一种锁存器电路、传感器装置及传感器系统的制作方法

1.本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种锁存器电路、一种基于所述锁存器电路的传感器装置及传感器系统。


背景技术：

2.目前，电池供电的雷达传感器一般由控制器、雷达传感器模块、电池供电模块组成，如图1所示，其中，雷达传感器模块用于监测目标环境中的人员对象的活动，控制器用于将雷达传感器模块的感应信号发送至其他主控设备，如网关、路由器等，电池供电模块采用的供电电源一般为干电池、锂电池等。
3.在实际应用场景中，对上述雷达传感器的待机时间一般要求比较长，如一年或者两年，以避免用户频繁拆卸、更换电池带来的较差的用户体验感。但是，上述雷达传感器的控制器、雷达传感器模块工作时，必然消耗较多的电量，会极大的缩短待机时间。


技术实现要素：

4.为解决上述的技术问题，本技术提出一种锁存器电路及基于该锁存器电路的传感器装置，采用所述锁存器电路锁存传感器模块的感应信号，从而基于低功耗的信号锁存技术实现锁存传感器模块的感应信号，降低传感器装置的功耗，延长工作时间。
5.一方面，本技术实施例公开了一种锁存器电路，至少包括：
6.比较器，所述比较器的第一输入端电性连接一外部传感器模块，所述比较器的第二输入端电性连接一外部控制器，所述比较器的输出端电性连接所述第二输入端，
7.其中，所述比较器接收所述外部传感器模块输出的感应信号、所述外部控制器输出的控制信号和/或所述输出端的反馈信号，并输出一锁存电平信号。
8.在其中一些实施例中，所述锁存器电路进一步包括：
9.第一缓冲电阻，电性连接于所述外部传感器与所述第一输入端之间；
10.第二缓冲电阻，电性连接于所述外部控制器与所述第二输入端之间；
11.反馈电阻，电性连接于所述输出端与所述第二输入端之间。
12.在其中一些实施例中，所述锁存器电路进一步包括：开关电路，电性连接于所述第二缓冲电阻与所述第二输入端之间。
13.在其中一些实施例中，所述开关电路至少包括：
14.开关管，所述开关管的栅极连接所述第二缓冲电阻的输出端，所述开关管的漏极连接所述第二输入端，所述开关管的源极连接地电平；可选的，所述开关管采用增强型n型场效应管；
15.下拉电阻，所述下拉电阻并联连接于所述开关管的栅极和源极之间。
16.在其中一些实施例中，该锁存器电路还包括：
17.第一滤波电路，并联连接于所述第一缓冲电阻与所述第一输入端之间；
18.第二滤波电路，并联连接于所述开关管的漏极与所述第二输入端之间。
19.在其中一些实施例中，所述第一滤波电路和所述第二滤波电路为rc滤波电路。
20.在其中一些实施例中，所述第一滤波电路至少包括：
21.第一滤波电阻，一端连接所述第一缓冲电阻的输出端，另一端连接地电平；
22.第一滤波电容，并联连接于所述第一滤波电阻。
23.在其中一些实施例中，所述第二滤波电路至少包括：
24.第二滤波电阻，一端连接所述第二输入端，另一端连接地电平；
25.第二滤波电容，并联连接于所述第二滤波电阻。
26.在其中一些实施例中，所述比较器采用或门比较器。
27.基于上述锁存器电路，当所述外部传感器模块的感应信号为高电平脉冲信号时，该信号输入至比较器的第一输入端，根据或门逻辑，比较器的锁存电平信号为高电平脉冲信号并经反馈电阻使比较器的第二输入端为高电平信号，进入自锁状态，使得比较器保持输出高电平锁存电平信号，从而实现锁存信号；而当控制信号为高电平脉冲信号时，该信号使开关电路导通，导通后比较器的第二输入端输入低电平信号，上述自锁状态解除。此时，锁存器电路的输出根据感应信号相应调整。
28.第二方面，本技术实施例还公开了一种传感器装置，至少包括：
29.传感器模块，电性连接一锁存器电路；
30.控制器，电性连接所述锁存器电路并通信连接主控设备；
31.电池供电模块，电性连接所述传感器模块、锁存器电路及所述控制器。
32.在其中一些实施例中，所述锁存器电路至少包括：
33.比较器，所述比较器的第一输入端电性连接所述传感器模块，所述比较器的第二输入端电性连接所述控制器，所述比较器的输出端电性连接所述第二输入端，
34.其中，所述比较器接收所述外部传感器模块输出的感应信号、所述控制器输出的控制信号和/或所述输出端的反馈信号，并输出一锁存电平信号。
35.在其中一些实施例中，所述锁存器电路进一步包括：
36.第一缓冲电阻，电性连接于所述传感器模块与所述第一输入端之间；
37.第二缓冲电阻，电性连接于所述控制器与所述第二输入端之间；
38.反馈电阻，电性连接于所述输出端与所述第二输入端之间。
39.在其中一些实施例中，所述锁存器电路进一步包括：开关电路，电性连接于所述第二缓冲电阻与所述第二输入端之间。
40.在其中一些实施例中，所述控制器配置为以时间t为深睡周期间隔自动唤醒。
41.在其中一些实施例中，所述开关电路至少包括：
42.开关管，所述开关管的栅极连接所述第二缓冲电阻的输出端，所述开关管的漏极连接所述第二输入端，所述开关管的源极连接地电平；可选的，所述开关管采用增强型n型场效应管；
43.下拉电阻，所述下拉电阻并联连接于所述开关管的栅极和源极之间。
44.在其中一些实施例中，所述锁存器电路还包括：
45.第一滤波电路，并联连接于所述第一缓冲电阻与所述第一输入端之间；
46.第二滤波电路，并联连接于所述开关管的漏极与所述第二输入端之间。
47.在其中一些实施例中，所述第一滤波电路和所述第二滤波电路为rc滤波电路。
48.在其中一些实施例中，所述第一滤波电路至少包括：
49.第一滤波电阻，一端连接所述第一缓冲电阻的输出端，另一端连接地电平；
50.第一滤波电容，并联连接于所述第一滤波电阻。
51.在其中一些实施例中，所述第二滤波电路至少包括：
52.第二滤波电阻，一端连接所述第二输入端，另一端连接地电平；
53.第二滤波电容，并联连接于所述第二滤波电阻。
54.在其中一些实施例中，所述传感器模块采用但不限于雷达传感器模块。
55.第二方面，本技术实施例还公开了一种传感器系统，包括如上第二方面所述的传感器装置，该传感器系统还包括受控设备、网关及服务器其一或其任意组合。
56.在其中一些实施例中，所述受控设备为光源设备，所述光源设备用于根据所述传感器装置的监测结果开启或关闭。
57.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
58.本实用新型提出的锁存器电路可用于锁存感应信号，并将该锁存器电路应用于传感器装置，基于本实用新型的传感器装置可通过该锁存器电路实现所述控制器较长时间工作于低功耗的深睡状态，从而降低传感器装置的功耗，以延长该装置电池的使用时间，进而延长装置的工作时间。
附图说明
59.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
60.图1为根据现有技术的雷达传感器的结构示意图；
61.图2为根据本技术实施例的锁存器电路的电路原理图；
62.图3为根据本技术实施例的传感器装置的结构示意图；
63.图4为根据如图1所示的现有技术的雷达传感器工作原理时序图；
64.图5为根据本技术实施例的传感器装置的工作原理时序图。
65.其中：
66.1、雷达传感器；101、雷达传感器模块；102、控制器；
67.103、电池供电模块；
68.11、开关电路；12、第一滤波电路；13、第二滤波电路；
69.2、传感器装置；201、传感器模块；202、控制器；
70.203、电池供电模块；204、锁存器电路。
具体实施方式
71.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
72.显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
73.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
74.本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
75.除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“电性连接”可以是直接电性连接，也可以是间接电性连接。本技术所涉及的“多个”是指两个或两个以上；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“6和/或7”可以表示：单独存在6，同时存在6和7，单独存在7这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
76.图4为根据如图1所示的现有技术的雷达传感器工作原理时序图，参考图 1及图4所示，现有的雷达传感器1由控制器102、雷达传感器模块101、电池供电模块103组成，基于上述结构的雷达传感器1在实际应用场景中监测人员对象时，工作逻辑具体如下：
77.(1)无人进入监测区域时：雷达传感器1的雷达传感器模块101持续处于工作状态并监测是否有人员对象进入监测区域，其感应信号为低电平信号；基于此，控制器102处于深睡状态，即为低功耗待机状态，并等待雷达传感器模块101的感应信号的唤醒；
78.(2)有人进入监测区域时：雷达传感器模块101监测到人员对象进入监测区域活动时，感应信号为高电平脉冲信号，并唤醒控制器102发出上报信息；进一步的，当雷达传感器模块101频繁监测到人员对象在监测区域的活动时，会频繁的唤醒控制器102；因此，雷达传感器模块101和控制器102会频繁的处于工作状态。
79.基于上述雷达传感器的工作逻辑，本技术实施例通过使控制器102可以间隔一定时间被唤醒来响应雷达模块，以降低功耗，同时考虑若仅配置控制器102 间隔工作会造成
感应信号的丢失，无法精确记录是否有人员对象进入监测区域。因此，本技术实施例提供了一种锁存器电路及基于该锁存器电路的传感器装置。
80.图2为根据本技术实施例的锁存器电路的电路原理图，参考图2所示，本技术实施例的锁存器电路至少包括：
81.比较器u5，比较器u5的第一输入端经第一缓冲电阻r52电性连接外部传感器模块，比较器u5的第二输入端经第二缓冲电阻r51电性连接外部控制器，比较器u5接收外部传感器模块输出的感应信号deout和外部控制器输出的控制信号rest gate，输出锁存电平信号radar out，可选的，比较器u5采用或门比较器。如图2所示，比较器u5的a、b分别为第一输入端、第二输入端，y为输出端，只要a、b中任一为高电平，y输出则为高电平；只有当 a、b同时为低电平时，y输出才是低电平。
82.反馈电阻r46，电性连接于比较器u5的输出端与第二输入端之间，从而比较器u5的第二输入端接收来自输出端的反馈信号，基于该反馈电阻r46可避免比较器u5的输出端直接接地，避免功耗增大。
83.开关电路11，电性连接于第二缓冲电阻r51与第二输入端之间；具体的，该开关电路11至少包括：开关管q2，开关管q2的栅极连接第二缓冲电阻r51 的输出端，开关管q2的漏极连接第二输入端，开关管q2的源极连接地电平；及下拉电阻r50，下拉电阻r50并联连接于开关管q2的栅极和源极之间，可选的，开关管q2采用增强型n型场效应管，基于该开关电路使比较器u5的第二输入端为低电平信号。值得注意的是，本技术实施例的开关电路11也可以省略，将第二输入端直接连接至外部控制器，作为开关电路11的替换手段，外部控制器输出高阻态的控制信号rest gate。
84.第一滤波电路12，并联连接于第一缓冲电阻r52与第一输入端之间；第二滤波电路13，并联连接于开关管q2的漏极与第二输入端之间。可选的，第一滤波电路12和第二滤波电路13为rc滤波电路。具体的，第一滤波电路12 至少包括：第一滤波电阻r49，一端连接第一缓冲电阻r52的输出端，另一端连接地电平；第一滤波电容c14，并联连接于第一滤波电阻r49。第二滤波电路13至少包括：第二滤波电阻r48，一端连接第二输入端，另一端连接地电平；第二滤波电容c15，并联连接于第二滤波电阻r48。通过上述第一滤波电路12 和第二滤波电路13为电路内部静电放电产生的电荷提供了泄放路径，提高电路抗干扰能力。
85.基于上述锁存器电路，当外部传感器模块的感应信号deout为高电平脉冲信号时，该信号输入至比较器u5的第一输入端，根据或门逻辑，比较器u5 的锁存电平信号radar out为高电平脉冲信号并经反馈电阻r46使比较器u5 的第二输入端为高电平信号，进入自锁状态，使得比较器u5保持输出高电平锁存电平信号radar out，从而实现锁存信号；当控制信号rest gate为高电平脉冲信号时，该信号使开关电路导通，导通后比较器u5的第二输入端输入低电平信号，上述自锁状态解除，此时，锁存器电路的输出根据感应信号deout 相应调整，具体的，若感应信号deout为高电平脉冲信号，则锁存器再次进入自锁状态，若感应信号deout为低电平脉冲信号，则锁存器输出低电平锁存电平信号radar out。
86.另外，基于如上实施例所述的锁存器电路，本技术实施例还公开了一种传感器装置。图3为根据本技术实施例的传感器装置的结构示意图，结合参考图 2、3所示，该传感器装置2至少包括如下模块：
87.传感器模块201，电性连接锁存器电路204，可选的，传感器模块201采用但不限于
雷达传感器模块，也可以是红外传感器模块，或其他可用于监测目标场景下物体及物体运动的感应模块。
88.控制器202，电性连接锁存器电路204并通信连接主控设备，如网关、路由器等，可选的，控制器202至少包括发射天线、接收天线、滤波电路和/或模数ad转换电路，其中，控制器202配置为以时间t为深睡周期间隔自动唤醒；
89.电池供电模块203，电性连接传感器模块201、锁存器电路204及控制器 202。
90.其中，锁存器电路204至少包括：
91.比较器u5，比较器u5的第一输入端经第一缓冲电阻r52电性连接传感器模块201，比较器u5的第二输入端经第二缓冲电阻r51电性连接控制器202，比较器u5接收传感器模块201输出的感应信号deout和控制器202输出的控制信号rest gate，输出锁存电平信号radar out，可选的，比较器u5采用或门比较器。控制器202配置为读取锁存电平信号radar out后输出为高电平脉冲的控制信号rest gate，以控制锁存器电路204解除自锁状态；
92.反馈电阻r46，电性连接于比较器u5的输出端与第二输入端之间，从而比较器u5的第二输入端接收来自输出端的反馈信号，基于该反馈电阻r46可避免比较器u5的输出端直接接地，避免功耗增大。
93.开关电路11，电性连接于第二缓冲电阻r51与第二输入端之间。具体的，该开关电路11至少包括：开关管q2，开关管q2的栅极连接第二缓冲电阻r51 的输出端，开关管q2的漏极连接第二输入端，开关管q2的源极连接地电平；及下拉电阻r50，下拉电阻r50并联连接于开关管q2的栅极和源极之间，可选的，开关管q2采用增强型n型场效应管，基于该开关电路使比较器u5的第二输入端为低电平信号。值得注意的是，本技术实施例的开关电路11也可以省略，将第二输入端直接连接至外部控制器，作为开关电路11的替换手段，外部控制器输出高阻态的控制信号rest gate。
94.第一滤波电路12，并联连接于第一缓冲电阻r52与第一输入端之间；第二滤波电路13，并联连接于开关管q2的漏极与第二输入端之间。可选的，第一滤波电路12和第二滤波电路13为rc滤波电路。具体的，第一滤波电路12 至少包括：第一滤波电阻r49，一端连接第一缓冲电阻r52的输出端，另一端连接地电平；第一滤波电容c14，并联连接于第一滤波电阻r49。第二滤波电路13至少包括：第二滤波电阻r48，一端连接第二输入端，另一端连接地电平；第二滤波电容c15，并联连接于第二滤波电阻r48。通过上述第一滤波电路12 和第二滤波电路13为电路内部静电放电产生的电荷提供了泄放路径，提高电路抗干扰能力。
95.基于如上所述的传感器装置，图5为根据本技术实施例的传感器装置的工作原理时序图，参考图5所示，本技术实施例的传感器在工作时，控制器202 按照深睡周期t周期性切换到深睡状态和唤醒状态，并读取锁存电平信号radarout。基于此，控制器202的深睡周期t内，若有人进入监测区域，传感器模块201的感应信号deout为高电平脉冲信号，锁存器电路204进入自锁状态，输出锁存电平信号radar out为高电平信号并保持该高电平信号。当控制器202 唤醒后读取锁存电平信号radar out，发出上报信号至主控设备并发出为高电平脉冲的控制信号reset gate解除锁存器电路204的自锁状态。如此一来，避免频繁唤醒控制器202且在深睡周期t内的传感器信号不会丢失，通过该锁存器电路204实现控制器202较长时间工作于低功耗的深睡状态，保证针对目标应用场景下人员对象活动的监测工作的精确性，又降低传感器装置的功耗，以延长该装置电池的使用时间，进而延长装置的工作时
间。上述传感器装置并不限于用于对人体对象进行监测，也可用于对动物活体及如无人机、智能机器人的智能移动设备的活动的监测。
96.另外，基于如上实施例所述的传感器装置，本实施例还提出了一种传感器系统，该系统包括如上实施例所述的传感器装置、受控设备、网关及服务器其一或其任意组合，该受控设备可以为光源设备，该光源设备根据该传感器装置的监测结果开启或关闭。值得注意的是，该受控设备也可以是窗帘、门、电器设备等，便于通过网关或服务器可基于传感器装置的监测结果控制受控设备。
97.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。