CN102548096A - Led控制结构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LED控制结构，包括触摸感应电路和控制模块，所述触摸感应电路包括用于感应触摸的金属触摸片、与所述金属触摸片依次串联的采样电阻和分压电阻，所述控制模块具有多个输入输出端，用于连接触摸感应电路检测触摸、根据触摸生成并输出控制信号，所述输入输出端包括：用于串联所述触摸感应电路的充放电控制端、连接所述采样电阻和分压电阻公共端的采样端以及输出所述控制信号的控制端。此外，还提供一种LED控制方法。上述LED控制结构及方法，采用触摸感应电路感应人手触摸，并根据触摸情况生成控制信号，对LED进行控制，触摸感应电路的金属触摸片用于感应触摸，不会有机械开关的寿命问题，此外整个触摸感应电路的结构简单。

Description

LED控制结构及控制方法

【技术领域】

本发明涉及LED，尤其是涉及一种LED控制结构，还涉及一种LED控制方法。

【背景技术】

随着LED技术的发展，LED在通用照明领域的应用越来越广泛。把LED作为照明电器的光源，由于LED工作时需要恒定电流，因此需要专门的驱动电源，而驱动电源需要开关控制灯具的亮灭。传统的开关在电路中的控制方式主要是机械开关，接通或断开通电线路来控制驱动电源的输入机械开关寿命短，不适合用于对寿命要求长的场合，特别是在楼道灯的控制场合。

【发明内容】

鉴于此，有必要提供一种寿命长且操作方便的LED控制结构。

一种LED控制结构，其特征在于，包括触摸感应电路和控制模块，所述触摸感应电路包括用于感应触摸的金属触摸片、与所述金属触摸片依次串联的采样电阻和分压电阻，所述控制模块具有多个输入输出端，用于连接触摸感应电路检测触摸、根据触摸生成并输出控制信号，所述输入输出端包括：用于串联所述触摸感应电路的充放电控制端、连接所述采样电阻和分压电阻公共端的采样端以及输出所述控制信号的控制端。

优选地，所述控制模块包括触摸检测单元，所述触摸检测单元包括：充放电电路，用于周期性地通过所述充放电控制端对所述金属触摸片充放电；检测电路，用于通过所述采样端获取采样电压；以及定时器，用于在充放电开始时计数，在采样电压达到阈值电压时停止计数。

优选地，所述阈值电压为充电阈值电压或放电阈值电压，所述定时器在充电开始时计数，在采样电压达到充电阈值电压时停止计数；所述定时器在放电开始时计数，在采样电压达到放电阈值电压时停止计数。

优选地，所述控制模块还包括处理器和存储单元，所述处理器获取定时器在充放电开始时的起始计数和采样电压达到阈值电压时的终止计数，并根据处理指令计算终止计数和起始计数的差值、以所述差值为基础计算得到所述金属触摸片的电容、并最终根据所述金属触摸片的电容的变化情况得到控制信号，所述存储单元用于存储处理程序和控制信号。

优选地，所述控制模块为单片机，所述控制信号为具有一定占空比的脉宽调制信号。

此外，还提供一种LED控制方法。

一种LED控制方法，包括如下步骤：对触摸感应电路的金属触摸片充放电；计算充放电时间，并根据充放电时间计算金属触摸片的电容；根据所述金属触摸片的电容的变化情况得到控制信号。

优选地，所述计算充放电时间的步骤包括：计算充电时间：在充电开始时计时器开始计数，在采样电压达到充电阈值电压时停止计数，计算计时器停止计数时和开始计数时的计数差值；计算放电时间：在放电开始时计时器开始计数，在采样电压达到放电阈值电压时停止计数，计算计时器停止计数时和开始计数时的计数差值。

优选地，所述根据金属触摸片的电容的变化情况得到控制信号的步骤包括：控制信号，则改变为停止输出控制信号；若当前没有输出控制信号，则改变为输出控制信号。

优选地，若不是单次触摸，则进一步判断是否连续触摸，若是，则调整控制信号的输出参数，并存储所述输出参数，所述输出参数用于调节LED的亮度。

优选地，进一步包括：在单次触摸后，输出控制信号之前，读取控制信号的输出参数；调整控制信号的输出参数之前，判断当前是否正在输出控制信号，若是，则调整控制信号的输出参数。

上述LED控制结构及方法，采用触摸感应电路感应人手触摸，并根据触摸情况生成控制信号，对LED进行控制，触摸感应电路的金属触摸片用于感应触摸，不会有机械开关的寿命问题，此外整个触摸感应电路的结构也简单。

【附图说明】

图1为一实施例的LED控制结构模块图；

图2为另一实施例的LED控制结构模块图；

图3为一种典型的LED驱动电路；

图4为一实施例的LED控制方法流程图；

图5为另一实施例的LED控制流程图。

【具体实施方式】

以下结合附图进行进一步说明。

如图1所示，为一实施例的LED控制结构模块图。该控制结构包括触摸感应电路100和控制模块200。触摸感应电路100包括用于感应触摸的金属触摸片102、与金属触摸片102依次串联的采样电阻R1和分压电阻R2。控制模块200具有多个输入输出端，用于连接触摸感应电路100检测触摸、根据触摸生成并输出控制信号。输入输出端具体包括：用于串联触摸感应电路100的充放电控制端202、连接采样电阻R1和分压电阻R2公共端的采样端204以及输出控制信号的控制端206。

金属触摸片102是金属电极，可以用来感知人体的触摸，其具有固定的电极电容Cx。当用手靠近或触摸该金属电极时，会得到感应电容C_T，使金属触摸片102上发生电容的变化。因感应电容通常较小，人手触摸所带来的电容变化通常在5pF左右，Cx相对于C_T的比值应以能够检测到电容的变化量为准。

控制模块200通过检测金属触摸片102的电容是否发生变化来判断金属触摸片102是否被触摸。电容值的测量一般有两种方法：一是阻抗测量法，二是充放电时间测量法。

本实施例采用充放电时间测量法来检测金属触摸片102的电容。如图1所示，控制模块200包括充放电电路210、检测电路220和定时器230共同构成的触摸检测单元。充放电电路210通过充放电控制端202为金属触摸片102充电或放电。检测电路220通过采样端204获取采样电压。当对金属触摸片102充电时，从采样端204得到的采样电压逐渐升高直至充电阈值电压。从充电开始到采样电压升至充电阈值电压的时间即为充电时间。利用定时器230在充电开始时计数，到采样电压升至充电阈值电压时停止计数。定时器230在充放电开始时的起始计数和采样电压达到充电阈值电压时的终止计数之间的差值即为充电时间。同样地，也可以使金属触摸片102放电获得金属触摸片102的放电时间。充放电时间的准确度取决于定时器的计数精度。

在其他的实施例中，也可采用阻抗测量法。相应的，触摸检测单元也包括阻抗测量电路等电路结构。

进一步地，控制模块200还包括处理器240和存储单元250。处理器240获取定时器230在充放电开始时的起始计数和采样电压达到阈值电压时的终止计数，并根据处理指令计算终止计数和起始计数的差值、以所述差值为基础计算得到所述金属触摸片的电容、并最终根据所述金属触摸片的电容的变化情况得到控制信号。存储单元250用于存储处理程序和控制信号。

另一实施例中，如图2所示。控制模块200采用单片机，优选为ATtiny13。ATtiny13具有电压输入脚VCC、I/O脚PB0～PB5以及接地脚GND。其中电压输入脚VCC接电源正极、接地脚GND接地、I/O脚PB5为复位端并通过复位上拉电阻R3与电源正极连接、I/O脚PB1为控制端206、I/O脚PB3为充放电控制端202、I/O脚PB4为采样端204、I/O脚PB0、PB2悬空。该单片机内也具有定时器，用于对充放电进行计数。单片机内存储处理控制程序，根据电容的变化输出控制信号。控制信号是脉宽调制(Pulse Width Modulation、PWM)信号，具有一定的占空比。

上述输出的控制信号输入到LED驱动电路，可控制LED的点亮、熄灭以及调节亮度等。如图3所示，为一种典型的恒流驱动电路。通过将控制信号输出到MOS管Q1即可控制LED。

如图4所示，为一实施例的LED控制方法。该方法包括如下步骤：

S10：对所述触摸感应电路的金属触摸片充放电。由于并不知道何时电容会被触摸，即不知何时电容会发生变化，因此需要在合理时间间隔内反复(即周期性地)对金属触摸片充放电。

S20：计算充放电时间，并根据充放电时间计算金属触摸片的电容。充放电时间包括充电时间、放电时间。采用计数器在充电开始时计时器开始计数，在采样电压达到充电阈值电压时停止计数，计算计时器停止计数时和开始计数时的计数差值即可得到充电时间。采用计数器在放电开始时计时器开始计数，在采样电压达到放电阈值电压时停止计数，计算计时器停止计数时和开始计数时的计数差值即可得到放电时间。

S30：根据所述金属触摸片的电容的变化情况得到控制信号。由于触摸可能有多种情况，也导致电容的变化情况有多种。

正常的触摸控制是接触较短的时间的一次触摸。这种触摸控制可用于控制LED的点亮或熄灭。具体的控制流程如下：

判断是否单次触摸，若是，则改变控制信号的输出状态：若当前正在输出控制信号，则改变为停止输出控制信号；若当前没有输出控制信号，则改变为输出控制信号。电容发生变化表明触摸发生，此时可对LED进行相应的控制。触摸发生时，LED的状态可为点亮或熄灭，触摸则是为了改变LED的当前状态，即改变控制信号的输出状态。

此外，还可进一步通过触摸调节LED的亮度。即采用连续触摸方式来调节LED的亮度。具体的控制流程如下：

若不是单次触摸，则进一步判断是否连续触摸，若是，则调整控制信号的输出参数，并存储所述输出参数。优选地，控制信号是上述的PWM信号，输出参数相应是该PWM信号的占空比。连续的触摸可改变PWM信号的占空比，调整的方式可以是增大或减小，相应的调整LED亮度逐渐变亮或变暗。

进一步的，在上述控制流程中还包括：

在单次触摸后，改变输出状态为输出控制信号之前，读取控制信号的输出参数。通过读取控制信号的输出参数，可以使LED点亮时恢复到上一次关闭前的亮度。

调整控制信号的输出参数之前，判断当前是否正在输出控制信号，若是，则调整控制信号的输出参数。若连续触摸发生在LED熄灭时，则不用调整控制信号的输出参数。

上述控制流程如图5所示。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种LED控制结构，其特征在于，包括触摸感应电路和控制模块，所述触摸感应电路包括用于感应触摸的金属触摸片、与所述金属触摸片依次串联的采样电阻和分压电阻，所述控制模块具有多个输入输出端，用于连接触摸感应电路检测触摸、根据触摸生成并输出控制信号，所述输入输出端包括：用于串联所述触摸感应电路的充放电控制端、连接所述采样电阻和分压电阻公共端的采样端以及输出所述控制信号的控制端。

2.如权利要求1所述的LED控制结构，其特征在于，所述控制模块包括触摸检测单元，所述触摸检测单元包括：

充放电电路，用于周期性地通过所述充放电控制端对所述金属触摸片充放电；

检测电路，用于通过所述采样端获取采样电压；以及

定时器，用于在充放电开始时计数，在采样电压达到阈值电压时停止计数。

3.如权利要求2所述的LED控制结构，其特征在于，所述阈值电压为充电阈值电压或放电阈值电压，所述定时器在充电开始时计数，在采样电压达到充电阈值电压时停止计数；所述定时器在放电开始时计数，在采样电压达到放电阈值电压时停止计数。

4.如权利要求2所述的LED控制结构，其特征在于，所述控制模块还包括处理器和存储单元，所述处理器获取定时器在充放电开始时的起始计数和采样电压达到阈值电压时的终止计数，并根据处理指令计算终止计数和起始计数的差值、以所述差值为基础计算得到所述金属触摸片的电容、并最终根据所述金属触摸片的电容的变化情况得到控制信号，所述存储单元用于存储处理程序和控制信号。

5.如权利要求1所述的LED控制结构，其特征在于，所述控制模块为单片机，所述控制信号为具有一定占空比的脉宽调制信号。

6.一种LED控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

对触摸感应电路的金属触摸片充放电；

计算充放电时间，并根据充放电时间计算金属触摸片的电容；

根据所述金属触摸片的电容的变化情况得到控制信号。

7.如权利要求6所述的LED控制方法，其特征在于，所述计算充放电时间的步骤包括：

计算充电时间：在充电开始时定时器开始计数，在采样电压达到充电阈值电压时停止计数，计算定时器停止计数时和开始计数时的计数差值；

计算放电时间：在放电开始时定时器开始计数，在采样电压达到放电阈值电压时停止计数，计算定时器停止计数时和开始计数时的计数差值。

8.如权利要求7所述的LED控制方法，其特征在于，所述根据金属触摸片的电容的变化情况得到控制信号的步骤包括：

判断是否单次触摸，若是，则改变控制信号的输出状态：若当前正在输出控制信号，则改变为停止输出控制信号；若当前没有输出控制信号，则改变为输出控制信号。

9.如权利要求8所述的LED控制方法，其特征在于，若不是单次触摸，则进一步判断是否连续触摸，若是，则调整控制信号的输出参数，并存储所述输出参数，所述输出参数用于调节LED的亮度。

10.如权利要求9所述的LED控制方法，其特征在于，进一步包括：

在单次触摸后，输出控制信号之前，读取控制信号的输出参数；

调整控制信号的输出参数之前，判断当前是否正在输出控制信号，若是，则调整控制信号的输出参数。

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