一种智能床头灯控制装置的制作方法

本发明涉及家用照明技术领域，尤其涉及一种智能床头灯控制装置。

背景技术：

床头灯作为人们每天晚上休息睡觉的一个重要工具，其智能化可以极大的方便人们的生活。现在的市场中推出了部分智能化的床头灯，但是这些产品功能过于简单单一，缺乏针对性设计，适用范围小，而普通卧室床头灯又未能满足人们对产品智能化的需求。

例如，中国专利文献cn201810557238.2公开了“一种床头灯控制系统及床头灯”，包括主控板、电源适配电路、触摸感应控制电路和led光源；电源适配电路和触摸感应控制电路分别与主控板电连接；触摸感应控制电路包括触摸感应控制芯片、线性稳压电路、恒流驱动电路、触控按钮和手势触摸开关；线性稳压电路的输入端与主控板电连接，线性稳压电路的输出端与触摸感应控制芯片电连接，触控按钮和手势触摸开关分别通过触摸感应控制芯片与恒流驱动电路电连接，恒流驱动电路与led光源电连接。该专利文献中通过触摸感应和手势控制的方式来对床头灯进行开启关闭以及亮度和色温的调节，然而在夜间黑暗的环境中，触控按钮不容易寻找到，手势触摸开关则不容易捕捉到手势，降低了其实用性。

技术实现要素：

本发明主要解决原有的床头灯控制方式单一以及无法护眼的技术问题；提供一种智能床头灯控制装置，其可以通过多种方式来对床头灯进行开启关闭以及亮度和色温的调节，适用范围广，实用性高，在人眼进入到床头灯强光范围内时，可以通过防护模块，减弱光照或关闭床头灯，达到护眼的目的。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括控制系统、led灯和电源模块，所述控制系统包括mcu控制单元、音控模块、恒流驱动模块、触控模块、防护模块和无线模块，所述恒流驱动模块、触控模块、防护模块和无线模块均与mcu控制单元相连，所述音控模块与无线模块相连，所述恒流驱动模块与led灯相连，所述电源模块为mcu控制单元、音控模块、恒流驱动模块、触控模块、防护模块和无线模块供电。

音控模块收集语音指令音频，将语音指令音频传输到无线模块，无线模块对语音指令音频进行解码，再将解码后的音频信息传递到mcu控制单元，mcu控制单元根据解码后的音频信息发送pwm信号到恒流驱动模块，恒流驱动模块根据pwm信号控制led灯的开启、关闭以及亮度和色温的调节，操作简便，语音控制尤其适合夜间黑暗的环境，同时用户无需起身关闭床头灯，不影响睡意；mcu控制单元根据触控模块传递的触控信息发送pwm信号到恒流驱动模块，恒流驱动模块根据pwm信号控制led灯的开启、关闭以及亮度和色温的调节。本发明采用上述三种控制方式来控制床头灯的开启、关闭以及亮度和色温的调节，扩大了床头灯的适用范围，实用性高；在人眼进入到床头灯强光范围内时，通过防护模块，减弱光照或关闭床头灯，达到护眼的目的。

作为优选，所述的防护模块包括电阻rs31、电阻rs32、电阻rs33、电阻rs34、电容cs31、三级管qs1、红外发射二极管led1和红外接收解码芯片us4，所述电阻rs31的第一端与所述mcu控制单元的io口相连，所述电阻rs31的第二端与三级管qs1的基极相连，所述三级管qs1的集电极与红外发射二极管led1的阳极相连，所述红外发射二极管led1的阴极与所述mcu控制单元的io口相连，所述三级管qs1的发射极与电阻rs32的第一端相连，所述电阻rs32的第二端、电容cs31的第一端、电阻rs33的第一端和电阻rs34的第二端均接入vcc3.3v电源，所述电容cs31的第二端和红外接收解码芯片us4的接地端均接地，所述电阻rs33的第二端与红外接收解码芯片us4的输入端相连，所述电阻rs34的第二端和红外接收解码芯片us4的输出端均与所述mcu控制单元的io口相连。

防护模块可以实现红外线的发射和接收，红外发射二极管led1向外发射含有调制信号的38k红外线；红外线遇到障碍物反射回来，芯片us4接收反射回来的红外线，并对接收的红外线进行解码，并将解码后的信息传递到mcu控制单元，mcu控制单元根据解码后的信息发送pwm信号到恒流驱动模块，恒流驱动模块根据pwm信号控制led灯的关闭以及亮度和色温的调节，达到护眼的目的。

作为优选，所述的恒流驱动模块包括电阻rs41、电阻rs42、电阻rs43、电阻rs44、电阻rs45、电阻rs46、电阻rs47、电阻rs48、电容cs41、电容cs42、电容cs43、电解电容cd61、降压电感ls41、续流二级管ds3、磁环l21和恒流芯片us51，所述恒流芯片us51的tfb端接地，所述电阻rs42的第一端、电容cs41的第一端和电阻rs45的第一端均与恒流芯片us51的pwm端相连，所述电阻rs42的第二端和电阻rs41的第一端均与所述mcu控制单元的io口相连，所述电容的第二端和电阻rs41的第二端均接地，所述电阻rs45的第二端和电容cs42的第一端均与恒流芯片us51的cf端相连，所述电容cs42的第二端和恒流芯片us51的dimr端均接地，所述降压电感ls41的第一端和续流二极管ds3的阳极均与恒流芯片us51的lx端相连，所述电阻rs48的第一端、电解电容cd61的负极和磁环l21的第四端均与降压电感ls41的第二端相连，所述电阻rs48的第二端、电阻rs47的第一端、电阻rs46的第一端、电解电容cd61的正极和磁环l21的第三端均与恒流芯片us51的sen端相连，所述电阻rs46的第二端、电阻rs47的第二端、电容cs43的第一端、恒流芯片us51的in端和续流二极管ds3的阴极均接入dc15v电源，所述电容cs43的第二端和恒流芯片的gnd端均接地，所述电阻rs43和电阻rs44分别并联在磁环l21的两侧。

恒流驱动模块通过pwm3信号控制输入到led灯中的电流大小，以此控制led灯的开启、关闭以及亮度和色温的调节。

作为优选，所述的触控模块包括金属按键k1～k5和电阻rs104～rs108，所述金属按键k1与电阻rs108的第一端连接，所述电阻rs108的第二端与所述的mcu控制单元的io口相连，所述金属按键k2与电阻rs107的第一端连接，所述电阻rs107的第二端与所述的mcu控制单元的io口相连，所述金属按键k3与电阻rs106的第一端连接，所述电阻rs106的第二端与所述的mcu控制单元的io口相连，所述金属按键k4与电阻rs105的第一端连接，所述电阻rs105的第二端与所述的mcu控制单元的io口相连，所述金属按键k5与电阻rs104的第一端连接，所述电阻rs104的第二端与所述的mcu控制单元的io口相连。

mcu控制单元根据金属按键和人的手指之间形成的电容大小发送相关pwm信号到恒流驱动模块，恒流驱动模块根据pwm信号控制led灯的开启、关闭以及亮度和色温的调节，实现触控控制床头灯的目的，以金属按键和人的手指之间形成的电容大小为判断依据，相比于普通的床头灯按键，可以有效的防止因误碰按键导致床头灯的开启和关闭这类情况的出现。

作为优选，所述的控制系统还包括音频播放模块，所述音频播放模块与无线模块相连，所述电源模块为音频播放模块供电。

无线模块可以接受云端上的音频信息并对音频信息进行解码转换，并将解码转换后的信息传送到音频播放模块，音频播放模块播放音频，播放的音频可以是音乐也可以是故事，增加了床头灯的娱乐功能。

作为优选，所述的电源模块的输入电压为3.6-12vdc。

电源模块的输入电压为3.6-12v直流电压，可以采用电池供电，也可以采用充电宝供电，兼容性好。

作为优选，所述的led灯为rgbw灯。

rgbw灯表示红色、绿色、蓝色、白色四种颜色的led灯，其发出的白光会比白光会比红色、绿色、蓝色混色产生的白光更加纯粹，红色、绿色、蓝色、白色的混色效果更加丰富好看，层次感更强，透光性更好，更亮。

作为优选，所述的智能床头灯控制装置还包括智能控制终端，所述智能控制终端与所述无线模块相连并双向通信。

智能控制终端通过无线模块直接发送操作指令至mcu控制单元，mcu控制单元根据操作指令发送pwm信号到恒流驱动模块，恒流驱动模块根据pwm信号控制led灯的开启、关闭以及亮度和色温的调节，实现远程控制床头灯的目的，无需靠近床头灯便可以对床头灯进行控制，方便实用。

作为优选，所述的led灯外侧设有可放置投影片的投影罩，所述投影罩与安装底座连接。

当用户有需求的时候，可以在投影罩中放置投影片，开启led灯后，led灯发出的光照会将投影片中的图片投射到墙壁上，起到了点缀装饰的作用，同时可以结合音频播放模块，将床头灯转换成备受儿童青睐的故事机，使床头灯的功能多样化，投影片可以根据需求进行更换，或者在不需要的时候，可以将投影片取出，不影响使用。

本发明的有益效果是：1）采用多种控制方式来控制床头灯的开启、关闭以及亮度和色温的调节，扩大了床头灯的适用范围，实用性高；2）语音控制尤其适合夜间黑暗的环境，用户只需发出指令就可控制床头灯的开启，无需摸索，操作简便，同时用户无需起身关闭床头灯，不影响睡意；3）触控控制以金属按键和人的手指之间形成的电容大小为判断依据，相比于普通的床头灯按键，可以有效的防止因误碰按键导致床头灯的开启和关闭这类情况的出现；4）智能控制终端实现远程控制床头灯，无需靠近床头灯便可以对床头灯进行控制，方便实用；5）当眼睛无意间靠近强光时，床头灯自动控制led灯的关闭以及亮度和色温的调节，以保护使用者的眼睛；6）具有音频播放和投影的功能，使床头灯的功能多样化；7）可用电池供电，也可用充电宝供电，兼容性好。

附图说明

图1是本发明的一种结构框图。

图2是本发明mcu控制单元和触控模块的一种电路原理图。

图3是本发明电源模块的一种电路原理图。

图4是本发明防护模块的一种电路原理图。

图5是本发明恒流驱动模块a的一种电路原理图。

图6是本发明恒流驱动模块b的一种电路原理图。

图7是本发明恒流驱动模块c的一种电路原理图。

图8是本发明恒流驱动模块d的一种电路原理图。

图9是本发明无线模块的一种电路原理图。

图10是本发明音控模块和音频播放模块的一种电路原理图。

图11是本发明投影罩的一种安装结构示意图。

图12是本发明投影罩的一种结构示意图。

图中1、控制系统，101、mcu控制单元，102、防护模块，103、音控模块，104、音频播放模块，105、恒流驱动模块a，106、恒流驱动模块b，107、恒流驱动模块c，108、恒流驱动模块d，109、触控模块，110、无线模块，2、led灯，201、红色led灯，202、绿色led灯，203、蓝色led灯，204、白色led灯，3、智能控制终端，4、电源模块，5、安装底座，6、上固定座，7、下固定座，8、连接杆，9、放置槽，10、通道。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种智能床头灯控制装置，如图1所示，包括控制系统1、led灯2、智能控制终端3和电源模块4，led灯包括红色led灯201、绿色led灯202、蓝色led灯203和白色led灯204，控制系统包括mcu控制单元101、防护模块102、音控模块103、音频播放模块104、恒流驱动模块a105、恒流驱动模块b106、恒流驱动模块c107、恒流驱动模块d108、触控模块109和无线模块110，电源模块为mcu控制单元、音控模块、音频播放模块、恒流驱动模块、触控模块和无线模块供电，防护模块和无线模块与mcu控制单元相连且双向通信，mcu控制单元的输入端与触控模块的输出端相连，智能控制终端与无线模块相连且双向通信，音控模块的输出端与无线模块的输入端相连，音频播放模块的输入端与无线模块的输出端相连，mcu控制单元的输出端与恒流驱动模块a、恒流驱动模块b、恒流驱动模块c和恒流驱动模块d的输入端相连，恒流驱动模块a的输出端与红色led灯相连，恒流驱动模块b的输出端与绿色led灯相连，恒流驱动模块c的输出端与蓝色led灯相连，恒流驱动模块d的输出端与白色led灯相连。

mcu控制单元和触控模块如图2所示，包括单片机us8、电阻rs101～rs108、电容cs101、金属按键k1～k5，金属按键k1通过电阻rs108与单片机us8的pb2端口相连，金属按键k2通过电阻rs107与单片机us8的pb3端口相连，金属按键k3通过电阻rs106与单片机us8的pb4端口相连，金属按键k4通过电阻rs105与单片机us8的pb5端口相连，金属按键k5通过电阻rs104与单片机us8的pb6端口相连，单片机us8的pc2、pc3、pc4和pc5端口分别与恒流驱动模块a、恒流驱动模块b、恒流驱动模块c和恒流驱动模块d相连，单片机us8的pc0端口通过电阻rs103与无线模块相连，单片机us8的pc4端口通过电阻rs102与无线模块相连，单片机us8的pb0、pb1端口与防护模块相连，单片机us8的pc0端口通过电阻rs101与防护模块相连。

电源模块如图3所示，包括两部分，一部分为升压电路，包括磁环l1、电阻rs11、电阻rs12、电阻rs13、电阻rs14、电阻rs15、电容cs11、电容cs12、电容cs13、电感ls1、电感ls6、续流二级管ds1、升压芯片us1、电解电容cd1、电解电容cd2、电解电容cd3和稳压二级管zs1。磁环l1的第三端和第四端接入输入电压3.6-12vdc，电容cs11的第一端、电解电容cd1的正极、电阻rs11的第一端、电容cs12的第一端、升压芯片us1的in端和电感ls1的第一端均与磁环l1的第一端相连，电阻rs11的第二端和升压芯片us1的en端与rs12的第一端相连，电感ls1的第二端和升压芯片us1的lx端与电感ls6的第一端相连，电感ls6的第二端与续流二极管ds1的阳极相连，续流二极管ds1的阴极、电阻rs13的第一端、电容cs13的第一端、电解电容cd2的正极和电解电容cd3的正极均与稳压二极管zs1的阴极相连，电阻rs13的第二端和升压芯片us1的fb端与电阻rs14的第一端相连，稳压二极管zs1的阳极与电阻rs15的第一端相连，磁环l1的第二端、电容cs11的第二端、电解电容cd1的负极、电阻rs12的第二端、电容cs12的第二端、升压芯片us1的gnd端、电阻rs14的第二端、电容cs13的第二端、电解电容cd2的负极和电解电容cd3的负极和电阻rs15的第二端均接地。升压芯片us1将3.6-12vdc输入电压升压到dc15v，为恒流驱动模块a、恒流驱动模块b、恒流驱动模块c和恒流驱动模块d供电。

另一部分为辅助电路，包括电容cs21、电容cs22、电容cs23、电容cs24、电容cs25、降压芯片us2、续流二极管ds2、电感ls2、电阻rs21、电阻rs22、电阻rs23、线性稳压电源us3、二极管ds5、二极管ds6、二极管ds7、电池bat1、电解电容cd4和电解电容cd5。电容cs21的第一端、电容cs22的第一端和降压芯片us2的vin端均接入dc15v，电容cs21的第二端和降压芯片us2的gnd端均接地，电容cs22的第二端和降压芯片us2的vcc端相连，续流二极管ds2的阴极和电感ls2的第一端与降压芯片us2的sw端相连，电容cs23的第一端、电容cs24的第一端、电阻rs21的第一端、电解电容cd4的正极和电容cs25的第一端均与线性稳压电源us3的in端相连并输出5vdc，电阻rs21的第二端、电容cs24的第二端和电阻rs22的第一端与降压芯片us2的fb端相连，二极管ds5的阳极、二极管ds7的阳极和电解电容cd5的正极均与线性稳压电源us3的out端相连，二极管ds7的阴极和二极管ds6的阴极相连并输出vcc3.3v，二极管ds5的阴极与电阻rs23的第一端相连，电阻rs23的第二端和二极管ds6的阳极与电池bat1正极相连，续流二极管ds2的阳极、电容cs23的第二端、电阻rs22的第二端、电解电容cd4的负极、电容cs25的第二端、线性稳压电源us3的gnd端、电解电容cd5的负极和电池bat1负极均接地。降压芯片us2将15vdc转换成5vdc，为音控模块和音频播放模块供电，线性稳压电源us1将5vdc稳压到vcc3.3v并输出，vcc3.3v为防护模块、mcu控制单元、触控模块供电。

防护模块如图4所示，包括电阻rs31、电阻rs32、电阻rs33、电阻rs34、电容cs31、三级管qs1、红外发射二极管led1和红外接收解码芯片us4，电阻rs31的第一端与单片机us8的pb0端口相连，电阻rs31的第二端与三级管qs1的基极相连，三级管qs1的集电极与红外发射二极管led1的阳极相连，红外发射二极管led1的阴极与单片机us8的pb1端口相连，三级管qs1的发射极与电阻rs32的第一端相连，电阻rs32的第二端、电容cs31的第一端、电阻rs33的第一端和电阻rs34的第二端均接入vcc3.3v电源，电容cs31的第二端和红外接收解码芯片us4的接地端均接地，电阻rs33的第二端与红外接收解码芯片us4的输入端相连，电阻rs34的第二端和红外接收解码芯片us4的输出端通过电阻rs101与单片机us8的pc0端口相连。

恒流驱动模块a如图5所示，包括电阻rs41、电阻rs42、电阻rs43、电阻rs44、电阻rs45、电阻rs46、电阻rs47、电阻rs48、电容cs41、电容cs42、电容cs43、电解电容cd61、降压电感ls41、续流二级管ds3、磁环l21和恒流芯片us51，恒流芯片us51的tfb端接地，电阻rs42的第一端、电容cs41的第一端和电阻rs45的第一端均与恒流芯片us51的pwm端相连，电阻rs42的第二端和电阻rs41的第一端均与单片机us8的pc2端口相连，电容的第二端和电阻rs41的第二端均接地，电阻rs45的第二端和电容cs42的第一端均与恒流芯片us51的cf端相连，电容cs42的第二端和恒流芯片us51的dimr端均接地，降压电感ls41的第一端和续流二极管ds3的阳极均与恒流芯片us51的lx端相连，电阻rs48的第一端、电解电容cd61的负极和磁环l21的第四端均与降压电感ls41的第二端相连，电阻rs48的第二端、电阻rs47的第一端、电阻rs46的第一端、电解电容cd61的正极和磁环l21的第三端均与恒流芯片us51的sen端相连，电阻rs46的第二端、电阻rs47的第二端、电容cs43的第一端、恒流芯片us51的in端和续流二极管ds3的阴极均接入dc15v电源，电容cs43的第二端和恒流芯片的gnd端均接地，电阻rs43和电阻rs44分别并联在磁环l21的两侧。

同理，恒流驱动模块b如图6所示，恒流驱动模块c如图7所示，恒流驱动模块d如图8所示，恒流驱动模块b、恒流驱动模块c和恒流驱动模块d所包含的电气元器件种类、数量以及连接关系均与恒流驱动模块a相同。

无线模块如图9所示，包括芯片us7、电阻rs91、电阻rs92和电容cs9；音频播放模块和音控模块如图10所示，包括电阻rs81、电阻rs82、电容cs81、电容cs82、电容cs83、电容cs84、电容cs825、电容cs86、电解电容cd7、电感ls3、扬声器xs3和芯片us6。

无线模块的电阻rs91的第一端和电阻rs92的第一端与芯片us6的sdb端相连，电阻rs91的第二端与芯片us7的mute端相连，电阻rs92的第二端、芯片us7的gnd端、电容cs91的第一端均接地，电容cs91的第二端和芯片us7的vcc端均接入vcc3.3v电源，芯片us7的aoutp_l端与电容cs82的第二端相连，芯片us7的aoutp_r端与电容cs83的第二端相连，芯片us7的rxd1端通过电阻rs102与单片机us8的pc4端口相连，芯片us7的txd1端通过电阻rs103与单片机us8的pc7端口相连，芯片us6的nc端经电容cs84接地，芯片us6的in+端依次经电阻rs81、电容cs81接地，芯片us6的in-端与电阻rs82的第一端相连，电阻rs82的第二端与电容cs82的第一端和电容cs83的第一端相连，芯片us6的vo-端和vo+端均与扬声器xs相连，电解电容cd7的正极、电容cs85的第一端、电容cs86的第一端和电感ls3的第一端均与芯片us6的vdd端相连，电解电容cd7的负极、电容cs85的第二端和电容cs86的第二端均接地，电感ls3的第二端接入5vdc电源，芯片us6的gnd端接地。

如图11～12所示，投影罩整体呈圆柱形，由上固定座6、下固定座7和连接杆8组成，上固定座和下固定座之间通过连接杆固定连接，投影罩螺纹连接在床头灯的安装底座5上，上固定座和下固定座内开有放置槽9，用于安放投影片，连接杆内开有通道10，通过该通道将投影片放入投影罩中或将投影片从投影罩中取出。

音控模块收集语音指令音频，将语音指令音频传输到无线模块，无线模块对语音指令音频进行解码，再将解码后的音频信息传递到单片机，单片机根据解码后的音频信息发送pwm信号到恒流驱动模块，恒流驱动模块a通过pwm1信号控制输入到红色led灯中的电流大小，恒流驱动模块b通过pwm2信号控制输入到绿色led灯中的电流大小，恒流驱动模块c通过pwm3信号控制输入到蓝色led灯中的电流大小，恒流驱动模块d通过pwm3信号控制输入到白色led灯中的电流大小，以此控制四种颜色的led灯的开启、关闭以及亮度和色温的调节，实现语音控制床头灯的目的，操作简便，语音控制尤其适合夜间黑暗的环境，同时用户无需起身关闭床头灯，不影响睡意；单片机根据金属按键和人的手指之间形成的电容大小发送相关pwm信号到恒流驱动模块，恒流驱动模块a通过pwm1信号控制输入到红色led灯中的电流大小，恒流驱动模块b通过pwm2信号控制输入到绿色led灯中的电流大小，恒流驱动模块c通过pwm3信号控制输入到蓝色led灯中的电流大小，恒流驱动模块d通过pwm3信号控制输入到白色led灯中的电流大小，以此控制四种颜色的led灯的开启、关闭以及亮度和色温的调节，实现触控控制床头灯的目的，以金属按键和人的手指之间形成的电容大小为判断依据，相比于普通的床头灯按键，可以有效的防止因误碰按键导致床头灯的开启和关闭这类情况的出现；用户可以通过智能控制终端上的app发送操作指令，无线模块接受操作指令后将操作指令发送至单片机，单片机根据操作指令发送pwm信号到恒流驱动模块，恒流驱动模块a通过pwm1信号控制输入到红色led灯中的电流大小，恒流驱动模块b通过pwm2信号控制输入到绿色led灯中的电流大小，恒流驱动模块c通过pwm3信号控制输入到蓝色led灯中的电流大小，恒流驱动模块d通过pwm3信号控制输入到白色led灯中的电流大小，以此控制四种颜色的led灯的开启、关闭以及亮度和色温的调节，实现远程控制床头灯的目的，无需靠近床头灯便可以对床头灯进行控制，方便实用。

防护模块可以实现红外线的发射和接收，pwm5是频率为38k，占空比为25%的pwm信号，作为红外线的载频，pwm6是一个低频的pwm信号通过三极管qs1调制到38k的载波上，红外发射二极管led1向外发射含有调制信号的38k红外线；红外线遇到障碍物反射回来，芯片us4接收反射回来的红外线，并对接收的红外线进行解码，并将解码后的信息传递到单片机us8，单片机us8根据解码后的信息发送pwm信号到恒流驱动模块a～d，恒流驱动模块a～d根据pwm信号控制四种颜色的led灯的关闭以及亮度和色温的调节，达到护眼的目的。

无线模块可以接受云端上的音频信息并对音频信息进行解码转换，并将解码转换后的信息传送到音频播放模块，音频播放模块播放音频，播放的音频可以是音乐也可以是儿童故事。使床头灯增加了娱乐功能。

用户可以根据自身的需求的，在投影罩中放置投影片，投影片可以通过连接杆中的通道并沿放置槽进入到投影罩中，投影片放置完成后，呈圆柱形，能够完全覆盖led灯。放置完投影片后开启led灯，led灯发出的光照会将投影片中的图片投射到墙壁上，若投影片是用于点缀装饰房间的投影片，则起到了点缀装饰的作用；若投影片是与儿童故事相对应的投影片，再结合音频播放模块，可以将床头灯转换成备受儿童青睐的故事机。