一种主动红外式触摸控制器、灯光控制系统和方法与流程

本发明涉及触控技术领域，特别是一种主动红外式触摸控制器、灯光控制系统和方法。

背景技术：

镜子是每个家庭必不可少的用品，通常装于浴室或梳妆台，传统镜子都是单一功能，除了以更高档的外框装饰外，并无功能性提升，产品创新不足。随着现代家居产品越来越智能化，以及人们对家装体验越来越丰富的需求，镜子也需通过功能创新以丰富其功能、提升其档次，以适应未来市场需求。例如镜子配合适合的灯光照明，可以达到更理想生活体验，同时为了美观，很多时候会将镜面的部分结构做成触摸按钮来实现对灯光的控制，即美观又有科技感，受到用户的喜爱而被推广。

目前市面上主要使用电容式原理制作的芯片做触摸，其主要问题在于由于电容感应容易受外界干扰，导致功能出现异常，且很难适应于不同厚度的镜面或者玻璃。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种主动红外式触摸控制器和灯光控制系统，以解决上述技术问题。

一种主动红外式触摸控制器，包括壳体，所述壳体内设有红外发射模块、红外接收模块、控制模块、设备驱动模块和用于供电的电源模块，所述控制模块包括初始化单元和工作控制单元，在上电初始化期间，所述红外发射模块发射红外光到工作面后产生反射光，所述红外接收模块接收反射光并产生红外信号传递到控制模块，所述初始化单元根据红外信号产生并记录基准值α；

在正常工作期间，所述红外发射模块发射红外光到工作面后产生反射光，所述红外接收模块接收反射光并产生红外信号传递到控制模块，所述工作控制单元根据红外信号产生第一采样值αt，所述工作控制单元通过比较基准值α和第一采样值αt得到控制信号，控制设备驱动模块工作。

优选的，所述控制模块还包括抗干扰单元，在正常工作期间，红外发射模块不工作时，所述红外接收模块在红外发射模块不开启时接收干扰红外光并产生红外信号传递到控制模块，所述抗干扰单元根据红外信号产生第二采样值β，所述抗干扰单元通过比较α和第二采样值β得到控制信号，控制红外发射模块休眠或者正常工作。

优选的，所述红外发射模块开启30μs～70μs后，所述红外接收模块进行采样。

优选的，所述红外发射模块的发射周期为50ms～150ms。

优选的，所述红外接收模块的采样周期为0.1ms～5ms。

一种灯光控制系统，包括玻璃板，贴装在所述玻璃板一侧的上述主动红外式触摸控制器，所述设备驱动模块为灯光驱动模块，所述红外发射模块的出光方向朝向所述玻璃板另一侧，所述红外接收模块接收所述玻璃板另一侧的反射红外光。

优选的，所述灯光驱动模块包括开关单元、调亮度单元和调色温单元。

本发明还公开了一种主动红外式触摸控制方法，包括以下步骤：

100、将主动红外式触摸控制器贴装到玻璃板的一侧；

200、上电初始化，红外发射模块开启一次，红外光透过玻璃板在另一侧发生全反射，红外接收模块采样得到全反射的红外光，并产生红外信号；

300、根据步骤200的红外信号产生基准值α，完成初始化；

400、红外发射模块开启，红外接收模块采样得到红外信号；

500、根据步骤400的红外信号产生第一采样值αt，当αt＞α+δ1时，记录为有效信号；

当αt＜α+δ1时，记录为无效信号，δ1为有效信号偏差值；

600、将有效信号转化为控制信号；

700、循环步骤400～600。

一种主动红外式触摸控制方法，包括以下步骤：

100、将主动红外式触摸控制器贴装到玻璃板的一侧

200、上电初始化，红外发射模块开启一次，红外光透过玻璃板在另一侧发生全反射，红外接收模块采样得到全反射的红外光，并产生红外信号；

300、根据步骤200的红外信号产生基准值α，完成初始化；

400、红外发射模块不开启，红外接收模块进行红外信号采样；

500、根据步骤401的红外信号得到第二采样值β，当β＞α+δ2时，返回步骤400；当β≤α+δ2时，红外发射模块周期性开启，δ2为红外干扰偏差值；

600、红外发射模块开启，红外接收模块采样得到红外信号；

700、根据步骤600的红外信号产生第一采样值αt，当αt＞α+δ1时，记录为有效信号并进入步骤800；

当αt≤α+δ1时，记录为无效信号并进入步骤400，δ1为有效信号偏差值；

800、将有效信号转化为控制信号；

900、输出控制信号后进入步骤400；

优选的，步骤800中，将有效信号转化为控制信号的具体步骤包括：

801、记录有效信号次数并累计，进入步骤600；

802、循环步骤600～801，根据有效信号次数产生不同的控制信号。

优选的，δ2≤δ1。

优选的，所述红外发射模块开启30μs～70μs后，所述红外接收模块进行采样。

优选的，所述红外发射模块的发射周期为50ms～150ms。

优选的，所述红外接收模块的采样周期为0.1ms～5ms。

优选的，步骤800中，产生的控制信号用于灯光控制。

优选的，步骤800中，灯光控制包括开关、亮度和色温的调节。

本发明的技术效果：

本发明的主动红外式触摸控制器、灯光控制系统和方法，可应用于镜子及玻璃的触摸式灯具，有效的解决了现有技术中的电容式感应触摸控制器容易受外界环境干扰的问题；并且由于目前市场上镜子的厚度并非标准化，因此本发明具有自适应的功能，可以适应不同厚度的镜子，也可以满足在不同透明度的玻璃装饰后面使用触摸。

附图说明

以下结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1为本实施例的主动红外式触摸控制器的模块框线图。

图2为本实施例的灯光控制系统的结构示意图。

图3为本实施例的灯光控制系统的电路图。

图4为本实施例的主动红外式触摸控制方法(不设置抗外界红外干扰)的流程图。

图5为本实施例的主动红外式触摸控制方法(设置抗外界红外干扰)的流程图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

如图1～5所示，本实施例的主动红外式触摸控制器，包括壳体10，所述壳体100内设有红外发射模块20、红外接收模块30、控制模块40、设备驱动模块500和用于供电的电源模块60。在正常工作期间，所述红外发射模块20发射红外光到工作面后产生反射光，所述红外接收模块30接收反射光并产生红外信号传递到控制模块40，所述工作控制单元40根据红外信号产生第一采样值αt，所述工作控制单元40通过比较基准值α和第一采样值αt得到控制信号，控制设备驱动模块50工作。所述控制模块40还包括抗干扰单元40，在正常工作期间，所述红外接收模块30在红外发射模块200不开启时接收干扰红外光并产生红外信号传递到控制模块40，所述抗干扰单元403根据红外信号产生第二采样值β，所述抗干扰单元40通过比较基准值α和第二采样值β得到控制信号，控制红外发射模块200休眠或者正常工作。

在正常工作期间，所述红外发射模块200启30μs～70μs后，所述红外接收模块30进行采样。红外发射模块20的发射周期为50ms～150ms。红外接收模块30的采样周期为0.1ms～5ms。

本发明的重点在于控制模块的改进，所述控制模块40包括初始化单元41和工作控制单元42，初始化单元41针对不同的工作表面，设定出新的基准值，从而可以适用于不同的工作表面，一般的，本实施例的主动红外式触摸控制器应用在具有透光效果的玻璃板上，可以是磨砂等各种效果，也可以是镜子设置透明安装区域等方式，应用范围较大，为了可以适应不同的应用环境，本实施例的控制模块，在上电初始化期间，所述红外发射模块20发射红外光到工作面后产生反射光，所述红外接收模块30接收反射光并产生红外信号传递到控制模块40，所述初始化单元41根据红外信号产生并记录基准值α。

控制模块控制红外发射模块20的红外发射管开启并发射红外光，红外接收模块30开始工作，收到红外信号，通过自带的一级放大线路将信号放大，传输控制模块40，一般的，控制模块40采用单片机，具体的信号放大后传输至单片机输入脚。作为控制模块的单片机进行ad转换后，能得到一个值，记为α。得到该初始值后，红外发射管与接收管放大线路停止工作。将以上工作流程定义为一个工作周期，且每进行一次工作后，会延时50～150ms，再进行下一个工作流程，红外发射模块200周期性工作。

在比较基准值α和第一采样值αt时，为了准确判断触摸操作是否为有效信号，基准值α需要加上有效信号偏差值δ1后再与第一采样值αt比较。在比较基准值α和第二采样值β时，为了准确判断外界存在的红外成分是否会引起产品误触发，基准值α需要加上红外干扰偏差值δ2后再与第二采样值β比较。为了得到有效稳定的工作状态，δ2一般小于或者等于δ1。

上述基准值α可以直接作为有效信号阈值使用，但是在实际使用时，为了提高准确性，当产品安装于玻璃板2000(镜面的透光安装区域)，上电后会自动重复进行该工作流程多次，例如10次，得到α1，α2……α10，进行加权平均后得到αavg作为基准值。该值的物理意义在于，红外光通过玻璃板2000全反射回来的光的数量，通过测量采集到的信号，即可得到未遮挡下的玻璃反射回来的值。该值与玻璃板2000的厚度、红外发射管与玻璃板2000的安装距离、材质等有关。

红外发射管开启30～70μs后，红外接收模块30开始工作，便于接收到更多有效信号。

在完成上电初始化的自适应后，产品会进入正常工作模式。在该模式下，产品的工作时会有一个抗外界红外干扰的过程，抗干扰的过程中，产品会进行以下操作：红外发射管开启并发射红外光前，红外接收线路会先开始工作，采集一次ad值，将此值记为第二采样值β。若β＞αavg+δ2，则认为外界有红外干扰，在这个工作周期内，红外发射管不开启，同时关闭红外工作线路。延时50～150ms，后，进入下一周期。若β≤αavg+δ2，则认为没有外界红外干扰，开启红外发射管30～70μs，同时再次采集ad值，记为αt，若αt＞αavg+δ1，则记一次有效信号。在实际控制灯光时，若在两个周期内收到的信号都为有效信号，而第三个周期没有接受到有效信号，则判断用户执行一次短触摸操作，控制开关和亮度。若连续三个或以上周期收到有效信号，则判断用户执行了一次长触摸操作，控制灯光的色温，直到在某一周期收到的信号为无效信号或者干扰信号，则判断为用户退出长触摸操作。

设备驱动模块50可以是任何需要通过触摸控制的设备，具体的，本实施例的主动红外式触摸控制器可以是应用在镜子及玻璃的触摸式灯具控制器，当然，主动红外式触摸控制器可以单独制造销售、与玻璃(镜子)配套或者和设备配套共同销售。

如图2所示，本实施例的灯光控制系统，包括玻璃板2000，贴装在所述玻璃板一侧的如设备驱动模块为灯光驱动模块1000，所述红外发射模块20的出光方向朝向所述玻璃板另一侧，所述红外接收模块30接收所述玻璃板2000另一侧的反射红外光，本实施例的控制电路图如图3所示。为了丰富功能，所述灯光驱动模块包括开关单元、调亮度单元和调色温单元。

本实施例的主动红外式触摸控制方法，不设置抗外界红外干扰的过程，包括以下步骤：

100、将主动红外式触摸控制器贴装到玻璃板的一侧；

200、上电初始化，红外发射模块开启一次，红外光透过玻璃板在另一侧发生全反射，红外接收模块采样得到全反射的红外光，并产生红外信号；

300、根据步骤200的红外信号产生基准值α，完成初始化；

400、红外发射模块开启，红外接收模块采样得到红外信号；

500、根据步骤400的红外信号产生第一采样值αt，当αt＞α+δ1时，记录为有效信号；

当αt≤α+δ1时，记录为无效信号，δ1为有效信号偏差值；

600、将有效信号转化为控制信号；

700、循环步骤400～600。

步骤600中，将有效信号转化为控制信号的具体步骤包括：

601、记录有效信号次数并累计，进入步骤400；

602、循环步骤400～601，根据有效信号次数产生不同的控制信号。

具体的，若在两个周期内收到的信号都为有效信号，而第三个周期没有接受到有效信号，该周期内信号判断为干扰信号，则判断用户执行一次短触摸操作，实现开关和调节亮度。若连续三个或以上周期收到有效信号，则判断用户执行了一次长触摸操作，实现色温的调整，直到在某一周期收到的信号为无效信号或者干扰信号，则判断为用户退出长触摸操作。

本实施例的另一种主动红外式触摸控制方法，带有抗外界红外干扰的过程，包括以下步骤：

100、将主动红外式触摸控制器贴装到玻璃板的一侧；

200、上电初始化，红外发射模块开启一次，红外光透过玻璃板在另一侧发生全反射，红外接收模块采样得到全反射的红外光，并产生红外信号；

300、根据步骤200的红外信号产生基准值α，完成初始化；

400、红外发射模块不开启，红外接收模块进行红外信号采样；

500、根据步骤401的红外信号得到第二采样值β，当β＞α+δ2时，返回步骤400；当β≤α+δ1时，红外发射模块周期性开启；

600、红外发射模块开启，红外接收模块采样得到红外信号；

700、根据步骤600的红外信号产生第一采样值αt，当αt＞α+δ1时，记录为有效信号并进入步骤800；

当αt≤α+δ1时，记录为无效信号并进入步骤400，δ1为有效信号偏差值；

801、记录有效信号次数并累计，进入步骤600；

802、循环步骤600～801，根据有效信号次数产生不同的控制信号；

900、输出控制信号后进入步骤400。

上述过程中，红外发射模块开启30μs～70μs后，具体的，50μs后，所述红外接收模块进行采样，红外发射模块的发射周期为50ms～150ms，具体的，发射周期为100ms，红外接收模块的采样周期为0.1ms～5ms，具体的，采样周期为1ms。

上述基准值α可以直接作为有效信号阈值使用，本实施例中，为了提高准确性，上电后会自动重复进行该工作流程多次，例如10次，得到α1，α2……α10，进行加权平均后得到αavg作为基准值。

考虑到主动式红外存在容易受到外界带有红外成分光源的影响(如白炽灯)，在产品软件中进行了防红外干扰的功能，提高了产品稳定性，也从根本消除了主动红外感应存在的缺陷。

综上所述，本发明根据主动式红外抗干扰性较强的原理来设计可应用于镜子及玻璃的触摸式灯具控制器，有效的解决了电容式感应触摸控制器容易受外界环境干扰的问题，同时由于目前市场上镜子的厚度并非标准化，因此本产品具有自适应的功能，可以适应不同厚度的镜子，也可以满足在不同透明度的玻璃装饰后使用触摸。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。