本發(fā)明屬于智能臺燈領域，具體的說是一種基于磁阻效應的智能臺燈。

背景技術：

智能臺燈是利用智能感應傳感器檢測使用者的活動后打開開關，在使用者離開后關閉開關，從而實現(xiàn)了節(jié)能的效果。

目前市場上流行的智能臺燈種類多樣、功能齊全，主要用到的智能感應傳感器多為光敏元件、紅外元件(如：紅外熱釋電)。光敏元件是通過檢測環(huán)境中光的強度對燈光的亮度做出相應調(diào)整。人體熱釋電主要是感應人體的紅外線，以此判斷環(huán)境中是否有人體活動，從而使燈光發(fā)生變化。上述現(xiàn)有技術中的智能臺燈所感應的目標單一，因此造成智能臺燈的功能也單一。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于，提供一種多功能并且可以檢測周圍電磁波的智能臺燈，具體的說是基于磁阻效應的智能臺燈。

本發(fā)明所涉及的基于磁阻效應的智能臺燈，其特征在于，包括：控制單元，用于作為所述臺燈的控制核心；藍牙單元，用于和手機無線連接；智能感應單元，用于測試所述臺燈周圍電磁波；led單元，用于作為所述臺燈光源；所述藍牙單元、智能感應單元和led單元分別和控制單元電性連接。

進一步地，所述控制單元包括啟動所述智能臺燈各工作模式的模式選擇模塊，所述模式選擇模塊包括全亮子模塊、節(jié)能子模塊和測試手機子模塊；所述全亮子模塊工作時，所述智能臺燈正常全亮工作；所述節(jié)能子模塊工作時，所述智能臺燈可實時調(diào)整燈光亮度；所述測試手機子模塊工作時，所述智能臺燈可提供燈光提醒；所述智能感應單元由磁敏電阻傳感器構成，所述磁敏電阻傳感器包括傳感電路模塊和信號處理模塊。

更進一步地，所述傳感電路模塊包括惠斯頓橋式磁敏電阻傳感器；所述信號處理模塊包括共模抑制電路、信號放大電路和電壓比較電路。

再進一步地，所述惠斯頓橋式磁敏電阻傳感器中，包括兩對橋臂，相同橋臂內(nèi)的兩個磁敏電阻敏感方向相同，相對橋臂內(nèi)的磁敏電阻敏感方向相反；所述兩對橋臂中有一對橋臂采用軟磁材料進行屏蔽。

還進一步地，所述控制單元以arduino芯片作為處理核心芯片；所述藍牙單元以hc-05藍牙模塊作為核心處理模塊；所述led單元有多個led燈珠組成，所述led燈珠的驅動芯片為pt4115芯片。

又進一步地，所述磁敏電阻傳感器包括vcc端、gnd端和電壓輸出端；所述電壓輸出端與arduino芯片的a/d引腳相連；所述arduino芯片的pwm功能引腳與pt4115芯片的dim端口相連；所述hc-05藍牙模塊和arduino芯片的txd和rxd端口相互對應連接。

優(yōu)選地，所述arduino芯片的11腳與12腳相連，所述arduino芯片的11腳通過一個單刀雙擲開關分別與hc-05藍牙模塊的vcc端、智能感應單元的vcc端和arduino芯片的gnd端相連；所述單刀雙擲開關的動端與arduino芯片的11腳相連，所述單刀雙擲開關的一個不動端分別與hc-05藍牙模塊的vcc端和智能感應單元的vcc端相連，所述單刀雙擲開關的另一個不動端連接在電阻r3的一端，所述電阻r3的另一端通過第五開關與arduino芯片的gnd端相連。

優(yōu)選地，所述單刀雙擲開關的另一個不動端還分別連接第三開關和第四開關的一端連接，所述第三開關的另一端分別連接智能感應單元的vcc端和第六開關的一端，所述第六開關的另一端與電阻r3的一端相連，所述電阻r3的另一端還與arduino芯片的2腳相連；所述第四開關的另一端分別與智能感應單元的vcc端和電阻r1的一端相連，所述電阻r1的另一端分別與arduino芯片的9腳和電阻r2的一端相連，所述電阻r2的另一端接地；所述單刀雙擲開關的連接所述一個不動端時，所述手機通過藍牙單元來控制模式選擇模塊工作，選擇任一子模塊工作；所述單刀雙擲開關的連接所述另一個不動端且所述第三開關連通時，所述節(jié)能子模塊工作；所述單刀雙擲開關的連接所述另一個不動端且所述第四開關連通時，所述全亮子模塊工作；所述第四開關為旋轉開關，通過旋轉第四開關可以控制所述arduino芯片的pwm輸出，從而手動調(diào)節(jié)燈光亮度；所述所述單刀雙擲開關的連接所述另一個不動端且所述第五開關和第六開關同時連通時，所述測試手機子模塊工作。

在上述技術方案中，所述led單元包括pt4115芯片、續(xù)流二極管d1、鎮(zhèn)流電感l(wèi)1、電容、電感、led燈珠和電源；所述pt4115芯片的vin端分別連接續(xù)流二極管d1的負極和電感的一端，所述續(xù)流二極管d1的正極與pt4115芯片的sw端相連，所述電感的另一端依次通過led燈珠和鎮(zhèn)流電感l(wèi)1與sw端相連；所述pt4115芯片的csn端連接于電感的另一端，所述電感的一端還與電源相連，所述電源還通過電容接地。

進一步地，所述鎮(zhèn)流電感l(wèi)1為68μh，所述續(xù)流二極管d1為肖特基二極管ss24。

人體包括一些類似手機的電子產(chǎn)品均會產(chǎn)生電磁波，在此條件下磁敏電阻檢測到環(huán)境中電磁波強度發(fā)生變化，引起臺燈的燈光做出相應變化。磁敏傳感器是利用半導體材料中的自由電子或空穴隨磁場改變其運動方向這一特性而制成的傳感器件。磁敏傳感器一般被用來檢測磁場的存在、變化、方向以及磁場強弱，以及可引起的磁場變化物理量。目前的傳感器的品種很多，例如霍爾器件，磁敏二極管、三極管，半導體型磁敏電阻器件，以及amr、gmr磁敏傳感器等。智能感應模塊功能實現(xiàn)依托于磁阻效應的原理基礎上，磁致電阻效應是載流導體置于外磁場中，除了產(chǎn)生霍爾效應外，其電阻也會隨磁場而變化的現(xiàn)象。在溫度恒定時，在弱磁場范圍內(nèi)，磁阻與磁感應強度的平方成正比。對于只有電子參與導電的最簡單的情況，理論推出磁阻效應的表達式為：

ρb＝ρ0(1+0.273μ²b²)

式中：b為磁感應強度，μ為電子遷移率，ρ0為零磁場下的電阻率，ρb為磁場強度為b時的電阻率。

由上述的表達式可以知道，在磁場發(fā)生變化時，磁敏電阻的電阻值成平方倍數(shù)變化，此條件為本發(fā)明提供了理論依據(jù)。

在本發(fā)明所述的方案中，本臺燈設計了兩種控制方式：手動控制、無線控制。利用選擇開關選擇相應的方式。在無線控制的模式下，首先需要打開手機app通過藍牙連接上臺燈，進而可以控制臺燈的工作模式：節(jié)能模式、全亮模式、手機提醒模式。若選擇節(jié)能模式，控制系統(tǒng)啟動智能傳感模塊實時監(jiān)測周圍環(huán)境的電磁波強度，若學習者離開，必然導致電磁波強度減弱，從而自適應調(diào)節(jié)燈的亮度。若選擇手機提醒模式，控制系統(tǒng)啟動智能傳感模塊實時監(jiān)測周圍環(huán)境的電磁波強度，若監(jiān)測到手機的電磁波強度長時間在所設置的閾值之上，表示學習者一直在玩手機，此時臺燈的燈光會快速閃爍，以此來提醒學習者。在全亮模式下，臺燈處于非節(jié)能狀態(tài)下，其亮度不會隨環(huán)境發(fā)生變化，但是可以通過app手動無級調(diào)節(jié)亮度以找到最適合自己的亮度環(huán)境。

在選擇開關指向手動擋時，使用者利用臺燈上設置的按鈕選擇相應的模式，其中在各種模式下的燈光依然可調(diào)。本發(fā)明在控制方面做了兩手準備，方便使用者操作，如在沒有帶手機的情況下，可以使用手動模式；在夜間起床，為了避免危險，可以利用無線模式先開啟燈光；或是在校學生睡前忘記關燈，可以不用下床，更加方便地用手機關燈。該措施使得本發(fā)明的適用范圍變大，適用人群變廣，產(chǎn)品的彈性更好。

該臺燈能夠檢測使用者是否在長時間的使用手機，并通過閃爍燈光進行提醒，這對目前青少年學生習慣在學習中使用手機起到了監(jiān)督作用，對廣大的學生的健康學習生活以及良好的學習習慣有促進作用。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明中智能感應單元的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明中惠斯頓橋式磁敏電阻傳感器的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明的電路示意圖；

圖5為本發(fā)明在自動控制時的等效電路圖；

圖6為本發(fā)明中l(wèi)ed單元的電路示意圖；

圖7為本發(fā)明的工作流程圖；

圖8為本發(fā)明中模式選擇模塊的結構示意圖。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1所示，本發(fā)明所述的基于磁阻效應的智能臺燈，包括：控制單元101、藍牙單元102、智能感應單元103和led單元104，所述藍牙單元、智能感應單元和led單元分別和控制單元電性連接。

如4、圖5和圖8所示，控制單元101，用于作為所述臺燈的控制核心。所述控制單元包括啟動所述智能臺燈各工作模式的模式選擇模塊，所述模式選擇模塊包括全亮子模塊、節(jié)能子模塊和測試手機子模塊；所述全亮子模塊工作時，所述智能臺燈正常全亮工作；所述節(jié)能子模塊工作時，所述智能臺燈可實時調(diào)整燈光亮度；所述測試手機子模塊工作時，所述智能臺燈可提供燈光提醒。

所述控制單元101以arduino芯片作為處理核心芯片；所述arduino芯片的11腳與12腳相連，所述arduino芯片的11腳通過一個單刀雙擲開1關分別與hc-05藍牙模塊的vcc端、智能感應單元的vcc端和arduino芯片的gnd端相連；所述單刀雙擲開關1的動端與arduino芯片的11腳相連，所述單刀雙擲開關1的一個不動端分別與hc-05藍牙模塊的vcc端和智能感應單元103的vcc端相連，所述單刀雙擲開關1的另一個不動端連接在電阻r3的一端，所述電阻r3的另一端通過第五開關與arduino芯片的gnd端相連。

所述單刀雙擲開關的另一個不動端還分別連接第三開關3和第四開關4的一端連接，所述第三開關3的另一端分別連接智能感應單元的vcc端和第六開關6的一端，所述第六開關6的另一端與電阻r3的一端相連，所述電阻r3的另一端還與arduino芯片的2腳相連；所述第四開關4的另一端分別與智能感應單元的vcc端和電阻r1的一端相連，所述電阻r1的另一端分別與arduino芯片的9腳和電阻r2的一端相連，所述電阻r2的另一端接地。

藍牙單元102，用于和手機無線連接；所述藍牙單元以hc-05藍牙模塊作為核心處理模塊。

如圖2至5所示，智能感應單元103，用于測試所述臺燈周圍電磁波；所述智能感應單元由磁敏電阻傳感器構成，所述磁敏電阻傳感器包括傳感電路模塊1031和信號處理模塊1032。所述傳感電路模塊包括惠斯頓橋式磁敏電阻傳感器；所述信號處理模塊包括共模抑制電路、信號放大電路和電壓比較電路。所述惠斯頓橋式磁敏電阻傳感器中，包括兩對橋臂，相同橋臂內(nèi)的兩個磁敏電阻敏感方向相同，相對橋臂內(nèi)的磁敏電阻敏感方向相反；所述兩對橋臂中有一對橋臂采用軟磁材料進行屏蔽。兩個r1或兩個r2用軟磁材料進行屏蔽，這樣的設計將對另外的橋臂電阻則起到磁通匯聚的作用,提高傳感器的測量微弱磁場變化時的線性度。

所述磁敏電阻傳感器包括vcc端、gnd端和電壓輸出端；所述電壓輸出端與arduino芯片的a/d引腳相連；所述arduino芯片的pwm功能引腳與pt4115芯片的dim端口相連；所述hc-05藍牙模塊和arduino芯片的txd和rxd端口相互對應連接。

所述的磁敏傳感器輸出電壓信號與外界磁場強度成一平方關系，在芯片arduino得到模擬電壓值后返回int型值0～1023，該返回值直接用于控制pwm引腳的占空比輸出，對應關系是5/1023v，故而本發(fā)明可以實時無級調(diào)控燈光的亮度。

如圖4至6所示，led單元104，用于作為所述臺燈光源；所述led單元有多個led燈珠組成，所述led燈珠的驅動芯片為pt4115芯片。所述led單元包括pt4115芯片、續(xù)流二極管d1、鎮(zhèn)流電感l(wèi)1、電容、電感、led燈珠和電源；所述pt4115芯片的vin端分別連接續(xù)流二極管d1的負極和電感的一端，所述續(xù)流二極管d1的正極與pt4115芯片的sw端相連，所述電感的另一端依次通過led燈珠和鎮(zhèn)流電感l(wèi)1與sw端相連；所述pt4115芯片的csn端連接于電感的另一端，所述電感的一端還與電源相連，所述電源還通過電容接地。所述鎮(zhèn)流電感l(wèi)1為68μh，所述續(xù)流二極管d1為肖特基二極管ss24。

所述的led光源電路是基于芯片pt4115設計而成，利用該芯片能將直流電壓直接轉換成穩(wěn)定的恒流輸出，通過pt4115芯片上的dim端，進行pwm調(diào)光?？刂戚斎朊}沖占空比使得led亮暗變化頻率大于120hz，利用人眼的視覺殘留效應，實現(xiàn)燈光的平穩(wěn)變化。

如圖4和圖7所示，當所述智能臺燈進入自動模式時，所述單刀雙擲開關的連接所述一個不動端，所述手機通過藍牙單元來控制模式選擇模塊工作，選擇任一子模塊工作。藍牙單元102和智能感應單元103的電源均導通。通過手機app連接上藍牙單元102，即可進行無線通信，使用者再向控制單元101中發(fā)送指令，從智能感應單元103中讀取信號，并將輸出值傳送給led單元104，實現(xiàn)無線控制操作。

所述全亮子模塊工作時，所述智能臺燈正常全亮工作。

所述節(jié)能子模塊工作時，所述智能臺燈可實時調(diào)整燈光亮度。節(jié)能子模塊使智能感應單元103監(jiān)測智能臺燈周圍磁場強度，根據(jù)人體發(fā)出的磁場感應人是否離開或靠近智能臺燈，從而實時調(diào)節(jié)燈光亮度。

所述測試手機子模塊工作時，所述智能臺燈可提供燈光提醒。所述的手機提醒模式在實際的實驗中，測得手機在不同的使用過程中的磁場強度，經(jīng)過推算計算出一個合理平均閾值，在該模式下所測得的磁場強度長時間高于該閾值會導致程序進入中斷，向pwm引腳以2hz的頻率輸出脈沖，即0.5s的全高脈沖與0.5s的全低脈沖。該設計會產(chǎn)生強烈的視覺效果，引起使用者的注意，提醒其減少使用手機。

智能感應單元103感應智能臺燈周圍的手機磁場，控制單元101將智能感應單元103返回的信息與所述閾值比較，從而判斷是否需要燈光提醒。

當所述臺燈進入手動模式時，所述單刀雙擲開關1的連接所述另一個不動端；防止藍牙和傳感部分在工作中一直帶電，可以起到節(jié)能的效果。

所述第三開關3連通時，所述節(jié)能子模塊工作。

所述第四開關4連通時，所述全亮子模塊工作；所述第四開關為旋轉開關，通過旋轉第四開關4可以控制所述arduino芯片的pwm輸出，從而手動調(diào)節(jié)燈光亮度；

所述第五開關5和第六開關6同時連通時，所述測試手機子模塊工作。

第一開關1下端為手動控制的總開關，在任何一種模式下，必須先開啟第一開關1，故可以對整個電路起到保護作用。

上面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。