一种基于触摸控制的水瓶资源回收利用的LED灯的制作方法

本发明涉及led设备，具体涉及一种基于触摸控制的水瓶资源回收利用的led灯。

背景技术：

1、20世纪70年代，led主要应用于指示灯、文字和数字显示。随着第三代半导体材料氮化镓(gay)的突破，出现了高亮度的蓝光二极管，由此解决了发光二极管的三基色缺少蓝色的问题，得到红橙黄绿蓝靛紫七种全色，从而解决了大屏幕全彩显示的问题。随着白光发光二极管的诞生，led应用开始走进人们的日常生活，并且由于二极管发光效率的不断提高，使得led的应用从显示领域迈进了照明领域。光效为201m/w以上的白光led的出现(白炽灯的发光效率通常在151m/w左右)，使白色led成为新型的节能照明光源，具有划时代的意义。

2、led作为新型发光器件，具有体积小、寿命长、效率高、节能、环保等诸多优点。led的能量转化效率非常高，理论上，发射相同光通量的耗电量是白炽灯的10％左右，节能效果是荧光灯的50％左右。

3、但是目前针对户外led灯的控制方法，虽然可以实现led灯光亮度的控制，但是仅能实现少量几个级别上的亮度调整，难以满足用户对户外led灯光亮度的多元化需求。另外，在进行亮度和发光模式控制时，往往需要配合多个机械按键，从而增加了户外led灯的体积。最后，户外led灯外壳均是采用pc或类似透明材质开模成型而成，在环保性上略显不足。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于触摸控制的水瓶资源回收利用的led灯，用于解决现有的户外led灯在灯光亮度的控制上灵活性差、受限于机械按键，并且环保性不足的技术问题，从而达到不受限于机械按键，提高灯光亮度控制灵活性以及环保性的目的。

2、为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种基于触摸控制的水瓶资源回收利用的led灯，包括：

4、触摸控制组件，包括瓶盖、电容式接近感应传感器；所述电容式接近感应传感器抵接在所述瓶盖内；

5、电路板，设于所述瓶盖内，包括：充电口、灯阵亮度控制电路、灯阵亮度信号接收电路以及灯阵亮度控制驱动电路，所述灯阵亮度控制电路和所述灯阵亮度控制驱动电路与所述电容式接近感应传感器相连接；

6、供电主体，与所述电路板相连接，其上设置有一容纳腔，所述容纳腔放置用于为所述电路板供电的电池；

7、led灯阵，设于所述供电主体上，并与所述灯阵亮度控制驱动电路相连接；

8、其中，通过触摸所述瓶盖上所述电容式接近感应传感器抵接的位置产生触发信号，驱动所述灯阵亮度控制电路产生相应的灯阵控制信号，并将所述灯阵控制信号发送至所述灯阵亮度信号接收电路；

9、所述灯阵亮度信号接收电路根据接收到的所述灯阵控制信号产生相应的灯阵pwm亮度控制信号，并将所述灯阵pwm亮度控制信号发送至所述灯阵亮度控制驱动电路；

10、所述灯阵亮度控制驱动电路根据所述灯阵pwm亮度控制信号控制所述led灯阵。

11、作为本发明优选的实施方式，所述灯阵亮度控制电路，包括：第一亮度开关s1、第二亮度开关s2、二极管d1、二极管d2、输出端u1、输入端l、双向触发二极管db、双向晶闸管vt以及电阻r1；

12、其中，所述第一亮度开关s1用于增加所述led灯阵的亮度，所述第二亮度开关s2用于减少所述led灯阵的亮度；

13、当所述电容式接近感应传感器抵接的位置被触摸的时间达到第一阈值时，开启所述led灯阵，所述第一亮度开关s1和所述第二亮度开关s2均处于断开，在交流电源正半波周期，所述二极管d1导通，在交流电源负半波周期，所述二极管d2导通，所述输出端u1和所述输入端l的电压波形为一致的正弦波；

14、当所述电容式接近感应传感器抵接的位置被触摸的时间达到第二阈值时，所述第一亮度开关s1闭合，所述第二亮度开关s2断开，在交流电源负半波周期，所述二极管d2导通，在交流电源正半波周期，由所述双向晶闸管vt、所述双向触发二极管db、所述电阻r1组成的双向晶闸管触发电路构成回路，所述输出端u1输出亮度增加控制信号；

15、当所述电容式接近感应传感器抵接的位置被触摸的时间达到第三阈值时，所述第二亮度开关s2闭合，所述第一亮度开关s1断开，在交流电源正半波周期，所述二极管d1导通，在交流电源负半波周期，由所述双向晶闸管vt、所述双向触发二极管db、所述电阻r1组成的双向晶闸管触发电路构成回路，所述输出端u1输出亮度减小控制信号。

16、作为本发明优选的实施方式，所述灯阵亮度信号接收电路，包括：mcu、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、电容cl、电阻r2、电阻r3、电阻r4、稳压管dw1、稳压管dw2、稳压管dw3、输入端ul、输入端n；

17、其中，所述二极管d3、所述二极管d4、所述电容cl、所述电阻r2、所述稳压管dw1组成整流滤波稳压电路，并将所述整流滤波稳压电路的输出提供给所述mcu的直流电源vcc；

18、所述二极管d5、所述电阻r3、所述稳压管dw2组成负半波整流和限幅电路；在交流电源正半波周期，所述输入端n为公共地，所述二极管d5截止；在交流电源负半波周期，所述输入端ul为公共地，当所述第二亮度开关s2断开时，所述输入端n电位高于公共地，所述二极管d5导通，所述稳压管dw2阴极得到第一高电平脉冲信号；当所述第二亮度开关s2闭合时，所述输入端ul负半波导通角后移，所述稳压管dw2阴极得到第二高电平脉冲信号，所述第二高电平脉冲信号被发送至所述mcu的p2.0引脚；

19、其中，所述第二高电平脉冲信号的宽度小于所述第一高电平脉冲信号；

20、所述二极管d6、所述电阻r4、所述稳压管dw3组成正半波整流和限幅电路；在交流电源负半波周期，所述二极管d6截止；在交流电源正半波周期，所述第一亮度开关s1断开时，所述二极管d5导通，所述稳压管dw3阴极得到第三高电平脉冲信号；当所述第一亮度开关s1闭合时，所述稳压管dw3阴极得到第四高电平脉冲信号，所述第四高电平脉冲信号被发送至所述mcu的p2.1引脚；

21、其中，所述第四高电平脉冲信号的宽度小于所述第三高电平脉冲信号；

22、当所述mcu的p2.0引脚接收到所述第二高电平脉冲信号时，判断接收到的灯阵控制信号为灯阵亮度减小信号，所述mcu控制所述灯阵pwm亮度控制信号的占空比按照预设的百分比减小；

23、当所述mcu的p2.1引脚接收到所述第四高电平脉冲信号时，判断接收到的灯阵控制信号为灯阵亮度增加信号，所述mcu控制所述灯阵pwm亮度控制信号的占空比按照预设的百分比增加。

24、作为本发明优选的实施方式，所述灯阵亮度控制驱动电路，包括led驱动器、二极管d7、二极管d8、二极管d9、二极管d10、电容c2、电容c3、电容c4、电感l、快恢复二极管d11、开关管vd、电阻r5、电阻r6；

25、其中，所述二极管d7、所述二极管d8、所述二极管d9、所述二极管d10、所述电容c2、所述电容c3组成驱动电源电路，为所述led驱动器和所述led灯阵提供电源；

26、所述电容c4、所述电感l、所述快恢复二极管d11、所述开关管vd、所述电阻r5、所述电阻r6为所述led驱动器的外围元件；

27、所述led驱动器的使能控制端pwm_d连接至所述mcu的pwm亮度控制信号输出端；

28、其中，所述led驱动器根据所述灯阵pwm亮度控制信号的占空比控制所述led灯阵的亮度。

29、作为本发明优选的实施方式，所述电路板还设置有定时器，所述led灯阵包括：第一灯组和第二灯组；

30、当所述电容式接近感应传感器抵接的位置在预设的时间段内被触摸的次数大于等于2时，所述灯阵亮度控制驱动电路基于所述定时器，控制所述第一灯组和所述第二灯组交替式点亮和熄灭；

31、其中，预设溢出时间为0.5秒，每达到0.5秒时，溢出次数加1；

32、当所述溢出次数为奇数时，点亮所述第一灯组，熄灭所述第二灯组；

33、当所述溢出次数为偶数时，熄灭所述第一灯组，点亮所述第二灯组。

34、作为本发明优选的实施方式，取n个采样周期内的平均计数值作为所述电容式接近感应传感器的计数信号基值，所述计数信号基值用于代表所述电容式接近感应传感器在未触发状态的计数信号值；

35、获取采样信号计数值，并将所述采样信号计数值与所述计数信号基值之差作为所述电容式接近感应传感器的变化量；

36、当变化量大于预设的阈值时，则所述电容式接近感应传感器处于触发状态，当变化量小于等于预设的阈值时，则所述电容式接近感应传感器处于未触发状态。

37、作为本发明优选的实施方式，在获取采样信号计数值时，包括：

38、以预设的间隔对所述电容式接近感应传感器中检测电容转换而来的原始信号进行采样，得到采样信号；

39、对所述采样信号进行中值滤波，消除所述采样信号中的噪声毛刺，得到采样数据；

40、通过可变系数的低通滤波器滤除所述采样数据中的闪烁噪声，得到所述采样信号计数值。

41、作为本发明优选的实施方式，在对所述采样信号进行中值滤波时，包括：

42、从所述采样信号中取前m个连续采样值cu,cu-1,…,cu-m+1存入缓存区，并将所述m个连续采样值从小到大进行排序得到新序列du,du-1,…,du-m+1，如公式1所示：

43、{du,du-1,…,du-m+1}＝sort{cu,cu-1,…,cu-m+1}  (1)；

44、取所述新序列的中间值作为本次采样数据的有效值t(u)，如公式2所示：

45、t(u)＝median{du,du-1,…,du-m+1}  (2)。

46、作为本发明优选的实施方式，在滤除所述采样数据中的闪烁噪声时，包括：

47、由采样信号计数值的变化确定滤波系数s的值，如公式3所示：

48、

49、式中，l为采样信号噪声衰减因子，所述采样信号噪声衰减因子根据低通滤波器初始采样的n个采样周期内采样计数信号的最大振荡幅度值确定。

50、作为本发明优选的实施方式，在滤除所述采样数据中的闪烁噪声时，还包括：

51、基于所述滤波系数s对所述采样数据中的闪烁噪声进行滤除，如公式4所示：

52、g(u)＝st(u)+(1-s)g(u-1)  (4)；

53、式中，g(u)为所述可变系数的低通滤波器的本次输出结果，g(u-1)为所述可变系数的低通滤波器的前一次输出结果；

54、所述可变系数的低通滤波器的截止频率，如公式5所示：

55、ga＝s/2πt  (5)；

56、式中，t为信号采样周期。

57、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

58、(1)本发明所提供的led灯设置有电容式接近感应传感器，并且基于电容式接近感应传感器抵接的位置被触摸的时间以及预设时间内的多次被触摸，实现开启led灯阵、增加led灯阵的亮度、减小led灯阵的亮度、led灯阵交替亮熄等操作，从而解决了现有的户外led灯在进行亮度和发光模式控制时，受限于机械按键的问题；

59、(2)本发明所提供的led灯设置有灯阵亮度控制电路、灯阵亮度信号接收电路以及灯阵亮度控制驱动电路，并基于灯阵亮度控制电路和灯阵亮度信号接收电路按照预设的百分比调整灯阵pwm亮度控制信号的占空比，从而灯阵亮度控制驱动电路根据调整后的灯阵pwm亮度控制信号的占空比控制led灯阵的亮度；其中，预设的百分比越小，占空比每次调整的幅度越小，从而实现led灯阵亮度的多级调整，解决现有的户外led灯在灯光亮度的控制上灵活性差的问题；

60、(3)本发明所提供的led灯设置有定时器，通过设置不同的溢出时间以及进行不同的灯阵分组，能够实现led灯阵不同的闪烁效果；

61、(4)本发明将n个采样周期内的平均计数值作为电容式接近感应传感器的计数信号基值，用于代表电容式接近感应传感器在未触发状态的计数信号值，从而准确获得电容式接近感应传感器的变化量，准确判断电容式接近感应传感器是否被触发；

62、(5)本发明对采样信号通过中值滤波消除采样信号中的噪声毛刺，以及通过可变系数的低通滤波器滤除采样数据中的闪烁噪声，从而准确获取到采样信号计数值，进一步保证电容式接近感应传感器触发判断的准确性；

63、(6)本发明所采用可变系数的低通滤波器能够针对不同强度的闪烁噪声进行滤除，从而进一步提高滤波效果；

64、(7)现有的透明矿泉水瓶都是使用完后直接丢弃，或收捡碎料二次利用，透明矿泉水瓶原本的瓶身结构具有很高的二次利用的价值，没有被充分利用，本发明将电容式接近感应传感器、电路板、供电主体以及led灯阵设置在瓶盖上，再将其瓶身扭紧组合，得到户外led灯，实现对现有矿泉水瓶的二次使用；并且利用矿泉水瓶等瓶子本身设计组合密封性可以达到一定户外防水性，以及利用水瓶漂浮于水面并结合led灯阵的闪烁模式以发出户外求救信号。

65、下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。