专利名称：光敏电位器及其调节方法
技术领域：
本发明涉及一种电位器及其调节方法，特别是涉及一种利用光敏电阻的特性曲线 来实现的电位器及其调节方法。
背景技术：
目前，电位器总体构造原理大致相同，即电位器中的电阻为电阻膜，电阻膜由碳膜 或金属氧化膜制成，电位器的功能通过改变电阻的阻值来实现，其阻值的改变则是通过机 械触点的滑动来实现的。上述原理的电位器虽有结构简单，制造成本低，体帜小等优点，但 使用时间长，尤其是剧烈震动以后.就会出现碳膜或金属氧化膜断裂、机械触点接触不良 等故障，从而影响电位器的使用寿命。发明内容
本发明的目的是提供一种利用光敏特性而实现自动调整的、结构简单、使用方便、 无触点式的光敏电位器及其调节方法。
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案一种光敏电位器的调节方法，所 述光敏电位器包括微处理器、光敏电阻和多个不同颜色的LED灯；所述微处理器通过LED驱 动电路驱动所述LED灯发光，所述微处理器还与所述光敏电阻的输出端电连接、以便能够 对光敏电阻的电阻值进行采样；所述方法包括如下步骤(1)所述微处理器接收目标电阻 值；(2)所述微处理器根据所述光敏电阻的光照特性曲线通过所述LED驱动电路对所述LED 灯的整体亮度进行调节；C3)所述微处理器对经过所述步骤( 调节后的光敏电阻的电阻 值进行采样，以对所述步骤( 的调节结果进行验证；(4)所述微处理器根据所述光敏电阻 的光谱响应曲线和所述目标电阻值选定光谱值，从而得到所述光谱值中与所述多个不同颜 色的LED灯发出的光相对应的各颜色光的混色比例，并根据所述混色比例驱动所述LED驱 动电路分别对所述多个不同颜色的LED灯进行调节；(5)所述微处理器对经过所述步骤(4) 调节后的光敏电阻的电阻值进行采样，以对所述步骤(4)的调节结果进行验证。
为解决上述技术问题，本发明还提供以下技术方案一种光敏电位器，包括微处理 器、光敏电阻和多个不同颜色的LED灯，其特征在于所述光敏电阻的输出端与所述微处理 器连接，以便所述微处理器对所述光敏电阻的电阻值进行采样；所述微处理器与LED驱动 电路电连接，所述LED驱动电路与所述LED灯电连接；所述微处理器通过所述LED驱动电路 实现对所述LED灯的整体亮度和/或所述LED灯所发出的光的光谱进行调节，从而实现对 所述光敏电位器的调节。
本发明中的电位器通过调节整体亮度来实现对光敏电阻阻值的粗调、并通过对 RGB三色光的混色比例的调节来调节光敏电阻的灵敏度以实现对光敏电阻阻值的微调，通 过上述粗调和微调的结合，并采用反馈单元对粗调和微调的结果进行校正，最终能够对覆 盖光敏电阻的所有阻值范围内的值进行调节。
图1是光敏电阻的光照曲线。
图2是光敏电阻的光谱响应曲线。
图3是本发明中的光敏电阻的原理示意图。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行详细说明。
光敏电阻一般用于采样，从而应用于调光等场合。光敏电阻的特性可以通过以下 三个指标来反映光照曲线、灵敏度和光谱曲线。
下面分别对上述三个指标进行详细说明。
(1)光照曲线通常，光敏电阻是指硫化镉光敏电阻，它是由半导体材料制成的。 光敏电阻器的阻值随入射光线的强弱变化而变化，其中，所述入射光线是可见光；在黑暗条 件下，光敏电阻的阻值(即暗阻)可达1-10ΜΩ ；而在强光条件(如100LX)下，光敏电阻的 阻值(即亮阻)仅有几百至数千欧姆。图1示出了光敏电阻的光照曲线，其中1为硫化铅 光敏电阻的光照曲线，2为硫化砣光敏电阻的光照曲线。
(2)光谱曲线光敏电阻对光的敏感性(即光谱曲线)与人眼对可见光(即波长 在(0. 4-0. 76) μπι之间的光)的响应很接近，因此，只要人眼可感受到的光都会引起光敏电 阻的阻值变化。
(3)灵敏度灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值(即暗电阻)与受光照 射时的电阻值(即亮电阻)的相对变化值。光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不 同波长的单色光照射下的灵敏度。若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响 应的曲线。图2示出了光敏电阻的光谱响应曲线，其中R、G、B分别代表光敏电阻对红光、绿 光和蓝光的光谱响应曲线。
本发明中的所述电位器主要用于需要自动调节阻值大小的领域、而非过去手动调 节或机械辅助调节的场合，如在工控测量领域中更换运放电阻从而更改放大比例等场合。
所述光敏电位器包括单片机3、安装于封闭盒体4内的光敏电阻5和LED灯2 ；所 述光敏电阻5的一端接地，另一端为输出端，所述输出端通过电阻与所述单片机3连接，以 便所述单片机3能够实现对光敏电阻5的电阻值进行采样；所述单片机3还连接有LED驱 动电路1，所述LED驱动电路1与所述LED灯2电连接，以驱动所述LED灯2。优选地，在所 述封闭盒体4内设置有3个LED灯2，其分别能发出红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色的光； 所述LED灯2发出的光通过透镜(未示出)或直接照射到光敏电阻5上。所述单片机3将 所述采样的电阻值与目标电阻值进行比较，并根据所述比较的结果通过LED驱动电路1来 实现对LED灯2中的R、G、B三色比例的调节、以及对LED灯2的整体亮度的调节。优选地， 所述整体亮度的调节是通过PWM方式进行的。
下面详细说明所述电位器的工作方法
(1)单片机接收目标电阻值，并根据所述光敏电阻5的光照曲线调整LED灯2的整 体亮度，从而实现对所述光敏电阻的粗调。优选地，所述整体亮度是通过PWM的方式来调节 对所述LED灯的驱动信号的占空比来实现的；优选地，通过调节占空比使两个相邻的占空 比所控制的对应的阻值区间包含所述目标电阻值，即实现了所述的粗调。优选地，在调节占空比后，需要通过所述单片机3对调节后的所述光敏电阻的阻值进行采样，以此验证粗调 的效果。
(2)单片机根据所述光敏电阻的光谱响应曲线和目标电阻值、通过查表求取在所 述光谱响应曲线中所述目标电阻值所需的R、G、B三种颜色光的混色比例，然后通过所述 LED驱动电路1来调整R、G、B三种颜色光的混色比例，从而使R、G、B三种颜色光的输出效 果等效于所需的R、G、B三种颜色光的混色比例，进而实现对所述光敏电阻的微调。优选地， 微调的结果同样需要通过所述单片机3对调节后的所述光敏电阻的阻值进行采样，以此验 证微调的效果。在整体亮度基本恒定的情况下，调节RGB三色的混色比例，可等效为改变了 光谱，从而改变了所述光敏电阻的灵敏度，即可通过RGB的微调实现对所述光敏电阻5的微 调。
通过所述粗调和微调，所述光敏电阻5近似达到所述目标电阻值，从而可实现所 需的功能，如运放电路调整等等。
此外，所述光敏电阻5会因随温度、老化等因素而导致其参数发生变化，因而，在 粗调和微调后通过所述单片机3对调节后的所述光敏电阻的阻值进行采样以此验证粗调 和微调的效果是必须的。
此外，本发明还包括一种涉及对光敏电位器进行调节的方法，所述光敏电位器包 括单片机3、安装于封闭盒体4内的光敏电阻5和LED灯2 ；所述光敏电阻5的一端接地，另 一端为输出端，所述输出端通过电阻与所述单片机3连接，以便所述单片机3能够实现对光 敏电阻5的电阻值进行采样；所述单片机3还连接有LED驱动电路1，所述LED驱动电路1 与所述LED灯2电连接，以驱动所述LED灯2。优选地，在所述封闭盒体4内设置有3个LED 灯2，其分别能发出红、绿、蓝三种颜色的光；所述LED灯2发出的光通过透镜(未示出)或 直接照射到光敏电阻5上。所述方法包括如下步骤
(1)所述单片机3接收目标电阻值；
(2)所述单片机3根据光敏电阻5的光照特性曲线通过所述LED驱动电路1对所 述LED灯2的整体亮度进行调节，以实现对光敏电阻值的粗调。优选地，所述整体亮度的调 节是通过PWM方式来控制调节驱动所述LED灯2的驱动信号的占空比，并使所述目标电阻 值位于两个相邻的占空比所控制的对应的阻值区间内来实现的。
(3)所述单片机对经过所述步骤( 调节后的光敏电阻的电阻值进行采样，以对 所述步骤O)的调节结果进行验证。优选地，如果验证的结果表明所述步骤( 粗调后的 光敏电阻5的电阻值与目标电阻值的之间误差超出预定的范围，则返回步骤O)继续调节 LED灯2的整体亮度，以使再次经过所述第二步骤粗调后的光敏电阻5的电阻值处于与目标 电阻值的误差位于预定的范围内；如果如果验证的结果表明所述步骤(2)粗调后的光敏电 阻5的电阻值与目标电阻值的之间误差在预定的范围之内，则进入下述步骤0)。
(4)所述单片机根据所述光敏电阻5的光谱响应曲线和目标电阻值选定光谱值， 并通过查表求取该光谱值所需的R、G、B三色的混色比例，并驱动所述LED驱动电路1分别 对所述R、G、B三色的LED灯2的驱动电流进行调节，从而使所述R、G、B三色的LED灯2发 出的光的光谱值与所述选定的光谱值相符，进而实现对光敏电阻值的微调。
(5)所述单片机对经过所述步骤(4)调节后的光敏电阻的电阻值进行采样，以对 所述步骤的调节结果进行验证。优选地，如果验证的结果表明所述步骤(4)微调后的光敏电阻5的电阻值与目标电阻值的之间误差超出预定的范围，则返回步骤并进一步 选择新的光谱值，并通过查表求取该新的光谱值所需的R、G、B三色的混色比例，并驱动所 述LED驱动电路1分别对所述R、G、B三色的LED灯2的驱动电流进行调节，以使经过再次 微调后的光敏电阻5的电阻值处于与目标电阻值的误差位于预定的范围内；如果验证的结 果表明所述步骤(4)微调后的光敏电阻5的电阻值与目标电阻值的之间误差在预定的范围 之内，则结束调节过程，返回步骤(1)继续等待新的目标值。
在此条件下，光敏电阻近似达到需求电阻值，则可实现所需的功能，如运放电路调 整等等。由于光敏电阻随温度、老化等因素参数会变化，故AD采样反馈电路是必须的。
另外，通过该方法调整的电位器，并不能达到传统电位器的精度和线性度，只能应 用于特定的场合，其优点在于实现全自动调节。
本发明中的电位器通过调节整体亮度来实现对光敏电阻阻值的粗调、并通过对 RGB三色光的混色比例的调节来调节光敏电阻的灵敏度以实现对光敏电阻阻值的微调，通 过上述粗调和微调的结合，并采用反馈单元对粗调和微调的结果进行校正，最终能够对覆 盖光敏电阻的所有阻值范围内的值进行调节。
以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
权利要求
1.一种光敏电位器的调节方法，所述光敏电位器包括微处理器、光敏电阻和多个不同 颜色的LED灯；所述微处理器通过LED驱动电路驱动所述LED灯发光，所述微处理器还与所 述光敏电阻的输出端电连接、以便能够对光敏电阻的电阻值进行采样；所述方法包括如下步骤(1)所述微处理器接收目标电阻值；(2)所述微处理器根据所述光敏电阻的光照特性曲线通过所述LED驱动电路对所述 LED灯的整体亮度进行调节；(3)所述微处理器对经过所述步骤( 调节后的光敏电阻的电阻值进行采样，以对所 述步骤O)的调节结果进行验证；(4)所述微处理器根据所述光敏电阻的光谱响应曲线和所述目标电阻值选定光谱值， 从而得到所述光谱值中与所述多个不同颜色的LED灯发出的光相对应的各颜色光的混色 比例，并根据所述混色比例驱动所述LED驱动电路分别对所述多个不同颜色的LED灯进行 调节；(5)所述微处理器对经过所述步骤(4)调节后的光敏电阻的电阻值进行采样，以对所 述步骤的调节结果进行验证。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述多个不同颜色的LED灯具有三个，分别 是红色、绿色、蓝色LED灯。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述LED灯发出的光通过透镜或直接照射 到所述光敏电阻上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述整体亮度的调节是通过PWM方式控制 调节驱动所述LED灯的驱动信号的占空比，并使所述目标电阻值位于两个相邻的占空比所 控制的对应的阻值区间内来实现的。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于如果步骤(3)验证的结果表明所 述步骤(2)调节后的光敏电阻的电阻值与所述目标电阻值的之间误差超出预定的第一范 围，则返回所述步骤( 继续调节所述LED灯的整体亮度；否则，进入所述步骤G)。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于如果步骤(5)验证的结果表明所述步骤(4) 调节后的光敏电阻的电阻值与目标电阻值的之间误差超出预定的第二范围，则返回步骤 (4)继续调节；否则，返回步骤(1)，使所述微处理器继续接收新的目标电阻值。
7.一种光敏电位器，包括微处理器、光敏电阻和多个不同颜色的LED灯，其特征在于所述光敏电阻的输出端与所述微处理器连接，以便所述微处理器对所述光敏电阻的电阻值进行采样；所述微处理器与LED驱动电路电连接，所述LED驱动电路与所述LED灯电连接；所述微处理器通过所述LED驱动电路实现对所述LED灯的整体亮度和/或所述LED灯 所发出的光的光谱进行调节，从而实现对所述光敏电位器的调节。
8.如权利要求7所述的光敏电位器，其特征在于所述LED灯发出的光通过透镜或直 接照射到所述光敏电阻上。
9.如权利要求7所述的光敏电位器，其特征在于所述光敏电位器还包括封闭盒体，所 述LED灯和光敏电阻被置于所述封闭盒体内。
10.如权利要求7-9任一项所述的光敏电位器，其特征在于所述整体亮度的调节是通过PWM方式实现的。
全文摘要
本发明涉及一种光敏电位器的调节方法，所述光敏电位器包括微处理器、光敏电阻和多个不同颜色的LED灯；所述方法包括如下步骤所述微处理器接收目标电阻值；所述微处理器根据所述光敏电阻的光照特性曲线对所述LED灯的整体亮度进行调节；所述微处理器根据光谱响应曲线得到各颜色光的混色比例。本发明中的电位器通过调节整体亮度来实现对光敏电阻阻值的粗调、并通过对RGB三色光的混色比例的调节来调节光敏电阻的灵敏度以实现对光敏电阻阻值的微调，通过上述粗调和微调的结合，并采用反馈单元对粗调和微调的结果进行校正，最终能够对覆盖光敏电阻的所有阻值范围内的值进行调节。
文档编号H01L31/09GK102034889SQ20101050948
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者叶峰 申请人:深圳和而泰智能控制股份有限公司