[发明专利]一种基于3D手势控制的LED调光控制系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED灯技术，具体来说是一种基于3D手势控制的LED调光控制系统及其实现方法。

背景技术

随着LED在照明领域的广泛应用，因其具有出色的调光性能，各种控制方式也层出不穷，满足了人们对灯光控制的个性化需求，同时达到按需照明的目的。目前市面上室内灯具的控制方式主要有：可控硅调光、手机APP或者遥控器调光、采用标准协议调光等方式。以上控制方法各有优点，但也存在很多弊端，主要存在的问题如下：

1、可控硅调光的方式是采用改变工频电源导通角的方式达到调节LED灯亮度的方式，破坏了交流电原有的正弦波波形，降低了电源的功率因数，电磁干扰严重。并且，调光效率不高，容易产生噪音及闪烁现象，制约了LED灯的调光性能及使用寿命。

2、采用通过手机APP或者遥控器的控制方式，虽然可以很直观地对LED进行调光控制。但也存在配对、连接等问题，其时效性很难保证。同时，老年人对这种控制方式接受程度不高。

3、采用标准协议的调光方式适合于整栋建筑的楼宇系统照明，除了电源线外还要增加信号控制线，无法在普通家庭进行广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种不受环境光线影响、结构简单、效率高、用途广泛、控制方式简单且效果显著的基于3D手势控制的LED调光控制系统。

本发明另一目的在于提供一种基于3D手势控制的LED调光控制系统的实现方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于3D手势控制的LED调光控制系统，包括用于脉宽调制信号输出、PIO控制、脉宽检测、AD输入及调光输出的微处理器，微处理器通过脉宽调制信号输出、PIO控制与模拟开关连接，模拟开关连接四个电流放大器，电流放大器与红外线发射管连接，接收管接收红外线发射管信号，红外线发射管与接收管组成3D手势感应区域，接收管与电流/电压转换电路连接，电流/电压转换电路依次与电压放大器、带通滤波器、积分电路、滤波器、微处理器连接，带通滤波器与微处理器连接。

所述微处理器包括脉宽调制信号输出模块、PIO控制模块、脉宽检测模块、AD输入模块及调光输出模块；脉宽调制信号输出模块、PIO控制模块分别与模拟开关连接，滤波器与AD输入模块连接，带通滤波器与脉宽检测模块连接，调光输出模块与光源连接。

所述接收管位于3D手势感应区域的中间位置，3D手势感应区域的四个角分别设有红外线发射管。

所述微处理器中设有用于产生不同脉宽脉冲信号的定时器。

所述光源为LED光源。

上述的基于3D手势控制的LED调光控制系统的实现方法，包括以下步骤：

(1)、微处理器利用内部的定时器产生频率相等，脉宽不同的脉宽调制信号输出，脉宽调制信号输出信号与模拟开关的输入端连接，微处理器通过PIO模块控制模拟开关的导通的路数；

(2)、模拟开关的输出分别于四路的电流放大器连接，驱动红外发射管；

(3)、发射的红外信号遇到手势遮挡时，反射回的红外光信号被接收管接收，并将接收到的红外光信号转换成电流信号，经电流/电压转换电路后送至电压放大器；

(4)、电压放大器与带通滤波器连接，带通滤波器滤除环境中其它红外干扰源，获得与发射源一样的脉宽调制信号，解调出来的信号一路送给微处理的脉宽检测单元，用来区分对应的发射管；另外一路信号与积分电路连接，将脉冲信号转化成锯齿波；

(5)、通过滤波器滤波后获得直流信号，由微处理器内部的AD输入模块进行检测，获得返回的红外信号值，其数值与离光电管的距离成反比，微处理计算出手势移动的值后，转换成调光信号；

(6)、微处理器计算出调光值后，根据定义的手势输出调光信号，从而控制光源的开关、亮度、颜色的变化。

所述接收管位于3D手势感应区域的中间位置，3D手势感应区域的四个角分别设有红外线发射管；通过AD检测的数值大小及发射管切换过程获取到手势感应区内上下、左右、旋转动作以及运动的位置、距离，根据AD采样值，并可以通过检测手势的在感应区域内的滞留时间实现单双击、长按、短按动作，达到3D手势检测。

当手势向上移动时，接收管首先检测到下方两个发射管的AD数值变化过程，随着手势继续向上移动，再检测到上方两个发射管的AD数值变化。

当手势向右移动时，接收管首先检测到左边两个发射管的AD数值变化过程，随着手势继续向右移动，再检测到右边两个发射管的AD数值变化。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：