CN108289353A - 风力流速感应灯具装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力流速感应灯具装置，包括依次连接的风速传感器、MCU处理器，以及灯具的驱动器；所述风速传感器，用于感知风力流速后获取风速数据发送至MCU处理器；所述MCU处理器，用于依据接收到的风速数据输出相应的驱动信号至所述灯具的驱动器。本发明能够实现灯具的显示效果随风速变化而呈现随机应变的显示效果；还能实现灯组之间的灯光效果同步随风速变化而协同变化；进一步的，还具有低成本、结构简单、运用场景广阔等特点，能够与环境气候相呼应，给人们带来焕然一新、具有智能、创新、科技感及前所未有的灯光变换效果。

Description

风力流速感应灯具装置

技术领域

本发明涉及灯具领域，具体说的是风力流速感应灯具装置。

背景技术

灯具市场流行到现在不外乎就是透过一种控制装置根据灯具的回路产生跳动等的变换效果，这种做法在市场上已经流行超过30年，消费者已经对这种类型的灯具觉得没有新意。为求在产品上的突破，厂家又推出智能灯具，也就是透过WiFi或红外线遥控对灯具进行控制，虽说有些新意但实际上灯具的基本面不变只是做到远距离可以控制，而且成本比较高昂目前在市场上不是太流行。

现有技术中还有一种借用可吹熄蜡烛原理而开发的以吹气方式达到开和关功能的灯具。但是其原理是是否感应到气流或者是否感应到气流带来的声音(即本质为声控)，而无关风力强度，也无法实现灯光不同程度的变化效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种风力流速感应灯具装置，能够依据风力流速变化实现灯具或者灯组之间与之协同变化的显示效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

提供一种风力流速感应灯具装置，包括依次连接的风速传感器、MCU处理器，以及灯具的驱动器；

所述风速传感器，用于感知风力流速后获取风速数据发送至MCU处理器；

所述MCU处理器，用于依据接收到的风速数据输出相应的驱动信号至所述灯具的驱动器。

本发明的有益效果在于：本发明能通过风速传感器感知风力流速获取风速数据；通过MCU处理器依据风速传感器感应的风速输出预设的与之对应的驱动信号至灯具的驱动器，实现灯具能够依据环境中风力强度的不同而产生不同程度的变化效果，使灯光效果更自然；从而获取全新的具有科技感，能够跟随风速变化而变化的灯光装饰和表现效果。

附图说明

图1为本发明一种风力流速感应灯具装置的结构组成及连接示意图；

图2为本发明实施例一中所述的对应关系中风速等级与灯光效果的对应关系示意图；

图3为本发明实施例二的风力流速感应灯具装置的结构组成及连接示意图；

图4为本发明实施例一中多灯组同步的结构组成及连接示意图。

标号说明：

1、风速传感器；2、MCU处理器；3、灯串的驱动器；4、灯串；

51、主灯组；52、从灯组；

21、主无线通信模块；22、从无线通信模块；

1'、集成挂件。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过风速传感器感知风力流速获取风速数据；通过MCU处理器依据风速传感器感应的风速输出预设的与之对应的驱动信号至灯具的驱动器，进而控制灯具的灯光变化效果。

请参照图1，本发明提供一种风力流速感应灯具装置，包括依次连接的风速传感器、MCU处理器，以及灯具的驱动器；

所述风速传感器，用于感知风力流速后获取风速数据发送至MCU处理器；

所述MCU处理器，用于依据接收到的风速数据输出相应的驱动信号至所述灯具的驱动器。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：能够感应风速的变化同步做出相应的灯具颜色及效果变化，带来一种全新的科技感和灯光显示效果，与传统一成不变或者一种循环显示效果的灯具相比，显得更智能化、更随机性、更富有新意，带来一种全新的装饰和表现效果。

进一步的，所述风速传感器为陀螺仪及加速度传感器，所述风速数据为角速度和加速度。

由上述描述可知，采用普通的陀螺仪及加速度传感器实现专业风速传感器的风速检测目的，在能够满足灯光效果跟随风速变化的同时，又能实现成本的大大缩减。

进一步的，所述MCU处理器，具体用于依据接收到的角速度和加速度获取对应的风速等级；依据预设的对应关系，输出与所述风速等级对应的驱动信号。

进一步的，所述MCU处理器，具体用于对所述陀螺仪及加速度传感器输出的角速度和加速度数字信号进行解读；解读获取对应的风速等级数字信号；依据预设的对应关系确定所述风速等级数字信号对应的驱动信号输出至所述驱动器；

所述驱动器，依据接收到的驱动信号控制灯具的亮度、颜色以及亮灯时间。

由上述描述可知，能够通过MCU处理器依据接收到的角速度和加速度确定对应的风速等级，输出对应的驱动信号控制灯具的灯光效果跟随风速变化而变换，营造出与环境气候相配合的自然灯光效果。

进一步的，所述MCU处理器包括一存储器，所述存储器中存储有不同风速等级所对应驱动信号的对应关系。

由上述描述可知，事先预置不同风速等级各自对应的驱动信号，实现风速与灯光效果的对应。

进一步的，所述风力流速越大，则对应获取的风速等级越高；

所述对应关系中，随着风速等级的提高，对应的驱动信号将驱动灯具的灯光变化速度加快。

由上述描述可知，通过对应关系实现灯具的灯光变化模式与风速大小的对应。

进一步的，所述装置包括主灯组以及至少一个的从灯组；所述主灯组包括所述依次连接的风速传感器、MCU处理器，以及灯具的驱动器，所述主灯组还包括与所述MCU处理器连接的主无线通信模块；每个从灯组对应包括一个驱动器和一个从无线通信模块；

每个从灯组的驱动器通过其从无线通信模块与所述主无线通信模块连接；

所述主无线通信模块，用于在所述MCU处理器的控制下，发送所述驱动信号至所述从无线通信模块；

所述从无线通信模块，用于接收到所述主无线通信模块发送过来的所述驱动信号后，将所述驱动信号发送至与其连接的驱动器同步控制从灯组的工作模式。

由上述描述可知，实现同时控制多个的灯组同步跟随风速的变化而改变灯光效果，获取多个灯组之间同步协同变化的显示效果，丰富灯具系统的运用场景。

进一步的，所述无线通信模块为Zigbee模块或GPS模块。

由上述描述可知，直接使用现有低成本的无线通信模块即可实现协同控制。

进一步的，所述风速传感器通过串行总线，或者串行外设接口SPI，或者GPIO接口与所述MCU处理器连接。

由上述描述可知，风速传感器与MCU处理器之间通过总线进行通讯，能够保证通讯质量。

实施例一

请参照图1和图2，本实施例提供一种风力流速感应灯串装置，能够感应风速变化实现灯串及灯组之间与之协同变化的显示效果。本实施例以灯串为例进行说明，还可以是其他的兼容512协议的灯具。

如图1所示，装置包括：独立的一灯组，所述灯组包括依次连接的风速传感器1、MCU处理器2，灯串的驱动器3以及至少一条灯串4。其中，所述风速传感器1、MCU处理器2可以集成设置在一集成挂件1'中，方便挂设，同时又能缩减连接线。

具体的，所述风速传感器1，主要用于感知风力流速后获取风速数据发送至MCU处理器。可以直接采用现有的陀螺仪及加速度传感器实现，其同时集成了简易式陀螺仪以及加速度球形钟摆式风速传感器的功能，能够在感知环境中风力流速后转换为模拟信号类型的风速数据，所述风速数据包括角速度和加速度；然后将其输出至与其连接的MCU处理器。例如不同风速下陀螺仪及加速度传感器的吊球会产生不同幅度的摆动，采集摆动产生的角速度和角度位置，便可获取加速度和角速度数据，然后据此进行分析，实现风速与角度位移和加速度之间的对应关系。当然，所述风速传感器还可以是其他专业的风速传感器、多数量声压传感器、霍尔感应器等具备风速数据感应功能的传感器。本实施例直接采用普通的重力感应和陀螺仪融合传感器便可实现专业风速传感器才能实现的风速检测的目的，成本上远远小于后者，从而实现了本实施例装置低成本的风力流速感应灯串装置。

所述风速传感器1与MCU处理器2之间通过单独的线缆，例如串行总线(如I2C)，或者串行外设接口SPI，或者GPIO接口与所述MCU处理器连接实现通讯，实现模拟风速数据到数字信号的转换，从而实现对灯串的驱动器的控制。

所述MCU处理器2，用于依据接收到的风速数据输出相应的驱动信号至所述灯串的驱动器。具体的，MCU处理器2依靠标准协议以及传感器的SPEC寄存器说明对风速传感器的模拟信号输出进行解读(解读过程即模拟信号转化为数字信号的过程)；然后依据解读获取的数字信号确定对应的风速等级，一般设定为风力流速越大，则对应的风速等级越高；再依据预设的对应关系确定所述风速等级对应的驱动信号输出至所述驱动器。

所述驱动器，将依据接收到的驱动信号控制包括灯串的亮度、颜色以及亮灯时间的工作模式，从而实现灯光的效果变换。

其中，所述对应关系事先存储在MCU处理器的存储器中，所述对应关系记载有不同风速等级所对应的驱动信号。所述驱动信号为数字总线信号或脉冲PWM信号，信号类型具体依LED灯串的驱动电路而定，数字总线信号就是IC，PWM信号就是分立式三极管或者MOS管搭建的电路。

优选的，所述对应关系中记载的风速等级与驱动信号的关系为：随着风速等级的提高，对应的驱动信号将驱动灯串的灯光变化速度加快。例如图2的对应关系，可以是：预设0-9级逐级增强的风速，分别对应实现九种灯光效果的驱动信号。例如，当MCU处理器确定传感器当前感应到的是0级风速，则依据对应关系，输出能够控制灯串的灯光效果处于基本程序的驱动信号，基本程序如白光蓝光追逐功能；若感应到当前为1级风速，则输出控制灯串的追逐功能速度加快1/3的驱动信号；若感应到5级风速，则控制灯串的蓝光开始做频闪；若感应到7级风，则控制蓝光、白光互换做频闪等等。通过控制灯串与风速大小相呼应的灯光变换节奏，营造出与环境配合的灯光效果，更加的应景。

上述方案的灯串是对应一驱动器的独立灯串，如一棵装饰树上的灯串，可以视为一灯组。本实施例还可以实现同时控制多个灯组之间灯光显示效果的同步及协同变化。具体实现方式如下：

如图4所示，包括上述结构的主灯组51，且同时还包括一主无线通信模块21，该主无线通信模块21与主灯组51的MCU处理器2连接；

进一步的，还包括至少一个的从灯组52，例如对应多棵装饰树，可包括多个从灯组52。每个从灯组52对应包括一个驱动器和一个从无线通信模块22；主无线通信模块21和所有的从无线通信模块22之间构建自组网络，基于无线组网协议实现无线通信连接。可选的，无线通信模块为Zigbee模块，各灯组之间通过Zigbee无线组网协议实现各灯组之间灯光效果的同步和协同动作。具体的，在主灯组51的MCU处理器2输出与风速等级对应的驱动信号后，主无线通信模块21将通过广播协议的方式将该驱动信号传送到组网内其他的无线通信模块(从无线通信模块22)，从无线通信模块22接收到该驱动信号后发送至与其连接的驱动器，实现各从灯组52与主灯组51的工作模式的协同工作，进而实现同步和对从灯组控制的目的。

一个灯组可以包含多个灯串4，但均通过该灯组对应的驱动器控制灯光变换。例如，同时布置多棵装饰树，一棵装饰树上可能挂载有多条灯串，其通过一个驱动器进行控制，一棵装饰树上的所有灯串设备为一个灯组，多棵装饰树同时安装灯串，则分别对应多个灯组，选择一棵装饰树对应的灯组作为主控制器，即这棵树的对应的灯组区别于其他的灯组还包括有风速传感器和MCU处理器。各灯组之间通过无线通信模块的自组网功能实现同步变化。优选的，所述无线通信模块为Zigbee模块或GPS模块或低压同步交流协议等具备自组网功能的通信模块。保证每组灯串的控制器可以实现无线信息通讯，从而实现所有灯串组之间显示效果的同步及协同变化。假设为Zigbee模块，则主控制器检测到风速数据，并获取对应的驱动信号后，通过主控制器上的Zigbee基站通过广播协议的方式将驱动信号传送到该组网中的各Zigbee工作站，各工作站解调协议中的内容，实现同步和对各自灯串控制的目的。

实施例二

请参照图3，本实施例对应实施例一，提供一具体运用场景：

一、在室外布置一棵能够随风速变化灯光效果的圣诞树。

在圣诞树挂载有LED灯串，可以是多条，所有LED灯串连接一个驱动器；驱动器连接MCU；同时，圣诞树上通过悬挂陀螺仪吊绳将简易式陀螺仪&加速度球形钟摆式风速传感器挂在树顶端(也可以是其他迎风位置)；传感器同样与MCU连接。

二、在室外布置多棵能够随风速变化进行灯光效果同步变换的圣诞树。

每一棵圣诞树都布置有灯串，对应的驱动器以及无线通信模块，在其中一棵圣诞树上设置有风速传感器和MCU处理器，这棵树的风速传感器与MCU连接，所述MCU通过Zigbee模块或GPS模块与驱动器连接；其他棵树的驱动器都与Zigbee模块或GPS模块连接，Zigbee模块或GPS模块建立自组网络，以实现每棵树之间的无线讯号(驱动信号)传输，进而实现各组灯串灯光效果的同步。

上述的圣诞树实现随风速变化灯光效果的过程如下：

假设某个时候的风速经风速传感器感应后对应存储器中预先存储的对应关系中的4级风速，对应单棵圣诞树的情况：MCU从传感器解读获取的数字信号为00000100，MCU收到这个数字信号，根据预设的风速与驱动信号的对应关系译出该数字信号对应的驱动信号，并输出相应的类型为数字总线信号或者脉冲PWM信号的驱动信号至灯串的驱动器，用于控制灯串的灯光效果与风速相配合。在此，依据对应关系，4级风速对应控制灯串的白光开始如流水般流动，以很好的对应能吹起地面纸张与灰尘，能使树叶摇曳的风速。

对应多棵圣诞树，需要协同变换灯光效果的实现方式：在上述基础上，设有风速传感器的这棵树的MCU将同时输出驱动信号至自身的驱动器和Zigbee基站，基于zigbee技术的自组网无线通讯功能，Zigbee基站将通过广播协议的方式将驱动信号传送到组网中的各Zigbee工作站，各工作站解调协议中的内容，获取驱动信号，实现所有的圣诞树依据同一驱动信号控制灯光效果的协同变换。

综上所述，本发明提供的一种风力流速感应灯串装置，不仅能够实现灯串的显示效果随风速变化而呈现随机应变的显示效果；而且还能实现灯组之间的灯光效果同步随风速变化而协同变化；进一步的，本发明的风力流速感应灯串装置还具有低成本、结构简单、运用场景广阔等特点，能够与环境气候相呼应，给人们带来焕然一新、具有智能、创新、科技感及前所未有的灯光变换效果。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种风力流速感应灯具装置，其特征在于，包括依次连接的风速传感器、MCU处理器，以及灯具的驱动器；

所述风速传感器，用于感知风力流速后获取风速数据发送至MCU处理器；

所述MCU处理器，用于依据接收到的风速数据输出相应的驱动信号至所述灯具的驱动器。

2.如权利要求1所述的风力流速感应灯具装置，其特征在于，所述风速传感器为陀螺仪及加速度传感器，所述风速数据为角速度和加速度。

3.如权利要求2所述的风力流速感应灯具装置，其特征在于，所述MCU处理器，具体用于依据接收到的角速度和加速度获取对应的风速等级；依据预设的对应关系，输出与所述风速等级对应的驱动信号。

4.如权利要求2所述的风力流速感应灯具装置，其特征在于，所述MCU处理器，具体用于对所述陀螺仪及加速度传感器输出的角速度和加速度数字信号进行解读；解读获取对应的风速等级数字信号；依据预设的对应关系确定所述风速等级数字信号对应的驱动信号输出至所述驱动器；

所述驱动器，依据接收到的驱动信号控制灯具包括亮度、颜色以及亮灯时间的工作模式。

5.如权利要求1所述的风力流速感应灯具装置，其特征在于，所述MCU处理器包括一存储器，所述存储器中存储有不同风速等级所对应驱动信号的对应关系。

6.如权利要求5所述的风力流速感应灯具装置，其特征在于，所述风力流速越大，则对应获取的风速等级越高；

所述对应关系中，随着风速等级的提高，对应的驱动信号将驱动灯具的灯光变化速度加快。

7.如权利要求1至6任意一项所述的风力流速感应灯具装置，其特征在于，所述装置包括主灯组以及至少一个的从灯组；所述主灯组包括所述依次连接的风速传感器、MCU处理器，以及灯具的驱动器，所述主灯组还包括与所述MCU处理器连接的主无线通信模块；每个从灯组对应包括一个驱动器和一个从无线通信模块；

每个从灯组的驱动器通过其从无线通信模块与所述主无线通信模块连接；

所述主无线通信模块，用于在所述MCU处理器的控制下，发送所述驱动信号至所述从无线通信模块；

所述从无线通信模块，用于接收到所述主无线通信模块发送过来的所述驱动信号后，将所述驱动信号发送至与其连接的驱动器同步控制从灯组的工作模式。

8.如权利要求6所述的风力流速感应灯具装置，其特征在于，所述无线通信模块为Zigbee模块或GPS模块。

9.如权利要求1所述的风力流速感应灯具装置，其特征在于，所述风速传感器通过串行总线，或者串行外设接口SPI，或者GPIO接口与所述MCU处理器连接。