磁感应电路、磁控开关电路、电路板、磁控装置及磁控灯的制作方法

本发明涉及磁控技术领域，尤其是涉及磁感应电路、磁控开关电路、电路板、磁控装置及磁控灯。

背景技术：

目前，利用磁感应原理进行多种电压输出通常采用按钮和触摸感应的方式，调整和控制的精确性不高，由于磁感应元件的配置方式单一，难于实现在一定范围内的精确调节，影响产品的使用感受。例如，对于灯具的亮度的调节，目前的调档式调节，仅能在固定的亮度挡位之间进行调节，无法实现精确的“平顺”调节。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种磁感应电路、磁控开关电路及磁控装置，能够实现精准的多段电压调整，控制连续性好。

第一方面，本发明的一个实施例提供了磁感应电路，包括：磁感应模块、电压比较模块及电压输出模块；

所述磁感应模块，用于感应外界磁场，输出第一电压信号；

所述电压比较模块输入端连接所述磁感应模块的输出端，用于接收所述第一电压信号，并结合参考电压，输出第二电压信号；

所述电压输出模块的输入端连接连接所述电压比较模块的输出端，用于根据所述第二电压信号及分压关系输出第三电压信号。

本发明实施例的磁感应电路至少具有如下有益效果：本发明实施例的磁感应电路通过感应外接磁场产生电压信号，并结合参考电压与电压比较模块的门限值进行比较，仅在达到门限时输出电压信号，实现可调节的电压输出效果。

根据本发明的另一些实施例的磁感应电路，所述磁感应模块包括双极性线性霍尔传感器。

根据本发明的另一些实施例的磁感应电路，所述电压比较模块包括第一参考电压端和第二参考电压端，所述第一参考电压端和第二参考电压端用于连接参考电压，以使所述电压比较模块输出第二电压信号。

根据本发明的另一些实施例的磁感应电路，所述电压比较模块包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的反相输入端连接配置为第一参考电压端，所述第二运算放大器的同相输入端配置为第二参考电压端，所述第一运算放大器的同相输入端与所述第二运算放大器的反相输入端分别与所述磁感应模块的输出端连接。第一参考电压端和第二参考电压端分别施加第一参考电压和第二参考电压，结合第一电压信号确定输出的第二电压信号是否为高电平。

根据本发明的另一些实施例的磁感应电路，所述电压比较模块还包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极连接所述第一运算放大器的输出端，所述第二二极管的正极连接所述第二运算放大器的输出端，所述第一二极管与所述第二二极管的负极连接。

根据本发明的另一些实施例的磁感应电路，所述电压输出模块包括至少一个电压输出单元，所述电压输出单元的输出端配置为第一电压输出端，所述至少一个电压输出单元根据所述第二电压信号并通过所述第一电压输出端输出第三电压信号。

根据本发明的另一些实施例的磁感应电路，所述电压输出模块还包括主动锁定端和被动锁定端，所述主动锁定端和被动锁定端可共同配合控制所述第三电压信号的输出。

根据本发明的另一些实施例的磁感应电路，所述电压输出模块包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管的栅极均连接所述电压比较模块的输出端，所述第一晶体管的源极配置为第一电压输出端，所述第二晶体管的源极配置为主动锁定端，所述第一晶体管的栅极和漏极之间设有第一电阻。

根据本发明的另一些实施例的磁感应电路，所述电压输出模块还包括被动锁定端，所述被动锁定端与所述电压比较模块的输出端连接。当多个磁感应电路同时使用时，可将主动锁定和被动锁定端连接，主动锁定端可使与之连接的被动锁定端所在的磁感应电路失效，从而在同一时刻只有一个磁感应电路有效，实现“低位锁定”的效果。

根据本发明的另一些实施例的磁感应电路，所述磁感应模块包括霍尔传感器。

第二方面，本发明的一个实施例提供了磁控开关电路:包括至少一个本发明第一方面实施例的磁感应电路，还包括控制模块，所述控制模块包括基准分压电阻、至少一个可变电阻、与所述第一电压输出端连接的电压输入端以及第二电压输出端，所述电压输入端依次连接所述至少一个可变电阻和所述分压电阻，所述至少一个可变电阻一端连接所述电压输入端，另一端连接所述分压电阻及所述第二电压输出端。

本发明实施例的磁控开关电路至少具有如下有益效果：为了实现精确的电压调控，可在磁控开关电路包含多个磁感应电路，这样通过适当调整控制模块的分压关系可以输出规律变化的电压序列。

根据本发明的另一些实施例的磁控开关电路，所述第一参考电压端和所述第二参考电压端分别连接第一参考电压和第二参考电压。

根据本发明的另一些实施例的磁控开关电路，所述至少一个磁感应电路的主动锁定端连接另一所述磁感应电路的被动锁定端。

通过适当调整控制模块的分压关系以及“低位锁定”的功能，可输出具有特定规律的电压序列，并且理论上可设置多个磁感应电路，实现精确的电压输出，以提供“渐变”的控制效果，提升用户使用感受。

第三方面，本发明的一个实施例提供了线路板：包括有本发明第一方面实施例所述的磁感应电路或本发明第二方面实施例所述的磁控开关电路。

第四方面，本发明的一个实施例提供了磁控装置，包括本发明第二方面实施例所述的磁控开关电路，还包括容纳部，所述磁控开关电路设置于所述容纳部内。

本发明实施例的磁控装置电路至少具有如下有益效果：包括磁控开关电路的磁控装置通过适当调整控制模块的分压关系以及“低位锁定”的功能，可输出具有特定规律的电压序列，并且理论上可设置多个磁感应电路，实现精确的电压输出，以提供“渐变”的控制效果，提升用户使用感受。

根据本发明的另一些实施例的磁控装置，所述磁控开关电路按照所述(磁控开关电路的)第二电压输出端输出电压大小进行排列，以形成磁控开关电路阵列，所述排列的方式包括：升序排列、降序排列或循环排列。可结合不同的产品需求，调整磁控开关电路的排列顺序，实现不同的“渐变”效果。

第五方面，本发明的一个实施例提供了磁控灯，包括本发明第二方面实施例所述的磁控开关电路。

本发明一些实施例的磁控灯至少具有如下有益效果：包括磁控开关电路的磁磁控灯通过适当调整控制模块的分压关系以及“低位锁定”的功能，可输出具有特定规律的电压序列，并且理论上可设置多个磁感应电路，实现精确的电压输出，以提供“渐变”的控制效果，提升用户使用感受。

附图说明

图1是本发明实施例中磁感应电路的结构框图；

图2是本发明实施例中磁感应电路的电路结构图；

图3是本发明实施例中霍尔传感器输出电压随磁场强度的变化趋势图；

图4是本发明实施例中磁性开关电路的结构框图；

图5a-5c是本发明实施例中磁控开关电路阵列的控制示意图；

图6是本发明实施例中电路板结构示意图；

图7是本发明另一实施例中电路板结构示意图。

附图标记

100、磁感应模块；200、电压比较模块；300、电压输出模块。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

目前，利用磁感应原理进行多种电压输出通常采用按钮和触摸感应的方式，调整和控制的精确性不高，由于之感应元件的配置方式单一，难于实现在一定范围内的简便调节，影响产品的使用感受。例如，对于灯具的亮度的调节，目前的调档式调节，仅能在固定的亮度挡位之间进行调节，无法实现精确调节。

基于此，本发明实施例提供了磁感应电路、磁控开关电路及磁控装置及磁控灯。

参照图1，示出了本发明实施例中的磁感应电路的结构框图，该电路包括，磁感应模块100、电压比较模块200及电压输出模块300，其中，电压比较模块200输入端连接磁感应模块100的输出端，电压输出模块300的输入端连接连接电压比较模块200的输出端。

在一些实施例中，磁感应模块100包括双极性线性霍尔传感器u1(下文简称“霍尔传感器”)，磁感应模块100感应外界磁场，输出第一电压信号，第一电压信号进一步发送至电压比较模块200，电压比较模块200连接参考电压，并结合参考电压进行比较运算，确定第一电压信号是否达到电压比较模块200的门限值，若达到该门限值，则电压比较模块200输出高电平，若未达到该门限值，则电压比较模块200输出低电平，输出的高电平或低电平即为第二电压信号；电压输出模块300接收电压比较模块200的第二电压信号，当第二电压信号为高电平信号时，该高电平信号使电压输出模块300导通，进一步实现电压的输出。

本发明实施例的磁感应电路通过感应外接磁场产生电压信号，并结合参考电压与电压比较模块200的门限值进行比较，仅在达到门限时输出电压信号，实现可调节的电压输出效果。

参考图2，示出了本发明实施例的磁感应电路具体电路结构图，其中，双极性线性霍尔传感器u1包括三个引脚，其中第一引脚连接5v电源和第二引脚分接地，第三引脚为该霍尔传感器u1的输出端，用于在感应到外界磁场后输出第一电压信号。

在一些实施例中，电压比较模块包括第一参考电压端和第二参考电压端，第一参考电压端和第二参考电压端用于连接参考电压，以使电压比较模块输出第二电压信号。

在一具体实施例中，电压比较模块200包括第一运算放大器a1和第二运算放大器a2，第一运算放大器a1的反相输入端配置为第一参考电压端，第二运算放大器a2的同相输入端配置为第二参考电压端，第一运算放大器a1的同相输入端与第二运算放大器a2的反相输入端分别与磁感应模块100的输出端连接。具体地，磁感应电路的第一端口为第一参考电压端，磁感应电路的第二端口为第二参考电压端。

在一些实施例中，电压输出模块包括至少一个电压输出单元，至少一个电压输出单元的输出端配置为第一电压输出端，至少一个电压输出单元根据第二电压信号并通过第一电压输出端输出第三电压信号。

在一具体实施例中，电压输出模块300包括第一晶体管q1和第二晶体管q2，第一晶体管q1和第二晶体管q2的栅极均连接电压比较模块200的输出端，第一晶体管q1的源极配置为第一电源输出端，第二晶体管q2的源极配置为主动锁定端，第一晶体管q1的栅极和漏极之间设有第一电阻r1，r1为mos的栅极电荷的泄放电阻，其能将栅极残存的电荷泄放掉，从而保证人员和电路本身的安全，具体地，磁感应电路的第四端口连接第一二极管q1的一端为第一电压输出端(图中a点)，磁感应电路的第五端口为主动锁定端。

在一些实施例中，电压输出模块300还包括第二电阻r2，r2为限流电阻，对电压比较模块输出的电流实施限流，避免损坏电路。

在一具体实施例中，第一参考电压端和第二参考电压端分别连接第一参考电压和第二参考电压，第一参考电压vrfe1和第二参考电压vrfe1可分别为大于2.5v和小于2.5v的参考电压，可选地，第一参考电压vrfe1和第二参考电压分vrfe1别为3.5v和1.5v。

图3示出了霍尔传感器u1的输出电压随磁场强度的变化趋势图，从图中可见，其线性的范围为-1000gs～1000gs，且n和s极对称，在霍尔传感器u1处于0gs磁场时，输出电压约为2.5v，该电压无法达到电压比较模块200的门限值，此时输出的第二电压信号为低电平，第一晶体管q1和第二晶体管q2不导通，输出第三电压信号为0。

当霍尔传感器u1的n极感受到磁场，并且该磁场强度使霍尔传感器u1第三引脚大于3.5v时，电压比较模块200输出高电平。

当霍尔传感器u1的s极感受到磁场，并且磁场强度使霍尔传感器u1第三引脚电压小于1.5v时，电压比较模块200同样输出高电平。

在本实施例中，调整第一参考电压vrfe1和第二参考电压vref2的电压高低来实现灵敏度的大小，第一参考电压降低vref1电压灵敏度上升，提高第二参考电压vref2电压灵敏度上升，反之亦然。

换言之，无论霍尔传感器u1的n或s极感受到磁场，只要磁场强度使得电压比较模块200第三引脚电压超过电压比较模块200的预设的门限值，电压比较模块200均输出高电平，从而使驱动电压使得第一晶体管q1和第二晶体管q2导通，输出非零的第三电压信号，该第三电压信号即为磁感应电路的输出电压。

在一些实施例中，电压比较模块200还包括第一二极管d1和第二二极管d2，d1和d2为隔离二极管，以隔离第一运算放大器a1和第二运算放大器a2，避免短路，第一二极管d1的正极连接第一运算放大器a1的输出端，第二二极管d2的正极连接第二运算放大器a2的输出端，第一二极管d1和第二二极管d2的负极连接。

在一些实施例中，电压输出模块300还包括被动锁定端，被动锁定端设置在电压比较模块200和电压输出模块300之间。当多个磁感应电路同时使用时，可将主动锁定端和被动锁定端连接，此时，主动锁定端可使与之连接的被动锁定端所在的磁感应电路失效，从而在同一时刻只有一个磁感应电路有效，实现“低位锁定”的效果。其中，磁感应电路的第三端口为被动锁定端。

第二方面，本发明实施例提供磁控开关电路，包括至少一个本发明第一方面实施例的磁感应电路，还包括控制模块，控制模块包括基准的分压电阻rh、至少一个可变电阻、电压输入端(图中b点)，第二电压输出端v0，电压输入端依次连接至少一个可变电阻和作为分压基准的分压电阻rh(下称，基准分压电阻)，至少一个可变电阻一端连接第一电压输出端，另一端连接分压电阻rh及第二电压输出端v0。

参照图4，在一示例情况中，磁感应电路的数量为三个，每一个电压输入端连接一个可变电阻，例如，第一可变电阻rl1、第二可变电阻rl2、第三可变电阻rl3，可变电阻的另一端分别连接第二电压输出端v0以及基准分压电阻rh。这样，第一电压输出端输出的电压可分别通过对应的可变电阻和基准分压电阻rh进行分压，以输出对应不同的电压值，通过设置不同阻值的可变电阻，进一步确定不同的分压关系，以输出对应的电压。

在一示例情况中，第一可变电阻rl1、第二可变电阻rl2、第三可变电阻rl3的阻值依次增大，对应三个可变电阻上的分压值依次增大，从而使第二电压输出端v0输出依次减小的电压。

在另一示例情况中，第一可变电阻rl1、第二可变电阻rl2、第三可变电阻rl3的阻值依次减小，对应三个可变电阻上的分压值依次减小，从而使第二电压输出端v0输出依次增大的电压。

在又一示例情况中，第一可变电阻rl1、第二可变电阻rl2、第三可变电阻rl3的阻值先增大后减小，对应三个可变电阻上的分压值也对应地先增大后减小，从而使第二电压输出端v0输出先减小后增大的电压。

应当理解的是，可根据需要改变可变电阻的阻值以获得其他分压关系，进一步获取不同的电压变化情形，例如，循环变化或周期性变化。

在一些实施例中，当磁控开关电路包括多个磁感应电路时，可将主动锁定端和被动锁定端连接，此时，主动锁定端可使与之连接的被动锁定端所在的磁感应电路失效，从而在同一时刻只有一个磁感应电路有效，实现“低位锁定”的效果，进而使得第二电压输出端v0单次仅输出一个有效电压。

参照图4，在主动锁定端与被动锁定端相连时，当两个相邻的磁性开关电路均感受到磁场的情况下，主动锁定端输出低电平，使得与之相连的磁性开关电路的被动锁定端也为低电平，进一步使得该磁性开关电路无输出，以此实现低位锁定的效果。

在一些实施例中，为了实现精确的电压调控，可在磁控开关电路包含多个磁感应电路，这样通过分压关系以及“低位锁定”的功能，可输出具有特定规律的电压值序列，并且理论上可设置无限个磁感应电路，实现精确的电压输出，以提供“渐变”的控制效果，提升用户使用感受。

第三方面，参照图6和图7，本发明的一个实施例提供了线路板：分别包括有本发明第一方面实施例的磁感应电路或本发明第二方面实施例的磁控开关电路。

第四方面，本发明的一个实施例提供了磁控装置，包括本发明第二方面实施例的磁控开关电路，还包括容纳部，磁控开关电路设置于容纳部内。多个磁控开关电路按照输出电压的关系按一定的顺序排列，例如，递增、递减、循环等，以形成磁控开关电路阵列，下文将结合具体例子进行阐述。

第五方面，本发明的一个实施例提供磁控灯，以进一步阐述磁控开关电路的工作原理，参照图5a-5c，为了实现对于磁控灯的磁控，还包括用于提供外界磁场的磁控件，在本实施例中，磁控件为磁球，应当理解的是，其他形状例如正方体，长方体，带缺口的球形均可作为本实施例中磁控灯的磁控件。

在本实施例中，容纳件为磁性材料(例如铁、钴、镍等)制成的管状件，在一实施例中，管状件的厚度为0.6mm，根据产品需求，管状件的横截面可为圆形，正方形，三角形等其他多种形状，在容纳部内设置有多个磁控开关电路，以形成磁控开关电路阵列。在本实施例中，容纳件为铁制的圆管，当磁球从圆管外划过时，磁控开关电路感受磁球的磁场强度，在对应的位置使得对应的磁控开关电路动作，并且根据该磁控开关电路确定分压关系输出对应的输出电压。

在图5a-5c中，示出了本实施例中的磁控开关电路阵列，参照图5a,当磁球运动到其中一个磁控开关电路的垂直方向时，对应的磁控开关电路动作，参照图5b,当磁球运动到两个磁控开关电路之间时，由于相邻的磁控开关电路通过主动锁定端和被动锁定端连接，此时，上一磁控开关电路继续动作，下一个磁控开关电路的磁感应模块100(霍尔传感器u1)感受到磁场而动作，但是由于“低位锁定”功能，磁控开关电路的不输出电压(即不动作)，参照图5c,当磁球运动到下一个磁控开关电路的垂直方向上时，该磁控开关电路动作，依此类推。

这样，通过控制模块和“低位锁定”，在一个磁控灯的磁控开关电路阵列内，任一位置上仅有一个磁控开关电路输出电压，不会出现电压中断，提高了控制的可靠性，且输出的电压之间可形成规律的电压序列，以提供“渐变”的控制效果，理论上，可以设置无限个磁控开关电路数量，以达到更精密的多段电压调整效果，使得亮度的变化更加的“平顺”，提升用户使用感受。

同时，为了达到磁球和管状件之间良好的滑动效果，将磁球和管状件配置为当管状件垂直放置时，磁球可沿管状件上下滑动，但是又不会落下。

需要说明，当磁球作用于管状件时，大部分的磁场都沿着管壁流失，仅有少部分的磁场进入到管内，通过搭建磁性开关电路阵列，通过检测漏到铁管内部的磁场对磁性开关电路的输出电压进行调整；在一些实施例中，当磁球转到管状件背后，由于磁感应模块100无法检测到磁性信号，从而实现关断的功能；同时由于磁球与感应开关为非接触控制，所以能够实现防水防尘。

在一些实施例中，可在容纳件中将磁控开关电路按照第二电压输出端输出电压的大小关系依次升序排列、降序排列或循环排列，以结合不同的产品需求，实现不同的“渐变”效果。

应当理解的是，本发明实施例提出的磁控灯仅仅只是磁控开关电路的一种应用场景，在任何需要通过磁控感应进行精确控制的场景中，例如，速度调节、音量调节、流量调节，均可采用本发明实施例的磁控开关电路，以达到更加精准的控制效果。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。