CN108684105A - 一种自动调节亮度的节能灯控制方法及控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动调节亮度的节能灯控制电路及控制电路。该方法中，使感光电路电压通过模数转换后，控制电路读取数字信号，将电压的高低转换为光强值n，并将n与预设定值M进行比较：如果n<M,则控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯打开，每隔t1时间，对n加1，并与M进行比较，直至n>＝M，控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯熄灭；如果n>＝M，控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯熄灭；之后延迟t2时间重新循环此过程。本发明可根据外界环境光照强弱的不同持续地调节灯泡的亮暗，使环境亮度保持恒定，以达到节能减排的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动调节亮度的节能灯控制方法及相应的控制电路，尤其是一种根据外界环境光强度的不同自动调节灯泡亮暗的电路。
背景技术
数据显示，目前，我国的照明用电约占全社会用电量的13％，对一些对照明质量要求较高、照明时间较长、照明场所众多的单位,大多会出现全天照明现象，并由此产生的照明耗电约占所有耗电40％。并且，在外界光照比较充足时点灯仍然满负荷工作，提供额外不需要的光照，从而造成大量不必要的电能浪费和经济损失。因此，就需要一种可以根据外界光强自动调节电灯亮度的控制电路，对电灯亮度进行自动控制，避免不必要的电能浪费，进而达到节能减排的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动调节亮度的节能灯控制电路，在外界光照强度比较强的情况下，电路自动调低LED灯泡的亮度，使环境中的亮度维持在最适合人工作和学习的亮度下，避免不必要的耗电，以达到节能减排的目的。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种自动调节亮度的节能灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：外界光照射到感光元器件上，使感光电路电压发生改变；
步骤二：模数转换电路获得感光电路输出的模拟信号，将模拟信号转换为数字信号输出；
步骤三：控制电路读取数字信号，通过计算程序，将电压的高低转换为光强值n，并将n与预设定值M进行比较：如果n<M,则控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯打开，每隔t1时间，对n加1，并与M进行比较，直至n>＝M，控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯熄灭；
如果n>＝M，控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯熄灭。
步骤四：延迟t2时间，重复进入步骤三。
所述步骤三中设定值M的取值为人眼在特定环境下的最适光强，比如购物商场内可设为500。
所述步骤三中将电压的高低转换为光强值n的过程为：n*的取值为控制电路直接从模数转换电路得到的数字信号值，a的取值为A/D转换芯片的分辨率，比如8位分辨率A/D转换芯片，a的取值为255,N的取值为感光电路所能感受的最大光强,n值为对计算结果小数位四舍五入得到的整数。
进一步的，所述步骤三中，时间t1取值范围为10到100微秒，时间t2的取值范围为0.5到5毫秒。
进一步的，上述步骤三中所控制的电灯为LED灯。
本发明还提供了一种基于上述方法的自动调节亮度的节能灯控制电路，所述供电电路包括：电源插头P2和开关SW1，所述电源插头P2一端接电源正极，另一端接开关SW1一端，开关SW1另一端接电源负极。复位电路包括：开关KEY1、电阻R1和电容C2，所述电阻R1一端接电源负极，另一端接电容C2一端、开关KEY1一端和芯片U3RST引脚，电容C2另一端与开关KEY1另一端、电源正极相接。模式转换电路包括开关KEY2，所述开关KEY2一端接电源负极，另一端接芯片U3P1.0引脚。下载电路包括2pi插针U2，所述2pi插针U2TXD端接芯片U3P3.0引脚，2pi插针U2RXD端接芯片U3P3.1引脚。数据采集与转换电路包括：光敏二极管D1、色环电阻R4、芯片U3和U4，所述光敏二极管D1正极接电源正极，负极接电阻R4一端和芯片U4CH0引脚，电阻R4另一端接电源负极，芯片U4GND引脚接电源负极，芯片U4引脚接芯片U3P3.7引脚，芯片U4VCC引脚接电源正极，芯片U4D0和D1引脚共同接芯片U3P3.6引脚，芯片U4CLK引脚接芯片U3P3.5引脚，，芯片U3VCC、VPP引脚接电源正极，芯片U3GND引脚接电源负极。时钟电路包括：电容C1、电容C3和晶振Y1，所述晶振Y1一端接芯片U3XTAL2和电容C1一端，晶振Y1另一端接芯片U3XTAL1和电容C3一端，电容C1另一端和电容C3另一端接电源负极。输出电路包括：色环电阻R8、三极管Q1和排插J1，排插J1一端接电源正极，另一端接三极管Q1发射极，三极管Q1集电极接电源正极，三极管Q1基极接电阻R8一端，电阻R8另一端接芯片U3P2.0引脚。指示灯电路包括：LED灯D3、LED灯D4、色环电阻R6和色环电阻R7，LED灯D3输入端接电源正极，输出端接电阻R6一端，电阻R6另一端接芯片U3P0.2引脚，LED灯D4输入端接电源正极，输出端接电阻R7一端，电阻R7另一端接芯片U3P0.0引脚。
作为本发明的优选方案：电容C1、C3是30PF瓷片电容，电容C2是10UF电解电容，LED灯D3是红色LED灯，LED灯D4是黄色LED灯，开关KEY1、KEY2是微动开关，电源插头P2是DC-002电源插头，色环电阻R1、R4是10K色环电阻，色环电阻R6、R7、R8是1K色环电阻，开关SW1是双掷开关，芯片U3是STC89C51单片机，芯片U4是ADC0832模数转换芯片，晶振Y1是12MHZ晶振。以上方案仅为优选方案，非必选方案，只要是与本电路控制原理相同，可实现同样功能的的控制电路，都在本专利保护范围之内。
所述电路U3引脚说明，XTAL1、XTAL2引脚为外接晶振引脚，VCC、GND引脚为主电源引脚，RST引脚为复位引脚，EA/VPP引脚为程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令，引脚P0.0,P0.2,P2.0,P3.5,P3.6,P3.7为任意可编程输入输出引脚，P3.0,P3.1引脚分别为串行口输入输出端，P1.0引脚为定时器/计数器T2的外部计数输入端引脚。所属引脚为优选引脚，非必选引脚，可完成上述引脚功能的任何单片机的其他引脚都可选用。
所述电路的输入为5V直流电流，输出为占空比变化的直流电流。
所述电路的输入端电源插头P2接直流电源，输出端排插J1接外载。
所述电路的光敏二极管用于检测外界环境中光照强度，将光信号转换为电信号。
与现有技术相比，本发明利用了根据外界环境光照强弱的不同持续地调节灯泡的亮暗，使环境亮度保持恒定，以达到节能减排的目的。现在公共场所所用的电灯都没有广泛采用根据外界环境的光强自动调节电灯的电灯的亮暗这种电灯控制系统，因此这种电灯控制电路的出现将会有很大的市场，同时整个电路结构简单，成本低廉，效益高，很适合在各种公共场所进行推广使用。
附图说明
图1是本发明提出的一种自动调节亮度的节能灯控制电路组成示意图；
图2是本发明提出的一种自动调节亮度的节能灯控制方法示意图；
图3是实施例中用于商场的自动调节亮度的节能灯控制电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本实施例中提出一种用于安装在商场的LED灯的自动调节亮度节能灯控制方法，包括以下步骤：
步骤一：外界光照射到感光元器件上，使感光电路电压发生改变；
步骤二：模数转换电路获得感光电路输出的模拟信号，将模拟信号转换为数字信号输出；
步骤三：控制电路读取数字信号，通过计算程序，将电压的高低转换为光强值n，并将n与预设定值M进行比较：本实例实例中M的设为500。
如果n<500,则控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯打开，每隔t1时间，对n加1，并与500进行比较，直至n>＝500，控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯熄灭；本实施例中，t1取值为10微秒
如果n>＝500，控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯熄灭。
步骤四：延迟t2时间，重复进入步骤三。本实施例中，时间t2的取值为0.5毫秒。
在本实施例中，根据感光电路的特性，外界光强变化感光电路阻值发生变化，感光电路的电压变化范围是1-3v，感光范围为0-1000Lx，则模数转换电路输出的值得范围即n*的范围为85-255，N＝1000，光照越强，n*越大，假设该装置安装在商场，则人感觉舒适的光强为500Lx，则M取值为500，比如某光照射上去，n*值为100，则n值为392，则环境光强为392Lx，比最适光强低，即n<M,每隔t1秒即10微秒给n加1，直至n＝M，则灯亮1毫秒左右，灯再暗t2秒即0.5毫秒，假设光强不变，则以1.5毫秒为一个周期，灯每亮1毫秒，就灭0.5毫秒，人眼看来灯达到最亮的三分之二。当外界光强为1000Lx，则n*取值为255，n值为1000，n>M,灯常灭，意味着外界光强大于最适光强，此时不需要开灯。当外界光强为0Lx则n*取值为85，n<M，每隔t1秒即10微秒给n加1，直至n＝M，则灯亮4毫秒左右，再灭0.5毫秒，人眼看来灯几乎达到了最亮，即外界越暗，灯越亮。灯发出的光反过来也会照射到感光电路上，产生一种反馈调节，直至外界环境光强为500Lx。
如图1、图3所示为本实施例中一种自动调节亮度的节能灯控制电路。所述电路的核心部分由感光电路、数模转换电路、控制电路和负载电路四部分组成。具体来说，供电电路由以下部分组成：电源插头P2和开关SW1，所述电源插头P2一端接电源正极，另一端接开关SW1一端，开关SW1另一端接电源负极。复位电路包括：开关KEY1、电阻R1和电容C2，所述电阻R1一端接电源负极，另一端接电容C2一端、开关KEY1一端和芯片U3RST引脚，电容C2另一端与开关KEY1另一端、电源正极相接。模式转换电路包括开关KEY2，所述开关KEY2一端接电源负极，另一端接芯片U3P1.0引脚。下载电路包括2pi插针U2，所述2pi插针U2TXD端接芯片U3P3.0引脚，2pi插针U2RXD端接芯片U3P3.1引脚。感光电路和模数转换电路包括：光敏二极管D1、色环电阻R4、芯片U3和U4，所述光敏二极管D1正极接电源正极，负极接电阻R4一端和芯片U4CH0引脚，电阻R4另一端接电源负极，芯片U4GND引脚接电源负极，芯片U4引脚接芯片U3P3.7引脚，芯片U4VCC引脚接电源正极，芯片U4D0和D1引脚共同接芯片U3P3.6引脚，芯片U4CLK引脚接芯片U3P3.5引脚，，芯片U3VCC、VPP引脚接电源正极，芯片U3GND引脚接电源负极。时钟电路包括：电容C1、电容C3和晶振Y1，所述晶振Y1一端接芯片U3XTAL2和电容C1一端，晶振Y1另一端接芯片U3XTAL1和电容C3一端，电容C1另一端和电容C3另一端接电源负极。输出电路包括：色环电阻R8、三极管Q1和排插J1，排插J1一端接电源正极，另一端接三极管Q1发射极，三极管Q1集电极接电源正极，三极管Q1基极接电阻R8一端，电阻R8另一端接芯片U3P2.0引脚。指示灯电路包括：LED灯D3、LED灯D4、色环电阻R6和色环电阻R7，LED灯D3输入端接电源正极，输出端接电阻R6一端，电阻R6另一端接芯片U3P0.2引脚，LED灯D4输入端接电源正极，输出端接电阻R7一端，电阻R7另一端接芯片U3P0.0引脚。
电源插头P2接供电系统，为整个控制电路供电，双掷开关SW1为控制电路的总开关控制整个系统是否工作。开关KEY2为模式转换开关，可转换的模式有LED灯泡常亮模式，外界光强调节LED灯泡亮暗模式两种。LED灯D3亮起，表明电路的控制模式是常亮模式，外载LED灯泡的亮度保持最大，LED灯D4亮起，表明电路的控制模式是外界光强调节LED灯泡亮暗模式，外载LED灯泡的亮度由环境光强控制。2pi插针U2是串口下载口，根据控制电路安装环境的不同灯泡需保持的亮度也不同，因此需要有下载口来更改控制电路的程序以适应不同环境。晶振Y1，电容C1、C3构成的电路为芯片U3提供时钟信号，光敏二极管D1用来感受外界环境中的光照强度，外界光照比较强，通过光敏二极管的电流就变大，通入芯片U4CH0引脚的电流也变大，芯片U4对来自CH0引脚的模拟信号转换为数字信号，输出到芯片U3，芯片U3对过来的数字信号进行读取，通过计算得到光强的准确值，进而控制输出口P2.0输出占空比信号，外界光强强时，占空比增大，外载正负极一秒内产生电势差的时间变短，灯泡亮度变暗。
控制电路处于外界光强调节LED灯泡亮暗模式，LED灯D4常亮，当装置安装的环境逐渐变亮时，通过光敏二极管的电流逐渐变大，通入芯片U4的电流逐渐变大，芯片U4为芯片U3输出一个逐渐变大的数字信号，芯片U3输出信号的占空比逐渐提高，外载LED灯泡的亮度就逐渐降低，降低了灯泡上的功率，减少了电量不必要的浪费，实现了节能减排。
控制电路处于外界光强调节LED灯泡亮暗模式，LED灯D4常亮，当装置安装的环境逐渐变暗时，通过光敏二极管的电流逐渐变小，通入芯片U4的电流逐渐变小，芯片U4为芯片U3输出一个逐渐变小的数字信号，芯片U3输出信号的占空比逐渐降低，外载LED灯泡的亮度就逐渐提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动调节亮度的节能灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：外界光照射到感光元器件上，使感光电路电压发生改变；
步骤二：模数转换电路获得感光电路输出的模拟信号，将模拟信号转换为数字信号输出；
步骤三：控制电路读取数字信号，通过计算程序，将电压的高低转换为光强值n，并将n与预设定值M进行比较，所述M的取值为人眼在特定环境下的最适光强；
如果n<M,则控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯打开，每隔t1时间，对n加1，并与M进行比较，直至n>＝M，控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯熄灭；
如果n>＝M，控制电路输出信号，控制负载电路，使电灯熄灭；
步骤四：延迟t2时间，重复进入步骤三。
2.一种如权利要求1所述的自动调节亮度的节能灯控制方法，其特征在于，所述步骤三中将电压的高低转换为光强值n的过程为：n*的取值为控制电路直接从模数转换电路得到的数字信号值，a的取值为A/D转换芯片的分辨率,N的取值为感光电路所能感受的最大光强,n值为对计算结果小数位四舍五入得到的整数。
3.一种如权利要求1所述的自动调节亮度的节能灯控制方法，其特征在于，所述步骤三中，时间t1取值范围为10到100微秒。
4.一种如权利要求1所述的自动调节亮度的节能灯控制方法，其特征在于，所述步骤三中，时间t2的取值范围为0.5到5毫秒。
5.一种如权利要求1所述的自动调节亮度的节能灯控制方法，其特征在于，所述步骤三中所控制的电灯为LED灯。
6.一种基于如权利要求1所述方法的自动调节亮度的节能灯控制电路，其特征在于，所述供电电路包括：电源插头P2和开关SW1，所述电源插头P2一端接电源正极，另一端接开关SW1一端，开关SW1另一端接电源负极；复位电路包括：开关KEY1、电阻R1和电容C2，所述电阻R1一端接电源负极，另一端接电容C2一端、开关KEY1一端和芯片U3RST引脚，电容C2另一端与开关KEY1另一端、电源正极相接；模式转换电路包括开关KEY2，所述开关KEY2一端接电源负极，另一端接芯片U3P1.0引脚；下载电路包括2pi插针U2，所述2pi插针U2TXD端接芯片U3P3.0引脚，2pi插针U2RXD端接芯片U3P3.1引脚；数据采集与转换电路包括：光敏二极管D1、色环电阻R4、芯片U3和U4，所述光敏二极管D1正极接电源正极，负极接电阻R4一端和芯片U4CH0引脚，电阻R4另一端接电源负极，芯片U4GND引脚接电源负极，芯片U4引脚接芯片U3P3.7引脚，芯片U4VCC引脚接电源正极，芯片U4D0和D1引脚共同接芯片U3P3.6引脚，芯片U4CLK引脚接芯片U3P3.5引脚，，芯片U3VCC、VPP引脚接电源正极，芯片U3GND引脚接电源负极；时钟电路包括：电容C1、电容C3和晶振Y1，所述晶振Y1一端接芯片U3XTAL2和电容C1一端，晶振Y1另一端接芯片U3XTAL1和电容C3一端，电容C1另一端和电容C3另一端接电源负极；输出电路包括：色环电阻R8、三极管Q1和排插J1，排插J1一端接电源正极，另一端接三极管Q1发射极，三极管Q1集电极接电源正极，三极管Q1基极接电阻R8一端，电阻R8另一端接芯片U3P2.0引脚；指示灯电路包括：LED灯D3、LED灯D4、色环电阻R6和色环电阻R7，LED灯D3输入端接电源正极，输出端接电阻R6一端，电阻R6另一端接芯片U3P0.2引脚，LED灯D4输入端接电源正极，输出端接电阻R7一端，电阻R7另一端接芯片U3P0.0引脚。
7.一种基于如权利要求6所述的自动调节亮度的节能灯控制电路，其特征在于，所述电容C1、C3是30PF瓷片电容，电容C2是10UF电解电容，LED灯D3是红色LED灯，LED灯D4是黄色LED灯，开关KEY1、KEY2是微动开关，电源插头P2是DC-002电源插头，色环电阻R1、R4是10K色环电阻，色环电阻R6、R7、R8是1K色环电阻，开关SW1是双掷开关，芯片U3是STC89C51单片机，芯片U4是ADC0832模数转换芯片，晶振Y1是12MHZ晶振。
8.一种基于如权利要求6所述的自动调节亮度的节能灯控制电路，其特征在于，所述电路U3引脚说明，XTAL1、XTAL2引脚为外接晶振引脚，VCC、GND引脚为主电源引脚，RST引脚为复位引脚，EA/VPP引脚为程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令，引脚P0.0,P0.2,P2.0,P3.5,P3.6,P3.7为任意可编程输入输出引脚，P3.0,P3.1引脚分别为串行口输入输出端，P1.0引脚为定时器/计数器T2的外部计数输入端引脚。
9.一种基于如权利要求6所述的自动调节亮度的节能灯控制电路，其特征在于，所述电路的输入为5V直流电流，输出为占空比变化的直流电流。
10.一种基于如权利要求6所述的自动调节亮度的节能灯控制电路，其特征在于，所述电路的输入端电源插头P2接直流电源，输出端排插J1接外载。
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