一种新型智能节能LED台灯控制器

1.一种新型智能节能LED台灯控制器，其特征是：包括超声波测距传感器电路（1）、环境光线传感器电路(2)、用户设置按键电路(3)和运算处理器(4)，超声波测距传感器电路(1)将用户到台灯的距离转换为一个脉冲信号，环境光线传感器电路(2)将环境光强转换为电压信号, 用户设置按键电路(3)将用户的按键数转换为数据信号，运算处理器(4)接受用户设置按键电路(3)的数据，实时采集超声波测距传感器电路(1)和环境光线传感器电路(2)的数据，并进行运算处理，控制LED驱动电路(5)和输出数据到液晶显示器(6)。
2.根据权利要求1所述的新型智能节能LED台灯控制器，其特征是：所述运算处理器(4)为LPC1114芯片，环境光线传感器电路（2）输出端连接LPC1114芯片32号管脚，LPC1114芯片32号管脚连接用户设置按键电路（3）的转换开关S3，用户设置按键电路（3）的两个按键S1、S2的输出端分别连接LPC1114芯片13、16号管脚；LPC1114芯片2号管脚经三极管Q1隔离后连接驱动超声波测距传感器电路（1）的发射触发管脚TRIG，超声波测距传感器电路（1）的输出端经R4和R8分压后连接到LPC1114芯片37号管脚，LPC1114芯片31号管脚输出端连接LED驱动电路（5）的输入端；液晶显示器（6）的控制端与LPC1114芯片的33、34和35号管脚相连，液晶显示器（6）的数据端与LPC1114芯片的40、45、46、47、9、17、30和42号管脚相连。
3.根据权利要求2所述的新型智能节能LED台灯控制器，其特征是：所述LED驱动电路（5）包括VMOS管Q2放大电路，由二极管D1、电容C2、C3、电阻R12、R13组成的滤波电路和由运算放大器U4组成的跟随器，LPC1114芯片的31号管脚输出的PWM信号经放大电路放大、滤波电路滤波和跟随器隔离后输出。

一种新型智能节能LED台灯控制器\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种LED台灯部件，具体涉及一种智能节能LED台灯控制器。\n背景技术\n[0002] 随着科技的进步和发展，政府和社会越来越注重环境保护的问题，对能耗的控制提出了越来越高的要求。LED作为一种绿色环保且发光效率极高的材料被广泛应用于日常照明中。然而，目前市售的LED台灯控制器，大多都由电源开关、亮度调节旋钮和LED驱动器组成，只具有简单的LED台灯开启与关闭，手动亮度调节以及LED驱动恒流恒压控制功能，功能单一，能耗控制不精确，无法实现智能节能，人机交互性能差。\n实用新型内容\n[0003] 针对目前LED台灯的缺点和不足，本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种个性化使用LED台灯、能精确控制LED台灯耗能的新型智能节能LED台灯控制器。\n[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括超声波测距传感器电路、环境光线传感器电路、用户设置按键电路和运算处理器，超声波测距传感器电路将用户到台灯的距离转换为一个脉冲信号，环境光线传感器电路将环境光强转换为电压信号, 用户设置按键电路将用户的按键数转换为数据信号，运算处理器接受用户设置按键电路的数据，实时采集超声波测距传感器电路和环境光线传感器电路的数据，并进行运算处理，控制LED驱动电路和输出数据到液晶显示器。\n[0005] 由于采用了上述技术方案，一方面通过超声波测距传感器电路，能够实现用户离开时自动及时的关闭LED台灯，避免因用户疏忽而造成的电能浪费；另一方面通过环境光线传感器电路，能够根据环境光线强度自动调节LED台灯的亮度，保持用户视野内的亮度恒定，从而减少白天LED台灯的能耗，并在夜晚和阴天保证LED台灯亮度，进一步节能的同时也保护了用户的眼睛；另外，通过用户设置按键电路，用户能够自行预设自己远离LED台灯的距离和光照的亮度，实现个性化配置，方便用户使用。本实用新型具有如下的优点：能精确控制LED台灯耗能，能个性化使用LED台灯。\n附图说明\n[0006] 本实用新型的附图说明如下：\n[0007] 图1为本实用新型的电路框图；\n[0008] 图2为本实用新型的电路图；\n[0009] 图3为本实用新型的运算处理器的处理流程图；\n[0010] 图4为本实用新型的运算处理器的中断处理流程图。\n具体实施方式\n[0011] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：\n[0012] 如图1所示，本实用新型包括超声波测距传感器电路1、环境光线传感器电路2、用户设置按键电路3和运算处理器4，超声波测距传感器电路1将用户到台灯的距离转换为一个脉冲信号，环境光线传感器电路2将环境光强转换为电压信号, 用户设置按键电路3将用户的按键数转换为数据信号，运算处理器4接受用户设置按键电路3的数据，实时采集超声波测距传感器电路1和环境光线传感器电路2的数据，并进行运算处理，控制LED驱动电路5和输出数据到液晶显示器6。\n[0013] 如图2所示，运算处理器4芯片选用基于ARM Cortex M0内核的半导体微控制器LPC1114芯片，环境光线传感器电路2输出端连接LPC1114芯片32号管脚，LPC1114芯片32号管脚连接用户设置按键电路3的转换开关S3，转换开关S3置为高电平设置光强，置为低电平设置距离，用户设置按键电路3的两个按键S1、S2的输出端分别连接LPC1114芯片13、\n16号管脚，按键按下产生中断输入请求；LPC1114芯片2号管脚经三极管Q1隔离后连接驱动超声波测距传感器电路1的发射触发管脚TRIG，超声波测距传感器电路1的输出端经R4和R8分压后连接到LPC1114芯片37号管脚，LPC1114芯片31号管脚输出端连接LED驱动电路5的输入端；液晶显示器6的控制端与LPC1114芯片的33、34和35号管脚相连，液晶显示器6的数据端与LPC1114芯片的40、45、46、47、9、17、30和42号管脚相连。液晶显示器6用于实时显示用户设置的LED台灯使用距离和亮度。\n[0014] LED驱动电路5包括VMOS管Q2放大电路，由二极管D1、电容C2、C3、电阻R12、R13组成的滤波电路和由运算放大器U4组成的跟随器，LPC1114芯片的31号管脚输出的PWM信号经放大电路放大、滤波电路滤波和跟随器隔离后输出，驱动LED灯。图2中还包括有LPC1114芯片的晶振电路和电源滤波电路。\n[0015] 如图3所示，运算处理器4的处理流程如下：\n[0016] 在步骤301，系统初始化。完成对LPC1114芯片输入输出控制管脚、内部模数转换器（ADC）、定时器的初始化，液晶显示器（LCD1602）的初始化以及对LED台灯使用距离X0和使用亮度Y0赋系统默认值；\n[0017] 在步骤302，读取LED台灯使用距离X0和使用亮度Y0并在液晶显示器上显示；\n[0018] 在步骤303，读取超声波测距传感器测得的当前用户到LED台灯的实际距离X；\n[0019] 在步骤304，比较用户设置的LED台灯使用距离X0和当前用户到LED台灯的实际距离X：若X≤X0，则执行步骤306，否则执行步骤305；\n[0020] 在步骤305，关闭LED台灯，运算处理器LPC1114芯片进入睡眠低功耗模式，然后返回步骤302继续循环；\n[0021] 在步骤306，读取环境光纤传感器采集的当前LED台灯视野内的光强Y；\n[0022] 在步骤307，比较用户设置的LED台灯使用亮度Y0和当前LED台灯视野内的光强Y，若Y=Y0，则返回步骤302；否则转至步骤308执行；\n[0023] 在步骤308，调节运算处理器LPC1114芯片的PWM输出占空比，然后返回步骤302继续循环。\n[0024] 如图4所示，运算处理器4的中断处理流程如下：\n[0025] 在步骤401，若按键（增加/减少，即图2中的按键S1/S2）被按下，则产生中断，进入中断服务程序；\n[0026] 在步骤402，读取功能选择按键（即图2中的转换开关S3）的按键状态值；\n[0027] 在步骤403，根据上一步骤读取的功能选择按键状态，修改X0/Y0值：若功能选择按键S3状态为高电平，增加键按下X0加1，减少按键按下X0减1；\n[0028] 若功能选择按键S3状态为低电平，增加键按下Y0加1，减少按键按下Y0减1；\n[0029] 在步骤404，中断退出，对X0/Y0的溢出进行处理，结束中断服务程序。\n[0030] 本实用新型的工作原理是：\n[0031] 首先打开LED台灯电源开关，给本控制器及LED台灯驱动器供电；\n[0032] 接着，通过按键输入设置用户LED台灯使用距离和LED台灯使用亮度（也可以不设置，即采用系统默认设置：LED台灯使用距离为50厘米，LED台灯使用亮度为150流明）；\n[0033] 然后，超声波测距传感器和环境光线传感器开始工作，超声波传感器每个200毫秒发射一次38KHz的超声波脉冲，同时输出一个高电平，当测脉冲遇到用户身体（或其他障碍物）反射回来被超声波传感器的接收探头检测到则立刻将输出的高电平拉低，LPC1114芯片的定时器检测此高电平此时的时间（即上升沿到下降沿的延时），乘以超声波在空气中的传播速度340m/s，然后再除以2，即可得到用户到LED台灯的实际使用距离，LPC1114芯片将此距离与用户设置的LED台灯使用距离进行比较：当用户到LED台灯的实际使用距离小于等于用户设置值时，LPC1114芯片的PWM维持正常输出占空比不变，LED台灯正常工作；当用户到LED台灯的实际使用距离大于用户设置值时，控制LPC1114芯片的PWM输出占空比为零，LED台灯熄灭（关闭），从而实现用户离开时自动关闭LED台灯，用户返回时自动开启LED台灯的功能，达到节能效果。环境光线传感器则一直工作，将环境光线强度转换为输出电压，LPC1114芯片每隔10毫秒启动内部模数转换器（ADC）采集一次该输出电压，并查表转换，得到当前LED台灯的实时亮度，据此与用户设置得LED台灯使用亮度进行比较，当环境光线强度小于用户设置值时，增大LPC1114芯片的PWM输出占空比，调亮LED台灯；反正当环境光线强度大于用户设置值时，减小LPC1114芯片的PWM输出占空比，调暗LED台灯，直至环境光线强度等于用户设置值。\n[0034] 最后，在整个LED台灯使用过程中，用户随时都可以通过按键输入对LED台灯的使用距离和使用亮度进行设置，并且这两个参数将始终实时地显示在控制器的LCD1602液晶显示屏上。