CN209914149U - 一种光束跟随式智能夜灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光束跟随式智能夜灯，包括主架以及设置在主架上的第一声音传感器、第二声音传感器、电机、夜灯、控制器、和电源模块；所述第一声音传感器和第二声音传感器间隔设置在同一水平位置上，电机设置在第一声音传感器和第二声音传感器的中间，电机上方通过齿轮连接杆与夜灯连接，所述第一声音传感器和第二声音传感器与控制器相连，所述控制器控制电机和夜灯工作，通过声音信号判断人物所在方向并控制夜灯转向至人物所在方向。该装置可以对路过的人进行光束跟随式的照明，人移动时夜灯照明方向跟随移动，可以满足运动中方向变化的照明需求，使得整个运动过程中都有较好的照明亮度；利用该方向上的红外传感器可以明确照明时长。

Description

一种光束跟随式智能夜灯

技术领域

本实用新型涉及智能技术领域，尤其是涉及一种光束跟随式智能夜灯。

背景技术

目前，夜灯灯光柔和，能起到指引和照明的作用，通常装于居室，楼道，过道以及卧室等。目前已经有声控或红外感应控制开关的夜灯，以解决夜灯长明的耗电问题，但通常夜灯开启后经一段时间延时会自动熄灭，经常出现使用者还没离开灯已熄灭，或使用者偏离了灯光角度使得夜灯照明效果不佳的情况。

申请号为201810211590.0的专利采用了红外、声控及手动联合控制的方法。该方法采用了两种不同类型传感器，以红外传感器的判别为主，声控为辅。使用时红外传感器所受干扰会较大，声控起作用时是以固定语音识别作为开关信号；若语音不准或不方便发声时只能采用手动开关，无法在关闭开关后对使用者继续照明。

申请号为201820393295.7的专利集成了红外、超声、光传感器，以及无线收发器可控制多盏灯。室内使用时利用红外或超声波传感器辨别人的位置，但这两种传感器都具有方向性，只能判别在传感器方向上的位置远近关系，如果动作不在传感器方向上则无法判别进而无法启动夜灯。同时该专利对位置传感器的安装有要求，需要分别装在墙壁、床下等处。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服背景技术的不足，本实用新型公开了一种光束跟随式智能夜灯。

技术方案：本实用新型的光束跟随式智能夜灯，包括主架以及设置在主架上的第一声音传感器、第二声音传感器、电机、夜灯、控制器、和电源模块；

所述第一声音传感器和第二声音传感器间隔设置在同一水平位置上，所述电机设置在第一声音传感器和第二声音传感器的中间位置，所述电机上方通过齿轮连接杆与夜灯连接，可控制夜灯在电机上转动方向，所述第一声音传感器和第二声音传感器与控制器相连，向其传递声音信号，所述控制器通过电机驱动器与电机连接实现对电机的控制，并与夜灯相连，控制其工作；所述控制器通过声音信号判断人物所在方向并控制电机工作，使夜灯转向至人物所在方向。

其中，所述控制器包括单片机、计时模块、计算模块；通过第一声音传感器和第二声音传感器接收到声音信号的时间差以及第一声音传感器和第二声音传感器的距离得到人物所在的角度位置。

进一步的，还包括红外传感器，所述红外传感器设置在第一声音传感器和第二声音传感器中间并与控制器连接，向其传递位置信号，控制器通过位置信号判断人物距离并控制夜灯是/否工作。

人物经过该装置时，本装置夜灯工作，先根据第一声音传感器和第二声音传感器所提供的声音信号判断人物所在方向角度，对人物进行位置跟随，当人物在同一方向上越走越远，声音信号越来越小，则开启红外传感器，对人物距离进行感应，当红外传感器也接收不到信号，说明人物已经远离，则关闭夜灯。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点为：该装置可以对路过的人进行光束跟随式的照明，利用两个等高度的声音传感器对路过的人的脚步声进行声源定位，识别声音发出的方向，针对此方向做照明，使得照明的方向性更明确；人移动时夜灯照明方向跟随移动，可以满足运动中方向变化的照明需求，使得整个运动过程中都有较好的照明亮度；利用该方向上的红外传感器可以明确照明时长。

附图说明

图1是本实用新型的外部结构示意图；

图2是本实用新型的模块系统结构图；

图3是本实用新型的声源方向判断方法示意图；

图4是本实用新型的声源角度判断方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。

如图1和图2所示的光束跟随式智能夜灯，包括主架5以及设置在主架5上的第一声音传感器1、第二声音传感器2、电机3、夜灯4、控制器、和电源模块；

所述第一声音传感器1和第二声音传感器2间隔设置在同一水平位置上，所述电机3设置在第一声音传感器1和第二声音传感器2的中间位置，所述电机3上方通过齿轮连接杆与夜灯4连接，可控制夜灯4在电机3上转动方向，所述第一声音传感器1和第二声音传感器2与控制器相连，向其传递声音信号，所述控制器通过电机驱动器与电机3连接实现对电机3的控制，并与夜灯4相连，控制其工作；所述控制器通过声音信号判断人物所在方向并控制电机3工作，使夜灯4转向至人物所在方向。

所述控制器包括单片机、计时模块、计算模块；通过第一声音传感器1和第二声音传感器2接收到声音信号的时间差以及第一声音传感器1和第二声音传感器2的距离得到人物所在的角度位置。

所述还包括红外传感器6，所述红外传感器6设置在第一声音传感器1和第二声音传感器2中间并与控制器连接，向其传递位置信号，控制器通过位置信号判断人物距离并控制夜灯4是/否工作，当红外传感器6能感应到位置信号，则夜灯4工作，当红外传感器6不能感应到位置信号，则说明人物易远离，则夜灯4关闭。

本装置由第一声音传感器1、第二声音传感器2以及红外传感器6提供声音信号和位置信号，通过计时模块、计算模块对其信号进行计算，由单片机进行处理并控制夜灯4照向声源位置。

系统的工作过程为：

(1)第一声音传感器1、第二声音传感器2分别获取外部声音信号；

(2)计时模块计算两个传感器获取到声音信号的时间差Δt；

(3)根据时间差Δt和两传感器的间距d，计算声源角度；

(4)单片机控制电机驱动器、电机带动夜灯旋转到该角度照明；

(5)重复(1)至(4)，无声音信号时启动红外传感器；

(6)红外传感器6有信号时持续照明，无探测信号时结束照明。

其中，声源方向的识别步骤如图3所示：

(1)声音传感器接收声音信号；

(2)设置该声音传感器标记特征值；

(3)方向标记区记录该声音传感器标记；

若方向标记区无标记特征值则该声音传感器标记特征值被记录在第一记录区，启动计时；

若方向标记区已有标记特征值则该声音传感器标记特征值被记录在第二记录区，结束计时，清楚方向标记区所有特征值；

(4)方向标记区第一记录区对应声音传感器为声音来源一侧。

声源角度的计算方法如图4所示：

假设声源在A处，B、C分别为第一声音传感器1、第二声音传感器2。当A处发出声音信号时，C处的第二声音传感器2先接收到信号，B处的第一声音传感器1后接收到信号，落后的时间为Δt，声音速度为v，则B处比C处落后的距离为vΔt；同时，B、C两点的间距为d，有B处比C处落后的距离为d乘以声源与BC夹角的余弦值。计算步骤为：

(1)将声源视作远场声源，第一声音传感器1接收到信号时设置标记1，并启动计时模块，第二声音传感器2接收到信号时设置标记2，结束计时；或与上述情况相反，第二声音传感器2接收到信号时设置标记2，并启动计时模块，第一声音传感器1接收到信号时设置标记1，结束计时。

(2)按声源方向的识别步骤确定出声源方向是处于第一声音传感器1的一侧或第二声音传感器2的一侧

(3)按启动计时和结束计时获取两个传感器获取到声音信号的时间差Δt；

(4)根据两个传感器获取到声音信号的时间差Δt和声速v，通过计算模块计算声源到达两个声音传感器的距离差为s＝vΔt

(5)两个声音传感器的间距为d，声源方向与传感器安装方向的夹角为θ，计算该角度：

Claims (3)

1.一种光束跟随式智能夜灯，其特征在于：包括主架(5)以及设置在主架(5)上的第一声音传感器(1)、第二声音传感器(2)、电机(3)、夜灯(4)、控制器、和电源模块；

所述第一声音传感器(1)和第二声音传感器(2)间隔设置在同一水平位置上，所述电机(3)设置在第一声音传感器(1)和第二声音传感器(2)的中间位置，所述电机(3)上方通过齿轮连接杆与夜灯(4)连接，可控制夜灯(4)在电机(3)上转动方向，所述第一声音传感器(1)和第二声音传感器(2)与控制器相连，向其传递声音信号，所述控制器通过电机驱动器与电机(3)连接实现对电机(3)的控制，并与夜灯(4)相连，控制其工作；所述控制器通过声音信号判断人物所在方向并控制电机(3)工作，使夜灯(4)转向至人物所在方向。

2.根据权利要求1所述的光束跟随式智能夜灯，其特征在于：所述控制器包括单片机、计时模块、计算模块；通过第一声音传感器(1)和第二声音传感器(2)接收到声音信号的时间差以及第一声音传感器(1)和第二声音传感器(2)的距离得到人物所在的角度位置。

3.根据权利要求1所述的光束跟随式智能夜灯，其特征在于：还包括红外传感器(6)，所述红外传感器(6)设置在第一声音传感器(1)和第二声音传感器(2)中间并与控制器连接，向其传递位置信号，控制器通过位置信号判断人物距离并控制夜灯(4)是/否工作。

Images