CN104812133A

CN104812133A - 一种多功能随动台灯

Info

Publication number: CN104812133A
Application number: CN201510179458.2A
Authority: CN
Inventors: 康龙云; 李文彪
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2015-07-29

Abstract

本发明公开了一种多功能随动台灯。该台灯的支架和台灯灯罩之间由电机相连，使得台灯灯罩能在电机驱动下作360°旋转；控制电路包括第一继电器、第二继电器、亮度调节电路、人体红外辐射和光度检测电路、单片机电路模块、人体位置检测电路和电机驱动电路；通过人体红外辐射和光度检测电路判断是否有人进入台灯范围和此时光线强度，从而控制第一继电器导通和断开来开启和关闭台灯照明主电路。该台灯结构简单，设计巧妙，具有如下优点：1.在有人时，且外界光强较弱时能自动开灯，无人时关灯，节约能源。2.能纠正坐姿，防止近视。3.自动调节/转向。4.自动调节亮度。

Description

一种多功能随动台灯

技术领域

本发明涉及台灯装置，具体涉及一种可检测人体位置的多功能随动台灯。

背景技术

台灯在日常生活学习中是必不可少的，普通台灯使用不便，只有简单的照明和开关作用，无法实现台灯亮度自动调节，灯光无法随人移动，且无法纠正使用者坐姿等人性化功能，同时还存在浪费电能等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能随动台灯。该台灯满足：1.光线较暗且检测到人时，能够自动开灯。反之，环境较亮或者区域内无人时，则自动关灯。2.检测坐姿，预防近视。3.检测使用者的方位，自动调节转向其所需的照明方向。4.根据环境亮度自动调节灯光强度。

本发明通过如下技术方案实现。

一种多功能随动台灯，包括台灯底座、支架、台灯照明主电路和台灯灯罩，其还包括控制电路；支架和台灯灯罩之间由电机相连，使得台灯灯罩能在电机驱动下作360°旋转；控制电路包括台灯照明主电路、第一继电器、第二继电器、亮度调节电路、人体红外辐射和光度检测电路、单片机电路模块、人体位置检测电路和电机驱动电路；通过人体红外辐射和光度检测电路判断是否有人进入台灯范围和此时光线强度，从而控制第一继电器导通和断开来开启和关闭台灯照明主电路；当第一继电器导通时，单片机信号处理与输出电路开始获取来自人体位置检测电路传来的信号，经处理后输出控制信号给电机驱动电路和第二继电器，通过电机驱动电路控制电机的旋转并自动调节转向所需的照明方向，并通过第二继电器控制台灯照明主电路的开断；亮度调节电路环境光强控制台灯照明主电路的电流从而控制台灯的亮度；所述人体位置检测电路包括6个相同的红外发射与接收电路，每个红外发射与接收电路包括红外发射接收管，红外发射接收管由红外发射管和红外接收管组成；通过各红外发射接收管传递信号给单片机电路模块，单片机电路模块经过判断处理后得出人体位置。

进一步地，人体红外辐射和光度检测电路包括热释电红外传感器、光敏电阻和红外热释电处理芯片BISS0001，热释电红外传感器的1号脚接电源、热释电红外传感器的2号脚接信号放大滤波电路、热释电红外传感器的3号脚接地，BISS0001的9号脚接第一电阻和光敏电阻，BISS0001的14号脚接信号放大滤波电路、BISS0001的2号脚接延时电路，第一继电器接延时电路，当外界光强大于设定值时，光敏电阻阻值变小，使BISS0001的9号脚检测到低电平，从而封锁BISS0001的14脚，禁止热释电红外传感器的信号；当外界光强低于设定值时，光敏电阻阻值变大，使BISS0001的9号脚检测到低电平，开启BISS0001的14号脚，接收热释电红外传感器的信号；热释电红外传感器检测到人体信号时，产生信号输出，经信号放大滤波电路传递给BISS0001的14号脚；BISS0001的14号脚接收到信号后，从BISS0001的2号脚输出控制信号，经过延时电路传递给第一继电器，从而控制第一继电器的导通和断开。

进一步地，亮度调节电路包括可控硅、光敏二极管、第四电阻、第五电阻、第七电阻、第三电容和稳压管，第四电阻与第五电阻和第七电阻的一端相连，第五电阻另一端连接第六电阻一端和光敏二极管的阳极，光敏二极管阴极连接第三电容和稳压管一端，稳压管的另一端连接可控硅，第三电容的另一端连接第六电阻和可控硅，可控硅剩下的引脚连接第七电阻，通过光敏二极管检测环境光强度，光照强度变化，光敏二极管获得的电压也随之变化，从而控制可控硅的导通关断以及台灯的亮度。

进一步地，6个红外发射接收管中有一个安装在支架上，另外5个红外发射接收管分布在台灯灯罩上，台灯照明主电路位于台灯底座内。

进一步地，红外发射与接收电路包括红外发射管、红外接收管、三极管和第八电阻；红外发射管的阳极连接电源，红外发射管的阴极连接三极管的集电极；三极管的基极连接单片机电路模块的单片机获得控制信号，三极管的发射极连接地，红外接收管的VCC引脚通过第八电阻连接电源VCC，红外接收管的GND引脚连接地，红外接收管的OUT引脚连接单片机，输出信号给单片机； 6个红外发射管向前方发射红外线，如果人坐在灯前面，那么发射的红外线就会反射回来，被红外接收管检测到后，就会向单片机传输一个指令，通过各红外发射接收管传递信号给单片机，单片机经过判断处理后得出人体位置，随后输出所需控制信号；6个红外发射接收管组成两层，上层由5个红外发射接收管组成，用于定位人的头部位置，以达到跟踪调节照明方向的目的；下层由1个红外发射接收管组成，用于配合上层红外发射接收管判断人的坐姿，通过各红外发射接收管传递给单片机信号处理和输出电路的信号，经过判断处理后输出控制信号，控制用于支架与台灯灯罩连接的电机转动，实现实时跟踪照明；若人坐姿不对，单片机信号处理和输出电路会给出信号使得蜂鸣器发出警告，提醒台灯前的人端正坐姿，如判断出人已经倒在桌上睡着，则经过延时后，自动关灯。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本发明虽然是做台灯这样一个生活中普通甚至不起眼的小物件。但是通过巧妙的设计实现亮度自动调节，灯光随人移动，并纠正使用者坐姿等人性化功能，使台灯不再只有传统意义上的照明功能，而是通过多项特色功能

的配合，方便使用者生活的同时保护使用者的视力健康。

附图说明

图1是实例中多功能随动台灯的结构示意图。

图2是实例中多功能随动台灯的电路框图。

图3是实例中多功能随动台灯的人体红外辐射和光度检测电路。

图4是实例中多功能随动台灯的红外发射与接收电路。

图5是实例中多功能随动台灯的亮度调节电路。

图6是实例中多功能随动台灯的电源电路。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明的具体实施方式作详细说明，但本发明的实施和保护不限于此，需指出的是，以下若有未特别详细说明的内容，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。

如图1，一种多功能随动台灯，台灯底座、支架和台灯灯罩，支架和台灯灯罩之间由电机相连，使得台灯灯罩能在电机驱动下作360°旋转； 6个红外发射接收管（1~6）的位置分两层分别排列在台灯灯罩及支架上并可以在其范围内移动。台灯灯罩与支架之间有电机连接。台灯灯罩可由电机控制旋转360°。其余电路均安置在台灯底座内。

如图2，主电路包括台灯照明主电路、第一继电器、第二继电器、亮度调节电路、人体红外辐射和光度检测电路、单片机电路模块、人体位置检测电路和电机驱动电路；通过人体红外辐射和光度检测电路判断是否有人进入台灯范围和此时光线强度，从而控制第一继电器导通和断开来开启和关闭台灯照明主电路；当第一继电器导通时，单片机信号处理与输出电路开始获取来自人体位置检测电路传来的信号，经处理后输出控制信号给电机驱动电路和第二继电器，通过电机驱动电路控制电机的旋转并自动调节转向所需的照明方向，并通过第二继电器控制台灯照明主电路的开断；亮度调节电路环境光强控制台灯照明主电路的电流从而控制台灯的亮度；所述人体位置检测电路包括6个相同的红外发射与接收电路，每个红外发射与接收电路包括红外发射接收管，红外发射接收管由红外发射管和红外接收管组成；通过各红外发射接收管传递信号给单片机电路模块，单片机电路模块经过判断处理后得出人体位置。作为实例，人体红外辐射和光度检测电路检测到环境光比较强时，禁止热释电红外传感器工作，省去了单片机的处理过程。当检测到环境光比较弱时，启动热释电红外传感器工作。当人体进入到传感器的控测范围内且光强较弱时，向第一继电器控制电路发送导通信号，台灯此时亮起。当人体靠近台灯使台灯照明主电路中的红外发射管发出的红外线发生反射，红外接收管接收到反射信号，单片机信号处理与输出电路开始运行检测人体位置和坐姿，并产生电机驱动电路所需信号。亮度调节电路则用来根据环境光强度调节台灯的照明亮度。

如图3，人体红外辐射和光度检测电路包括热释电红外传感器、光敏电阻R2和红外热释电处理芯片BISS0001，热释电红外传感器的1号脚接电源VCC、热释电红外传感器的2号脚接信号放大滤波电路、热释电红外传感器的3号脚接地GND，BISS0001的9号脚接第一电阻R1和光敏电阻R2，BISS0001的14号脚接信号放大滤波电路、BISS0001的2号脚接延时电路，第一继电器接延时电路，当外界光强大于设定值时，光敏电阻R2阻值变小，使BISS0001的9号脚检测到低电平，从而封锁BISS0001的14脚，禁止热释电红外传感器的信号；当外界光强低于设定值时，光敏电阻R2阻值变大，使BISS0001的9号脚检测到低电平，开启BISS0001的14号脚，接收热释电红外传感器的信号；热释电红外传感器检测到人体信号时，产生信号输出，经信号放大滤波电路传递给BISS0001的14号脚；BISS0001的14号脚接收到信号后，从BISS0001的2号脚输出控制信号，经过延时电路传递给第一继电器，从而控制第一继电器的导通和断开。

如图4，红外发射与接收电路包括红外发射管、红外接收管、三极管Q2和第八电阻R8；红外发射管的阳极连接电源VCC，红外发射管的阴极连接三极管Q2的集电极；三极管Q2的基极连接单片机电路模块的单片机获得控制信号，三极管Q2的发射极连接地，红外接收管的VCC引脚通过第八电阻R8连接电源VCC，红外接收管的GND引脚连接地，红外接收管的OUT引脚连接单片机，输出信号给单片机； 6个红外发射管向前方发射红外线，如果人坐在灯前面，那么发射的红外线就会反射回来，被红外接收管检测到后，就会向单片机传输一个指令，通过各红外发射接收管传递信号给单片机，单片机经过判断处理后得出人体位置，随后输出所需控制信号；6个红外发射接收管组成两层，上层由5个红外发射接收管组成，用于定位人的头部位置，以达到跟踪调节照明方向的目的；下层由1个红外发射接收管组成，用于配合上层红外发射接收管判断人的坐姿，通过各红外发射接收管传递给单片机信号处理和输出电路的信号，经过判断处理后输出控制信号，控制用于支架与台灯灯罩连接的电机转动，实现实时跟踪照明；若人坐姿不对，单片机信号处理和输出电路会给出信号使得蜂鸣器发出警告，提醒台灯前的人端正坐姿，如判断出人已经倒在桌上睡着，则经过延时后，自动关灯。

如图5，亮度调节电路包括可控硅Q1、光敏二极管D6、第四电阻R4、第五电阻R5、第七电阻R7、第三电容C3和稳压管DB1，第四电阻R4与第五电阻R5和第七电阻R7的一端相连，第五电阻R5另一端连接第六电阻R6一端和光敏二极管D6的阳极，光敏二极管D6阴极连接第三电容C3和稳压管DB1一端，稳压管DB1的另一端连接可控硅Q1，第三电容C3的另一端连接第六电阻R6和可控硅Q1，可控硅Q1剩下的引脚连接第七电阻R7，通过光敏二极管D6检测环境光强度，光照强度变化，光敏二极管获得的电压也随之变化，从而控制可控硅Q1的导通关断以及台灯的亮度。

如图6，电源电路是将220V的交流电通过变压器转换成9V交流电，再通过整流桥转换成5V直流电（因为单片机工作需要5V直流电）。此时5V直流电很不稳定，不符合单片机工作的需求。因此还须将电流通过电解电容和集成稳压块7805，逐步达到稳压、滤波的作用。

Claims

1.一种多功能随动台灯，包括台灯底座、支架、台灯照明主电路和台灯灯罩，其特征在于还包括控制电路；支架和台灯灯罩之间由电机相连，使得台灯灯罩能在电机驱动下作360°旋转；控制电路包括第一继电器、第二继电器、亮度调节电路、人体红外辐射和光度检测电路、单片机电路模块、人体位置检测电路和电机驱动电路；通过人体红外辐射和光度检测电路判断是否有人进入台灯范围和此时光线强度，从而控制第一继电器导通和断开来开启和关闭台灯照明主电路；当第一继电器导通时，单片机信号处理与输出电路开始获取来自人体位置检测电路传来的信号，经处理后输出控制信号给电机驱动电路和第二继电器，通过电机驱动电路控制电机的旋转并自动调节转向所需的照明方向，并通过第二继电器控制台灯照明主电路的开断；亮度调节电路环境光强控制台灯照明主电路的电流从而控制台灯的亮度；所述人体位置检测电路包括6个相同的红外发射与接收电路，每个红外发射与接收电路包括红外发射接收管，红外发射接收管由红外发射管和红外接收管组成；通过各红外发射接收管传递信号给单片机电路模块，单片机电路模块经过判断处理后得出人体位置。

2.根据权利要求1所述的一种多功能随动台灯，其特征在于，人体红外辐射和光度检测电路包括热释电红外传感器、光敏电阻（R2）和红外热释电处理芯片BISS0001，热释电红外传感器的1号脚接电源（VCC）、热释电红外传感器的2号脚接信号放大滤波电路、热释电红外传感器的3号脚接地（GND），BISS0001的9号脚接第一电阻（R1）和光敏电阻（R2），BISS0001的14号脚接信号放大滤波电路、BISS0001的2号脚接延时电路，第一继电器接延时电路，当外界光强大于设定值时，光敏电阻（R2）阻值变小，使BISS0001的9号脚检测到低电平，从而封锁BISS0001的14脚，禁止热释电红外传感器的信号；当外界光强低于设定值时，光敏电阻（R2）阻值变大，使BISS0001的9号脚检测到低电平，开启BISS0001的14号脚，接收热释电红外传感器的信号；热释电红外传感器检测到人体信号时，产生信号输出，经信号放大滤波电路传递给BISS0001的14号脚；BISS0001的14号脚接收到信号后，从BISS0001的2号脚输出控制信号，经过延时电路传递给第一继电器，从而控制第一继电器的导通和断开。

3.根据权利要求1所述的一种多功能随动台灯，其特征在于，亮度调节电路包括可控硅（Q1）、光敏二极管（D6）、第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、第七电阻（R7）、第三电容（C3）和稳压管（DB1），第四电阻（R4）与第五电阻（R5）和第七电阻（R7）的一端相连，第五电阻（R5）另一端连接第六电阻（R6）一端和光敏二极管（D6）的阳极，光敏二极管（D6）阴极连接第三电容（C3）和稳压管（DB1）一端，稳压管（DB1）的另一端连接可控硅（Q1），第三电容（C3）的另一端连接第六电阻（R6）和可控硅（Q1），可控硅（Q1）剩下的引脚连接第七电阻（R7），通过光敏二极管（D6）检测环境光强度，光照强度变化，光敏二极管获得的电压也随之变化，从而控制可控硅（Q1）的导通关断以及台灯的亮度。

4.根据权利要求1所述的一种多功能随动台灯，其特征在于，6个红外发射接收管（1~6）中有一个安装在支架上，另外5个红外发射接收管分布在台灯灯罩上，台灯照明主电路位于台灯底座内。

5.根据权利要求1所述的一种多功能随动台灯，其特征在于红外发射与接收电路包括红外发射管、红外接收管、三极管（Q2）和第八电阻（R8）；红外发射管的阳极连接电源（VCC），红外发射管的阴极连接三极管（Q2）的集电极；三极管（Q2）的基极连接单片机电路模块的单片机获得控制信号，三极管（Q2）的发射极连接地，红外接收管的VCC引脚通过第八电阻（R8）连接电源VCC，红外接收管的GND引脚连接地，红外接收管的OUT引脚连接单片机，输出信号给单片机； 6个红外发射管向前方发射红外线，如果人坐在灯前面，那么发射的红外线就会反射回来，被红外接收管检测到后，就会向单片机传输一个指令，通过各红外发射接收管传递信号给单片机，单片机经过判断处理后得出人体位置，随后输出所需控制信号；6个红外发射接收管组成两层，上层由5个红外发射接收管组成，用于定位人的头部位置，以达到跟踪调节照明方向的目的；下层由1个红外发射接收管组成，用于配合上层红外发射接收管判断人的坐姿，通过各红外发射接收管传递给单片机信号处理和输出电路的信号，经过判断处理后输出控制信号，控制用于支架与台灯灯罩连接的电机转动，实现实时跟踪照明；若人坐姿不对，单片机信号处理和输出电路会给出信号使得蜂鸣器发出警告，提醒台灯前的人端正坐姿，如判断出人已经倒在桌上睡着，则经过延时后，自动关灯。