TWI396039B - Remote sensing start-up power-saving infrared detection camera or photographic control system - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種「遠距感應啟動式省電型紅外線偵測照相或攝影控制系統」，其利用感應系統之焦電型紅外線感測器與可程式數位電位計及微控制器系統相配合而設定有遠距離及近距離之兩段式感應範圍，使該自動照相或攝影設備可以遠距感應啟動電源的方式來達到電池省電之目的，且隨後進行照相機或攝影機的聚焦動作，利用溫體動物從遠距離移動到近距離的感應範圍需要花費一定的移動時間，來提供照相或攝影設備足夠的聚焦動作所需的時間，俾可提供較佳的照相或攝影品質以及提升省電之能力，且兩段式感應的方式可以避免太陽光的干擾導致誤動作的情況常發生。
按，目前供研究單位與國家公園管理處監測保育類動物與研究野生動物所使用之國外自動照相設備大多為美製產品，而一般所使用之美製自動照相設備大多分為主動式光遮斷開關與被動式紅外線感應兩種，其中主動式光遮斷開關需各別放置光發射器與光接收器於動物會經過的路徑兩旁，當動物經過時會遮斷光發射器所發射至光接收器之光源，導致系統會驅動照相機進行拍攝動作，雖光遮斷開關的誤動作較少，然，為保持光源持續發射的情況下，勢必要消耗相當多的電源，造成消耗功率過多之問題，致其使用上均存有高耗電量之缺點，因此在依賴電池運作的考量下，此一感應觸發方式則不適合在無市電供應的場所
中，而另一被動式紅外線感應方式，使用焦電型紅外線，當有溫體動物行經系統的感應範圍時即會觸發照相，其耗電量雖較主動式光遮斷開關少，然，被動式紅外線感應方式易受太陽光的干擾導致不正常動作，又，主動式光遮斷開關與被動式紅外線感應均係將感應器與照相設備分開安裝，故，一旦遇到動物行進方向與速度不同時，則會導致拍攝時間過早或過慢，使得動物全身無法全部入鏡或是聚焦時間過短造成相片不清晰無法判讀為何種動物之困擾。同時，國內自製的自動照相設備大多以來客報知器與照相機相連的方式拼湊而成，其中來客報知器主要是使用焦電型紅外線來感應溫體動物的出沒而具有較主動式紅外線省電的優勢，且無光遮斷開關易受落葉與非溫體動物移動的干擾問題，對溫體動物的體型大小亦無選擇性，只要溫體動物的熱源變化足夠讓焦電型紅外線感應到即可，然，傳統式的焦電型紅外線感應系統在戶外運作時，由於空氣對流與光影變化則會干擾焦電型紅外線的正常運作而產生一些不必要的錯誤動作，徒然耗損照相底片，且系統需隨時保持在運作狀態以備不時突發的感應狀況出現，致照相機所消耗之電力相當可觀，又，因國內自製的自動照相設備並沒有事先進行對焦，以致偵測到溫體動物出沒時即驅動照相機照相之情形，造成拍攝到的照片畫面不清晰，且有可能同一隻動物連續觸發自動照相設備，導致底片浪費及有效照片比例過低等問題。
另，如94年(2005年)3月16日公告之中華民國專利公報公告第200511592號中揭露之一種紅外線照相機系統包含一熱調整式光學過濾畫素陣列、一近紅外線光源及一近紅外線偵測器陣列，其主要係利用紅外線來達到成像的目的，與本發明利用紅外線來偵測溫體動物的移動而進行拍攝有所不同。
本發明人有鑑於此，即本著創作之精神，乃思及製程及裝設之方法創作而不斷地試驗方法及製品，經由多年經驗及多次試驗，而有改進現今缺失之創作，進而提出本發明。
本發明之主要目的，乃在提供一種遠距感應啟動式省電型紅外線偵測照相或攝影控制系統，其利用感應系統之焦電型紅外線感測器配合微控制器系統而設定有遠距離感應範圍及近距離感應範圍之兩段式動作方式，使動物移動入大範圍區域內時，利用遠距型紅外線感應器啟動系統電源以及進行照相機或攝影機聚焦動作，待動物移動入照相或攝影範圍時，隨即進行照相動作，使該自動照相或攝影設備有足夠的時間進行聚焦動作，進而提供高清晰度的照片或品質和較高的有效照片比例或較佳影片紀錄。
本發明之次要目的，乃在提供一種遠距感應啟動式省電型紅外線偵測照相或攝影控制系統，其利用感應系統設定有遠距離及近距離兩段式感應範圍，使溫體動物進入遠距離感應範圍才啟動相機或攝影機電源及進行聚焦動作之設計，令相機或攝影機及微控制器系統平時不動作時可分別處於斷電狀態及省電模式下，進而降低電池能源的消耗，以達省電及有效延長相機或攝影機的操作時間。
本發明之另一目的，乃在提供一種遠距感應啟動式省電型紅外線偵測照相或攝影控制系統，其感應系統及照相或攝影控制系統藉由微控制器系統之程式設定下，使該自動照相或攝影設備能依據使用者環境及拍攝對象彈性調整系統程式參數達到最佳化，以有效解決耗電量、事先對焦、誤動作及連續觸發等問題，讓自動照相或攝影機設備能長時間在戶外的環境下運作及可節省電池消耗之最佳使用狀態。
餘下，茲配合圖式詳細說明本發明之最佳實施例如後：
如第一圖所示係為本發明之系統架構示意圖，其係設一感應系統(11)與一微控制器系統(12)及一照相或攝影控制系統(13)相配合形成一自動照相或攝影設備(10)之控制迴路，其中感應系統(11)係設一輸出電壓約數mV之焦電型紅外線感測器(111)與一直流放大電路(112)及一交流放大電路(113)相配合，使焦電型紅外線感測器(111)所輸出之電壓S1可經由直流放大電路(112)先做第一級放大而將原始檢測到的訊號放大至S2，此時，S2信號需經由電容器耦合至交流放大電路(113)做第二級放大以過濾掉直流信號來避免放大後的交流信號加上直流信號超過可容許的電壓變動範圍，使超過電壓變動範圍的交流信號遭箝制削平，該直流放大電路(112)及交流放大電路(113)分別與第一可程式數位電位計(114)及第二可程式數位電位計(115)相配合，並由微控制器系統(12)設定第一可程式數位電位計(114)及第二可程式數位電位計(115)之值，以達到可程式控制直流放大電路(112)及交流放大電路(113)放大倍率之目的，使該焦電型紅外線感測器(111)具備遠距離感應範圍(X1，請參考第二圖)及近距離感應範圍(X2)兩段式，且焦電型紅外線感測器(111)對於溫體動物的接近與離開會分別輸出一個向上的突波與向下的突波，因此，該感應系統(11)設有一窗型比較器(116)來接收焦電型紅外線感測器(111)輸出之信號以檢測溫體動物的接近與離開所造成的溫度變化，該窗型比較器(116)係設定有上限比較電壓及下限比較電壓兩個參數，而可依據拍攝範圍的大小與感應靈敏度來決定上限比較電壓及下限比較電壓兩值的大小，令溫體動物接近與離開時焦電型紅外線感測器(111)所感應到的突波訊號S1，經過直流放大電路(112)及交流放大電路(113)兩次放大後再經由窗型比較器(116)比較之後會產生一個脈波訊號，並透過一觸發電路(117)轉換成微控制器系統(12)可接受的觸發訊號，可用來觸發微控制器系統(12)的中斷，以進一步驅動照相設備進行照相，微控制器系統(12，如第三圖所示)係以具有睡眠省電模式及看門狗(Watch dog)防當機功能之PIC微控制器作為系統處理核心而撰寫有中斷副程式(123)、待機睡眠副程式(121)、可程式數位電位計控制副程式(124)、看門狗(Watch dog)防當機副程式(122)及設備驅動副程式(125)等功能而可依據使用者環境及拍攝對象，彈性調整系統程式參數達成效果最佳化之目的，其中待機睡眠副程式(121)係可令微控制器系統(12)進入省電模式，使電流量下降至μA等級，可有效延長電池使用壽命，當感應到中斷信號進來後再喚醒微控制器系統(12)，以正常運作模式應付後續可程式數位電位計控制副程式(124)及設備驅動副程式(125)的要求，並利用看門狗(Watch dog)防當機副程式(122)以避免外界環境的電磁干擾及其他不可預知的情況造成系統當機，進而保持系統的正常運作，中斷副程式(123)係透過觸發電路(117)以接收焦電型紅外線感測器(111)所產生的觸發信號，可程式數位電位計控制副程式(124)則是用來設定第一可程式數位電位計(114)及第二可程式數位電位計(115)之數值，設備驅動副程式(125)係與照相或攝影控制系統(13)相配合以驅動一電源控制電路(131)及一聚焦、照相或攝影控制電路(132)進行聚焦及照相或攝影。
如第四圖所示係為本發明之動作流程圖，該自動照相或攝影設備(10)於啟動使用時，感應系統(11)之焦電型紅外線感測器(111)則利用第一可程式數位電位計(114)及第二可程式數位電位計(115)由微控制器系統(12)所設定的數值大小，使該自動照相或攝影設備(10)可達到遠距離感應範圍(X1)及近距離感應範圍(X2)之二段式動作，且當焦電型紅外線感測器(111)處於第一段遠距離感應範圍(X1)狀態時，微控制器系統(12)及照相或攝影控制系統(13)即分別處於省電模式及斷電狀態而可降低電池能量的消耗以有效延長自動照相或攝影設備(10)的操作時間，在第一段遠距離感應範圍(X1)感應到溫體動物進入時，窗型比較器(116)所接收之訊號經由觸發電路(117)產生一中斷信號啟動微控制器系統(12)的中斷副程式(123)，並透過微控制器系統(12)之設備驅動副程式(125)啟動照相(或攝影)控制系統(13)之電源控制電路(131)及聚焦、照相或攝影控制電路(132)進行聚焦，令相機或攝影機有足夠的時間進行聚焦動作，之後微控制器系統(12)再調整第一可程式數位電位計(114)及第二可程式數位電位計(115)至較小值，使得焦電型遠紅外線(111)處於第二段近距離感應範圍(X2)，待溫體動物移動至第二段近距離感應範圍(X2)時，隨即進行照相或攝影動作，令該溫體動物可完全處於照相或攝影的鏡頭範圍內，進而提供高清晰度的照片品質和較高的有效照片比例，並使該自動照相或攝影設備(10)之感應系統(11)及照相或攝影控制系統(13)可藉由微控制器系統(12)之程式設定下，能依據使用者環境及拍攝對象彈性調整系統程式參數達到最佳化，以有效解決耗電量、事先對焦、誤動作及連續觸發等問題，讓自動照相或攝影機設備(10)能長時間在戶外的環境下運作及可節省電池消耗之最佳使用狀態。
綜上所述，當知本發明具有產業上利用性與進步性，且本發明未見於任何刊物，亦具新穎性，當符合專利法第二十一條及二十二條之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請 貴審查委員惠准專利為禱。
唯以上所述者，僅為本發明之其中較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍；即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
10．．．自動照相或攝影設備
11．．．感應系統
111．．．焦電型紅外線感測器
112．．．直流放大電路
113．．．交流放大電路
114．．．第一可程式數位電位計
115．．．第二可程式數位電位計
116．．．窗型比較器
117．．．觸發電路
12．．．微控制器系統
121．．．待機睡眠副程式
122．．．看門(Watch dog)狗防當機副程式
123．．．中斷副程式
124．．．可程式數位電位計控制副程式
125．．．設備驅動副程式
13．．．照相或攝影控制系統
131．．．電源控制電路
132．．．聚焦、照相或攝影控制電路
第一圖：係為本發明之架構圖。
第二圖：係為本發明焦電型紅外線感測器之遠距及近距感應範圍示意圖。
第三圖：係為本發明微控制器系統之架構圖。
第四圖：係為本發明之動作流程圖。
10．．．自動照相或攝影設備
11．．．感應系統
111．．．焦電型紅外線感測器
112．．．直流放大電路
113．．．交流放大電路
114．．．第一可程式數位電位計
115．．．第二可程式數位電位計
116．．．窗型比較器
117．．．觸發電路
12．．．微控制器系統
13．．．照相或攝影控制系統
131．．．電源控制電路
132．．．聚焦、照相或攝影控制電路
Claims (2)
- 一種遠距感應啟動式省電型紅外線偵測照相或攝影控制系統，其係設一感應系統與一微控制器系統及一照相或攝影控制系統相配合形成一自動照相或攝影設備之控制迴路，其中感應系統係設有一焦電型紅外線感測器、一直流放大電路、一交流放大電路、一窗型比較器及一觸發電路，使焦電型紅外線感測器所感應到的突波訊號可經由直流放大電路及交流放大電路兩次放大後再經由窗型比較器比較之後產生一個脈波訊號，並透過觸發電路轉換成微控制器系統可接受的觸發訊號，以用來觸動微控制器系統的中斷而進一步驅動照相或攝影控制系統進行聚焦、照相或攝影，該直流放大電路及交流放大電路分別與第一可程式數位電位計及第二可程式數位電位計相配合，並藉由微控制器系統設定第一可程式數位電位計及第二可程式數位電位計之值，以達到可程式控制直流放大電路及交流放大電路之放大倍率的目的，使該焦電型紅外線感測器具備遠距離感應範圍及近距離感應範圍兩段式之有效的感應範圍，微控制器系統係以PIC微控制器作為系統處理核心而撰寫有中斷副程式、可程式數位電位計控制副程式及設備驅動副程式，其中中斷副程式係透過觸發電路以接收焦電型紅外線感測器所產生的觸發信號，可程式數位電位計控制副程式則是用來設定第一可程式數位電位計及第二可程式數位電位計之數值，設備驅動副程式係與照相或攝影控制系統相配合以驅動一電源控制電路及一聚焦、照相或攝影控制電路進行聚焦及照相或攝影，使該自動照相或攝影設備可依據使用者環境及拍攝對象，彈性調整系統程式參數達成效果最佳化之目的。
- 如申請專利範圍第1項所述之遠距感應啟動式省電型紅外線偵測照相或攝影控制系統，其中微控制器系統之PIC微控制器係撰寫有待機睡眠副程式及看門狗(Watch dog)防當機副程式，該待機睡眠副程式係可令微控制器系統進入睡眠省電模式，使電流量下降至μA等級，可有效延長電池使用壽命，當感應到中斷信號進來後再喚醒微控制器系統，以正常運作模式應付後續可程式數位電位計控制副程式及設備驅動副程式的要求，看門狗(Watch dog)防當機副程式係可以避免外界環境的電磁干擾及其他不可預知的情況造成系統當機，進而保持系統的正常運作。
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