CN109831853A - 一种灯具智能控制系统 - Google Patents

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张棚
陈明洋
谭科华
唐宇
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Abstract

本发明涉及照明系统，其公开了一种灯具智能控制系统，解决传统技术的灯具的控制方式存在单一、操作不便，容易造成能源浪费的问题。该系统包括：电源电路、声音识别电路、红外检测电路、按键电路、LED灯阵列以及控制电路；所述声音识别电路、红外检测电路以及按键电路的信号输出端连接控制电路的信号输入端，所述控制电路的信号输出端连接LED灯阵列，控制LED灯阵列的开关状态或者亮暗状态；所述电源电路为系统提供电源。

Description

一种灯具智能控制系统
技术领域
本发明涉及照明系统，具体涉及一种灯具智能控制系统。
背景技术
LED灯由于节能、使用寿命长、无频闪、消除眩光等优点被广泛应用到家庭灯具使用中。
然而，目前的LED灯系统普遍使用的是普通的按键开关来控制灯具的开闭，控制方式比较单一，需要用户手动对设置于墙壁各处的按键开关进行操作，才能控制灯具的点亮/关闭，使用非常不便。此外，在用户离开房间后如果忘记关灯，也会造成能源浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种灯具智能控制系统，解决传统技术的灯具的控制方式存在单一、操作不便，容易造成能源浪费的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种灯具智能控制系统，包括：电源电路、声音识别电路、红外检测电路、按键电路、LED灯阵列以及控制电路；所述声音识别电路、红外检测电路以及按键电路的信号输出端连接控制电路的信号输入端，所述控制电路的信号输出端连接LED灯阵列，控制LED灯阵列的开关状态或者亮暗状态；所述电源电路为系统提供电源；所述LED灯阵列包括：第一电阻、LED灯组以及MOS管；所述LED灯组的正极通过第一电阻接12V电压，LED灯组的负极接MOS管的漏极；所述MOS管的源极接地，栅极连接控制电路的信号输入端。
作为进一步优化，所述电源电路包括220V交流转12V直流单元和12V直流转5V直流单元；所述220V交流转12V直流单元包括：220V插头、开关、保险、220V转12V变压器、整流桥、第一电感和第六电容；所述12V直流转5V直流单元包括：稳压芯片、第三电阻、第四电阻、第十电容、第十一电容、第五电容、二极管以及第二电感；
所述220V插头通过保险连接220V转12V变压器的输入端，220V转12V变压器的输出端连接所述整流桥的输入端，所述整流桥的输出端通过由第一电感和第六电容组成的LC电路输出12V电压；
所述第十电容一端连接12V电压，另一端接地；第三电阻一端接地，另一端连接稳压芯片的FB引脚，第四电阻一端连接稳压芯片的FB引脚，另一端通过第十一电容接地；稳压芯片的OUT引脚连接二极管的负极，且通过第二电感输出5V电压；二极管的正极接地；第五电容并联在第四电阻的两端。
作为进一步优化，所述声音识别电路包括LD3320语音识别模块和AMS1117-3.3V稳压源芯片；所述AMS1117-3.3V稳压源芯片的输入端连接5V电压，其输出端为LD3320语音识别模块提供3.3V电压。
作为进一步优化，所述红外检测电路包括：红外对光管、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第九电阻、滑动变阻器、运算放大器、LED指示灯以及第七电容；所述红外对光管U6的发射部分的一端通过第九电阻接5V电压，另一端接地；所述红外对光管的接收部分的一端接运算放大器的同相输入端，另一端接地；所述运算放大器的同相输入端通过第六电阻接5V电压，并通过第七电容接地，输出端接控制电路的信号输入端；第七电阻一端连接5V电压，另一端连接运算放大器的输出端；第五电阻一端连接5V电压，另一端通过LED指示灯连接运算放大器的输出端；滑动变阻器的两个固定端连接在5V电压与地之间，滑动端接运算放大器的反相输入端。
作为进一步优化，所述按键电路包括按键、第八电阻和第八电容；所述按键一端接地，另一端接控制电路的信号输入端，且通过第八电阻接5V电压；所述第八电容并联在按键的两端。
作为进一步优化，所述控制电路为单片机最小系统。
本发明的有益效果是：在保留按键开关控制LED灯的开/闭的基础上，还增加了声音识别电路和红外检测电路，从而可以根据声音识别电路检测到的声音来控制LED灯的开/闭，或者亮/暗调节，还可以根据红外检测电路对空间范围内人体的检测情况来控制LED灯的开/闭；控制方式灵活，且十分方便；此外，由于红外检测电路可以在人体离开房间时自动控制LED灯关闭，不会出现忘记关灯的情况，避免能源浪费，也延长了LED灯的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的实施例中的灯具智能控制系统电路图。
图中，R1～R9分别为第一至第九电阻；R10为滑动变阻器；U1为LD3320语音识别模块；U2为AMS1117-3.3V稳压源芯片；U3为单片机；U4为稳压芯片；U5为运算放大器；U6为红外对光管；C1～C8分别为第一至第八电容；E1为第九电容，E2为第十电容，E3为第十一电阻；Q1为MOS管；D1、D2为LED灯组；D3为整流桥；D4为二极管；D5为LED指示灯；L1为第一电感；L2为第二电感；S1为开关；S2为按键；F1为保险；HEADER2为220V插头；TRAN2为220V转12V变压器。
具体实施方式
本发明旨在提出一种灯具智能控制系统，解决传统技术的灯具的控制方式存在单一、操作不便，容易造成能源浪费的问题。
实施例：
如图1所示，本实施例中的灯具智能控制系统，包括：电源电路、声音识别电路、红外检测电路、按键电路、LED灯阵列以及控制电路几个部分；所述声音识别电路、红外检测电路以及按键电路的信号输出端连接控制电路的信号输入端，所述控制电路的信号输出端连接LED灯阵列，控制LED灯阵列的开关状态或者亮暗状态；所述电源电路为系统提供电源。
在具体实现上，所述LED灯阵列包括：第一电阻R1、LED灯组D1、D2以及MOS管Q1；所述LED灯组D1、D2的正极通过第一电阻R1接12V电压，LED灯组D1、D2的负极接MOS管Q1的漏极；所述MOS管Q1的源极接地，栅极连接控制电路的信号输入端。其中，LED灯组可以采用PWM脉宽调制技术进行灯光开/断，亮度调整。
所述电源电路包括220V交流转12V直流单元和12V直流转5V直流单元；所述220V交流转12V直流单元包括：220V插头HEADER2、开关S1、保险F1、220V转12V变压器TRAN2、整流桥D3、第一电感L1和第六电容C6；所述12V直流转5V直流单元包括：稳压芯片U4、第三电阻R3、第四电阻R4、第十电容E2、第十一电容E3、第五电容C5、二极管D4以及第二电感L2；
所述220V插头HEADER2通过保险F1连接220V转12V变压器TRAN2的输入端，220V转12V变压器TRAN2的输出端连接所述整流桥D3的输入端，所述整流桥D3的输出端通过由第一电感L1和第六电容C6组成的LC电路输出12V电压；
所述第十电容E2一端连接12V电压，另一端接地；第三电阻R3一端接地，另一端连接稳压芯片U4的FB引脚，第四电阻R4一端连接稳压芯片U4的FB引脚，另一端通过第十一电容E3接地；稳压芯片U4的OUT引脚连接二极管D4的负极，且通过第二电感L2输出5V电压；二极管D4的正极接地；第五电容C5并联在第四电阻R4的两端。
所述声音识别电路包括LD3320语音识别模块U1和AMS1117-3.3V稳压源芯片U2；所述AMS1117-3.3V稳压源芯片U2的输入端连接5V电压，其输出端为LD3320语音识别模块U1提供3.3V电压。LD3320语音识别模块预留了3V3、GND、(IO2)RXD、(IO3)TXD、麦克风引脚(M+、M-)，采用串口通信协议与单片机通信。
所述红外检测电路包括：红外对光管U6、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第九电阻R9、滑动变阻器R10、运算放大器U5、LED指示灯D5以及第七电容C7；所述红外对光管U6的发射部分的一端通过第九电阻R9接5V电压，另一端接地；所述红外对光管U6的接收部分的一端接运算放大器U5的同相输入端，另一端接地；所述运算放大器U5的同相输入端通过第六电阻R6接5V电压，并通过第七电容C7接地，输出端接控制电路的信号输入端；第七电阻R7一端连接5V电压，另一端连接运算放大器U5的输出端；第五电阻R5一端连接5V电压，另一端通过LED指示灯D5连接运算放大器U5的输出端；滑动变阻器R10的两个固定端连接在5V电压与地之间，滑动端接运算放大器U5的反相输入端。
当红外对光管U6输出的红外光被物体反射时，会根据反射光强度输出不同的电压，该电压被输入至运算放大器U5的同相输入端，并与反相输入端的电压进行比较，只要反射电压的幅值大于反相输入端电压时，运算放大器U5的就会输出一个高电平，指示有物体接近。
所述按键电路包括按键S2、第八电阻R8和第八电容C8；所述按键S2一端接地，另一端接控制电路的信号输入端，且通过第八电阻R8接5V电压；所述第八电容C8并联在按键S2的两端。第八电容C8和第八电阻R8组成RC滤波器，消除按键S2按下产生的杂乱波形。
控制电路采用单片机最小系统，其由晶振Y1、第三电容C3、第四电容C4、第九电容E1、第二电阻R2和单片机U3组成，负责整个电路的控制。
上述控制系统的工作原理是：当按键S2被按下，单片机监测到与按键S2相连的IO口电平变化，便可以开关LED灯；此外，单片机还可通过获取声音识别电路的信号来实现开关LED灯和亮/暗调节：如果语音识别电路检测到用户语音命令词，则进行识别后提交给单片机，单片机根据识别的指令对应控制LED灯的开/闭，或者通过调整输出的PWM波来控制LED灯的亮/暗；比如：用户说出语音命令词“开灯”，则可以实现立即开灯，用户说出语音命令词“关灯”，可以立即关灯，但是为了避免出现用户还未走出房间就已经关灯的情况，可以通过程序设置延时一定时间(如30秒，具体可以根据需求设置)关灯；在LED灯开灯的情况下，用户说出语音命令词“调亮”，则可以实现亮度增大的调节，用户说出语音命令词“调暗”，则可以实现亮度减小的调节。
此外，单片机还可以通过获取红外检测电路的信号来实现开关LED灯：如果红外检测电路检测到人体，则会向单片机输出高电平，单片机控制LED灯打开，若用户离开房间，红外检测电路检测不到人体信号，则与单片机相连的端口的电平信号变为0，则单片机控制LED灯关闭，但是为了避免出现用户还未走出房间就已经关灯的情况，可以通过程序设置延时一定时间(如30秒，具体可以根据需求设置)关灯。
由此，本申请方案具有多种控制LED灯的方式，灵活且方便，而由于红外检测电路可以在人体离开房间时自动控制LED灯关闭，不会出现忘记关灯的情况，避免能源浪费，也延长了LED灯的使用寿命。

Claims (6)

1.一种灯具智能控制系统，其特征在于，
包括：电源电路、声音识别电路、红外检测电路、按键电路、LED灯阵列以及控制电路；所述声音识别电路、红外检测电路以及按键电路的信号输出端连接控制电路的信号输入端，所述控制电路的信号输出端连接LED灯阵列，控制LED灯阵列的开关状态或者亮暗状态；所述电源电路为系统提供电源；所述LED灯阵列包括：第一电阻(R1)、LED灯组(D1、D2)以及MOS管(Q1)；所述LED灯组(D1、D2)的正极通过第一电阻(R1)接12V电压，LED灯组(D1、D2)的负极接MOS管(Q1)的漏极；所述MOS管(Q1)的源极接地，栅极连接控制电路的信号输入端。
2.如权利要求1所述的一种灯具智能控制系统，其特征在于，
所述电源电路包括220V交流转12V直流单元和12V直流转5V直流单元；所述220V交流转12V直流单元包括：220V插头(HEADER2)、开关(S1)、保险(F1)、220V转12V变压器(TRAN2)、整流桥(D3)、第一电感(L1)和第六电容(C6)；所述12V直流转5V直流单元包括：稳压芯片(U4)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第十电容(E2)、第十一电容(E3)、第五电容(C5)、二极管(D4)以及第二电感(L2)；
所述220V插头(HEADER2)通过保险(F1)连接220V转12V变压器(TRAN2)的输入端，220V转12V变压器(TRAN2)的输出端连接所述整流桥(D3)的输入端，所述整流桥(D3)的输出端通过由第一电感(L1)和第六电容(C6)组成的LC电路输出12V电压；
所述第十电容(E2)一端连接12V电压，另一端接地；第三电阻(R3)一端接地，另一端连接稳压芯片(U4)的FB引脚，第四电阻R4一端连接稳压芯片(U4)的FB引脚，另一端通过第十一电容(E3)接地；稳压芯片(U4)的OUT引脚连接二极管(D4)的负极，且通过第二电感(L2)输出5V电压；二极管(D4)的正极接地；第五电容(C5)并联在第四电阻(R4)的两端。
3.如权利要求2所述的一种灯具智能控制系统，其特征在于，
所述声音识别电路包括LD3320语音识别模块(U1)和AMS1117-3.3V稳压源芯片(U2)；所述AMS1117-3.3V稳压源芯片(U2)的输入端连接5V电压，其输出端为LD3320语音识别模块(U1)提供3.3V电压。
4.如权利要求2所述的一种灯具智能控制系统，其特征在于，
所述红外检测电路包括：红外对光管(U6)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第九电阻(R9)、滑动变阻器(R10)、运算放大器(U5)、LED指示灯(D5)以及第七电容(C7)；所述红外对光管(U6)的发射部分的一端通过第九电阻(R9)接5V电压，另一端接地；所述红外对光管(U6)的接收部分的一端接运算放大器(U5)的同相输入端，另一端接地；所述运算放大器(U5)的同相输入端通过第六电阻(R6)接5V电压，并通过第七电容(C7)接地，输出端接控制电路的信号输入端；第七电阻(R7)一端连接5V电压，另一端连接运算放大器(U5)的输出端；第五电阻(R5)一端连接5V电压，另一端通过LED指示灯(D5)连接运算放大器(U5)的输出端；滑动变阻器(R10)的两个固定端连接在5V电压与地之间，滑动端接运算放大器(U5)的反相输入端。
5.如权利要求2所述的一种灯具智能控制系统，其特征在于，
所述按键电路包括按键(S2)、第八电阻(R8)和第八电容(C8)；所述按键(S2)一端接地，另一端接控制电路的信号输入端，且通过第八电阻(R8)接5V电压；所述第八电容(C8)并联在按键(S2)的两端。
6.如权利要求1-5任意一项所述的一种灯具智能控制系统，其特征在于，
所述控制电路为单片机最小系统。
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