本發(fā)明涉及照明控制裝置，尤其涉及一種室內(nèi)燈光亮度調(diào)節(jié)裝置及方法。

背景技術(shù)：

能源與健康是當(dāng)代社會的幾大熱門話題之一，節(jié)約能源，已經(jīng)迫在眉睫。環(huán)顧我們的周圍，能源浪費現(xiàn)象十分嚴(yán)重。每逢冬、夏用電高峰，我國的大部分地區(qū)鬧電荒，如果這種電荒現(xiàn)象頻繁地出現(xiàn)，直接影響到我國企業(yè)的生產(chǎn)和生存，它將制衡我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。作為無機(jī)能源的電能源，不能存儲卻必須合理利用。在能源危機(jī)和全球變暖日益嚴(yán)重的今天，綠色節(jié)能已經(jīng)大道全球的共識。在生活中，我們會發(fā)現(xiàn)電能浪費相當(dāng)嚴(yán)重，例如我們常常會因為下雨天或者陰天光線的灰暗打開燈而忘記關(guān)燈，一方面對電能是一種浪費，另一方面當(dāng)外界光線變強(qiáng)時，強(qiáng)的燈光對我們的視力也產(chǎn)生了影響。

現(xiàn)有技術(shù)中，專利號：201510401157.x為解決無人時走廊或室內(nèi)燈光電源無法自行關(guān)閉浪費電能的現(xiàn)象，提出了一種穩(wěn)定可靠的燈光調(diào)節(jié)裝置，該裝置解決了燈光可以根據(jù)外界光強(qiáng)提調(diào)節(jié)燈光亮度的功能，也實現(xiàn)了無人時自動關(guān)閉燈光電源的動能，節(jié)約了電能也省去了人們關(guān)閉電源的麻煩，但是該系統(tǒng)未對人眼能承受的光能進(jìn)行探究，當(dāng)光較強(qiáng)或較弱時對人視力都會產(chǎn)生一定的傷害。因此，保持室內(nèi)恒定的光強(qiáng)，有助于保護(hù)人的視力，其次當(dāng)外界光強(qiáng)使得室內(nèi)的光強(qiáng)高于恒定光強(qiáng)時，系統(tǒng)進(jìn)行降低燈泡亮度的措施，當(dāng)室內(nèi)光強(qiáng)低于恒定光強(qiáng)時，系統(tǒng)調(diào)節(jié)燈光強(qiáng)度達(dá)到恒定。這種隨著使用者設(shè)置的室內(nèi)恒定光強(qiáng)值而進(jìn)行調(diào)節(jié)，對人眼具有一定的保護(hù)作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能根據(jù)外界光線的強(qiáng)弱而靈活調(diào)整燈光亮度、用戶可自助設(shè)定室內(nèi)光強(qiáng)值的室內(nèi)燈光亮度調(diào)節(jié)裝置及方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種室內(nèi)燈光亮度調(diào)節(jié)裝置，其包括有：一光信號采集單元，用于采集外界光照強(qiáng)度并以電信號形式輸出；一按鍵單元，用于鍵入控制指令；一燈控單元，連接于燈具電源與燈具之間，所述燈控單元用于接入pwm驅(qū)動信號，并根據(jù)pwm驅(qū)動信號而控制由燈具電源向燈具傳輸?shù)碾娏鞔笮?；一主控單元，所述光信號采集單元、按鍵單元和燈控單元分別電性連接于主控單元，所述主控單元用于：接收所述光信號采集單元輸出的電信號，并且當(dāng)外界光照強(qiáng)度低于預(yù)設(shè)值時，向所述燈控單元輸出pwm驅(qū)動信號；以及，接收所述按鍵單元輸入的控制指令，并根據(jù)該控制指令而調(diào)節(jié)所述pwm驅(qū)動信號的占空比，以令燈具的輸入電流隨之調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，所述主控單元預(yù)存儲有多個占空比，所述按鍵單元鍵入的控制指令包括多個鍵值，所述鍵值與所述占空比一一對應(yīng)，當(dāng)所述主控單元接收到按鍵單元鍵入的鍵值時，先查詢與該鍵值相匹配的占空比，再按照該占空比生成pwm驅(qū)動信號并傳輸至燈控單元。

優(yōu)選地，還包括有顯示單元，所述顯示單元電性連接于主控單元，所述顯示單元用于顯示所述鍵值。

優(yōu)選地，還包括有電源轉(zhuǎn)換單元，所述電源轉(zhuǎn)換單元用于提供直流供電電壓。

優(yōu)選地，還包括有通信接口，所述通信接口電性連接于主控單元與上位機(jī)之間，藉由所述通信接口而令上位機(jī)與主控單元建立通信。

優(yōu)選地，光信號采集單元包括有光敏電阻和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，所述光敏電阻連接于模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的模擬信號端，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)字信號端連接于主控單元，所述光敏電阻用于感應(yīng)外界光照強(qiáng)度而產(chǎn)生電信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片用于將光敏電阻輸出的電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸至主控單元。

優(yōu)選地，所述光敏電阻串聯(lián)有高精度電位器，二者串聯(lián)后連接于高電位與地之間，所述光敏電阻與高精度電位器的連接點與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的模擬信號端相連接。

優(yōu)選地，所述燈控單元包括有一整流橋、npn管、光耦和mos管，所述整流橋的交流側(cè)用于連接燈具電源，所述整流橋的直流側(cè)正極連接于燈具的一端，所述mos管的漏極連接于燈具的另一端，所述mos管的源極接地，所述npn管的基極連接于主控單元，所述npn管的集電極用于接入高電位，所述npn管的發(fā)射極通過光耦的發(fā)光管接地，所述光耦開關(guān)管的第一端用于接入光耦驅(qū)動電壓，所述光耦開關(guān)管的第二端連接于mos管的柵極，當(dāng)所述燈控單元向npn管的基極輸出pwm驅(qū)動信號時，驅(qū)使所述光耦和mos管隨著pwm驅(qū)動信號而發(fā)生通斷動作，以調(diào)節(jié)流過燈具的電流。

一種室內(nèi)燈光亮度調(diào)節(jié)方法，該方法基于一裝置實現(xiàn)，所述裝置包括有一光信號采集單元、一按鍵單元、一燈控單元及一主控單元，所述燈控單元連接于燈具電源與燈具之間，所述光信號采集單元、按鍵單元和燈控單元分別電性連接于主控單元，所述方法包括如下步驟：步驟s1，所述光信號采集單元采集外界光照強(qiáng)度并以電信號形式輸出；步驟s2，所述主控單元接收所述光信號采集單元輸出的電信號，并且當(dāng)外界光照強(qiáng)度低于預(yù)設(shè)值時，向所述燈控單元輸出pwm驅(qū)動信號；步驟s3，所述燈控單元接入pwm驅(qū)動信號，并根據(jù)pwm驅(qū)動信號而控制由燈具電源向燈具傳輸?shù)碾娏鞔笮。徊襟Es4，利用按鍵單元鍵入控制指令；步驟s5，所述主控單元接收所述按鍵單元輸入的控制指令，并根據(jù)該控制指令而調(diào)節(jié)所述pwm驅(qū)動信號的占空比，以令燈具的輸入電流隨之調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，所述主控單元預(yù)存儲有多個占空比，所述按鍵單元鍵入的控制指令包括多個鍵值，所述鍵值與所述占空比一一對應(yīng)，所述步驟s5中，當(dāng)所述主控單元接收到按鍵單元鍵入的鍵值時，先查詢與該鍵值相匹配的占空比，再按照該占空比生成pwm驅(qū)動信號并傳輸至燈控單元。

本發(fā)明公開的室內(nèi)燈光亮度調(diào)節(jié)裝置中，光信號采集單元采集外界光照強(qiáng)度后輸出電信號至主控單元，當(dāng)外界光照強(qiáng)度低于預(yù)設(shè)值時，所述主控單元向所述燈控單元輸出pwm驅(qū)動信號至燈控單元，所述燈控單元根據(jù)pwm驅(qū)動信號而控制由燈具電源向燈具傳輸?shù)碾娏鞔笮。划?dāng)用戶自助調(diào)節(jié)時，利用按鍵單元向主控單元鍵入控制指令，所述主控單元根據(jù)該控制指令而調(diào)節(jié)所述pwm驅(qū)動信號的占空比，以令燈具的輸入電流隨之調(diào)節(jié)?；谏鲜鲅b置，本發(fā)明實現(xiàn)了根據(jù)外界光線強(qiáng)弱來靈活的調(diào)整燈光亮度，此外，用戶還可以自己設(shè)置光強(qiáng)度，使得室內(nèi)達(dá)到恒定的光強(qiáng)，不僅避免了因人為開關(guān)燈所帶來的不便，而且達(dá)到了節(jié)約能源和保護(hù)視力的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明室內(nèi)燈光亮度調(diào)節(jié)裝置的組成框圖。

圖2為光信號采集單元的電路原理圖。

圖3為主控單元的電路原理圖。

圖4為燈控單元的電路原理圖。

圖5為顯示單元的電路原理圖。

圖6為通信接口的電路原理圖。

圖7為電源轉(zhuǎn)換單元的電路原理圖。

圖8為本發(fā)明優(yōu)選實施例中室內(nèi)燈光亮度調(diào)節(jié)方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作更加詳細(xì)的描述。

本發(fā)明公開了一種室內(nèi)燈光亮度調(diào)節(jié)裝置，請參照圖1，其包括有一光信號采集單元1、一按鍵單元2、一燈控單元3及一主控單元4，其中：

所述光信號采集單元1用于采集外界光照強(qiáng)度并以電信號形式輸出；

所述按鍵單元2用于鍵入控制指令；

所述燈控單元3連接于燈具電源與燈具之間，所述燈控單元3用于接入pwm驅(qū)動信號，并根據(jù)pwm驅(qū)動信號而控制由燈具電源向燈具傳輸?shù)碾娏鞔笮。?/p>

所述光信號采集單元1、按鍵單元2和燈控單元3分別電性連接于主控單元4，所述主控單元4用于：

接收所述光信號采集單元1輸出的電信號，并且當(dāng)外界光照強(qiáng)度低于預(yù)設(shè)值時，向所述燈控單元3輸出pwm驅(qū)動信號；

以及，接收所述按鍵單元2輸入的控制指令，并根據(jù)該控制指令而調(diào)節(jié)所述pwm驅(qū)動信號的占空比，以令燈具的輸入電流隨之調(diào)節(jié)。

上述室內(nèi)燈光亮度調(diào)節(jié)裝置中，光信號采集單元1采集外界光照強(qiáng)度后輸出電信號至主控單元4，當(dāng)外界光照強(qiáng)度低于預(yù)設(shè)值時，所述主控單元4向所述燈控單元3輸出pwm驅(qū)動信號至燈控單元3，所述燈控單元3根據(jù)pwm驅(qū)動信號而控制由燈具電源向燈具傳輸?shù)碾娏鞔笮?；?dāng)用戶自助調(diào)節(jié)時，利用按鍵單元2向主控單元4鍵入控制指令，所述主控單元4根據(jù)該控制指令而調(diào)節(jié)所述pwm驅(qū)動信號的占空比，以令燈具的輸入電流隨之調(diào)節(jié)?；谏鲜鲅b置，本發(fā)明實現(xiàn)了根據(jù)外界光線強(qiáng)弱來靈活的調(diào)整燈光亮度，此外，用戶還可以自己設(shè)置光強(qiáng)度，使得室內(nèi)達(dá)到恒定的光強(qiáng)，不僅避免了因人為開關(guān)燈所帶來的不便，而且達(dá)到了節(jié)約能源和保護(hù)視力的效果。

作為一種優(yōu)選方式，本實施例采用查表方式實現(xiàn)了對占空比的選擇，具體是指，所述主控單元4預(yù)存儲有多個占空比，所述按鍵單元2鍵入的控制指令包括多個鍵值，所述鍵值與所述占空比一一對應(yīng)，當(dāng)所述主控單元4接收到按鍵單元2鍵入的鍵值時，先查詢與該鍵值相匹配的占空比，再按照該占空比生成pwm驅(qū)動信號并傳輸至燈控單元3。

本實施例中，請參照圖3，主控單元4包括型號為stc89c52的單片機(jī)及其外圍電路，其中，stc89c52是stc公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程flash存儲器。stc89c52使用經(jīng)典的mcs-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash，512字節(jié)ram，32位i/o口線，看門狗定時器，內(nèi)置4kbeeprom，max810復(fù)位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)(兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu))，全雙工串行口。另外stc89c52可降至0hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35mhz，6t/12t可選。

在單片機(jī)的外圍電路中，復(fù)位電路是一種用來使電路恢復(fù)到起始狀態(tài)的電路，為確保單片機(jī)系統(tǒng)電路穩(wěn)定可靠的工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分。當(dāng)上電時，c1充電，在10k電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾毫秒后，c1充滿電，電阻上的電壓、電流降為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)；工作期間，當(dāng)按下開關(guān)s1，c1放電，電阻上出現(xiàn)電壓，實現(xiàn)單片機(jī)復(fù)位。晶振電路主要是給單片機(jī)提供工作信號脈沖的，這個脈沖是單片機(jī)的工作速度。

本實施例中，還包括有顯示單元5，所述顯示單元5電性連接于主控單元4，所述顯示單元5用于顯示所述鍵值。請參照圖5，本實施例采用數(shù)碼管顯示方式，數(shù)碼管是單片機(jī)系統(tǒng)中經(jīng)常用到的顯示器件。對于不同的數(shù)碼管電路的接法也不一樣。我們選擇四位一體數(shù)碼管，數(shù)碼管的段(a、b、c、d、e、f、g、dp)選擇亮滅是通過po口控制的。單片機(jī)的i/o口資源是有限的，因此需要我們采用經(jīng)過74hc573芯片所包含的八進(jìn)制三態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器實現(xiàn)8位數(shù)碼管的驅(qū)動。

本實施例中，還包括有電源轉(zhuǎn)換單元6，所述電源轉(zhuǎn)換單元6用于提供直流供電電壓。請參照圖7，電源轉(zhuǎn)換單元6采用220v、50hz交流電源供電。該電路中搭建一個由變壓器，橋式整流電路，濾波電路，穩(wěn)壓電路組成的電源電路，其中包括220v轉(zhuǎn)12v和5v。雖然220v的電源會帶來一定的危險，但是此方案的優(yōu)點是不用擔(dān)心因電源電壓下降而影響系統(tǒng)正常工作的問題。為了得到穩(wěn)定的12v和5v電壓采用lm7812和lm7805兩個穩(wěn)壓芯片來穩(wěn)定電壓。電路調(diào)試過程中，考慮會不小心觸電，一次將電源裸露的部分用熱熔膠封住。

在此基礎(chǔ)上，本實施例還具有上位機(jī)通信功能，具體是指，該裝置還包括有通信接口7，所述通信接口7電性連接于主控單元4與上位機(jī)之間，藉由所述通信接口7而令上位機(jī)與主控單元4建立通信。請參照圖6，數(shù)據(jù)傳輸接口是數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布A(chǔ)，也是數(shù)據(jù)通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。單片機(jī)本身的數(shù)據(jù)傳輸接口主要為8位或16位并行數(shù)據(jù)接口、全雙工串行通信接口，但是隨著許多新的數(shù)據(jù)傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)的不斷涌現(xiàn)，需要對單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸接口進(jìn)行擴(kuò)展。max232是電荷泵芯片，具有功耗低、工作電源為單電源、價格低等優(yōu)點，可以用作單片機(jī)和單片機(jī)之間，單片機(jī)和pc機(jī)串口之間符合232標(biāo)準(zhǔn)的串行接口電路。

作為一種優(yōu)選方式，請參照圖2，光信號采集單元1包括有光敏電阻d1和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片u2，所述光敏電阻d1連接于模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片u2的模擬信號端，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片u2的數(shù)字信號端連接于主控單元4，所述光敏電阻d1用于感應(yīng)外界光照強(qiáng)度而產(chǎn)生電信號，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片u2用于將光敏電阻d1輸出的電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸至主控單元4。其中，光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。此時影響adc0804輸入端電壓值的變化從而得到當(dāng)前的光照強(qiáng)度。

為了進(jìn)一步提高信號采集的精度，所述光敏電阻d1串聯(lián)有高精度電位器r2，二者串聯(lián)后連接于高電位與地之間，所述光敏電阻d1與高精度電位器r2的連接點與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片u2的模擬信號端相連接。

關(guān)于燈控部分，請參照圖4，所述燈控單元3包括有一整流橋ub1、npn管q2、光耦u3和mos管q1，所述整流橋ub1的交流側(cè)用于連接燈具電源，所述整流橋ub1的直流側(cè)正極連接于燈具的一端，所述mos管q1的漏極連接于燈具的另一端，所述mos管q1的源極接地，所述npn管q2的基極連接于主控單元4，所述npn管q2的集電極用于接入高電位，所述npn管q2的發(fā)射極通過光耦u3的發(fā)光管接地，所述光耦u3開關(guān)管的第一端用于接入光耦驅(qū)動電壓，所述光耦u3開關(guān)管的第二端連接于mos管q1的柵極，當(dāng)所述燈控單元3向npn管q2的基極輸出pwm驅(qū)動信號時，驅(qū)使所述光耦u3和mos管q1隨著pwm驅(qū)動信號而發(fā)生通斷動作，以調(diào)節(jié)流過燈具的電流。本發(fā)明涉及的燈具為220v，60w的白熾燈?？紤]到用220v，50hz的交流電控制燈泡亮度變化時閃爍較明顯故通過整流橋?qū)⑵渥優(yōu)?20v，100hz的直流電。單片機(jī)根據(jù)光照值產(chǎn)生不同占空比的pwm波來控制ps521-1，本實施例中選擇的光耦為線性光耦，可以很容易的根據(jù)不同占空比的pwm來控制輸出電流的變化，由于單片機(jī)的io口輸出電流很弱不能直接由光耦來控制220v電壓，故接入高壓mos管2sk3878通過方波中高電平比例的變化來控制燈泡的亮暗變化值。

在上述裝置的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還公開了一種室內(nèi)燈光亮度調(diào)節(jié)方法，結(jié)合圖1和圖8所示，該方法基于一裝置實現(xiàn)，所述裝置包括有一光信號采集單元1、一按鍵單元2、一燈控單元3及一主控單元4，所述燈控單元3連接于燈具電源與燈具之間，所述光信號采集單元1、按鍵單元2和燈控單元3分別電性連接于主控單元4，所述方法包括如下步驟：

步驟s1，所述光信號采集單元1采集外界光照強(qiáng)度并以電信號形式輸出；

步驟s2，所述主控單元4接收所述光信號采集單元1輸出的電信號，并且當(dāng)外界光照強(qiáng)度低于預(yù)設(shè)值時，向所述燈控單元3輸出pwm驅(qū)動信號；

步驟s3，所述燈控單元3接入pwm驅(qū)動信號，并根據(jù)pwm驅(qū)動信號而控制由燈具電源向燈具傳輸?shù)碾娏鞔笮。?/p>

步驟s4，利用按鍵單元2鍵入控制指令；

步驟s5，所述主控單元4接收所述按鍵單元2輸入的控制指令，并根據(jù)該控制指令而調(diào)節(jié)所述pwm驅(qū)動信號的占空比，以令燈具的輸入電流隨之調(diào)節(jié)。

關(guān)于占空比的選擇和確定步驟，所述主控單元4預(yù)存儲有多個占空比，所述按鍵單元2鍵入的控制指令包括多個鍵值，所述鍵值與所述占空比一一對應(yīng)，所述步驟s5中，當(dāng)所述主控單元4接收到按鍵單元2鍵入的鍵值時，先查詢與該鍵值相匹配的占空比，再按照該占空比生成pwm驅(qū)動信號并傳輸至燈控單元3。

本發(fā)明公開的室內(nèi)燈光亮度調(diào)節(jié)裝置及方法中，可根據(jù)外界光線強(qiáng)弱來靈活的調(diào)整燈光亮度，以達(dá)到節(jié)約能源和保護(hù)視力的效果。用戶可通過自己設(shè)置的光強(qiáng)使室內(nèi)達(dá)到恒定的光強(qiáng)，不僅避免了人為去開關(guān)燈的不便之處，而且能節(jié)約電能和保護(hù)視力。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明為便攜式燈光亮度調(diào)節(jié)裝置，所用材料在滿足性能高的情況下，成本較為低廉；其次，便攜式燈光亮度調(diào)節(jié)裝置，可以由使用者自行設(shè)定適合自己眼睛承受的光亮強(qiáng)度值，系統(tǒng)通過檢測環(huán)境中的光強(qiáng)值來靈活調(diào)節(jié)光強(qiáng)達(dá)到恒定值；此外，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)光強(qiáng)達(dá)到人眼合適光強(qiáng)值，不僅保護(hù)了視力，而且節(jié)約了電能源。

以上所述只是本發(fā)明較佳的實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)所做的修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明所保護(hù)的范圍內(nèi)。