CN113766709A - 一种自适应照度调节的儿童学习桌控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应照度调节的儿童学习桌及控制方法，至少包括护眼灯、控制板以及设置在学习桌写字区域中的光强传感器，其中，控制板与光强传感器和护眼灯，用于根据光强传感器获取的当前光强度信息实时控制护眼灯的发光强度以达到最佳的学习光照强度；光强传感器采用太阳能板阵列，该太阳能板阵列由多个独立传感单元构成并采用点阵式排列；还设置光强检测单元，用于检测各个传感单元的感应信号并以此得出当前光强度信息。与现有技术相比较，通过在桌面设置太阳板阵列实现光强度检测，从而极大提高了光强度检测精度，同时避免了因传感器被遮挡导致光强度检测错误的情况；另外，本发明还可以利用太阳能发电为系统提供供电，进一步节约能源。
Description
本申请是中国专利申请一种自适应照度调节的儿童学习桌及控制方法(申请号为2019104809361，申请日为20190604)的分案申请。
技术领域
本发明涉及智能儿童桌技术领域，尤其涉及一种自适应照度调节的儿童学习桌控制方法。
背景技术
目前，我国青少年近视问题日益凸显，据相关统计，小学生的近视率达到了40％，学龄前儿童也有2.5％的孩子，孩子的视力问题已经成为家长最关心的问题之一。已经近视的孩子们中，大部分是由于不良的学习习惯造成，其中一个重要原因就是没有在合适的光照度下看书、写字，进而造成用眼过度导致近视。为了解决该技术问题，现有技术在儿童学习桌上设置智能护眼灯等保护视力的装置，能够根据实际光照强度自动调节护眼灯的发光强度以保证最佳的学习灯光强度，但其还存在以下技术问题：
1、目前二通学习桌中，智能护眼灯的光强度传感器通常与灯一体设置，无法准备检查桌面写字区域的实际光强度。
2、目前智能护眼灯通常采用单点式光强度传感器，容易造成遮挡导致检测误差。
3、高精度的光强度传感器价格昂贵，导致学习桌成本急剧上升。
故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种自适应照度调节的儿童学习桌及控制方法，通过在桌面设置太阳板阵列实现光强度检测，从而极大提高了光强度检测精度，同时避免了因传感器被遮挡导致光强度检测错误的情况。
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：
一种自适应照度调节的儿童学习桌控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：学习桌写字区域中铺设太阳能板阵列，该太阳能板阵列由多个独立传感单元构成并采用点阵式排列；
步骤S2：设置护眼灯并根据其光强度信息校准并存储每个传感单元的感应信息；
步骤S3：实际使用时，根据太阳能板阵列获取的当前感应信息确定当前光强度信息并以此实时控制护眼灯的发光强度以达到最佳的学习光照强度。
作为进一步的改进方案，还设置光强检测单元，与每个独立传感单元相连接，用于检测各个传感单元的感应信号并以此得出当前光强度信息。
作为进一步的改进方案，至少包括护眼灯、控制板以及设置在学习桌写字区域中的光强传感器，其中，
所述控制板与光强传感器和护眼灯相连接，用于根据光强传感器获取的当前光强度信息实时控制护眼灯的发光强度以达到最佳的学习光照强度；
所述光强传感器采用太阳能板阵列，该太阳能板阵列由多个独立传感单元构成并采用点阵式排列；
还设置光强检测单元，用于检测各个传感单元的感应信号并以此得出当前光强度信息。
作为进一步的改进方案，所述太阳能板阵列采用太阳能薄膜。
作为进一步的改进方案，所述光强检测单元至少包括信号调理模块、并行ADC模块、MCU和通讯接口，其中，所述信号调理模块与太阳能板阵列相连接，用于对各个传感单元产生的感应信号进行信号处理输出多路感应信号；
所述并行ADC模块用于将多路感应信号转换为并行数字信号；
所述MCU用于根据并行数字信号计算出光强度信息；
所述通讯接口用于与外部电路相连接以实现光强度信息的发送。
作为进一步的改进方案，所述光强检测单元设置在控制板中。
作为进一步的改进方案，所述太阳能板阵列布满整个桌面。
作为进一步的改进方案，所述太阳能板阵列的尺寸至少为2张A4纸。
作为进一步的改进方案，每个传感单元标识确定位置信息，该位置信息用于表征传感单元与护眼灯的位置关系；
所述MCU用于根据并行数字信号和位置信息计算出光强度信息。
作为进一步的改进方案，如果至少一个传感单元具有感应信号输出，所述MCU判断其他传感单元被遮挡，并仅根据该感应信号计算写字区域的光强度信息。
作为进一步的改进方案，还包括太阳能发电单元，所述太阳能发电单元与太阳能板阵列相连接，用于将太阳能板阵列产生的能量转换为稳定电压给该系统提供供电。
作为进一步的改进方案，所述太阳能发电单元至少包括第一DC-DC模块、电池和第二DC-DC模块，其中，所述第一DC-DC模块用于利用太阳能板阵列产生的能量对电池进行充电；
所述电池用于存储电能；
所述第二DC-DC模块用于将电池的电能转换为稳定电压给该系统提供供电。
与现有技术相比较，通过在桌面设置太阳板阵列实现光强度检测，从而极大提高了光强度检测精度，同时避免了因传感器被遮挡导致光强度检测错误的情况；另外，本发明还可以利用太阳能发电为系统提供供电，进一步节约能源。
附图说明
图1为本发明自适应照度调节的儿童学习桌的原理框图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明一种优选实施方式的原理框图。
图4为本发明中光强检测单元的原理框图。
图5为本发明中又一种优选实施方式的原理框图。
图6为本发明中自适应照度调节的儿童学习桌控制方法流程框图。
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明提供的技术方案作进一步说明。
现有技术中，太阳能板是太阳能发电系统最重要的部件，将太阳辐射能直接转换成电能。申请人再研究中发现，太阳能板产生的电能与光照强度呈一定线性关系，因此，通过检测太阳能板的输出电信号就可以得到光照度信息。为此，本发明创造性的提出采用太阳能板检测光强度信息，并应用于儿童学习桌。
参见图1和2，本发明提供一种自适应照度调节的儿童学习桌，至少包括护眼灯、控制板以及设置在学习桌写字区域中的光强传感器，其中，
光强传感器用于获取当前的光强度信息；
控制板与光强传感器和护眼灯，用于根据光强传感器获取的当前光强度信息实时控制护眼灯的发光强度以达到最佳的学习光照强度；作为优选的，控制板和护眼灯之间采用标准接口连接，并约定通信协议实现控制信号和反馈信号的传输。作为进一步优选的，控制板可以设置在护眼灯中。
进一步的，光强传感器采用太阳能板阵列，该太阳能板阵列由多个独立传感单元构成并采用点阵式排列；比如一个5*5的太阳能板阵列，具有25个传感单元能够产生25个独立感应信号；
参见图3，所示为本发明自适应照度调节的儿童学习桌的一种优选实施方式，该系统中还设置光强检测单元，用于检测各个传感单元的感应信号并以此得出当前光强度信息。
其中，每个传感单元由于其具有特定物理位置，将其标识确定位置信息，该位置信息用于表征传感单元与护眼灯的位置关系；
MCU用于根据并行数字信号和位置信息计算出光强度信息，也即通过点阵式太阳能板采集的数据和位置关系，运用算法计算出光强。
本发明将光强传感器设置在桌面，由于桌面上通常放置书本等学习用品，其不可避免存在传感器被遮挡的情况，与现有技术单点式光强传感器相比，本发明采用点阵式传感器可以避免传感器局部被挡住导致光强采集的错误。即便存在局部挡住的情况下，由于太阳能板阵列具有多个独立输出，可以通过算法修正光强度信息，如果至少一个传感单元具有感应信号输出，所述MCU判断其他传感单元被遮挡，并仅根据该感应信号计算写字区域的光强度信息。进一步的，在具有输出的传感单元中，MCU根据其位置信息修正光强度信息，再计算平均值作为最终的光强度信息。
上述技术方案中，本发明通过在桌面设置太阳板阵列实现光强度检测，从而极大提高了光强度检测精度，同时避免了因传感器被遮挡导致光强度检测错误的情况。
作为一种优选的实施方式，太阳能板阵列采用太阳能薄膜。太阳能薄膜为柔性薄膜，可以将其直接粘贴在学习桌上，有利于现有学习桌后期安装本发明的系统。
参见图4，所示为本发明中光强检测单元的原理框图，至少包括信号调理模块、并行ADC模块、MCU和通讯接口，其中，所述信号调理模块与太阳能板阵列相连接，用于对各个传感单元产生的感应信号进行信号处理输出多路感应信号；
所述并行ADC模块用于将多路感应信号转换为并行数字信号；
所述MCU用于根据并行数字信号计算出光强度信息；
所述通讯接口用于与外部电路相连接以实现光强度信息的发送。
作为进一步的改进方案，所述光强检测单元设置在控制板中。
在一种优选实施方式中，太阳能板阵列布满整个桌面，从而能够极大限度增加光强度检测范围，不在写字区域的传感单元，需通过算法修正计算出学习区域的光强度信息。
在一种优选实施方式中，太阳能板阵列的尺寸至少为2张A4纸，从而确保普通书本不能完全挡住传感器阵列。
参见图5，所示为本发明另一种实施方式的原理框图，还包括太阳能发电单元，所述太阳能发电单元与太阳能板阵列相连接，用于将太阳能板阵列产生的能量转换为稳定电压给该系统提供供电。
其中，太阳能发电单元至少第一DC-DC模块、电池和第二DC-DC模块，其中，所述第一DC-DC模块用于利用太阳能板阵列产生的能量对电池进行充电；
所述电池用于存储电能；
所述第二DC-DC模块用于将电池的电能转换为稳定电压给该系统提供供电。
参见图6，所示为本发明自适应照度调节的儿童学习桌控制方法流程框图，包括以下步骤：
步骤S1：学习桌写字区域中铺设太阳能板阵列，该太阳能板阵列由多个独立传感单元构成并采用点阵式排列；
步骤S2：设置护眼灯并根据其光强度信息校准并存储每个传感单元的感应信息；
步骤S3：实际使用时，根据太阳能板阵列获取的当前感应信息确定当前光强度信息并以此实时控制护眼灯的发光强度以达到最佳的学习光照强度。
还设置光强检测单元，与每个独立传感单元相连接，用于检测各个传感单元的感应信号并以此得出当前光强度信息。
在一种优选实施方式中，还包括获取护眼灯的位置信息的步骤，并根据不同的位置信息校准并存储每个传感单元的感应信息，由此存储护眼灯不同位置的传感单元的感应信息，在调节护眼灯位置时也能准确调节光强度。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种自适应照度调节的儿童学习桌控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：学习桌写字区域中铺设太阳能板阵列作为光强传感器，该太阳能板阵列由多个独立传感单元构成并采用点阵式排列；
步骤S2：设置护眼灯并根据其光强度信息校准并存储每个传感单元的感应信息；
步骤S3：根据太阳能板阵列获取的当前感应信息确定当前光强度信息并以此实时控制护眼灯的发光强度以达到最佳的学习光照强度。
2.根据权利要求1所述的自适应照度调节的儿童学习桌控制方法，其特征在于，还包括获取护眼灯的位置信息的步骤，并根据不同的位置信息校准并存储每个传感单元的感应信息，由此存储护眼灯不同位置的传感单元的感应信息，在调节护眼灯位置时也能准确调节光强度。
3.根据权利要求1或2所述的自适应照度调节的儿童学习桌控制方法，其特征在于，还设置控制板，所述控制板与光强传感器和护眼灯，用于根据光强传感器获取的当前光强度信息实时控制护眼灯的发光强度以达到最佳的学习光照强度。
4.根据权利要求3所述的自适应照度调节的儿童学习桌控制方法，其特征在于，还设置光强检测单元，所述光强检测单元设置在控制板中；与每个独立传感单元相连接，用于检测各个传感单元的感应信号并以此得出当前光强度信息。
5.根据权利要求4所述的自适应照度调节的儿童学习桌控制方法，其特征在于，所述太阳能板阵列采用太阳能薄膜。
6.根据权利要求4所述的自适应照度调节的儿童学习桌控制方法，其特征在于，所述光强检测单元至少包括信号调理模块、并行ADC模块、MCU和通讯接口，其中，所述信号调理模块与太阳能板阵列相连接，用于对各个传感单元产生的感应信号进行信号处理输出多路感应信号；
所述并行ADC模块用于将多路感应信号转换为并行数字信号；
所述MCU用于根据并行数字信号计算出光强度信息；
所述通讯接口用于与外部电路相连接以实现光强度信息的发送；
每个传感单元标识确定位置信息，该位置信息用于表征传感单元与护眼灯的位置关系；
所述MCU用于根据并行数字信号和位置信息计算出光强度信息。
7.根据权利要求1所述的自适应照度调节的儿童学习桌控制方法，其特征在于，所述太阳能板阵列布满整个桌面。
8.根据权利要求1所述的自适应照度调节的儿童学习桌控制方法，其特征在于，所述太阳能板阵列的尺寸至少为2张A4纸。
9.根据权利要求1所述的自适应照度调节的儿童学习桌控制方法，其特征在于，如果至少一个传感单元具有感应信号输出，所述MCU判断其他传感单元被遮挡，并仅根据该感应信号计算写字区域的光强度信息。
10.根据权利要求1所述的自适应照度调节的儿童学习桌控制方法，其特征在于，还包括太阳能发电单元，所述太阳能发电单元与太阳能板阵列相连接，用于将太阳能板阵列产生的能量转换为稳定电压给控制板提供供电。
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