一种多功能智能台灯的制作方法

本实用新型涉及一种智能家电领域，尤其涉及一种多功能智能台灯。

背景技术：

智能家居产品走入千家万户，台灯是家居照明中的重要产品之一，随着技术的进步，台灯的功能逐渐智能化，多样化。但现在多功能智能台灯都需要通过按键或者通过触摸滑动来控制台灯的功能，用户使用体验一般，人机交互性不高。

例如，一种在中国专利文献上公开的“多功能led台灯”，其公告号“cn205299213u”，包括灯座、支撑杆及led灯头，所述led灯头及灯座分别可折叠或展开地连接于所述支撑杆的上、下两端，所述支撑杆内设有控制电路板，在所述灯座上设有与所述控制电路板电性连接并分别用于调节led灯头的亮度、色温及颜色、播放存储器数据、播放蓝牙立体声、收音，led时钟显示、闹铃、无线充电、及实现3d音效用的功能组件，在所述灯座上还设有与所述控制电路板电性连接并分别无线控制所述功能组件的相应功能开启及关闭用的控制组件。该台灯能通过无线控制台灯的功能，但是还是需要无线连接的设备，控制操作繁琐复杂，用户使用体验一般，人机交互性差。

技术实现要素：

本实用新型主要解决现有技术控制操作复杂繁琐，用户使用体验一般，人机交互性差的问题；提供一种多功能智能台灯，不需要额外的设备和接触台灯就能控制台灯的功能，用户使用体验好，人机交互性强，功能丰富。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本实用新型包括依次连接的灯头、支架、灯杆和底座，底座上设置有触控按键，底座内设置有控制电路；所述的控制电路包括：

供电模块，为控制电路供电；

主控模块，接收传感器的检测数据，下发控制命令；

手势模块，包括设置在灯杆上的手势传感器u4，检测用户的手势和远近；

坐姿模块，包括设置在灯杆上的摄像头，检测识别用户的坐姿；

驱动模块，根据主控模块的控制命令控制灯的亮度和色温。

通过坐姿模块和手势模块，非接触式的检测用户的状态和命令，用户不需要额外的设备也不需要通过与台灯的接触就能通过驱动光模块控制灯的亮度和色温，方便用户调节灯光效果，操作简单，提升了用户的体验，增强了人机交互性能。台灯还设置有坐姿模块，识别坐姿来调节效果，能通过驱动模块调节灯的亮度和色温，功能丰富。

作为优选，所述的手势模块包括手势传感器u4、手势芯片u3和手势数据电路，手势芯片u3通过串口与主控模块连接，手势传感器u4通过i2c与手势芯片u3相连接，手势芯片u3与手势数据电路相连接；手势数据电路包括电阻r34、电阻r37、电阻r38、电阻r39、电阻r40、稳压二极管d1、npn三极管q4、p沟道mos管q3；电阻r39的第一端连接手势芯片u3的tx串口端，电阻r39的第二端连接三极管q4的基极，三极管q4的集电极连接电阻r37的第一端，三极管q4的发射极接地；电阻r37的第二端连接mos管q3的栅极，mos管q3的源极连接电阻r38的第一端，电阻r38的第二端连接电阻r40的第一端，电阻r40的第二端接地；mos管q3的栅极连接电阻r34的第一端，mos管q3的漏极连接电阻r34的第二端；稳压二极管d1的阳极接地，稳压二极管d1的阴极接二极管d40的第一端；稳压二极管的阴极连接手势芯片u3的rx串口端，电阻r38的第一端连接外部接口，为手势数据输出端。采用手势感应、距离感应和灯管感应三合一的手势传感器u4，能根据用户的手势的变化，向左、向右、向上或者向下，已经距离的变化相应的调整灯光的亮度和色温，提高了人机交互的性能和用户的体验，仅通过手势就能控制，不需要额外的设备，操作简单，控制方便。

作为优选，所述的坐姿模块包括摄像头和摄像头电源控制电路，摄像头电源控制电路包括带寄生二极管的p沟道mos管q1、电阻r14、电阻r8、电阻r9和npn三极管q2；电阻r8的第一端连接主控模块的摄像头电源控制端，电阻r8的第二端连接电阻r9的第一端，电阻r9的第二端接地；电阻r8的第二端连接三极管q2的基极，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极连接电阻r14的第一端，电阻r14的第二端连接mos管q1的栅极，mos管q1的源极连接供电模块的输出端，mos管q1的漏极连接摄像头的电源端。通过摄像头识别用户的坐姿，通过现有的图像识别技术识别用户的坐姿，对部分不良坐姿发出警告，调节灯管的亮度，保护用户的用眼健康，预防近视、驼背，保护眼睛，无射频辐射，丰富了功能。

作为优选，所述的驱动模块包括电路结构相同的亮度驱动电路和调色温驱动电路，亮度驱动电路的输入端与主控模块的亮度pwm端相连接，调色温驱动电路的输入端与主控模块的调色温pwm端相连接。通过驱动模块分别实现对灯的开关、调节亮度和调节色温的功能，功能完整。

作为优选，所述的控制电路还包括触控模块，触控模块包括触控按键和触控芯片u9；触控按键的输出端与触控芯片u9的输入端相连接，触控芯片u9与主控模块通过i2c通信连接，触控芯片u9的中断端与主控模块的触控中断端相连接。使用触控的形式控制灯的开关、亮度和色温，调节方式多样，满足用户的各种操作需求，操作更加精确，提高了用户体验以及增强了对各操作方式的适应性。

作为优选，所述的控制电路还包括wifi模块，wifi模块包括wifi芯片u7、扩音器和扩音器控制芯片u8；扩音器与扩音器控制芯片u8的控制端相连接；扩音器控制芯片u8的输入控制端与wifi芯片u7的输出控制端相连接，wifi芯片u7通过串口与主控模块相连接。通过wifi模块，方便对远程对台灯进行灯光控制，也能远程发送台灯检测到的手势数据以及坐姿数据给移动终端，方便数据的记录以及日后对数据的查询。

作为优选，所述的控制电路还包括光感模块，光感模块包括光感传感器u2，光感传感器u2与主控模块通过i2c通信连接，光感传感器u2的中断端与主控模块的光感中断端相连接。通过感光模块自动调节灯光的亮度，如在晚上开启小夜灯，增强了环境的适应性，提高了用户的体验。

作为优选，所述的控制电路还包括时钟模块，时钟模块包括四位八段的数码管和时钟芯片u5，时钟芯片u5通过i2c通信和主控模块相连接，时钟芯片u5的四个位选端和八个段选端分别与数码管相连接。增加时钟的显示设备，丰富了台灯的功能。

作为优选，所述的灯杆上设置有安装板，手势传感器u4和摄像头设置在安装板中，摄像头底部固定连接有底杆；所述的安装板中还设置有齿轮，齿轮的一侧暴露于安装板外，齿轮的另一侧与竖直运动的齿条啮合；齿条的底端与底杆的一端通过转轴连接，底杆的中间位置设置有竖直的支撑杆，支撑杆与底杆通过转轴相连接。用户通过转动齿轮从而调节摄像头的照射方向。当用户向下滚动齿轮时，齿条向上位移，底杆与齿条连接的一端随着齿条一起向上位移，因为支撑杆固定不动，所以底杆以与支撑杆之间的转轴为支点，进行杠杆运动，底杆36右侧向上转，底杆的左侧向下转，底杆带动摄像头转动，摄像头的头部向下调节。同理，当用户向上转动齿轮时，带动齿条向下位移，底杆以与支撑杆37之间的转轴为支点，底杆的右侧相下转，底杆的左侧向上转，从而带动摄像头头部向上调节。调节摄像头的拍摄角度，能改变检测范围，按照实际调整，增加了坐姿检测的范围，增强了环境适应性，提高识别的准确性。

本实用新型的有益效果是：

1.通过手势传感器u4，使得用户能通过手势控制灯光效果，操作简单，提高了人机交互的性能，提升了用户体验。

2.通过摄像头识别用户的坐姿，对不良坐姿提醒，保护的用户的用眼健康，提高了人机交互的性能。

3.通过齿轮调节摄像头的照射范围，增强了环境适应性，提高识别的准确性。

4.台灯拥有wifi功能、语音播报功能、时钟功能、触控功能、光感自适应功能，功能完整、丰富。

附图说明

图1是本实用新型的一种台灯结构示意图。

图2是本实用新型的一种摄像头调节结构示意图。

图3是本实用新型的一种电路模块连接框图。

图4是本实用新型的一种主控模块电路图。

图5是本实用新型的一种手势模块电路图。

图6是本实用新型的一种时钟模块电路图。

图7是本实用新型的一种wifi模块电路图。

图8是本实用新型的一种触控模块电路图。

图9是本实用新型的一种驱动模块电路图。

图中1.灯头，2.支架，3.灯杆，31.安装板，32.摄像头，33.手势传感器u4，34.齿轮，35.齿条，36.底杆，37.支撑杆，4.底座，41.触控板，5.主控模块，6.光感模块，7.时钟模块，8.手势模块，81.手势数据电路，9.坐姿模块，91.摄像头电源控制电路，10.触控模块，11.驱动模块，12.wifi模块，13.供电模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

一种多功能智能台灯，如图1所示，包括依次连接的灯头1、支架2、灯杆3和底座4，底座4上设置有触控板41，底座4内设置有控制电路。支架2包括第一支架和第二支架，第一支架的一端与灯头的一端固定连接，第一支架的另一端与第二支架的一端通过转轴连接，第二支架的另一端与灯杆3的顶部通过转轴连接。灯杆3的底部卡接固定在底座4上。

第一支架与第二支架之间和支架2与灯杆3通过转轴连接，位置能相对转动，可以调节灯光照射的位置和范围。

灯杆3上设置有安装板31，安装板31固定连接在灯杆3上，安装板上设置有摄像头32和手势传感器u4，手势传感器u433设置在摄像头32的下方，手势传感器u433与摄像头32的感应部位均向灯杆外侧设置。手势传感器u433与安装板31固定连接。

如图2所示，安装板31中还设置有齿轮34，摄像头32底部固定连接有底杆36。齿轮34的一侧暴露于安装板31外，齿轮34的另一侧与竖直运动的齿条35啮合；齿条35的底端与底杆36的一端通过转轴连接，底杆36的中间位置设置有竖直的支撑杆37，支撑杆37与底杆36通过转轴相连接。

用户通过转动齿轮34从而调节摄像头32的照射方向。当用户向下滚动齿轮34时，齿条35向上位移，底杆36与齿条35连接的一端随着齿条一起向上位移，因为支撑杆37固定不动，所以底杆36以与支撑杆37之间的转轴为支点，进行杠杆运动，底杆36右侧向上转，底杆36的左侧向下转，底杆36带动摄像头32转动，摄像头32的头部向下调节。同理，当用户向上转动齿轮34时，带动齿条35向下位移，底杆36以与支撑杆37之间的转轴为支点，底杆36的右侧相下转，底杆36的左侧向上转，从而带动摄像头32头部向上调节。调节摄像头32的拍摄角度，能改变检测范围，按照实际调整，增加了坐姿检测的范围，增强了环境适应性。

底座4内部设置有控制电路，如图3所示，控制电路包括主控模块5、光感模块6、时钟模块7、手势模块8、坐姿模块9、触控模块10、驱动模块11、wifi模块12和供电模块13。供电模块13为各个模块供电，主控模块5与各个模块通信连接。

如图4所示，主控模块5包括主控芯片u1，主控芯片u1的型号为at32f413cct7。

主控芯片u1的14脚与供电模块13的输入端相连接，检测外部供电的电源大小，是5v的充电宝供电或是12v的适配器供电。台灯支持充电宝供电和适配器供电，两种供电方式，通用性和适应性强。

主控芯片u1的11脚连接坐姿模块9，控制摄像头32的电源开关，主控芯片u1的30脚和31脚与坐姿模块通过uart串口连接。坐姿模块9包括摄像头32和摄像头电源控制电路91，摄像头电源控制电路91包括带寄生二极管的p沟道mos管q1、电阻r14、电阻r8、电阻r9和npn三极管q2；电阻r8的第一端连接主控芯片u1的11脚，电阻r8的第二端连接电阻r9的第一端，电阻r9的第二端接地；电阻r8的第二端连接三极管q2的基极，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极连接电阻r14的第一端，电阻r14的第二端连接mos管q1的栅极，mos管q1的源极连接供电模块13的输出端，mos管q1的漏极连接摄像头的电源端。主控芯片u1通过11脚发送高低电平控制坐姿模块9中摄像头32的开关，当发送低电平时，三极管q2截止，mos管q1栅极高电平，所以mos管q1截止，摄像头32断电；当主控该芯片发送高电平时，三极管q2导通，mos管q1栅极低电平导通，供电模块13通过mos管q1为摄像头32供电。主控芯片u1通过与坐姿模块9的uart串口连接，接收摄像头32拍摄的图片，进行图像识别，识别用户的坐姿。图像识别技术是现有的成熟的技术，不具有程序上的改进。

光感模块6包括光感传感器u2，光感传感器u2的型号为veml6030，主控芯片u1通过i2c通信与光感模块6相连接，主控芯片u1的42脚与光感传感器u2的5脚相连接，主控芯片u1的43脚与光感传感器u2的2脚相连接。主控芯片u1的40脚与光感模块6的中断端相连接，光感传感器u2的中断端为3脚。当主控芯片u1接收到光感模块6的中断信号时，通过i2c接收光感信号，做出相应的调光动作。

如图5所示，手势模块8包括手势传感器u4、手势芯片u3和手势数据电路81。手势传感器u4为集手势感应、距离感应和光照感应三合一的手势传感器u4，手势传感器u4的型号为gp2ap054a00f，手势芯片u3的型号为stm32f030f4p6。手势芯片u3通过uart串口与主控芯片u1连接，主控芯片u1的21脚和手势芯片u3的17脚连接，主控芯片u1的22脚与手势芯片u3的18脚连接，手势芯片u3的13脚为中断端，与主控芯片u1的41脚接。手势传感器u4通过i2c与手势芯片u3相连接，手势芯片u3的11脚与手势传感器u4的6脚相连接，手势芯片u3的12脚与手势传感器u4的4脚连接，手势传感器u4的3脚与手势芯片u3的13脚相连接。手势传感器u4检测用户手势的上下左右与远近，并发送中断信号，通过i2c将手势信号传递给手势芯片u3，手势芯片u3将手势信号通过uart串口传递给主控该芯片；当主控芯片u1接收到手势模块10发送的中断信号时，通过uart接收手势信息，做出相信的调光动作，如调节灯光亮度。根据信息输出是常规的技术手段，没有程序上的改进。通过手势控制灯光状态，不需要额外的设备，也不需要触控的接触，结构简单，控制方式便捷，提高了用户体验，人机交互性强。

手势数据电路81包括电阻r34、电阻r37、电阻r38、电阻r39、电阻r40、稳压二极管d1、npn三极管q4、p沟道mos管q3；电阻r39的第一端连接手势芯片u3的17脚，电阻r39的第二端连接三极管q4的基极，三极管q4的集电极连接电阻r37的第一端，三极管q4的发射极接地；电阻r37的第二端连接mos管q3的栅极，mos管q3的源极连接电阻r38的第一端，电阻r38的第二端连接电阻r40的第一端，电阻r40的第二端接地；mos管q3的栅极连接电阻r34的第一端，mos管q3的漏极连接电阻r34的第二端；稳压二极管d1的阳极接地，稳压二极管d1的阴极接二极管d40的第一端；稳压二极管的阴极连接手势芯片u3的18脚，电阻r38的第一端连接外部接口，为手势数据输出端。设置有外部接口，连接外部设备；在手势芯片u3进行uart串口通信时，将数据从外部接口传递给的外部设备，在外部设备中对手势数据进行记录和保存，方便数据的记录、保存和日后数据的查询。

如图6所示，时钟光模块7包括四位八段的数码管u6和时钟芯片u5，时钟芯片u5的型号为tm1650。时钟芯片u5通过i2c通信和主控芯片u1相连接，主控芯片u1的17脚和时钟芯片u5的2脚相连接，主控芯片u1的18脚与时钟芯片u5的3脚相连接；时钟芯片u5的四个位选端和八个段选端分别与数码管相连接。

如图7所示，wifi模块12包括wifi芯片u7、扩音器和扩音器控制芯片u8；wifi芯片u7的型号为emw3380dm，扩音器控制芯片u8的型号为bl6306。扩音器与扩音器控制芯片u8的5脚和8脚相连接；扩音器控制芯片u8的3脚连接电阻r23的第一端，电阻r23的第二端连接电容c14的第一端，电容c14的第二端连接wifi芯片u7的21脚，扩音器控制芯片u8的4脚连接电阻r25的第一端，电阻r25的第二端连接电容c15的第一端，电容c15的第二端连接wifi芯片u7的16脚；电阻r25的第二端连接电容c17的第一端，电容c17的第二端连接wifi芯片u7的15脚。扩音器控制芯片u8的1脚与电阻r51的第一端相连接，电阻r51的第二端与wifi芯片u7的6脚连接。wifi芯片u7通过uart串口与主控模块相连接，主控芯片u1的12脚与wifi芯片u7的12脚连接，主控芯片u1的13脚与wifi芯片u7的37脚相连接。用户的移动设备与wifi模块12相连接，通过移动设备下发调光命令，wifi模块12通过uart串口通信将命令传达给主控芯片u1，主控芯片u1再进行相应的调光动作。主控芯片u1通过uart串口向wifi芯片u7发送扩音器播音命令，wifi芯片u7再发送给扩音器控制芯片u8，扩音器控制芯片u8控制扩音器播音。丰富了功能，增加语音播报的功能，此外，增加了语音的形式与用户交互，提高了用户体验和人机交互性能。

如图8所示，触控模块10包括触控按键和触控芯片u9；触控芯片u9的型号为hr7p201fhs3。触控按键的四个输出端分别与电阻r12、电阻r13、电阻r15和电阻r16的第一端相连接，电阻r12的第二端与触控芯片u9的5脚相连接，电阻r13的第二端与触控芯片u9的6脚相连接，电阻r15的第二端与触控芯片u9的7脚相连接，电阻r16的第二端与触控芯片u9的8脚相连接。触控芯片u9与主控芯片u1通过i2c通信连接，主控芯片u1的28脚和触控芯片u9的14脚连接，主控芯片u1的29脚和触控芯片u9的15脚连接。主控芯片u1的32脚与触控芯片u92脚连接，接收触控芯片u9的中断信号。当主控芯片u1接收到触控芯片u9发送的中断信号时，通过i2c接收触控信息，做出相应的调光动作，如调整光的亮度或色温。根据信息输出是常规的技术手段，没有程序上的改进。丰富了多功能台灯的功能性。

驱动模块11包括电路结构相同的亮度驱动电路和调色温驱动电路，主控芯片u1的27脚与驱动模块11的色温调节端相连接，主控芯片u1的26脚与驱动模块中的亮度调节端相连接。主控芯片u1输出pwm信号，从而控制灯的亮度和色温。如图9所示，为亮度驱动电路，亮度驱动电路包括pwm芯片u10，pwm芯片u10型号为sy8746a。主控芯片u1的26脚连接pwm芯片u10的7脚和电阻r47的第一端，电阻r47的第二端连接pwm芯片u10的2脚。供电模块13的输出端连接电阻r48的第一端，电阻r48的第二端连接pwm芯片u10的6脚，pwm芯片u10的3脚接电感ls3的一端，电感ls3的第二段连接电解电容c28的负极端，电解电容c28的正极端连接电阻r48的第二端，pwm芯片u10的3脚连接二极管d3的阳极，二极管d3的阴极连接电阻r48的第一端。电解电容c28的两端为亮度驱动电路的输出端，连接led，控制led亮度。色温驱动电路的电路结构与亮度驱动电路相同，色温驱动电路根据主控芯片u1输出的pwm信号调节灯光的色温，亮度驱动电路根据主控芯片u1输出的pwm信号调节灯管的亮度，丰富多功能台灯的功能。

本实用新型通过手势传感器u4，使得用户能通过手势控制灯光效果，提高了人机交互的性能，提升了用户体验。通过摄像头识别用户的坐姿，对不良坐姿提醒，保护的用户的用眼健康，提高了人机交互的性能。通过齿轮调节摄像头的照射范围，增强了环境适应性，提高识别的准确性。台灯拥有wifi功能、语音播报功能、时钟功能、触控功能、光感自适应功能，功能完整、丰富。