[发明专利]一种LED照明智能控制系统的光接收装置

说明书

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，尤其是一种LED照明智能控制系 统的光接收装置。

背景技术

智能家居是在物联网的影响之下物联化体现。智能家居通过物 联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、 空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等) 连接到一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、 室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编 程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具 有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化， 集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环 保的居住环境，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持 信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增 强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看 不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，将高速因特网的电线装置 连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。利用这种技术做成的 系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接，因而具 有广泛的开发前景。

发明内容

本发明的发明目的是，克服现有技术方法的不足，提供了一种 将可见光通信技术运用到智能家居系统控制中，将智能家居控制系 统与照明系统融为一体，通过控制LED照明灯的通断来实现对家用 电器设备进行实时控制的LED照明智能控制系统的光接收装置。

为实现上述发明目的，提出了如下技术方案：

一种LED照明智能控制系统的光接收装置，包括光探测器、开 关电路、前置放大器、主放大器、滤波电容、反相器；LED灯根据 信号指令快速通断，所述光探测器快速响应，对每一次接通都接收 并将其转换为电信号，即为高电平，而每次断开即为低电平，然后 由后端的开关电路、前置放大器、主放大器、滤波电容、反相器处 理，输出稳定的方波信号用于控制家用电器。

所述光探测器为利用井屏蔽衬底载流子的双光电二极管DPD结 构；CMOS工艺中用来实现源漏区的离子注入被用来形成的DPD阴阳 极；制作方法为在N井内制作P+叉指排列电极，并利用N+扩散引出 井电极，N井周围被P+保护环包围。P+叉指结构排列是为了增加耗 尽区宽度且使耗尽区电场更加均匀，以利于更多的光生载流子做快 速漂移运动。

所述光探测器输出电流在1.5μA至3.5μA之间，而在关闭顶棚 光源且窗帘打开的自然光照射下有约0.2μA的输出。

在所述光探测器与放大电路之间加入了一个开关电路。

所述开关电路包括P沟道增强型MOS管M1与N沟道增强型MOS 管M2组成第一反相器；P沟道增强型MOS管M3与N沟道增强型MOS 管M4组成第二反相器；N沟道增强型MOS管M5与P沟道增强型MOS 管M6组成CMOS传输门；a端连接光探测器输出、b端连接后端放大 电路输入。

在可见光接收机中，探测器感应光信号，输出量级的电流脉冲 信号。而前置放大器，用于将此电流信号转化为电压信号，并进行 放大；所述前置放大器是跨阻放大器，所述跨阻放大器通过跨接在 输入端和输出端的反馈电阻构成电压并联负反馈结构。其具有输入 电阻小、引入噪声小、波形失真小、带宽较大、动态范围较大和稳 定性高等优点且不需要均衡电路。

所述跨阻放大器由M1、M2、R1、R2、R3构成了RGC结构，然 后为三级共源放大器级联，最后输出使用了一级共漏级放大器(源 跟随器)作为缓冲级；跨阻Rf连接于LINE1与LINE2之间。

在跨阻放大电路上串上跨阻R与开关电路，其中的开关电路与 跨阻放大器前的开关电路一样。而为了满足稳定的电压输出，同时 设计有六组不同阻值R与所述开关电路并联，它们分别为1KΩ、5K Ω、10KΩ、20KΩ、50KΩ、100KΩ；当要选用其中一个跨阻时，将 这个电阻开关电路的SEL接电源，其余5组开关电路都接地即可实 现。所述六个跨阻能保证跨阻放大器在1μA至20μA的宽输入范围内 皆可获得理想的输出。

所述主放大器由4个基本差分单元直接耦合组成，并在输出至 输入端连接有失调补偿回路，以弥补CMOS器件之间和电阻器件之间 的不匹配，保证电路的正常工作。