CN104869716A - 具有能量收集功能的无线触摸调光开关 - Google Patents
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Abstract
一种具有能量收集功能的无线触摸调光开关，包括：无线开关和LED电源控制器；无线开关包括：透光面板、弱光太阳能薄膜电池、控制电路、后盖、固定装置；通过设计弱光太阳能薄膜电池，使得室内的环境光可以对储能电池进行充电，对于绝大多数使用环境都无须再考虑其电量耗尽问题；对于非常特殊的使用环境，即长期处于黑暗，电池管理模块会发出低电量报警，之后通过人工干预，当然更好的方式是通过本发明公开的自动打开LED光源来进行紧急充电，从而实现了本发明在全条件下的使用；同时，由于在绝大多数环境下无线开关不需要考虑电量耗尽问题，故其可搭载如亮度传感器等扩展其功能的其它装置及元器件，实现广泛和个性化的用途。
Description
技术领域：
本发明涉及LED无线照明控制领域，特别涉及一种具有能量收集功能的无线触摸调光开关。
背景技术：
目前市面上最常见的民用灯具开关为机械式翘板开关，作为传统开关的代表其由机械翘板按键、底板和面盖组成，通过手动控制机械翘板按键，来操控火线的导通与关断。这种开关的优势是价格低和耐用性好，是一种主流的照明与电器控制设备，随着经济的发展和生活水平的提高，人们对生活品质的要求也越来越高，多数消费者对开关的需求趋于便利化、人性化、个性化。传统开关功能单一的的缺点日益凸显出来。主要表现在：
(1)使用不灵活；传统照明开关安装位置是固定的，如果改变一下家具布置与房间陈设，就很容易挡住原来开关的位置。
(2)安装不便；传统开关安装需要凿墙挖孔、布管埋线不仅工序繁琐而且存在火灾隐患；维护更换时还存在触电危险。
(3)功能单一；传统开关只具有接通和关断的功能，不具有调光、场景控制等功能。
(4)使用寿命短；机械开关活动件易失效。
公开号为CN201320045405的无线触摸开关专利文件，其开关包括无线发射部分和无线接收部分，无线发射部分和灯具无需导线连接从而实现了无线控制。然而该方案也存在着诸多的不足，例如：
(1)使用纽扣电池供电，开关系统在无触摸状态时虽然处于低功耗状态但是任然消耗电能，这导致纽扣电池在2到5年内电量耗尽系统无法工作。
(2)该方案的触摸控制灵敏度低，会出现触摸而灯不亮的现象。
(3)该方案没有实现对光照强度的调节功能，并且由于其使用的纽扣电池供电，从而限制了其功能的扩展，因为这会更快的耗尽电量。
(4)无远程控制功能，不能实现远程控制和集中管理。
(5)不能感知环境亮度并据此调节灯具亮度。
发明内容：
鉴于此，有必要设计一种能够克服以上缺陷的具有能量收集功能的无线触摸调光开关。
一种具有能量收集功能的无线触摸调光开关，包括：无线开关和LED电源控制器；其中，无线开关无外接供电，其用于感应人体触摸并发出控制LED光源的控制信号，LED电源控制器用于接收无线开关的控制信号并根据该信号控制LED光源的开关或调节LED光源的亮度和灰度。
无线开关包括：透光面板、弱光太阳能薄膜电池、控制电路、后盖、固定装置；其中，在透光面板上标有虚拟按键和滑条，弱光太阳能薄膜电池贴在透光面板内表面，弱光太阳能薄膜电池对应透光面板上的虚拟按键和滑条处开有槽，在弱光太阳能薄膜电池与后盖之间固定有控制电路，固定装置与后盖外表面固定，固定装置用于将无线开关整体固定在其它物体表面。
控制电路包括：触摸感应模块、低功耗微控制器、无线收发器、电池管理模块、能量收集模块、储能电池；其中，能量收集模块其实体即为前述弱光太阳能薄膜电池，能量收集模块、储能电池分别与电池管理模块连接，电池管理模块、触摸感应模块、无线收发器分别与低功耗微控制器连接；能量收集模块用于将弱光转化为电能，电池管理模块用于将能量收集模块转化的电能升压后为储能电池充电，电池管理模块具有防过度充电功能，电池管理模块还具有监视储能电池电量的功能并在储能电池电量低于预设值时发出低电量报警，触摸感应模块包括触摸按钮和调光滑条，触摸按钮和调光滑条分别正对透光面板上的虚拟按键和滑条，触摸按钮和调光滑条分别监测人手的点触(控制LED光源的开/关)和滑动(控制LED光源的亮度灰度)并将监测到的信号反馈给低功耗微控制器，低功耗微控制器接收触摸感应模块的反馈信号并根据该反馈信号发出控制命令给无线收发器，无线收发器负责和LED电源控制器通信以将控制命令传递给LED电源控制器。
LED电源控制器包括：LED端无线收发器、LED端微控制器、DC电源、LED恒流驱动模块；其中，LED端无线收发器、LED恒流驱动模块与LED端微控制器连接，DC电源一路接LED端微控制器另一路接LED恒流驱动模块，LED恒流驱动模块与LED光源连接；LED端无线收发器负责与前述无线收发器通信，LED端微控制器接到LED端无线收发器送来的控制命令后发出PWM调光信号给LED恒流驱动模块并最终控制LED光源的开/关和亮度，DC电源用于为LED电源控制器自身及LED光源供电。
优选的，具有能量收集功能的无线触摸调光开关还包括：无线网关、路由器、远程服务器、远程控制终端；其中，无线网关入口端与LED电源控制器无线连接，无线网关出口端与路由器连接，路由器通过网络与远程服务器连接，远程服务器通过网络与远程控制终端连接，远程控制终端可为专用设备或加载了特定APP的智能设备，如智能手机；远程控制终端具有无线开关所具有功能，从而实现了对LED光源的远程控制。
优选的，控制电路还包括实时时钟，实时时钟与低功耗微控制器连接。
优选的，无线开关还包括亮度传感器，亮度传感器与低功耗微控制器电性连接，可通过感知环境亮度由低功耗微控制器来自动调节LED光源的开/关及亮度。
优选的，低功耗微控制器具有在收到电池管理模块发出的低电量报警后发出打开LED光源控制命令的功能，以在特殊条件下(如长期无人去的地下室，地下避难场所等)进行紧急充电。
优选的，LED电源控制器还包括烟雾传感器，烟雾传感器与LED端微控制器连接，LED端微控制器具有收到烟雾传感器的异常信号后向远程控制终端发出报警信息的功能。
优选的，无线开关还包括LED触摸指示灯，LED触摸指示灯与控制电路连接，LED触摸指示灯正对处的透光面板具有透光性。当人手在虚拟按键上点触或在滑条上滑动时，LED触摸指示灯通过发光以给使用者反馈。
优选的，固定装置为吸盘式固定装置或胶黏式固定装置。
本发明采用低功耗微控制器和低功耗元器件减少了无线开关的耗电速度，通过设计弱光太阳能薄膜电池，使得室内的环境光可以对储能电池进行充电，对于绝大多数使用环境都无须再考虑其电量耗尽问题；对于非常特殊的使用环境，即长期处于黑暗，电池管理模块会发出低电量报警，之后通过人工干预，当然更好的方式是通过本发明公开的自动打开LED光源来进行紧急充电，从而实现了本发明在全条件下的使用；同时，由于在绝大多数环境下无线开关不需要考虑电量耗尽问题，故其可搭载如亮度传感器等扩展其功能的其它装置及元器件，实现广泛和个性化的用途。另外，在设计上本发明加入了滑动控制和远程控制，滑动控制可实现对LED光源的亮度调节色彩调节以及色温调节前者带给使用者更好的的用户体验，具有广泛的商业前景，后者实现了对LED光源的远程集中管理。
附图说明：
附图1是控制电路的模块框架图。
附图2是LED电源控制器的模块框架图。
附图3是通过远程控制终端控制LED灯具的模块框架图。
附图4是透光面板的结构示意图。
图中：透光面板1、虚拟按键2、滑条3。
具体实施方式：
附图3中“LED灯具”包括了LED电源控制器和LED光源。
如图1～图4所示，一种具有能量收集功能的无线触摸调光开关，包括：无线开关和LED电源控制器；其中，无线开关无外接供电，其用于感应人体触摸并发出控制LED光源的控制信号，LED电源控制器用于接收无线开关的控制信号并根据该信号控制LED光源的开关或调节LED光源的亮度和灰度。
无线开关包括：透光面板1、弱光太阳能薄膜电池、控制电路、后盖、固定装置；其中，在透光面板1上标有虚拟按键2和滑条3，弱光太阳能薄膜电池贴在透光面板1内表面，弱光太阳能薄膜电池对应透光面板1上的虚拟按键2和滑条3处开有槽，在弱光太阳能薄膜电池与后盖之间固定有控制电路，固定装置与后盖外表面固定，固定装置用于将无线开关整体固定在其它物体表面。
控制电路包括：触摸感应模块、低功耗微控制器、无线收发器、电池管理模块、能量收集模块、储能电池；其中，能量收集模块其实体即为前述弱光太阳能薄膜电池，能量收集模块、储能电池分别与电池管理模块连接，电池管理模块、触摸感应模块、无线收发器分别与低功耗微控制器连接；储能电池采用聚合物锂电池，能量收集模块用于将弱光转化为0.3V～1.5V的电能输出，电池管理模块采用的芯片为美国德州仪器的BQ25505，电池管理模块用于将能量收集模块转化的电能升压至4.2V后为储能电池充电，电池管理模块还具有监视储能电池电量的功能并在储能电池电量低于预设值时发出低电量报警，触摸感应模块为电容式触摸感应，采用美国Cypress的CY8CMBR3106S芯片，触摸感应模块包括触摸按钮和调光滑条，触摸按钮和调光滑条分别正对透光面板1上的虚拟按键2和滑条3，触摸按钮和调光滑条分别监测人手的点触和滑动并将监测到的信号反馈给低功耗微控制器，低功耗微控制器型号为ATSAML21E15A，低功耗微控制器接收触摸感应模块的反馈信号并根据该反馈信号发出控制命令给无线收发器，无线收发器采用PL1167，无线收发器负责和LED电源控制器通信以将控制命令传递给LED电源控制器。
附图2中虚线部分为LED电源控制器，LED电源控制器包括：LED端无线收发器、LED端微控制器、DC电源、LED恒流驱动模块；其中，LED端无线收发器、LED恒流驱动模块与LED端微控制器连接，DC电源一路接LED端微控制器另一路接LED恒流驱动模块，LED恒流驱动模块与LED光源连接；LED恒流驱动模块为DC-DC升降压恒流芯片，用于将DC电源的恒压输出转换为恒流输出以驱动LED光源；LED端无线收发器负责与前述无线收发器通信，LED端微控制器接到LED端无线收发器送来的控制命令后发出PWM调光信号给LED恒流驱动模块并最终控制LED光源的开/关和亮度；DC电源将市电转换成两路直流电压输出，一路供给LED电源控制器自身，另一路供给LED光源。
如附图3所示，在本实施方式中，具有能量收集功能的无线触摸调光开关还包括：无线网关、路由器、远程服务器、远程控制终端；其中，无线网关入口端与LED电源控制器无线连接，无线网关出口端与路由器连接，路由器通过网络与远程服务器连接，远程服务器通过网络与远程控制终端连接；在本实施方式中，远程控制终端为加载了特定APP的android手机。
在本实施方式中，控制电路还包括实时时钟，实时时钟与低功耗微控制器连接。
在本实施方式中，无线开关还包括亮度传感器，亮度传感器与低功耗微控制器电性连接，可通过感知环境亮度由低功耗微控制器来自动调节LED光源的开/关及亮度。
在本实施方式中，低功耗微控制器具有在收到电池管理模块发出的低电量报警后发出打开LED光源控制命令的功能，以在特殊条件下(如长期无人去的地下室，地下避难场所等)进行紧急充电。
在本实施方式中，LED电源控制器还包括烟雾传感器，烟雾传感器与LED端微控制器连接，LED端微控制器具有收到烟雾传感器的异常信号后向远程控制终端发出报警信息的功能。
在本实施方式中，无线开关还包括LED触摸指示灯，LED触摸指示灯与控制电路连接，LED触摸指示灯正对处的透光面板1为虚拟按键2，虚拟按键2的图案为透明图案，即图案处的透光面板1背面无遮光涂层。
在本实施方式中，固定装置为吸盘，吸盘的吸附面向外。
Claims (8)
1.一种具有能量收集功能的无线触摸调光开关，其特征在于：包括：无线开关和LED电源控制器；其中，无线开关无外接供电，其用于感应人体触摸并发出控制LED光源的控制信号，LED电源控制器用于接收无线开关的控制信号并根据该信号控制LED光源的开关或调节LED光源的亮度和灰度；
无线开关包括：透光面板、弱光太阳能薄膜电池、控制电路、后盖、固定装置；其中，在透光面板上标有虚拟按键和滑条，弱光太阳能薄膜电池贴在透光面板内表面，固定装置与后盖外表面固定，固定装置用于将无线开关整体固定在其它物体表面；
控制电路包括：触摸感应模块、低功耗微控制器、无线收发器、电池管理模块、能量收集模块、储能电池；其中，能量收集模块其实体即为前述弱光太阳能薄膜电池，能量收集模块、储能电池分别与电池管理模块连接，电池管理模块、触摸感应模块、无线收发器分别与低功耗微控制器连接；能量收集模块用于将弱光转化为电能，电池管理模块用于将能量收集模块转化的电能升压后为储能电池充电，电池管理模块还具有监视储能电池电量的功能并在储能电池电量低于预设值时发出低电量报警，触摸感应模块包括触摸按钮和调光滑条，触摸按钮和调光滑条分别正对透光面板上的虚拟按键和滑条，触摸按钮和调光滑条分别监测人手的点触和滑动并将监测到的信号反馈给低功耗微控制器，低功耗微控制器接收触摸感应模块的反馈信号并根据该反馈信号发出控制命令给无线收发器，无线收发器负责和LED电源控制器通信以将控制命令传递给LED电源控制器；
LED电源控制器包括：LED端无线收发器、LED端微控制器、DC电源、LED恒流驱动模块；其中，LED端无线收发器、LED恒流驱动模块与LED端微控制器连接，DC电源一路接LED端微控制器另一路接LED恒流驱动模块，LED恒流驱动模块与LED光源连接；LED端无线收发器负责与前述无线收发器通信，LED端微控制器接到LED端无线收发器送来的控制命令后发出PWM调光信号给LED恒流驱动模块并最终控制LED光源的开/关和亮度，DC电源用于为LED电源控制器自身及LED光源供电。
2.如权利要求1所述的具有能量收集功能的无线触摸调光开关，其特征在于：具有能量收集功能的无线触摸调光开关还包括：无线网关、路由器、远程服务器、远程控制终端；其中，无线网关入口端与LED电源控制器无线连接，无线网关出口端与路由器连接，路由器通过网络与远程服务器连接，远程服务器通过网络与远程控制终端连接，远程控制终端具有无线开关所具有功能。
3.如权利要求1或权利要求2所述的具有能量收集功能的无线触摸调光开关，其特征在于：控制电路还包括实时时钟，实时时钟与低功耗微控制器连接。
4.如权利要求1或权利要求2所述的具有能量收集功能的无线触摸调光开关，其特征在于：无线开关还包括亮度传感器，亮度传感器与低功耗微控制器电性连接。
5.如权利要求1或权利要求2所述的具有能量收集功能的无线触摸调光开关，其特征在于：低功耗微控制器具有在收到电池管理模块发出的低电量报警后发出打开LED光源控制命令的功能。
6.如权利要求2所述的具有能量收集功能的无线触摸调光开关，其特征在于：LED电源控制器还包括烟雾传感器，烟雾传感器与LED端微控制器连接，LED端微控制器具有收到烟雾传感器的异常信号后向远程控制终端发出报警信息的功能。
7.如权利要求1或权利要求2所述的具有能量收集功能的无线触摸调光开关，其特征在于：无线开关还包括LED触摸指示灯，LED触摸指示灯与控制电路连接，LED触摸指示灯正对处的透光面板具有透光性。
8.如权利要求1或权利要求2所述的具有能量收集功能的无线触摸调光开关，其特征在于：固定装置为吸盘式固定装置或胶黏式固定装置。
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