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家用电器智能体感操控技术简介 　　【摘 要】 本文介绍了一种家用电器上使用的智能体感操控技术，该技术是基于光学原理，通过光学隔离结构、红外线发射二极管、红外线接收感应器，以及红外开关控制基板等组成一个综合控制系统，可实现对家用电器非接触方式的智能体感操控，并已经在吸油烟机产品上实现该技术的开发与应用。 　　【关键词】 家用电器 体感操控 手势控制 滤光结构 红外线感应控制 　　1 前言 　　经常下厨的人都知道，在烹饪过程中，双手往往需要频繁地与食物进行接触，因此保持手部的卫生变得尤其重要。在炒菜过程中，根据灶具火力、食材，以及烹饪手法的不同，用户时常需要用手去触碰吸油烟机，以达到调节吸油烟机吸排效果或照明灯亮度的目的。由于目前市场上所有的烟机操控基本都需要人手与产品相接触，因此，用户每次在调节吸油烟机时，经常需要通过洗手或擦手的方式来保持双手的干净卫生，每一次洗手不仅是过程繁琐，而且还是对水资源和时间的浪费，不利于节能环保。 　　本研究的设计初衷是为了解决这一不良的用户体验，最终研究的成果是使得用户可以在不接触产品的前提下，实现对产品的操作控制，且该技术的应用可不仅仅局限于吸油烟机类，在其他家用电器，甚至是设备、机器上，均可得到科学、合理地应用。 　　2 当前家用电器控制方式分析 　　目前市场上的家用电器控制方式主要分为四种：触摸控制、轻触按键控制、琴键开关控制、遥控开关控制等。其中触摸按键和遥控开关成本较高，科技感较强，一般用于中高端产品。轻触按键价格适中，但结构较为复杂，一般是在中端产品上使用。琴键开关成本低廉，结构安全可靠，适合在低端的产品上使用。而这四种控制方式无一例外，在使用过程中，均需要人体与产品发生直接的接触，无法实现产品非接触方式的体感操控。 　　3 体感操控设计原理 　　本非接触式的智能体感操控方案，主要是利用红外信号收发电路、光学隔离装置，以及手势识别运算等核心技术，通过对人手或运动物体在红外信号收发电路前方的运动过程产生的光信号变化，触发红外传感器，控制系统通过对手势或物体运动轨迹识别运算后，对信号进行判断，从而给产品下发控制指令，以便达到操控产品或机器的目的。以下是各个主要设计模块的概述。 　　3.1 红外信号收发电路设计原理 　　本红外信号收发电路，其主要模块依次包括辅助电源、红外发射电路、驱动电路、控制电路和红外接收电路等，其总体控制逻辑原理如图一所示。其中红外线接收和发射电路均具有数量一致的红外线收发器，且红外线发射和接收器一一对应。 　　红外线发射器通过限流电阻与辅助电源串联，每个红外线接收器均通过一组运算放大器和控制电路连接，每个红外线接收器的阴极与运算放大器的反相输入端连接，红外线接收器的阳极与运算放大器的同相输入端连接，每个运算放大器的反相输入端和输出端分别连接一个反馈放大电阻的两端，每个运算放大器的输出端还连接至控制电路。每个运算放大器的反相输入端和输出端还分别连接一个滤波电容的两端。通过不同IO口的连接，控制电路实现与各个运算放大器的输出端和驱动电路三者之间的通讯，其电路图如图二所示。 　　完成上述设计后，可依靠红外线发射和接收电路对外部人体手势或物体的运动进行识别，从而达到通过红外线感应对产品进行控制的目的，最终实现人机非接触式的体感操控。 　　3.2 光学隔离结构设计 　　由于本研究是基于红外线控制原理，对红外线光的收发检测是逻辑控制开关的触发源，因此如何避免日常生活中的其他光线对控制系统的干扰和影响成为了该研究的核心技术难点之一，为此手势控制系统的光学隔离结构设计变得尤为重要。为了解决该问题，本研究将光学隔离结构分为两大模块：滤光结构模块和隔光结构模块。 　　3.2.1 滤光结构模块 　　出于过滤其他干扰光线的考虑，红外线收发器（即红外线传感器）在使用过程中需要搭配有滤光装置，较为常见的红外线滤光装置是在产品控制开关的面板位置开孔，然后将红外线滤光片镶嵌在面板开孔内，这种传统的做法工艺复杂、密封困难、成本较高，且对产品外观和表面具有一定的破坏性。 　　为此本研究提出了一种新的滤光结构，其结构主要包括透明或半透明丝印的面板和透红外光线的滤光层。滤光层设计结构位于红外线收发器（即控制盒）和面板之间，其结构方案如图三所示，该滤光层的材料可以是只能透红外光线的油墨涂层、膜片、玻璃或塑料材质的滤光片等。通过该滤光层，可以对进入开关控制盒的光线进行选择性过滤，确保红外线收发器接收到的光线为红外光。本新结构的主要特点在于滤光层能有效地紧贴在面板和控制盒之间，可大大降低了滤光装置由于结构配合间隙所产生的漫反射对其灵敏度的影响，从而提高信号接收与判断的灵敏度和准确性。 　　3.2.2 隔光结构模块 　　上文所述的滤光结构主要是解决了外部因素对系统的影