一种红外感应装置以及水龙头

技术领域

本文涉及红外感应技术，尤指一种红外感应装置以及水龙头。

背景技术

现有的红外感应装置通常安装在水龙头上，用于控制水龙头阀门的启闭。例如，红外感应装置的感应区域通常为水龙头的出水口的下方区域，将人手伸入到该下方区域时红外感应装置能感应到人手而打开水龙头的阀门，出水口自动出水；人手从该下方区域移开后红外感应装置不能感应到人手而关闭水龙头的阀门，出水口停止出水。

然而，水龙头的下方通常会设置有陶瓷面盆，陶瓷面盆上安装有亮面不锈钢下水器或镀铬下水器。陶瓷面盆的陶瓷釉面以及亮面不锈钢下水器或镀铬下水器的表面都能反光，且反射率非常高，这就导致红外感应装置向外发射的红外线照射到陶瓷面盆的陶瓷釉面、亮面不锈钢下水器的表面或镀铬下水器的表面时，一部分红外线有可能反射回红外感应装置而导致红外感应装置被触发，造成误感应、自感应，使得水龙头的阀门误打开，造成水的浪费。

发明内容

本申请提供了一种红外感应装置，其包括：

隔光套，内设有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室的壁面分别设有第一窗口和第二窗口，所述第一窗口和所述第二窗口位于所述隔光套的同一侧且朝向相同；

第一偏光片，覆盖所述第一窗口；

第二偏光片，覆盖所述第二窗口；

红外发射器，设置在所述第一腔室内，用于向所述第一偏光片发射红外线；

红外接收器，设置在所述第二腔室内，用于检测红外线；

其中，所述第一偏光片的偏振化方向与所述第二偏光片的偏振化方向的方向之间的夹角为85°～90°。

在一个示意性的实施例中，所述红外接收器的灵敏度越高，则第一偏光片的偏振化方向与第二偏光片的偏振化方向越接近90°。

在一个示意性的实施例中，所述第一偏光片的偏振化方向与所述第二偏光片的偏振化方向的方向之间的夹角为90°

在一个示意性的实施例中，所述第一偏光片和所述第二偏光片均为窄带偏光片；

第一偏光片和第二偏光片的中心波长均与红外发射器所发射的红外线的中心波长相同。

在一个示意性的实施例中，所述窄带偏光片包括偏光片以及附着在所述偏光片上的窄带滤光层。

在一个示意性的实施例中，所述中心波长为940nm。

在一个示意性的实施例中，所述第一腔室背向所述第一窗口的壁面设置有第一安装口；

所述第二腔室背向所述第二窗口的壁面设置有第二安装口；

所述红外感应装置还包括电路板，所述电路板连接于所述红外发射器和所述红外接收器；

所述红外发射器从所述第一安装口伸入所述第一腔室，所述红外接收器从所述第二安装口伸入所述第二腔室。

在一个示意性的实施例中，所述透光罩还包括透光罩，所述隔光套、所述第一偏光片、所述第二偏光片、所述电路板、所述红外发射器和所述红外接收器封装在所述透光罩内。

在一个示意性的实施例中，所述红外感应装置还包括电连接于所述红外接收器和所述红外发射器的主控模块，所述主控模块配置为：

驱动红外发射器发射红外线；

判断电信号的幅值是否大于或等于预设阈值，若是则发送用于控制阀门开启的第一信号，否则发送用于控制阀门关闭的第二信号。

在一个示意性的实施例中，所述主控模块还配置为：

在判断电信号的幅值是否大于或等于预设阈值之前，还采用中值滤波算法来滤除电信号中的脉冲噪声

本申请还提出了一种水龙头，其包括如上所述的红外感应装置。

本申请中的红外感应装置，能消除表面光滑的物体(例如，陶瓷面盆、亮面不锈钢下水器或镀铬下水器)对红外线进行镜面反射所造成的误感应，同时，该红外感应装置依旧能正常感应到感应区域内的表面粗糙的物体(例如，人手)。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例中的一种红外感应装置的立体示意图；

图2为本申请实施例中的一种红外感应装置的拆解示意图；

图3为本申请实施例中的一种红外感应装置向表面粗糙的物体发射红外线的剖视示意图；

图4为本申请实施例中的一种红外感应装置向表面光滑的物体发射红外线的剖视示意图；

具体实施方式

如图1、2所示，本申请实施例提出了一种红外感应装置1，该红外感应装置1包括隔光套11、第一偏光片12、第二偏光片13、红外发射器14以及红外接收器15。

如图3所示，隔光套11采用不透光材料制成。隔光套11内设置有第一腔室111和第二腔室112。第一腔室111的壁面上设置有第一窗口1111。第二腔室112的壁面上设置有第二窗口1121。第一窗口1111和第二窗口1121位于隔光套11的同一侧，且朝向相同。

第一偏光片12设置在隔光套11上，且覆盖第一窗口1111。第一偏光片12与隔光套11之间可以是粘接、卡扣连接、螺栓连接或螺钉连接。第二偏光片13设置在隔光套11上，且覆盖第二窗口1121。第一偏光片12与第二偏光片13优选为相互平行或相互平齐。第二偏光片13与隔光套11之间可以是粘接、卡扣连接、螺栓连接或螺钉连接。第一偏光片12的偏振化方向与第二偏光片13的偏振化方向的方向之间的夹角为85°～90°。第一偏光片12和第二偏光片13可以是由高分子材料制成，且结构相同。

偏光片具有对不同方向的光振动进行选择吸收的性能，只允许光振动中沿某一特定方向振动的分量通过，而吸收垂直于此特定方向振动的分量，该特定方向即为偏光片的偏振化方向。

红外发射器14设置在第一腔室111内。红外发射器14配置为能朝向第一偏光片12的方向发射红外线。红外发射器14所发射出的红外线在穿过第一偏光片12时，红外线中与第一偏光片12的偏振化方向相垂直的光分量被第一偏光片12吸收，红外线中与第一偏光片12的偏振化方向相平行的光分量能穿过第一偏光片12。因此，红外发射器14所发射出的红外线在穿过第一偏光片12之后转化为线偏振光，且红外线的振动方向与第一偏光片12的偏振化方向相同。红外感应装置1的感应区域为第一窗口1111的前方且能被从第一偏光片12射出的红外线照射到的区域。

红外接收器15设置在第二腔室112内。红外接收器15用于检测进入第二腔室112的红外线的强弱。红外接收器15能在接收红外线后输出相应的电信号。该电信号可以是电压信号，也可以是电流信号。红外接收器15能在接收红外线的强度越大，则红外接收器15输出的电信号的幅值越大。可以根据红外接收器15所输出的电信号的幅值大小能确定红外感应装置1的感应区域内是否具有表面粗糙的物体，该表面粗糙的物体能对红外线进行漫反射。例如，当红外接收器15所输出的电信号的幅值大于或等于预设阈值时则认为红外感应装置1被触发，红外感应装置1的感应区域内具有表面粗糙的物体；当红外接收器15所输出的电信号的幅值小于预设阈值时则认为红外感应装置1未被触发，红外感应装置1的感应区域内不具有表面粗糙的物体。

如图3所示，红外感应装置1的红外发射器14向第一偏光片12发射红外线，红外线穿过第一偏光片12之后转化成振动方向与第一偏光片12的偏振化方向的偏振光。当表面粗糙的物体2进入到该红外线所照射的感应区域时，例如表面粗糙的人手伸入到该感应区域内，物体的粗糙表面能对该红外线进行漫反射，红外线经过物体的粗糙表面漫反射之后，红外线反射光各向异性，即红外线反射光为非偏振光。这些红外线反射光反射向第二偏光片13而进入第二腔室112的过程中，垂直于第二偏光片13的偏振化方向的光分量被第二偏光片13所吸收，而平行于第二偏光片13的偏振化方向的光分量能通过第二偏光片13而进入到第二腔室112，红外接收器15还能接收到较强的红外线反射光，从而红外感应装置1能被触发。

如图4所示，当表面光滑的物体3被第一偏光片12射出的红外线照射时，该表面光滑的物体33可以是陶瓷面盆、亮面不锈钢下水器或镀铬下水器，物体的光滑表面对该红外线进行镜面反射，红外线经过镜面反射之后，红外线反射光各向同性，该红外线反射光依然为偏振光，且其振动方向与第一偏光片12的偏振化方向相同。又由于第一偏光片12的偏振化方向与第二偏光片13的偏振化方向的方向之间的夹角为85°～90°，这些红外线反射光反射向第二偏光片13而进入第二腔室112的过程中，垂直于第二偏光片13的偏振化方向的光分量被第二偏光片13所吸收，因此，绝大部分红外线反射光、甚至全部红外线反射光均能被第二偏光片13所吸收，能穿透第二偏光片13而进入到第二腔室112的红外线反射光极少、甚至没有，红外接收器15所能接收到的红外线反射光非常弱，从而红外感应装置1不能被触发。

由此，采用该红外感应装置1，能消除表面光滑的物体3(例如，陶瓷面盆、亮面不锈钢下水器或镀铬下水器)对红外线进行镜面反射所造成的误感应，同时，该红外感应装置1依旧能正常感应到感应区域内的表面粗糙的物体2(例如，人手)。

在一个示意性的实施例中，红外接收器15的灵敏度越高，则第一偏光片12的偏振化方向与第二偏光片13的偏振化方向越接近90°。

当红外接收器15的灵敏度越高时，将第一偏光片12的偏振化方向与第二偏光片13的偏振化方向设置为更接近于90°，而由光滑表面镜面反射得到的红外线反射光的振动方向与第一偏光片12的偏振化方向相同，即红外线反射光的振动方向与第二偏光片13的偏振化方向更接近于90°，第二偏光片13能过滤到更多的红外线反射光，使得进入第二腔室112的红外线反射光更少，即便红外接收器15更灵敏，表面光滑的物体3对红外线进行镜面反射也不会造成红外感应装置1的误感应。同时，第一偏光片12的偏振化方向与第二偏光片13的偏振化方向之间的夹角变化不会影响由粗糙表面漫反射而进入第二腔室112的红外线反射光的强度，同时，由于红外接收器15更灵敏，红外感应装置1感应表面粗糙的物体2也会更加灵敏。

在一个示意性的实施例中，第一偏光片12的偏振化方向与第二偏光片13的偏振化方向的方向之间的夹角为90°。

第一偏光片12的偏振化方向与第二偏光片13的偏振化方向的方向之间的夹角为90°时，由光滑表面镜面反射得到的红外线反射光的振动方向与第二偏光片13的偏振化方向呈90°夹角，红外线反射光不能透过第二偏光片13而进入第二腔室112，红外感应装置1不会发生误触发。

在一个示意性的实施例中，第一偏光片12和第二偏光片13均为窄带偏光片，第一偏光片12和第二偏光片13的中心波长均与红外发射器14所发送的红外线的中心波长相同。

窄带偏光片包括偏光片以及窄带滤光层，窄带滤光层附着在偏光片的板面上。窄带滤光层可以是采用多个特殊的微粒进行单向排列所形成的膜层结构，窄带滤光层还可以是窄带滤光片。窄带滤光层可以允许特定波段的光通过，偏离该特定波段的光则不能通过。窄带偏光片的窄带滤光层的通带比较窄，可以是小于其中心波长的百分之五。

这样，第一偏光片12能还能对红外发射器14所发射的红外线进行过滤，使得只有波长靠近或等于中心波长且振动方向与第一偏光片12的偏振化方向的红外线才能通过。同时，第二偏光片13还对从外界向第二腔室112内射入的光波进行过滤，使得只有波长靠近或等于中心波长且振动方向与第二偏光片13的偏振化方向的红外线才能通过。由此，能确保红外接收器15所接收到的红外线为红外发射器14所发射的红外线，避免外界环境中的红外线对该红外感应装置1造成干扰。

在一个示意性的实施例中，第一偏光片12的中心波长、第二偏光片13的中心波长以及红外发射器14所发射的红外线的中心波长均为940nm。

波长为940nm的红外线的穿透效果好，红外感应装置1的检测结果更为准确。

在一个示意性的实施例中，红外感应装置1还包括电路板16。该电路板16可以是PCB电路板16。红外发射器14和红外接收器15均连接于电路板16的同一板面，且间隔设置。隔光套11的第一腔室111上还设置有第一安装口1112，第一安装口1112设置在第一腔室111背向第一窗口1111的壁面上。隔光套11的第二腔室112上还设置有第二安装口1122，第二安装口1122设置在第二腔室112背向第二窗口1121的壁面上。电路板16位于隔光套11设有第一安装口1112和第二安装口1122的一侧，红外发射器14和红外接收器15分别从该第一安装口1112和第二安装口1122伸入到第一腔室111和第二腔室112。

在一个示意性的实施例中，红外感应装置1还包括透光罩17。透光罩17可以是由透明或半透明材料制成。透光罩17内设置有安装腔。该安装腔的壁面上设置有一个开口171。隔光套11、第一偏光片12、第二偏光片13、电路板16、红外发射器14和红外接收器15均设置在该透光罩17的安装腔内。在进行装配时，隔光套11、第一偏光片12、第二偏光片13、电路板16、红外发射器14和红外接收器15均通过透光罩17的开口171送入到透光罩17的安装腔内。

透光罩17可以对其内的各个部件起到保护的作用，例如防水、防尘、防止外力损害，同时红外线又能透射该透光罩17，不会影响红外线的传播。

在一个示意性的实施例中，红外感应装置1还包括胶封件(图中未示出)。胶封件可以采用透明制成，例如环氧树脂。胶封件的制造材料可以是热塑性材料，制造材料在被加热后变成熔融状态，将熔融状态下的制造材料从透光罩17的开口171注入到透光罩17内，冷却后形成胶封件。胶封件设置在透光罩17内，且填充每相邻的两个元件之间的间隙中且将这相邻两个元件粘接在一起。例如，胶封件的一部分填充在透光罩17与隔光套11之间的间隙中且将透光罩17与隔光套11粘接在一起，胶封件的一部分填充在电路板16与隔光套11之间的间隙中且将电路板16与隔光套11粘接在一起。

由此，隔光套11、第一偏光片12、第二偏光片13、电路板16、红外发射器14和红外接收器15被封装在透光罩17内，具有很好的防水防尘性能。

在一个示意性的实施例中，红外感应装置1还包括主控模块18。主控模块18为红外感应装置1的逻辑计算单元，可以是单片机。主控模块18连接于电路板16。主控模块18上设置有模数转换单元。模数转换单元电连接于红外接收器15。模数转换单元用于将红外接收器15所输出电信号从模拟信号转换为数字信号。主控模块18还电连接于红外发射器14。

主控模块18配置为：

驱动红外发射器14发射红外线；

判断电信号的幅值是否大于或等于预设阈值，若是则发出第一信号，否则发出第二信号。

红外感应装置1的主控模块18可以外接阀门，该阀门配置为在接收到第一信号时打开，在接收到第二信号时关闭。第一信号和第二信号可以是电压信号。第一信号和第二信号中的一种信号可以是电压幅值大于零的信号，第一信号和第二信号中的另一种信号可以是电压幅值等于零的信号。

这样，该红外感应装置1可以用来启闭阀门。

在一个示意性的实施例中，主控模块18还配置为在判断电信号的幅值是否大于或等于预设阈值之前，还采用中值滤波算法来滤除电信号中的脉冲噪声。

中值滤波对脉冲噪声有良好的滤除作用，在滤除电信号中的脉冲噪声的同时，能够保护电信号的边缘，使之不被模糊。

本申请还提出了一种水龙头，该水龙头包括如上所述的红外感应装置1、阀门(图中未示出)以及壳体(图中未示出)。该红外感应装置1和阀门均安装在壳体上，红外感应装置1电连接于阀门。红外感应装置1用于控制阀门的启闭。

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。