CN109561552A - 一种智能灯具的控制装置以及照度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能灯具的控制装置，AC‑DC模块U3的输入端与220V交流电连接，输出端与稳压模块U1连接，稳压模块U1分别与主控芯片U2和光敏三极管J5连接，无线通信模块U4与主控芯片U2连接；光敏三极管J5与主控芯片U2信号相交互；主控芯片U2用于接收光敏三极管J5采集的照度值，并于设定的工作照度值比较，输出对应智能灯具的工作功率。本发明的智能灯具的控制装置，采集环境光线的强弱并准确的分析出照度值，主控芯片根据该照度值输出智能灯具的工作功率，实现对环境光线的补偿，使环境光线达倒使用标准，实现了节省能源的目的。

Description

一种智能灯具的控制装置以及照度控制方法

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，具体为一种智能灯具的控制装置以及控制方法。

背景技术

随着计算机技术以及通信技术的发展，智能灯具公共场所的使用也越来越广泛，现在主要使用的是光控与声控相结合的智能灯具，当智能灯具通过声控装置检测到有人体经过监测区域，从而点亮灯具对行人进行照明。

现有的智能灯具的亮度值是固定的，即在任何时间智能灯具都是在满负荷运行，即使在白天，当智能灯具探测到有人通过，依然会点亮灯，造成大量的电能浪费。因此，一般会在白天将智能灯具关掉，晚上再打开，或设置降低智能灯具工作时的亮度值，但是这样就造成智能灯具晚上产生亮度值达不到使用条件。

针对现有的技术问题，有必要设置一种智能灯具的控制装置，从而解决现有智能灯具浪费电能的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种智能灯具的控制装置及控制方法，根据采集的监测范围的照度值，控制智能灯具的启动功率，实现了节省能源的目的。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种智能灯具的控制装置，包括AC-DC模块U3、稳压模块U1、主控芯片U2、无线通信模块U4和光敏三极管J5；

其中，AC-DC模块U3的输入端与220V交流电连接，输出端与稳压模块U1连接，稳压模块U1分别与主控芯片U2和光敏三极管J5连接，无线通信模块U4与主控芯片U2连接；光敏三极管J5与主控芯片U2信号相交互；

光敏三极管J5将采集的环境光照信号转换为电信号传输给主控芯片U2；

主控芯片U2用于接收环境的照度值，并与设定的工作照度值比较，输出智能灯具的工作功率。

可选的，还包括与主控芯片U2连接的人体热释电传感器J6，用于采集人体红外信号，并转换为电信号传输给主控芯片U2。

可选的，所述主控芯片U2的型号为MKE02Z32VLC4。

可选的，所述主控芯片U2的3号引脚通过电容C5连接6号引脚，4号引脚连接VCC3.3，5号引脚和6号引脚连接GND，11号引脚连接光敏三极管采集光感信号，17号引脚连接无线通信模块，2号引脚和18号引脚连接无线通信模块3号引脚，19号引脚连接无线通信模块4号引脚，20号引脚连接无线通信模块5号引脚。

可选的，所述稳压芯片U1的型号为SGM2019，稳压芯片U1的1号引脚连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接GND，2号引脚连接GND，4号引脚连接电容C4的一端，电容C4的另一端连接GND，5号引脚连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接GND。

可选的，所述无线通信模块U4的型号为LC12S，无线通信模块U4的2号引脚连接主控芯片17号引脚，3号引脚连接主控芯片18号引脚，4号引脚连接主控芯片19号引脚，5号引脚连接主控芯片20号引脚。

本发明还提供了一种智能灯具的控制装置的照度控制方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤1，在主控芯片U2中预设不同照度值以及对应的电信号值；

步骤2，对光敏三极管的照度值校准；

步骤3，在主控芯片U2中设置智能灯具的工作照度值；

步骤4，当主控芯片U2接收的照度值小于步骤3设置的工作照度值，主控芯片根据接收的照度值输出智能灯具的工作功率；

工作功率对应的照度值与接收的照度值之和为步骤3设置的工作照度值。

可选的，所述步骤2中照度值校准的方法如下；

在封闭环境中对光敏三极管发射不同的测试光照，主控芯片U2接收测试光照对应的测试照度值以及光敏三极管J5发送的采集照度值，计算出每个测试照度值与采集照度值的照度误差值，然后计算出平均照度误差值，主控芯片U2根据平均照度误差值对光敏三极管J5采集的照度值进行校准。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的智能灯具的控制装置，采集环境光线的强弱并准确的分析出照度值，主控芯片根据该照度值输出智能灯具的工作功率，实现对环境光线的补偿，使环境光线达倒使用标准，实现了节省能源的目的。

进一步采用人体热释电传感器采集人体发出的特定波长的红外线，当人体有运动时会释放电荷将信息发送给主控芯片，有效避免环境声音和固定热源的影响。有效的避免环境中干扰因素对人体活动信号捕获的影响。

本发明提供的照度控制方法，首先对光敏三极管进行校准，减小采集的照度值的误差，然后根据采集的照度值计算需要补偿的照度值，进而计算出智能灯具对应的启动功率，智能灯具启动后产生的照度值对环境光线进行补偿，实现环境光线达到工作照度条件。该方法实时调节智能灯具的输出功率，使环境照度达到使用条件同时节约了电能。

附图说明

图1是本发明装置的结构框图；

图2是本发明装置的照度补偿流程图；

图3是本发明的交流转直流原理图；

图4是本发明的直流5V转3.3V原理图；

图5是本发明的主控芯片电路连接原理图；

图6是本发明捕获人体信号元器件的电路原理图；

图7是本发明采集环境照度元器件的电路原理图及工作指示灯原理图；

图8是本发明无线通信部分原理图；

图9是本发明电路板程序烧写口原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，一种智能灯具的控制装置，包括AC-DC模块U3、稳压模块U1、主控芯片U2、无线通信模块U4、光敏三极管J5和人体热释电传感器J6。

其中，AC-DC模块U3的输入端与220V交流电连接，输出端与稳压模块U1连接，稳压模块U1分别与主控芯片U2、光敏三极管J5和人体热释电传感器J6连接，主控芯片U2通过无线通信模块U4与智能灯具连接。光敏三极管J5和人体热释电传感器J6分别与主控芯片U2信号连接，主控芯片U2上还设置有程序烧写口J3，主控芯片U2与控制终端相交互。

AC-DC模块U3用于将220V交流电转换为5V的直流电输入至稳压模块U1，稳压模块U1将5V的直流电降压至3.3V后分别给主控芯片U2、光敏三极管J5、人体热释电传感器J6和无线通信模块U4供电。无线通讯模块U4将主控芯片U2的数据和执行命令发送至智能灯具，以及接受智能灯具发送的指令。

人体热释电传感器J6将采集的人体红外信号转换为电信号传输给主控芯片U2。

光敏三极管J5将采集的环境光照信号转换为电信号传输给主控芯片U2。

主控芯片U2中预设不同照度值以及与其对应智能灯具的启动功率，主控芯片U2用于接收光敏三极管J5采集的照度值，同时根据接收的照度值输出智能灯具的启动功率，使智能灯具对环境的照度值进行补偿，使环境的照度值达到工作照度值。

同时，由于光敏三极管J5采集的照度值存在误差，因此，在主控芯片U2中还预设有不同光线的照度值以及对应的电信号值，用于对光敏三极管J5采集照度值的进行校准。

如图3所示，AC-DC模块U3的型号为RPDZN，AC-DC模块U3的1号引脚与保护整体电路的保险丝连接当零火线短路时烧断保险丝保护电路，2号引脚连接交流电网火线，3号引脚输出5V电压给稳压芯片U1，4号引脚接GND。

如图4所示，稳压芯片U1的型号为SGM2019，稳压芯片U1将5V直流电转换为3.3V直流电供给弱电网络的其他电子元器件。其中1号引脚为5V直流电输入端连接电容C1继而连接GND，2号引脚连接GND，4号引脚连接电容C4继而连接GND，5号引脚为3.3V直流电输出端连接电容C2继而连接GND。图4中电容C1、C2、C4均为滤波电容。以上AC-DC模块U3和稳压芯片U1组成的电路为电源转换模块。

如图5所示，主控芯片U2的型号为MKE02Z32VLC4，3号引脚连接电容C5继而连接6号引脚，4号引脚连接VCC3.3，5号引脚和6号引脚连接GND，11号引脚连接光敏三极管采集光感信号，15号引脚连接人体热释电传感器的4号引脚，16号引脚连接工作指示灯D1，17号引脚连接无线通信模块2号引脚、18号引脚连接无线通信模块3号引脚、19号引脚连接无线通信模块4号引脚，20号引脚分别连接无线通信模块5号引脚，30号引脚、31号引脚和32号引脚连接程序烧写口，用于连接电脑为主控芯片烧写不同方案的执行程序，电容C5为滤波电容。

如图7所示，人体热释电传感器J6的型号为AS412，人体热释电传感器J6的3号引脚连接VCC3.3V，2号引脚被主控芯片操控通过不同电压信号来调节人体热释电传感器感应灵敏度连接的R4电阻起分压作用，4号引脚连接主控芯片的15号引脚作用是将捕获的人体信号数据转变为电信号传递给主控芯片U2。

人体热释电传感器原理：人体有恒定的体温，一般在37℃会发出波长10μm左右的红外线，人体发射的红外线，通过菲涅尔滤光片增强后，聚集到红外感应源上，红外感应源采用热释电元件，热释电元件在接收到人体红外辐射温度时会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后产生信号。

如图7所示，光敏三极管J5采集光信号转换为电信号传递给主控芯片，串联电阻R2起分压作用。元件D1为Led白灯为工作指示灯，可以表明产品的某种工作状态，例如检测到人体信号白灯亮起3秒或识别产品个体时闪烁辨认。

如图8所示，无线通信模块U4的型号为LC12S，无线通信模块U4的电路原理图，其中2号引脚连接主控芯片17号引脚，3号引脚连接主控芯片18号引脚，4号引脚连接主控芯片19号引脚，5号引脚连接主控芯片20号引脚，通电后可以和其智能灯具进行无线通信并将数据信息传递给主控芯片U2储存。

如图9所示，程序烧写接口5号引脚供给3.3V电压，2号引脚连接主控芯片31号引脚，3号引脚连接主控芯片30号引脚，4号引脚连接主控芯片32号引脚，其中4号DIO引脚传递信息既可以给产品烧写程序也可以读取主控芯片现有程序。

下面对本申请智能灯具的控制装置的控制方法进行详细的说明。

步骤1，进入标定模式，预设不同光线照度值以及对应的电信号值；

光敏三极管的工作原理是将采集的照度值转换为电信号值发送给主控芯片，既在主控芯片中设置光敏三极管所发送的不同电信号与对应照度值的线性参照程序表。

步骤2，对光敏三极管J5的照度值校准，具体校准方法如下；

采用光线标定设备对光敏三极管J5进行标定矫正，消除系统误差，标定设备对光敏三极管J5进行遮罩，使其不受环境光线影响，采用标定设备向光敏三极管J5释放不同亮度的测试光信号，同时，标定设备通过无线通信向主控芯片U2发送对应的测试照度值，主控芯片U2通过无线通信模块接收标定设备发出的测试照度值。

主控芯片U2接收光敏三极管J5发送的采集照度值，并将光敏三极管J5发送的采集照度值与标定设备发送的测试照度值进行比较，计算出每次测试照度值与采集照度值的误差，然后将多次误差值进行叠加计算出平均误差值，让该平均误差值设定为补偿照度值，采用该补偿照度值对光敏三极管采集的照度值进行补偿，完成光敏三极管的照度值校准。

也可以理解为，将光敏三极管J5采集的照度值加上补偿照度值，即为实际的环境照度值。

步骤3，当设备安装完成后，根据使用要求，通过控制终端在主控芯片中设定智能灯具的工作照度值；

例如，根据国家标准普通办公室环境照明应达到300Lux照度以上，则工作照度值为300Lux。

步骤4，主控芯片U2定时接收光敏三极管J5采集的照度值，并与步骤3设定的工作照度值比较；

当探测范围内有人体活动，并且光敏三极管采集的探测范围环境的照度值小于工作照度值时，主控芯片根据采集的照度值输出智能灯具的工作功率，智能灯具对探测范围的照度进行补偿。

智能灯具的工作功率对应的照度值与接收的照度值之和为步骤3设置的工作照度值。

例如，普通办公室环境光线基本没有照度采集值是0Lux时，无线通信下发光线补偿参数100％，使智能灯具满功率亮起，当环境光线只能达到150Lux时，无线通信下发智能灯具的启动功率，使智能灯具启动后产生的照度值为150Lux，从而使需要标准照明时办公室环境光线达到动态平衡并满足工作照度要求。

当探测范围内没有人活动，采集的环境照度数据满足期望照度值，主控芯片不发送智能灯具的启动指令。

该控制装置应用于智能照明领域，该控制装置通过预设照度值及其对应的电信号，使系统分析环境光线更加精准，控制精度提高到以1Lux为单位。并且针对于智能灯具，通过照度值补偿计算，输出智能灯具的启动功率，对环境光线按需补偿，从而实现达到环境照度要求同时节省电能。解决了传统照明系统输出功率单一，浪费电能的问题。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能灯具的控制装置，其特征在于，包括AC-DC模块U3、稳压模块U1、主控芯片U2、无线通信模块U4和光敏三极管J5；

其中，AC-DC模块U3的输入端与220V交流电连接，输出端与稳压模块U1连接，稳压模块U1分别与主控芯片U2和光敏三极管J5连接，无线通信模块U4与主控芯片U2连接，光敏三极管J5与主控芯片U2相交互；

光敏三极管J5将采集的环境光照信号转换为电信号传输给主控芯片U2；

主控芯片U2用于接收环境的照度值，并与设定的工作照度值比较，输出智能灯具的工作功率。

2.根据权利要求1所述智能灯具的控制装置，其特征在于，还包括与主控芯片U2连接的人体热释电传感器J6，用于采集人体红外信号，并转换为电信号传输给主控芯片U2。

3.根据权利要求1所述智能灯具的控制装置，其特征在于，所述主控芯片U2的型号为MKE02Z32VLC4。

4.根据权利要求3所述智能灯具的控制装置，其特征在于，所述主控芯片U2的3号引脚通过电容C5连接6号引脚，4号引脚连接VCC3.3，5号引脚和6号引脚连接GND，11号引脚连接光敏三极管采集光感信号，17号引脚连接无线通信模块，2号引脚和18号引脚连接无线通信模块3号引脚，19号引脚连接无线通信模块4号引脚，20号引脚连接无线通信模块5号引脚。

5.根据权利要求1所述智能灯具的控制装置，其特征在于，所述稳压芯片U1的型号为SGM2019，稳压芯片U1的1号引脚连接电容C1的一端，电容C1的另一端连接GND，2号引脚连接GND，4号引脚连接电容C4的一端，电容C4的另一端连接GND，5号引脚连接电容C2的一端，电容C2的另一端连接GND。

6.根据权利要求1所述智能灯具的控制装置，其特征在于，所述无线通信模块U4的型号为LC12S，无线通信模块U4的2号引脚连接主控芯片17号引脚，3号引脚连接主控芯片18号引脚，4号引脚连接主控芯片19号引脚，5号引脚连接主控芯片20号引脚。

7.一种权利要求1-6任一项所述智能灯具的控制装置的照度控制方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤1，在主控芯片U2中预设不同照度值以及对应的电信号值；

步骤2，对光敏三极管的照度值校准；

步骤3，在主控芯片U2中设置智能灯具的工作照度值；

步骤4，当主控芯片U2接收的照度值小于步骤3设置的工作照度值，主控芯片根据接收的照度值输出智能灯具的工作功率；

工作功率对应的照度值与接收的照度值之和为步骤3设置的工作照度值。

8.根据权利要求7所述照度控制方法，其特征在于，所述步骤2中照度值校准的方法如下；

在封闭环境中对光敏三极管发射不同的测试光照，主控芯片U2接收测试光照对应的测试照度值以及光敏三极管J5发送的采集照度值，计算出每个测试照度值与采集照度值的照度误差值，然后计算出平均照度误差值，主控芯片U2根据平均照度误差值对光敏三极管J5采集的照度值进行校准。