遥控门，用手势控制门的开关，可以提前开门，不会误操作，可以对人的身份自动识别。

激光遥控门主要由门扇、遥控系统、动力系统构成，遥控系统具有接收器和遥控器，接收器具有信号处理部分，遥控器具有信号发射模块和按键，信号发射模块具有信号发生模块，其特征在于，所述遥控器的信号发生模块连接激光器；所述接收器具有光敏元件，光敏元件连接信号处理部分，信号处理部分连接动力系统；光敏元件的放置方式为其感光面可以通过透明介质向门扇引直线。

所述信号处理部分具有选频模块和求差模块。

所述信号发生模块产生与选频模块频率对应的电信号，驱动激光器发射相应的光信号。

对门扇材料的要求是可以对光起发散作用，即产生漫反射或散射，使激光信号经发散后能够照射到光敏元件。

有基本的光学知识可知，只要门扇材料与光信号的传播途径的折射率不同即会对光发生反射，又因为不存在绝对平滑的面，所以可以保证该反射中必然存在漫发射。在门扇是透明的情况下，假使光敏元件和遥控器分别在门扇的内侧和外侧，由于制造门扇的透明材料内不可能没有杂质，内侧面也不可能绝对光滑，必然会对光发生散射，散射后光线射向各个方向。因此要求门扇的材料与光信号的传播途径的折射率不同。

我们一般会在空气中对门进行遥控，所以唯一的要求是门扇不可以使用空气制作。

我们没有理由怀疑发散后的光信号因不够强而不能引起装置的反应，二十世纪六十年代的激光制导导弹的技术已经可以使光敏元件在更弱的光信号下产生足够引起装置反应的电流。

遥控器具有外壳，外壳上具有开关按键，按键连接信号发生模块，信号发生模块连接激光器，信号发生模块产生振荡的电流驱动激光器发射闪烁的光信号。通过按键控制遥控器开关。

激光器共有两个，一个为发射可见光的激光器，另一个为发射红外线的激光器，两个激光器发出的光线平行。可见光线为人提供视觉反馈，红外光线作为信号载体具有较可见光更好的抗干扰性。

遥控器的外壳上具有戒指状的环形结构。通过该环形结构将激光器固定在手指上，并可以跟随手指的动作产生相应的光信号。最好将遥控器固定在右手食指上，因为人们通常习惯使用右手食指指东西和打手势。右手的食指具有很好的方向感，手枪的设计中一直都在利用这一点。

为了让人使用起来更加舒适，外壳上装有两个环形结构，两个环形结构之间通过导线连接，一个环形结构上装有激光器，另一个环形结构上装有开关。

使用时装有激光器的环形结构戴在食指上，装有开关的环形结构戴在中指上，激光器的光照方向朝向指尖方向，开关的按键朝向拇指。用拇指按开关的按键，激光器向食指指向的方向射出激光。食指的动作带动激光动作。

使用遥控器产生的激光光信号照射门扇时，门扇会对光信号产生漫反射，使原本方向性很强的激光光信号射向各个方向。由于光敏元件的感光面朝向门扇，会有光信号照射到光敏元件的感光面，从而使光敏元件将光信号转化成电信号传递给信号处理部分。

信号处理部分的选频模块首先对光信号引起的电信号进行选频，确认存在合适频率的光信号后开始对光信号携带的信息进行处理。

处理过程需要通过求差模块进行求差。

只在门扇的一侧设有光敏元件的情况，求差模块采用对光敏元件的电信号不同时间的强度进行比较的求差模块。光敏元件在门扇的一侧，可以将光敏元件装在门扇本身的一侧，也可以是在门的门框的一侧或门周围的墙壁一侧。

在门扇的两侧设有光敏元件的情况，求差模块采用对多个光敏元件的电信号同一时间的强度进行比较的求差模块。光敏元件在门扇的两侧，可以将光敏元件装在门扇本身或门框的两侧，也可以是在门框的一侧和门扇的一侧。

只在门扇的一侧设有光敏元件的情况，激光的光照面距离光敏元件感光面的距离不同引起感光面上的光信号强度不同，从而引起光敏元件产生的电信号强度不同。

因此求差模块对光敏元件的电信号不同时间的强度进行比较，可以得到光照面与感光面的距离变化关系。

通过距离变化可以轻易的判断光照面的运动情况，通过对信号处理部分简单的设置便可以实现利用光照面的运动情况实现对门扇的运动情况进行遥控。

在门扇的两侧设有光敏元件的情况，激光的光照面距离两个光敏元件感光面的距离不同，会引起照射在两个感光面上的光强不同，从而引起产生的电信号强度不同。

通过对电信号简单的求差可以得到光照面离哪一侧的光敏元件更近的信息。

通过判断光照面距离哪侧的光敏元件更近的变化情况，可以得到光照面在门扇上的运动情况，通过对信号处理部分简单的设置便可以实现利用光照面的运动情况实现对门扇的运动情况进行简单遥控。

在门扇的四周设有光敏元件的情况，将光敏元件装在门扇的四条边的中部。激光的光照面距离四个光敏元件感光面的距离不同，会引起照射在四个光照面上的光强不同，从而引起产生的电信号强度不同。

通过对电信号简单的求差可以得到光照面离哪两侧的光敏元件更近的信息。从而可以得到光照面距离门扇的哪个角更近的信息。通过判断光照面距离门扇哪个角更近，可以得到光照面在门扇上的运动情况，通过对信号处理部分简单的设置便可以实现利用光照面的运动情况实现对门扇的运动情况进行复杂遥控。光照面在门的上半部分或下半部分运动，自左侧移动到右侧，信号处理部分通过动力系统控制门扇向右运动；光照面自右侧移动到左侧，信号处理部分通过动力系统控制门扇向左运动。

光照面从左上部移动到下部，信号处理部分通过动力系统控制门扇停止运动。

请注意：为了便于阐述，上述内容是针对一个门扇进行说明，而现有的门大都是两个门扇，对于两个门扇的情况，只需将两个上述的一个门扇的门简单的拼装在一起即可。这种拼装显然不具有创造性，在此不做详述。

如果不需要对两个门扇单独控制，就更加简单。两个门扇的上方、下方、左方、右方分别装有光敏元件，左侧的门扇的左方的光敏元件和右方的光敏元件，分别与右侧的门扇的右方的光敏元件和左方的光敏元件并联；左侧的门扇的上方的光敏元件和下方的光敏元件，分别与右侧的门扇的上方的光敏元件和下方的光敏元件并联。接收器相对于上述的接收器不做改变动力系统采用现有的具有两个门扇的红外感应门的动力系统。

由于以只具有一个门扇的激光遥控门为基础，设计具有两个门扇的激光遥控门非常简单，本发明在具体实施方式中不再详细描述。

使遥控器的光信号携带数字量信息是非常成熟的技术，用该数字量信息作为接收器的密码可以完成对遥控器携带者的身份进行识别，从而实现电子锁功能，这不是本发明的重点，在具体实施方式中不再详细描述。

有益效果：本发明通以低廉的成本实现了用手势控制门的开关，只需要朝着门朝不同的方向挥手即可完成控制。因为由人直接控制，可以根据人的意愿尽早的把门打开，不存在误操作。具有电子锁功能，增强了安全性。

附图说明

图1中a、b为本发明中采用的一种遥控器的外观示意图；

图2为本发明中采用的另一种遥控器的外观示意图；

图3中a、b为具有一个光敏元件的激光遥控门的门扇闭合和打开的结构示意图；

图4中a、b滤光通道的整体结构图和内部结构图；

图5中a、b为具有四个光敏元件的激光遥控门的门扇闭合和打开的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

遥控器的结构的两种设计如下所述。

参照图1中a、b，激光器共有两个分别是激光器111、激光器112，激光器111发射可见光，激光器112发射红外线，激光器111与激光器112发出的光线平行。可见光线为人提供视觉反馈，红外光线作为信号载体具有较可见光更好的抗干扰性。

遥控器的外壳11上具有戒指状的环形结构114。通过环形结构114可将激光器111与激光器112固定在手指上，产生跟随手指动作的光信号。可以将遥控器戴在右手食指上，用拇指控制按键113。因为人们通常习惯使用右手食指指东西和打手势。右手的食指具有很好的方向感，手枪的设计中一直都在利用这一点。

参照图2，为了让人使用起来更加舒适，在外壳上进行如下改变，外壳上设有两个戒指状的环形结构221、环形结构222，环形结构221、环形结构222之间通过导线223连接，环形结构221上装有激光器，另一个环形结构222上装有开关2221、电源、信号发生模块、信号放大模块。

使用时装有激光器的环形结构221，戴在食指上，装有开关的环形结构222戴在中指上，激光器的光照方向朝向指尖，开关2221的按键朝向拇指。用拇指控制开关2221的按键，激光器向食指指向的方向射出激光。食指的动作带动激光动作。

接收器的信号处理部分装有单片机，连接动力系统。

参照图3中a、b，门扇31由透明材料制成，光敏元件装在门扇的内侧的左侧，感光面微微朝向门扇31。光敏元件上罩有滤光通道32。所述滤光通道32是一个有透光口的小盒子，用来减少无关方向的光线干扰。

滤光通道结构参看图4中a、b，滤光通道32具有不透明的外壳421，外壳421一侧设有一层红色的滤光玻璃，是透光口4212，内部装有光敏元件4213。

光敏元件4213连接信号处理部分，信号处理部分的求差模块采用对单个光敏元件4213的电信号不同时间的强度进行比较的求差模块。求差模块具有电容、放大器和比较器，接收到相应的光信号后，对光信号引起的电信号进行采样，电信号经放大器放大产生与光信号强度对应的电压值，给电容迅速充电到该电压值。

再次采样，放大器产生与此时的光信号对应的电压值，该电压值与电容电压值通过比较器进行比较，单片机对比较情况进行记录，增大记为1，减小计为-1，同时放大器以该电压值给电容充电，准备下一次比较。

采样频率取每秒钟50次，一秒钟内的所有比较值进行求和，值大于10视为光照面向光敏元件4213处移动，值小于-10视为光照面向远离光敏元件4213处移动，值位于两者之间视为光照面没有移动。

单片机控制动力系统带动门扇运动，使门扇31的运动方向与光照面的移动方向一致。由于门扇31是透明的在门扇的内侧和外侧均可以对门进行控制。

将遥控器戴在手指上，便可以以挥手的动作控制门的动作。

参照图5中a、b，四个光敏元件511、512、513、514分别装在门扇的上方、下方、左方、右方的中部，感光面微微朝向门扇51。各光敏元件上罩有滤光通道，以减少无关方向的光线干扰。在图中光敏元件都罩在滤光通道里面没有直接画出。

光敏元件511、512、513、514连接信号处理部分，求差模块采用对两个光敏元件的电信号同一时间的强度进行比较的求差模块，求差模块中具有四个选频模块，两个比较器。

四个光敏元件511、512、513、514分别连接四个选频模块，左方的光敏元件511和右方的光敏元件513连接的两个选频模块分别连接到求差模块中的一个比较器的两个输入端。输出端必然输出正的电信号或负的电信号，由单片机将输出正的电信号的情况记为1，将输负的电信号的情况记为0。

光照面距离左侧的光敏三极管511近时，自然左侧的光敏三极管511输出的电信号强，通过设置电路的连接方式使该种情况下单片机记入1；光照面距离右侧的光敏三极管513近时单片机记为0。

上方的光敏元件512和下方的光敏元件514连接的两个选频模块分别连接到求差模块中的一个比较器的两个输入端。输出端必然输出正的电信号和负的电信号，由单片机将输出正的电信号的情况记为1，将输负的电信号的情况记为0。

光照面距离上方的光敏三极管512近时，自然上方的光敏三极管512输出的电信号强，通过设置电路的连接方式使该种情况下单片机记入1；感光面距离下方的光敏三极管514近时单片机记为0。

在两秒钟内单片机只读取一次值。两个比较器有信号输出时，证明存在照射在门扇51上的光信号，此时单片机记入一次值。先记入连接左方的光敏元件511和右方的光敏元件513的比较器的输出信号对应值，再记入连接上方的光敏元件512和下方的光敏元件514的比较器的输出信号对应值。

显然光照面位于左上方，记入值为11；位于右上方，记入值为01；位于左下方，记入值为10；位于右下方，记入值为00。

存在两个不同的值时，将第一次读到的两个值记入。记入1101或1000时证明光照面在做自左往右运动的动作，通过程序设置使单片机控制动力系统驱动门扇51自左往右运动。

记入0111或0010时证明光照面在做自右往左运动的动作，通过程序设置使单片机控制动力系统驱动门扇自右往左运动。

将遥控器戴在手指上便可以，以向左挥手的动作控制门扇51向左运动，以向右挥手的动作控制门扇51向右运动。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.激光遥控门主要由门扇、门框、遥控系统、动力系统构成，遥控系统具有接收器和遥控器，接收器具有信号处理部分，遥控器具有信号发射模块和按键，信号发射模块具有信号发生模块，其特征在于，所述遥控器的信号发生模块连接激光器；所述接收器具有光敏元件，光敏元件连接具有选频模块的信号处理部分，信号处理部分连接动力系统；光敏元件的感光面和门扇间存在经过透明介质的直线。

2.根据权利要求1所述的激光遥控门，其特征在于，所述信号处理部分具有求差模块。

3.根据权利要求1所述的激光遥控门，其特征在于，所述门扇由对光起发散作用的材料制成。

4.根据权利要求1所述的激光遥控门，其特征在于，所述光敏元件位于门扇的左侧。

5.根据权利要求1所述的激光遥控门，其特征在于，所述光敏元件位于门扇的右侧。

6.根据权利要求1所述的激光遥控门，其特征在于，所述光敏元件分别位于门扇的左方、右方、上方、下方。

7.根据权利要求1所述的激光遥控门，其特征在于，所述遥控器具有外壳，外壳上具有开关按键，按键连接产生振荡电信号的信号发生模块，信号发生模块连接激光器。

8.根据权利要求7所述的激光遥控门，其特征在于，所述激光器共有两个，一个为发射可见光的激光器，另一个为发射红外线的激光器，两个激光器发出的光线平行。

9.根据权利要求7所述的激光遥控门，其特征在于，所述遥控器的外壳上具有戒指状的环形结构。

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