一种LED双控式采样保持型节能控制系统的制作方法

本发明涉及电子设备的技术领域，具体是指一种LED双控式采样保持型节能控制系统。

背景技术：

现在LED照明灯已经成为人们生活中必不可少的电器。但是，现有LED照明灯多采用手动控制的方式和声控的方式来实现对灯的开启或关闭，即手动控制的方式是通过弹片式机械开关来开启或关闭LED灯，由于这种控制方式无法实现自动开启或关闭LED灯，当人长时间离开房间，忘记关闭照明灯时，就会造成能源浪费；而声控的方式则是通过声音传感器对LED灯使用范围内的声音进行采集，当声音传感器采集到有声音时，LED等则会被点亮，这种控制方式使用时在白天和夜晚只要在其控制范围内有声音便会点亮LED灯，该控制方式不能根据LED灯使用的范围的亮度来控制LED灯的开启与关闭，这便造成能源极大浪费。

因此，提供一种LED节能控制系统便是当务之急。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的LED灯控制系统不能根据环境亮度和人员流动情况来控制LED灯的开启与关闭的缺陷，本发明提供一种LED双控式采样保持型节能控制系统。

本发明通过以下技术方案来实现：一种LED双控式采样保持型节能控制系统，主要由单片机，均与单片机相连接的蜂鸣器、电源、控制器、信号处理单元和亮度传感器，与控制器相连接的LED灯，以及与信号处理单元相连接的红外线探头HW组成；所述信号处理单元由处理芯片U，场效应管MOS1，三极管VT3，正极与场效应管MOS1的源极相连接、负极与三极管VT3的基极相连接的极性电容C6，一端与场效应管MOS1的源极相连接、另一端与三极管VT3的发射极相连接的电阻R7，P极与三极管VT3的发射极相连接、N极经电阻R8后与处理芯片U的COM管脚相连接的二极管D3，一端与三极管VT3的集电极相连接后接地、另一端与处理芯片U的COM管脚相连接的电感L2，负极与场效应管MOS1的漏极相连接、正极与处理芯片U的CF管脚相连接的极性电容C7，分别与处理芯片U的CM管脚和红外线探头HW相连接的二阶滤波放大电路，串接在二阶滤波放大电路与处理芯片U的IN管脚之间的采样保持电路，以及分别与处理芯片U的PWM管脚和OUT管脚以及COM管脚相连接的信号输出调理电路组成；所述场效应管MOS1的栅极与处理芯片U的CC管脚相连接、其漏极还与处理芯片U的CM管脚相连接；所述三极管VT3的集电极接地；所述处理芯片U的GND管脚接地、其VS管脚则与外部12V直流电源相连接；所述信号输出调理电路与单片机相连接。

进一步的，所述采样保持电路由放大器P3，三极管VT5，三极管VT6，正极经电阻R18后与三极管VT5的基极相连接、负极与二阶滤波放大电路相连接的极性电容C13，一端与极性电容C13的正极相连接、另一端接地的电阻R19，正极经电阻R20后与三极管VT5的集电极相连接、负极接地的极性电容C16，负极与三极管VT5的发射极相连接后接地、正极经电阻R15后与三极管VT6的集电极相连接的极性电容C14，正极与场效应管MOS2的栅极相连接、负极经电阻R21后与放大器P3的正极相连接的极性电容C15，P极与极性电容C13的正极相连接、N极经电阻R16后与场效应管MOS2的源极相连接的二极管D7，一端与三极管VT6的基极相连接、另一端与场效应管MOS2的漏极相连接的可调电阻R17，一端与三极管VT6的发射极相连接、另一端与放大器P3的输出端相连接的电阻R22，P极与放大器P3的正极相连接、N极经电阻R23后与放大器P3的输出端相连接的二极管D8，以及负极与放大器P3的负极相连接后接地、正极经电阻R24后与放大器P3的输出端相连接的极性电容C17组成；所述放大器P3的输出端还与处理芯片U的IN管脚相连接。

所述二阶滤波放大电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，正极经电阻R3后与放大器P1的正极相连接、负极与红外线探头HW相连接的极性电容C2，正极与放大器P1的负极相连接、负极与三极管VT1的基极相连接的极性电容C4，一端与放大器P1的负极相连接、另一端与三极管VT1的基极相连接的电阻R4，正极与三极管VT2的基极相连接、负极经电感L1后与放大器P1的负极相连接的极性电容C5，P极经电阻R6后与极性电容C5的负极相连接、N极经电阻R5后与放大器P1的负极相连接的二极管D2，正极与放大器P1的输出端相连接、负极与极性电容C13的负极相连接的极性电容C3，P极经电阻R2后与放大器P1的正极相连接、N极与极性电容C3的负极相连接的二极管D1，以及负极与放大器P1的正极相连接、正极经可调电阻R1后与二极管D1的N极相连接的极性电容C1组成；所述三极管VT1的集电极接地、其发射极与二极管D2的N极相连接；所述三极管VT2的集电极与处理芯片U的CM管脚相连接后接地、其发射极与极性电容C3的负极相连接。

所述信号输出调理电路由放大器P2，三极管VT4，正极与处理芯片U的OUT管脚相连接、负极经电阻R11后与放大器P2的正极相连接的极性电容C9，P极经电阻R9后与三极管VT4的发射极相连接、N极经可调电阻R10后与放大器P2的输出端相连接的二极管D4，正极与的三极管VT4的发射极相连接、负极与二极管D4的P极相连接后接地的极性电容C8，P极与处理芯片U的PWM管脚相连接、N极与三极管VT4的基极相连接的二极管D5，正极经电阻R13后与三极管VT4的集电极相连接、负极接地的极性电容C11，P极经电阻R12后与放大器P2的负极相连接、N极放大器P2的输出端相连接的二极管D6，正极与放大器P2的输出端相连接、负极与单片机相连接的极性电容C10，以及正极经电阻R14后与放大器P2输出端相连接、负极与放大器P2的负极相连接后接地的极性电容C12组成；所述极性电容C9的负极还分别与处理芯片U的COM管脚和三极管VT4的发射极相连接。

为确保本发明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了为AD736集成芯片来实现。同时所述红外线探头HW为KR-P900广角红外线探头。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

(1)本发明能通过对LED灯使用范围内的人员流动情况和其使用范围内的亮度情况来对LED灯的开启与关闭进行控制，并且本发明能对采集的人员流动信息进行准确的分析处理，使本发明对LED灯的开启与关闭控制更准确，从而确保了本发明能准对LED进行控制，能较好的实现人们对LED控制系统在节能方面的要求。

(2)本发明能对接收信号中的干扰信号进行消除或抑制，使电信号更加平稳；并且本发明还能对图像数据信号的带宽进行限制，以滤除图像数据信号中的高频干扰和尖峰毛刺，并且对图像数据信号中的高频干扰进行滤除，使图像数据信号更干净、更平稳，有效的提高了本发明对信号处理的准确性，从而确保了本发明能准对LED进行控制。

(3)本发明能对模拟信号在被转换的过程中的电平值进行恒定，有效的保证模拟信号转换的精度，能使输入的模拟信号在被转换前的信号电平保持稳定，从而确保了本发明对信号处理的准确性，有效的提高了本发明对LED的开启与关闭控制的准确性。

(4)本发明红外线探头为KR-P900型广角红外线探头，该红外线探头能进行广角180°的探测，其具有准确性高、灵敏度强等优点，因此，确保了本发明对LED灯使用范围人员监测的准确性。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图。

图2为本发明的信号处理单元的电路结构示意图。

图3为本发明的采样保持电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明主要由单片机，均与单片机相连接的蜂鸣器、电源、控制器、信号处理单元和亮度传感器，与控制器相连接的LED灯，以及与信号处理单元相连接的红外线探头HW组成。

为确保本发明的可靠运行，所述的单片机优先采用FM8PE59A单片机来实现。该FM8PE59A单片机的TI0管脚与蜂鸣器相连接，PIN0管脚与信号处理单元相连接，PIN1管脚与亮度传感器相连接，POUT1管脚与控制器相连接，PVC管脚与电源相连接。所述的电源为12V直流电压，该12V直流电压为整个控制系统供电。

运行时，所述的亮度传感器优先采用RA-1805NO亮度传感器来实现；该RA-1805NO亮度传感器内设置有光敏电阻，该亮度传感器对亮度进行探测时环境有亮度时光敏电阻的阻值变大，即亮度传感器输出低电流信号；当亮度传感器对亮度进行探测时环境没有亮度时光敏电阻的阻值变小，即亮度传感器输出高电流信号。该亮度传感器用于监测LED灯使用范围内的环境亮度，并根据监测的LED使用范围内的环境亮度来输出相应的电流信号给单片机，。同时，本发明的红外线探头HW为KR-P900广角红外线探头，该红外线探头能对LED灯的使用范围进行广角180°的探测，即对LED灯使用范围内有无人员进行探测，该红外线探头同时将探测到的信息传输给信号处理单元，该信号处理单元对接收信号中的干扰信号进行消除或抑制，使电信号更加平稳；并且本发明还能对图像数据信号的带宽进行限制，以滤除图像数据信号中的高频干扰和尖峰毛刺，并且对图像数据信号中的高频干扰进行滤除，使图像数据信号更干净、更平稳；该信号处理单元则将处理后的信号转换图像数据信号传输给单片机。本发明的红外线探头HW和亮度传感器共同形成一个双重开关。

本发明在使用时，在单片机接收到红外线探头HW传输的为有人在LED灯使用范围内时，单片机在接收到低电流信号的时不会输出控制信号给控制器，LED灯也不会被开启。只有在亮度传感器传输的为高电流信号和红外线探头HW监测到有人的信息同时传输给单片机时，单片机才会输出控制电压给控制器，控制器便输出驱动电压，LED灯便被开启。当人离开红外线探头HW探的探测范围时，红外线探头探HW将该信号反馈给单片机，这时单片机输出控制电流给蜂鸣器，蜂鸣器开始发出提示声，该提示声用于提醒人们LED灯将自动关闭，该单片机则在蜂鸣器工作3秒后自动停止对LED灯输出电流，此时LED灯被关闭，同时单片机也会恢复到重新开启状态。

其中，所述的信号处理单元如图2所示，所述信号处理单元由处理芯片U，场效应管MOS1，三极管VT3，电阻R7，电阻R8，极性电容C6，极性电容C7，电感L2，二极管D3，采样保持电路，二阶滤波放大电路，以及信号输出调理电路组成。

连接时，极性电容C6的正极与场效应管MOS1的源极相连接，负极与三极管VT3的基极相连接。电阻R7的一端与场效应管MOS1的源极相连接，另一端与三极管VT3的发射极相连接。二极管D3的P极与三极管VT3的发射极相连接，N极经电阻R8后与处理芯片U的COM管脚相连接。电感L2的一端与三极管VT3的集电极相连接后接地，另一端与处理芯片U的COM管脚相连接。

同时，极性电容C7的负极与场效应管MOS1的漏极相连接，正极与处理芯片U的CF管脚相连接。二阶滤波放大电路分别与处理芯片U的CM管脚和红外线探头HW相连接。采样保持电路串接在二阶滤波放大电路与处理芯片U的IN管脚之间。信号输出调理电路分别与处理芯片U的PWM管脚和OUT管脚以及COM管脚相连接。

所述场效应管MOS1的栅极与处理芯片U的CC管脚相连接，其漏极还与处理芯片U的CM管脚相连接；所述三极管VT3的集电极接地；所述处理芯片U的GND管脚接地，其VS管脚则与外部12V直流电源相连接；所述信号输出调理电路与单片机相连接。

实施时，为确保本发明的实际使用效果，所述处理芯片U则优先采用了为AD736集成芯片来实现。所述场效应管MOS1，三极管VT3，电阻R7，电阻R8，极性电容C6，极性电容C7，电感L2和二极管D3形成高阻抗器，该高阻抗器能对信号中的电磁干扰信号进行消除或抑制。所述二阶滤波放大电路的输入端与红外线探头探HW的信号输出端相连接；而信号输出调理电路的输出端则与FM8PE59A单片机的PIN0管脚相连接。

进一步地，所述二阶滤波放大电路由放大器P1，三极管VT1，三极管VT2，可调电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，电阻R5，电阻R6，极性电容C1，极性电容C2，极性电容C3，极性电容C4，极性电容C45，电感L1，二极管D1，以及二极管D2组成。

连接时，极性电容C2的正极经电阻R3后与放大器P1的正极相连接，负极与红外线探头HW相连接。极性电容C4的正极与放大器P1的负极相连接，负极与三极管VT1的基极相连接。电阻R4的一端与放大器P1的负极相连接，另一端与三极管VT1的基极相连接。极性电容C5的正极与三极管VT2的基极相连接，负极经电感L1后与放大器P1的负极相连接。

其中，二极管D2的P极经电阻R6后与极性电容C5的负极相连接，N极经电阻R5后与放大器P1的负极相连接。极性电容C3的正极与放大器P1的输出端相连接，负极与极性电容C13的负极相连接。二极管D1的P极经电阻R2后与放大器P1的正极相连接，N极与极性电容C3的负极相连接。极性电容C1的负极与放大器P1的正极相连接，正极经可调电阻R1后与二极管D1的N极相连接。

所述三极管VT1的集电极接地，其发射极与二极管D2的N极相连接；所述三极管VT2的集电极与处理芯片U的CM管脚相连接后接地，其发射极与极性电容C3的负极相连接。

更进一步地，所述信号输出调理电路由放大器P2，三极管VT4，电阻R9，可调电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，极性电容C9，极性电容C10，极性电容C11，极性电容C12，二极管D4，二极管D5，以及二极管D6组成。

连接时，极性电容C9的正极与处理芯片U的OUT管脚相连接，负极经电阻R11后与放大器P2的正极相连接。二极管D4的P极经电阻R9后与三极管VT4的发射极相连接，N极经可调电阻R10后与放大器P2的输出端相连接。极性电容C8的正极与的三极管VT4的发射极相连接，负极与二极管D4的P极相连接后接地。

同时，二极管D5的P极与处理芯片U的PWM管脚相连接，N极与三极管VT4的基极相连接。极性电容C11的正极经电阻R13后与三极管VT4的集电极相连接，负极接地。二极管D6的P极经电阻R12后与放大器P2的负极相连接，N极放大器P2的输出端相连接。极性电容C10的正极与放大器P2的输出端相连接，负极与FM8PE59A单片机的PIN0管脚相连接。极性电容C12的正极经电阻R14后与放大器P2输出端相连接，负极与放大器P2的负极相连接后接地。所述极性电容C9的负极还分别与处理芯片U的COM管脚和三极管VT4的发射极相连接。

如图3所示，所述采样保持电路由放大器P3，三极管VT5，三极管VT6，场效应管MOS2，电阻R15，电阻R16，可调电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21，电阻R22，电阻R23，电阻R24，极性电容C13，极性电容C14，极性电容C15，极性电容C16，极性电容C17，二极管D7，以及二极管D8组成。

连接时，极性电容C13的正极经电阻R18后与三极管VT5的基极相连接，负极与二阶滤波放大电路相连接。电阻R19的一端与极性电容C13的正极相连接，另一端接地。极性电容C16的正极经电阻R20后与三极管VT5的集电极相连接，负极接地。

其中，极性电容C14的负极与三极管VT5的发射极相连接后接地，正极经电阻R15后与三极管VT6的集电极相连接。极性电容C15的正极与场效应管MOS2的栅极相连接，负极经电阻R21后与放大器P3的正极相连接。二极管D7的P极与极性电容C13的正极相连接，N极经电阻R16后与场效应管MOS2的源极相连接。可调电阻R17的一端与三极管VT6的基极相连接、另一端与场效应管MOS2的漏极相连接。

同时，电阻R22的一端与三极管VT6的发射极相连接，另一端与放大器P3的输出端相连接。二极管D8的P极与放大器P3的正极相连接，N极经电阻R23后与放大器P3的输出端相连接。极性电容C17的负极与放大器P3的负极相连接后接地，正极经电阻R24后与放大器P3的输出端相连接。所述放大器P3的输出端还与处理芯片U的IN管脚相连接。

本发明的采样保持电路中的三极管VT4与三极管VT5形成了一个反馈环，极性电容C14包含在反馈环内，因而能保持电压有较高的精度和线性度。放大器P3用于输出脉冲，场效应管MOS2用于采样保持切换，即保持极性电容C14贮存采样信号信息。因而该采样保持电路能对模拟信号在被转换的过程中的电平值进行恒定，有效的保证模拟信号转换的精度，能使输入的模拟信号在被转换前的信号电平保持稳定，从而确保了本发明对信号处理的准确性，有效的提高了本发明对LED的开启与关闭控制的准确性。

本发明的信号处理单元能对接收信号中的干扰信号进行消除或抑制，使电信号更加平稳；并且本发明还能对图像数据信号的带宽进行限制，以滤除图像数据信号中的高频干扰和尖峰毛刺，并且对图像数据信号中的高频干扰进行滤除，使图像数据信号更干净、更平稳，有效的提高了本发明对信号处理的准确性，从而确保了本发明能准对LED进行控制。

如上所述，便可以很好的实现本发明。