本發(fā)明屬于智能臺(tái)燈領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種基于磁阻效應(yīng)的智能臺(tái)燈。

背景技術(shù)：

智能臺(tái)燈是利用智能感應(yīng)傳感器檢測(cè)使用者的活動(dòng)后打開(kāi)開(kāi)關(guān)，在使用者離開(kāi)后關(guān)閉開(kāi)關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的效果。

目前市場(chǎng)上流行的智能臺(tái)燈種類(lèi)多樣、功能齊全，主要用到的智能感應(yīng)傳感器多為光敏元件、紅外元件(如：紅外熱釋電)。光敏元件是通過(guò)檢測(cè)環(huán)境中光的強(qiáng)度對(duì)燈光的亮度做出相應(yīng)調(diào)整。人體熱釋電主要是感應(yīng)人體的紅外線，以此判斷環(huán)境中是否有人體活動(dòng)，從而使燈光發(fā)生變化。上述現(xiàn)有技術(shù)中的智能臺(tái)燈所感應(yīng)的目標(biāo)單一，因此造成智能臺(tái)燈的功能也單一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種多功能并且可以檢測(cè)周?chē)姶挪ǖ闹悄芘_(tái)燈，具體的說(shuō)是基于磁阻效應(yīng)的智能臺(tái)燈。

本發(fā)明所涉及的基于磁阻效應(yīng)的智能臺(tái)燈，其特征在于，包括：控制單元，用于作為所述臺(tái)燈的控制核心；藍(lán)牙單元，用于和手機(jī)無(wú)線連接；智能感應(yīng)單元，用于測(cè)試所述臺(tái)燈周?chē)姶挪?；led單元，用于作為所述臺(tái)燈光源；所述藍(lán)牙單元、智能感應(yīng)單元和led單元分別和控制單元電性連接。

進(jìn)一步地，所述控制單元包括啟動(dòng)所述智能臺(tái)燈各工作模式的模式選擇模塊，所述模式選擇模塊包括全亮子模塊、節(jié)能子模塊和測(cè)試手機(jī)子模塊；所述全亮子模塊工作時(shí)，所述智能臺(tái)燈正常全亮工作；所述節(jié)能子模塊工作時(shí)，所述智能臺(tái)燈可實(shí)時(shí)調(diào)整燈光亮度；所述測(cè)試手機(jī)子模塊工作時(shí)，所述智能臺(tái)燈可提供燈光提醒；所述智能感應(yīng)單元由磁敏電阻傳感器構(gòu)成，所述磁敏電阻傳感器包括傳感電路模塊和信號(hào)處理模塊。

更進(jìn)一步地，所述傳感電路模塊包括惠斯頓橋式磁敏電阻傳感器；所述信號(hào)處理模塊包括共模抑制電路、信號(hào)放大電路和電壓比較電路。

再進(jìn)一步地，所述惠斯頓橋式磁敏電阻傳感器中，包括兩對(duì)橋臂，相同橋臂內(nèi)的兩個(gè)磁敏電阻敏感方向相同，相對(duì)橋臂內(nèi)的磁敏電阻敏感方向相反；所述兩對(duì)橋臂中有一對(duì)橋臂采用軟磁材料進(jìn)行屏蔽。

還進(jìn)一步地，所述控制單元以arduino芯片作為處理核心芯片；所述藍(lán)牙單元以hc-05藍(lán)牙模塊作為核心處理模塊；所述led單元有多個(gè)led燈珠組成，所述led燈珠的驅(qū)動(dòng)芯片為pt4115芯片。

又進(jìn)一步地，所述磁敏電阻傳感器包括vcc端、gnd端和電壓輸出端；所述電壓輸出端與arduino芯片的a/d引腳相連；所述arduino芯片的pwm功能引腳與pt4115芯片的dim端口相連；所述hc-05藍(lán)牙模塊和arduino芯片的txd和rxd端口相互對(duì)應(yīng)連接。

優(yōu)選地，所述arduino芯片的11腳與12腳相連，所述arduino芯片的11腳通過(guò)一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)分別與hc-05藍(lán)牙模塊的vcc端、智能感應(yīng)單元的vcc端和arduino芯片的gnd端相連；所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)的動(dòng)端與arduino芯片的11腳相連，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)的一個(gè)不動(dòng)端分別與hc-05藍(lán)牙模塊的vcc端和智能感應(yīng)單元的vcc端相連，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)的另一個(gè)不動(dòng)端連接在電阻r3的一端，所述電阻r3的另一端通過(guò)第五開(kāi)關(guān)與arduino芯片的gnd端相連。

優(yōu)選地，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)的另一個(gè)不動(dòng)端還分別連接第三開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān)的一端連接，所述第三開(kāi)關(guān)的另一端分別連接智能感應(yīng)單元的vcc端和第六開(kāi)關(guān)的一端，所述第六開(kāi)關(guān)的另一端與電阻r3的一端相連，所述電阻r3的另一端還與arduino芯片的2腳相連；所述第四開(kāi)關(guān)的另一端分別與智能感應(yīng)單元的vcc端和電阻r1的一端相連，所述電阻r1的另一端分別與arduino芯片的9腳和電阻r2的一端相連，所述電阻r2的另一端接地；所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)的連接所述一個(gè)不動(dòng)端時(shí)，所述手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙單元來(lái)控制模式選擇模塊工作，選擇任一子模塊工作；所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)的連接所述另一個(gè)不動(dòng)端且所述第三開(kāi)關(guān)連通時(shí)，所述節(jié)能子模塊工作；所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)的連接所述另一個(gè)不動(dòng)端且所述第四開(kāi)關(guān)連通時(shí)，所述全亮子模塊工作；所述第四開(kāi)關(guān)為旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)第四開(kāi)關(guān)可以控制所述arduino芯片的pwm輸出，從而手動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度；所述所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)的連接所述另一個(gè)不動(dòng)端且所述第五開(kāi)關(guān)和第六開(kāi)關(guān)同時(shí)連通時(shí)，所述測(cè)試手機(jī)子模塊工作。

在上述技術(shù)方案中，所述led單元包括pt4115芯片、續(xù)流二極管d1、鎮(zhèn)流電感l(wèi)1、電容、電感、led燈珠和電源；所述pt4115芯片的vin端分別連接續(xù)流二極管d1的負(fù)極和電感的一端，所述續(xù)流二極管d1的正極與pt4115芯片的sw端相連，所述電感的另一端依次通過(guò)led燈珠和鎮(zhèn)流電感l(wèi)1與sw端相連；所述pt4115芯片的csn端連接于電感的另一端，所述電感的一端還與電源相連，所述電源還通過(guò)電容接地。

進(jìn)一步地，所述鎮(zhèn)流電感l(wèi)1為68μh，所述續(xù)流二極管d1為肖特基二極管ss24。

人體包括一些類(lèi)似手機(jī)的電子產(chǎn)品均會(huì)產(chǎn)生電磁波，在此條件下磁敏電阻檢測(cè)到環(huán)境中電磁波強(qiáng)度發(fā)生變化，引起臺(tái)燈的燈光做出相應(yīng)變化。磁敏傳感器是利用半導(dǎo)體材料中的自由電子或空穴隨磁場(chǎng)改變其運(yùn)動(dòng)方向這一特性而制成的傳感器件。磁敏傳感器一般被用來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)的存在、變化、方向以及磁場(chǎng)強(qiáng)弱，以及可引起的磁場(chǎng)變化物理量。目前的傳感器的品種很多，例如霍爾器件，磁敏二極管、三極管，半導(dǎo)體型磁敏電阻器件，以及amr、gmr磁敏傳感器等。智能感應(yīng)模塊功能實(shí)現(xiàn)依托于磁阻效應(yīng)的原理基礎(chǔ)上，磁致電阻效應(yīng)是載流導(dǎo)體置于外磁場(chǎng)中，除了產(chǎn)生霍爾效應(yīng)外，其電阻也會(huì)隨磁場(chǎng)而變化的現(xiàn)象。在溫度恒定時(shí)，在弱磁場(chǎng)范圍內(nèi)，磁阻與磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比。對(duì)于只有電子參與導(dǎo)電的最簡(jiǎn)單的情況，理論推出磁阻效應(yīng)的表達(dá)式為：

ρb＝ρ0(1+0.273μ²b²)

式中：b為磁感應(yīng)強(qiáng)度，μ為電子遷移率，ρ0為零磁場(chǎng)下的電阻率，ρb為磁場(chǎng)強(qiáng)度為b時(shí)的電阻率。

由上述的表達(dá)式可以知道，在磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，磁敏電阻的電阻值成平方倍數(shù)變化，此條件為本發(fā)明提供了理論依據(jù)。

在本發(fā)明所述的方案中，本臺(tái)燈設(shè)計(jì)了兩種控制方式：手動(dòng)控制、無(wú)線控制。利用選擇開(kāi)關(guān)選擇相應(yīng)的方式。在無(wú)線控制的模式下，首先需要打開(kāi)手機(jī)app通過(guò)藍(lán)牙連接上臺(tái)燈，進(jìn)而可以控制臺(tái)燈的工作模式：節(jié)能模式、全亮模式、手機(jī)提醒模式。若選擇節(jié)能模式，控制系統(tǒng)啟動(dòng)智能傳感模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周?chē)h(huán)境的電磁波強(qiáng)度，若學(xué)習(xí)者離開(kāi)，必然導(dǎo)致電磁波強(qiáng)度減弱，從而自適應(yīng)調(diào)節(jié)燈的亮度。若選擇手機(jī)提醒模式，控制系統(tǒng)啟動(dòng)智能傳感模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周?chē)h(huán)境的電磁波強(qiáng)度，若監(jiān)測(cè)到手機(jī)的電磁波強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間在所設(shè)置的閾值之上，表示學(xué)習(xí)者一直在玩手機(jī)，此時(shí)臺(tái)燈的燈光會(huì)快速閃爍，以此來(lái)提醒學(xué)習(xí)者。在全亮模式下，臺(tái)燈處于非節(jié)能狀態(tài)下，其亮度不會(huì)隨環(huán)境發(fā)生變化，但是可以通過(guò)app手動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)亮度以找到最適合自己的亮度環(huán)境。

在選擇開(kāi)關(guān)指向手動(dòng)擋時(shí)，使用者利用臺(tái)燈上設(shè)置的按鈕選擇相應(yīng)的模式，其中在各種模式下的燈光依然可調(diào)。本發(fā)明在控制方面做了兩手準(zhǔn)備，方便使用者操作，如在沒(méi)有帶手機(jī)的情況下，可以使用手動(dòng)模式；在夜間起床，為了避免危險(xiǎn)，可以利用無(wú)線模式先開(kāi)啟燈光；或是在校學(xué)生睡前忘記關(guān)燈，可以不用下床，更加方便地用手機(jī)關(guān)燈。該措施使得本發(fā)明的適用范圍變大，適用人群變廣，產(chǎn)品的彈性更好。

該臺(tái)燈能夠檢測(cè)使用者是否在長(zhǎng)時(shí)間的使用手機(jī)，并通過(guò)閃爍燈光進(jìn)行提醒，這對(duì)目前青少年學(xué)生習(xí)慣在學(xué)習(xí)中使用手機(jī)起到了監(jiān)督作用，對(duì)廣大的學(xué)生的健康學(xué)習(xí)生活以及良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣有促進(jìn)作用。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中智能感應(yīng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中惠斯頓橋式磁敏電阻傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的電路示意圖；

圖5為本發(fā)明在自動(dòng)控制時(shí)的等效電路圖；

圖6為本發(fā)明中l(wèi)ed單元的電路示意圖；

圖7為本發(fā)明的工作流程圖；

圖8為本發(fā)明中模式選擇模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1所示，本發(fā)明所述的基于磁阻效應(yīng)的智能臺(tái)燈，包括：控制單元101、藍(lán)牙單元102、智能感應(yīng)單元103和led單元104，所述藍(lán)牙單元、智能感應(yīng)單元和led單元分別和控制單元電性連接。

如4、圖5和圖8所示，控制單元101，用于作為所述臺(tái)燈的控制核心。所述控制單元包括啟動(dòng)所述智能臺(tái)燈各工作模式的模式選擇模塊，所述模式選擇模塊包括全亮子模塊、節(jié)能子模塊和測(cè)試手機(jī)子模塊；所述全亮子模塊工作時(shí)，所述智能臺(tái)燈正常全亮工作；所述節(jié)能子模塊工作時(shí)，所述智能臺(tái)燈可實(shí)時(shí)調(diào)整燈光亮度；所述測(cè)試手機(jī)子模塊工作時(shí)，所述智能臺(tái)燈可提供燈光提醒。

所述控制單元101以arduino芯片作為處理核心芯片；所述arduino芯片的11腳與12腳相連，所述arduino芯片的11腳通過(guò)一個(gè)單刀雙擲開(kāi)1關(guān)分別與hc-05藍(lán)牙模塊的vcc端、智能感應(yīng)單元的vcc端和arduino芯片的gnd端相連；所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)1的動(dòng)端與arduino芯片的11腳相連，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)1的一個(gè)不動(dòng)端分別與hc-05藍(lán)牙模塊的vcc端和智能感應(yīng)單元103的vcc端相連，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)1的另一個(gè)不動(dòng)端連接在電阻r3的一端，所述電阻r3的另一端通過(guò)第五開(kāi)關(guān)與arduino芯片的gnd端相連。

所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)的另一個(gè)不動(dòng)端還分別連接第三開(kāi)關(guān)3和第四開(kāi)關(guān)4的一端連接，所述第三開(kāi)關(guān)3的另一端分別連接智能感應(yīng)單元的vcc端和第六開(kāi)關(guān)6的一端，所述第六開(kāi)關(guān)6的另一端與電阻r3的一端相連，所述電阻r3的另一端還與arduino芯片的2腳相連；所述第四開(kāi)關(guān)4的另一端分別與智能感應(yīng)單元的vcc端和電阻r1的一端相連，所述電阻r1的另一端分別與arduino芯片的9腳和電阻r2的一端相連，所述電阻r2的另一端接地。

藍(lán)牙單元102，用于和手機(jī)無(wú)線連接；所述藍(lán)牙單元以hc-05藍(lán)牙模塊作為核心處理模塊。

如圖2至5所示，智能感應(yīng)單元103，用于測(cè)試所述臺(tái)燈周?chē)姶挪ǎ凰鲋悄芨袘?yīng)單元由磁敏電阻傳感器構(gòu)成，所述磁敏電阻傳感器包括傳感電路模塊1031和信號(hào)處理模塊1032。所述傳感電路模塊包括惠斯頓橋式磁敏電阻傳感器；所述信號(hào)處理模塊包括共模抑制電路、信號(hào)放大電路和電壓比較電路。所述惠斯頓橋式磁敏電阻傳感器中，包括兩對(duì)橋臂，相同橋臂內(nèi)的兩個(gè)磁敏電阻敏感方向相同，相對(duì)橋臂內(nèi)的磁敏電阻敏感方向相反；所述兩對(duì)橋臂中有一對(duì)橋臂采用軟磁材料進(jìn)行屏蔽。兩個(gè)r1或兩個(gè)r2用軟磁材料進(jìn)行屏蔽，這樣的設(shè)計(jì)將對(duì)另外的橋臂電阻則起到磁通匯聚的作用,提高傳感器的測(cè)量微弱磁場(chǎng)變化時(shí)的線性度。

所述磁敏電阻傳感器包括vcc端、gnd端和電壓輸出端；所述電壓輸出端與arduino芯片的a/d引腳相連；所述arduino芯片的pwm功能引腳與pt4115芯片的dim端口相連；所述hc-05藍(lán)牙模塊和arduino芯片的txd和rxd端口相互對(duì)應(yīng)連接。

所述的磁敏傳感器輸出電壓信號(hào)與外界磁場(chǎng)強(qiáng)度成一平方關(guān)系，在芯片arduino得到模擬電壓值后返回int型值0～1023，該返回值直接用于控制pwm引腳的占空比輸出，對(duì)應(yīng)關(guān)系是5/1023v，故而本發(fā)明可以實(shí)時(shí)無(wú)級(jí)調(diào)控?zé)艄獾牧炼取?/p>

如圖4至6所示，led單元104，用于作為所述臺(tái)燈光源；所述led單元有多個(gè)led燈珠組成，所述led燈珠的驅(qū)動(dòng)芯片為pt4115芯片。所述led單元包括pt4115芯片、續(xù)流二極管d1、鎮(zhèn)流電感l(wèi)1、電容、電感、led燈珠和電源；所述pt4115芯片的vin端分別連接續(xù)流二極管d1的負(fù)極和電感的一端，所述續(xù)流二極管d1的正極與pt4115芯片的sw端相連，所述電感的另一端依次通過(guò)led燈珠和鎮(zhèn)流電感l(wèi)1與sw端相連；所述pt4115芯片的csn端連接于電感的另一端，所述電感的一端還與電源相連，所述電源還通過(guò)電容接地。所述鎮(zhèn)流電感l(wèi)1為68μh，所述續(xù)流二極管d1為肖特基二極管ss24。

所述的led光源電路是基于芯片pt4115設(shè)計(jì)而成，利用該芯片能將直流電壓直接轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的恒流輸出，通過(guò)pt4115芯片上的dim端，進(jìn)行pwm調(diào)光?？刂戚斎朊}沖占空比使得led亮暗變化頻率大于120hz，利用人眼的視覺(jué)殘留效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)燈光的平穩(wěn)變化。

如圖4和圖7所示，當(dāng)所述智能臺(tái)燈進(jìn)入自動(dòng)模式時(shí)，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)的連接所述一個(gè)不動(dòng)端，所述手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙單元來(lái)控制模式選擇模塊工作，選擇任一子模塊工作。藍(lán)牙單元102和智能感應(yīng)單元103的電源均導(dǎo)通。通過(guò)手機(jī)app連接上藍(lán)牙單元102，即可進(jìn)行無(wú)線通信，使用者再向控制單元101中發(fā)送指令，從智能感應(yīng)單元103中讀取信號(hào)，并將輸出值傳送給led單元104，實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制操作。

所述全亮子模塊工作時(shí)，所述智能臺(tái)燈正常全亮工作。

所述節(jié)能子模塊工作時(shí)，所述智能臺(tái)燈可實(shí)時(shí)調(diào)整燈光亮度。節(jié)能子模塊使智能感應(yīng)單元103監(jiān)測(cè)智能臺(tái)燈周?chē)艌?chǎng)強(qiáng)度，根據(jù)人體發(fā)出的磁場(chǎng)感應(yīng)人是否離開(kāi)或靠近智能臺(tái)燈，從而實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)燈光亮度。

所述測(cè)試手機(jī)子模塊工作時(shí)，所述智能臺(tái)燈可提供燈光提醒。所述的手機(jī)提醒模式在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得手機(jī)在不同的使用過(guò)程中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)推算計(jì)算出一個(gè)合理平均閾值，在該模式下所測(cè)得的磁場(chǎng)強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間高于該閾值會(huì)導(dǎo)致程序進(jìn)入中斷，向pwm引腳以2hz的頻率輸出脈沖，即0.5s的全高脈沖與0.5s的全低脈沖。該設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺(jué)效果，引起使用者的注意，提醒其減少使用手機(jī)。

智能感應(yīng)單元103感應(yīng)智能臺(tái)燈周?chē)氖謾C(jī)磁場(chǎng)，控制單元101將智能感應(yīng)單元103返回的信息與所述閾值比較，從而判斷是否需要燈光提醒。

當(dāng)所述臺(tái)燈進(jìn)入手動(dòng)模式時(shí)，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)1的連接所述另一個(gè)不動(dòng)端；防止藍(lán)牙和傳感部分在工作中一直帶電，可以起到節(jié)能的效果。

所述第三開(kāi)關(guān)3連通時(shí)，所述節(jié)能子模塊工作。

所述第四開(kāi)關(guān)4連通時(shí)，所述全亮子模塊工作；所述第四開(kāi)關(guān)為旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)第四開(kāi)關(guān)4可以控制所述arduino芯片的pwm輸出，從而手動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度；

所述第五開(kāi)關(guān)5和第六開(kāi)關(guān)6同時(shí)連通時(shí)，所述測(cè)試手機(jī)子模塊工作。

第一開(kāi)關(guān)1下端為手動(dòng)控制的總開(kāi)關(guān)，在任何一種模式下，必須先開(kāi)啟第一開(kāi)關(guān)1，故可以對(duì)整個(gè)電路起到保護(hù)作用。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。