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桌面光照度智能调节装置及方法.pdf

花匠小妙招
2024-11-05 05:50

说明书桌面光照度智能调节装置及方法
技术领域
本发明涉及一种桌面光照度智能调节装置及方法。
背景技术
我国患近视眼人数居世界之首，尤其是学生发病率一直呈上升趋势。此外，针对老年人群的老花眼、飞蚊症等病症，其发病年龄也逐渐提前。不同年龄层次的人群（如：儿童、成年人、老年人）在不同状态（如：桌前休息、桌前使用电脑、桌前阅读、桌前写字）下，对光照度的值要求不同，不合理的环境光照度是导致眼部疾病的主要原因之一，过明或者过暗的桌面光照度都会造成用户用眼疲劳，影响用户的视力健康。
针对上述问题，市面上已出现了一些桌面光照度调节装置，但是这类装置普遍存在以下缺陷：一、无法检测用户状态，需要通过键盘输入光照度设定值。当用户的状态发生改变时，需要重新输入光照度设定值，如果一个学生学习两个小时，中间休息2-3次，则需要利用键盘反复输入不同的光照度值，以适应阅读写字与休息时对光照度的不同需求。另一方面，在现实生活中，大多数人都不具备光照度相关方面的知识，因此只能凭个人感觉输入光照度设定值，难以保证光照度设定值为最佳。二、当光照度无法满足要求时，并没有设置提醒用户调整光源位置的功能；或者当光源较远时，需要将光源调节到很亮才能满足光照度要求，不利于节能环保。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种能够检测用户当前状态的桌面光照度智能调节装置及方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种桌面光照度智能调节装置，包括处理器、用户状态检测模块、存储器、光照度检测模块、控制模块和主光源；所述处理器分别与用户状态检测模块、存储器、光照度检测模块、控制模块相连，所述控制模块与主光源相连；所述用户状态检测模块用于检测用户的状态；所述存储器用于存储用户在不同状态下的光照度值；所述光照度检测模块用于检测桌面的光照度；所述控制模块用于自动调节主光源的光照强度；所述主光源为可调光源。
进一步，还设有提醒模块，所述提醒模块与处理器相连，所述提醒模块用于提醒用户手动调节光照强度。
进一步，还设有信息输入模块，所述信息输入模块与处理器相连，所述信息输入模块用于选择用户的类型。
进一步，还设有辅助光源，所述辅助光源与控制模块相连，辅助光源优选发光二极管；所述控制模块还用于控制辅助光源的开关。
进一步，所述用户状态检测模块包括红外测距传感器，第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻、第一压力传感器和第二压力传感器，所述红外测距传感器，第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻、第一压力传感器和第二压力传感器均与处理器相连；所述红外测距传感器用于检测是否有用户坐到桌前；所述第一光敏电阻用于检测电脑键盘工作台是否抽出；所述第二光敏电阻和第三光敏电阻用于检测是否有书本放在桌面上；所述第一压力传感器和第二压力传感器用于检测用户是否将双手放于桌面上。
进一步，所述控制模块包括过零检测电路、光耦隔离电路、驱动控制电路和可控硅；所述过零检测电路与光耦隔离电路相连，所述光耦隔离电路与处理器相连；所述可控硅与驱动控制电路相连，所述驱动控制电路与处理器相连；所述可控硅还与主光源相连。
进一步，所述光照度检测模块包括两个光照度传感器，光照度值取两个光照度传感器的平均值。
一种所述桌面光照度智能调节装置进行桌面光照度智能调节的方法，包括以下步骤：
（1）检测是否有用户坐到桌前；根据用户类型查表，读取该用户桌面休息状态对应光照度设定值L10和桌面写字状态对应光照度设定值L40；检测桌面光照度值L；自动调节主光源，使L10≤L≤L40；当自动调节主光源无法达到L10≤L≤L40时，提醒用户手动调节主光源；
（2）检测用户当前状态；
（3）根据用户当前状态查表，得到用户在当前状态下的光照度设定值L0，自动调节主光源，使桌面光照度值L=L0；当自动调节主光源无法达到L=L0时，提醒用户手动调节主光源。
进一步，所述步骤（1）的具体过程如下：读取红外测距传感器输出电压，如果红外测距传感器输出电压为高电平，根据用户类型进行查表，读取该用户桌面休息状态对应光照度设定值L10和桌面写字状态对应光照度设定值L40；读取光照度传感器数据，处理得到桌面光照度值L；如果L<L10，增加主光源亮度，使L10≤L≤L40；如果L＞L40，减小主光源亮度，使L10≤L≤L40；当自动调节主光源无法达到L10≤L≤L40时，提醒用户手动调节主光源；如果红外测距传感器为低电平，关闭主光源。
进一步，所述步骤（2）的具体过程如下：读取第一光敏电阻输出电压，如果第一光敏电阻输出电压为高电平，读取红外测距传感器的输出电压，如果红外测距传感器的输出电压为高电平，则用户处于桌面用电脑状态；如果第一光敏电阻输出电压为低电平，读取第二光敏电阻、第三光敏电阻输出电压；如果第二光敏电阻、第三光敏电阻输出电压有一个为低电平，读取红外测距传感器的输出电压，如果红外测距传感器的输出电压为高电平，则用户处于桌面休息状态；如果第二光敏电阻、第三光敏电阻输出电压均为高电平，读取第一压力传感器、第二压力传感器输出电压，如果第一压力传感器、第二压力传感器输出电压均为高电平，则用户处于桌面写字状态；如果第一压力传感器、第二压力传感器输出电压有一个为低电平，则用户处于桌面阅读状态。
进一步，所述步骤（3）的具体过程如下：读取存储器中保存的用户类型；根据步骤（2）中检测出的用户当前状态查表得到光照度设定值L0；读取光照度传感器数据，得到实际桌面光照度值L；如果L<L0，增加主光源亮度，使L=L0，如果L＞L0，减小主光源亮度，使L=L0；当自动调节主光源无法达到L=L0时，提醒用户手动调节主光源。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
（1）设有用户状态检测模块，检测用户的当前状态，根据用户的当前状态的查表，得到用户在当前状态下的光照度设定值L0，自动调节主光源，使桌面光照度值L=L0，避免手动输入光照度设定值，使用方便。
（2）设有提醒模块当自动调节主光源无法达到要求时，提醒用户手动调节主光源，如：“光照度不够，请拉近主光源”，“拉近主光源有利于节能环保”等。
（3）设置有辅助光源，形成背景光，背景光照度更有利于用眼健康。
附图说明
图1是本发明桌面光照度智能调节装置实施例1的结构框图。
图2是图1所示实施例的控制模块的结构框图。
图3是本发明桌面光照度智能调节装置实施例2的结构框图。
图4是本发明桌面光照度智能调节装置实施例3的结构框图。
图5是本发明桌面光照度智能调节装置实施例5的结构框图。
图6是本发明实施例3的桌面光照度智能调节方法中调节主光源，使L10≤L≤L40的流程图。
图7是本发明实施例3的桌面光照度智能调节方法中检测用户当前状态的流程图。
图8是本发明实施例3的桌面光照度智能调节方法中调节主光源，使L=L0的流程图。
图9是本发明实施例5的桌面光照度智能调节方法中调节主光源和辅助光源，使L10≤L≤L40的流程图。
图10是本发明实施例5的桌面光照度智能调节方法中检测用户当前状态的流程图。
图11是本发明实施例5的桌面光照度智能调节方法中调节主光源，使L=L0的流程图。
图中：1—提醒模块，2—信息输入模块，3—处理器，4—用户状态检测模块，5—存储器，6—光照度检测模块，7—主光源，8—控制模块，8-1—过零检测电路，8-2—光耦隔离电路，8-3—驱动控制电路，8-4—可控硅，9—辅助光源。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
参照图1，本发明的桌面光照度智能调节装置实施例包括处理器3、用户状态检测模块4、存储器5、光照度检测模块6、控制模块8和主光源7；处理器3分别与用户状态检测模块4、存储器5、光照度检测模块6、控制模块8相连，控制模块8与主光源7相连；用户状态检测模块4用于检测用户的状态；存储器5用于存储用户在不同状态下的光照度值；光照度检测模块6用于检测桌面的光照度；控制模块8用于自动调节主光源7的光照强度；主光源7为可调光源。
用户的状态包括桌前休息、桌前使用电脑、桌前阅读和桌前写字。
用户状态检测模块4包括红外测距传感器，第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻、第一压力传感器和第二压力传感器，红外测距传感器，第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻、第一压力传感器和第二压力传感器均与处理器3相连。
红外测距传感器用于检测是否有用户坐到桌前；桌前无人时，其输出低电平；桌前有人时，其输出高电平。
第一光敏电阻用于检测电脑键盘工作台是否抽出，即检测用户是否处于桌前使用电脑的状态；工作台没有抽出时，第一光敏电阻处于遮光状态，其输出低电平；工作台没有抽出时，第一光敏电阻处于感光状态，其输出高电平。
第二光敏电阻和第三光敏电阻用于检测是否有书本放在桌面上；桌面没有书本时，第二光敏电阻和第三光敏电阻处于感光状态，其输出低电平；桌面有书本时，第二光敏电阻和第三光敏电阻均处于遮光状态，其输出高电平。
第一压力传感器和第二压力传感器用于检测用户是否将双手放于桌面上，即检测用户是否处于桌前写字状态；没有将手放在桌面时，桌面没有压力，其输出低电平；有手放在桌面上时，桌面有压力，其输出高电平。
参照图2，控制模块8包括过零检测电路8-1、光耦隔离电路8-2、驱动控制电路8-3和可控硅8-4；过零检测电路8-1与光耦隔离电路8-2相连，光耦隔离电路8-2与处理器3相连；可控硅8-4与驱动控制电路8-3相连，驱动控制电路8-3与处理器3相连；可控硅8-4还与主光源7相连，通过调节主光源7的电压大小来改变桌面的光照度。
光照度检测模块6包括两个光照度传感器，光照度值取两个光照度传感器的平均值。
实施例2
参照图3，本实施例与实施例1的仅区别在于：还设有提醒模块1，提醒模块1与处理器3相连。提醒模块1为蜂鸣器或语音模块或显示器或带有蜂鸣器的显示器或带有语音模块的显示器，光照度无法满足要求时，提醒模块1用于提醒用户手动调节光照强度，如调节主光源7位置，调节外界环境的光照度。提醒模块1可设置语言提醒，如：光照强度不够，可以设置语音：“光照度不够，请拉近光源”、“拉近光源可以节能喔”等，光照强度太强，可以设置语音：“光照太强，请适当关闭窗帘”等。其余同实施例1。
实施例3
参照图4，本实施例与实施例2的区别仅在于：还设有信息输入模块2，信息输入模块2与处理器3相连，信息输入模块2用于选择用户的类型。信息输入模块2为触摸屏。用户的类型包括儿童、成年人、老年人，对于特定用户类型，可以去掉选择用户类型的功能。其余同实施例2。
实施例4
本实施例与实施例3的区别仅在于：信息输入模块2为带有按钮的显示屏。其余同实施例3。
实施例5
参照图5，本实施例与实施例3的区别仅在于：还设有辅助光源9，辅助光源9与控制模块8相连，辅助光源9为发光二极管，发光二极管的数量为10个；控制模块8还用于控制辅助光源9的开关。其余同实施例3。
实施例6
本实施例与实施例5的区别仅在于：发光二极管的数量为15个。其余同实施例5。
参照图6、7、8，桌面光照度智能调节装置实施例3对应的桌面光照度智能调节方法的具体流程如下：
步骤1：检测是否有用户坐到桌前；根据用户类型查表，读取该用户桌面休息状态对应光照度设定值L10和桌面写字状态对应光照度设定值L40；检测桌面光照度值L；自动调节主光源7，使L10≤L≤L40；当自动调节主光源7无法达到L10≤L≤L40时，提醒用户手动调节主光源7；步骤1具体包括以下步骤：
步骤101：读取红外测距传感器输出电压；
步骤102：判断红外测距传感器输出电压是否为高电平，如果为是，转入步骤105，如果为否，转入步骤103；
步骤103：判断主光源7是否关闭，如果为是，转入步骤101，如果为否，转入步骤104，；
步骤104：关闭主光源7；
步骤105：根据用户类型进行查表（表一），读取用户桌面休息状态对应光照度设定值L10（正常用眼健康的最小光照度值）和桌面写字状态对应光照度设定值L40（正常用眼健康的最大光照度值）；
步骤106：读取光照度传感器数据，处理得到桌面光照度值L；
步骤107：判断L是否小于L10，如果是，转入步骤108，如果否，转入步骤111；
步骤108：增加主光源7亮度；
步骤109：判断主光源7是否已最亮，如果是，转入步骤110，如果否，转入步骤106；
步骤110：提醒用户“光照度不够，请拉近光源”；
步骤111：判断L是否大于L10，如果是，转入步骤112；如果否，转入步骤201；
步骤112：提醒用户“光照太强，请适当关闭窗帘”；转入步骤106。
步骤2：检测用户当前状态；步骤2具体包括以下步骤：
步骤201：连续1秒读取第一光敏电阻输出电压；
步骤202：判断第一光敏电阻输出电压是否一直为高电平，如果是，转入步骤203；如果否，转入步骤205；
步骤203：读取红外测距传感器输出电压；
步骤204：判断红外测距传感器输出电压是否为高电平，如果是，转入301，如果否，转入步骤101；
步骤205：连续2秒读取第二光敏电阻、第三光敏电阻输出电压；
步骤206：判断第二光敏电阻、第三光敏电阻输出电压是否一直均为高电平，如果是，转入步骤209，如果否，转入步骤207；
步骤207：读取红外测距传感器输出电压；
步骤208：判断红外测距传感器输出电压是否为高电平，如果是，转入301，如果否，转入步骤101；
步骤209：连续3秒读取第一压力传感器、第二压力传感器输出电压；
步骤210：判断第一压力传感器、第二压力传感器输出电压是否一直均为高电平，如果是，转入步骤301，如果否，转入步骤211；
步骤211：读取红外测距传感器输出电压；
步骤212：判断红外测距传感器输出电压是否为高电平，如果是，转入301，如果否，转入步骤101。
步骤204中，若红外测距传感器输出电压为高电平，则用户处于桌面用电脑状态；步骤208中，若红外测距传感器输出电压为高电平，则用户处于桌面休息状态；步骤210中，若第一压力传感器、第二压力传感器输出电压一直均为高电平，则用户处于桌面写字状态；步骤212中，若红外测距传感器输出电压为高电平，则用户处于桌面阅读状态。
步骤3：根据用户当前状态查表，得到用户在当前状态下的光照度设定值L0，自动调节主光源7，使桌面光照度值L=L0；当自动调节主光源7无法达到L=L0时，提醒用户手动调节主光源7；步骤3具体包括以下步骤：
步骤301：读取存储器5中保存的用户类型；
步骤302：根据检测出的用户当前状态查表（表一）得到当前状态下的光照度设定值L0。
步骤303：读取光照度传感器数据，得到桌面光照度值L；
步骤304：判断L是否等于L0，如果是，转入步骤101，如果否，进一步判断L是否小于L0，如果是，转入步骤305，如果否转入步骤308；
步骤305：增加主光源7亮度；
步骤306：判断主光源7是否最亮，如果是，转入步骤307，如果否，转入步骤303；
步骤307：提醒用户“光照度不够，请拉近光源”；
步骤308：减小主光源7亮度；
步骤309：判断主光源7是否关闭，如果是，转入步骤101，如果否，转入步骤303。

表一为存储器5内保存的不同类型的用户在不同状态下的光照度设定值，桌面休息状态下，对应的光照度值用L10表示，具体的，儿童桌面休息状态下，对应的光照度设定值为L101，成年人桌面休息状态下，对应的光照度设定值为L102，老年人桌面休息状态下，对应的光照度设定值为L103；桌面使用电脑状态下，对应的光照度值用L20表示，具体的，儿童桌面使用电脑状态下，对应的光照度设定值为L201，成年人桌面使用电脑状态下，对应的光照度设定值为L202，老年人桌面使用电脑状态下，对应的光照度设定值为L203；桌面阅读状态下，对应的光照度值用L30表示，具体的，儿童桌面阅读状态下，对应的光照度设定值为L301，成年人桌面阅读状态下，对应的光照度设定值为L302，老年人桌面阅读状态下，对应的光照度设定值为L303；桌面写字状态下，对应的光照度值用L40表示，具体的，儿童桌面写字状态下，对应的光照度设定值为L401，成年人桌面写字状态下，对应的光照度设定值为L402，老年人桌面写字状态下，对应的光照度设定值为L403；其中L10<L20<L30<L40，即L10为正常用眼健康的最小光照度值，L40为正常用眼健康的最大光照度值。
在实际应用中，各光照度设定值的最佳取值如表二：

表二为表一中各光照度设定值的最佳取值对照表。
参照图9、10、11，桌面光照度智能调节装置实施例5对应的桌面光照度智能调节方法的具体流程如下：
步骤1：检测是否有用户坐到桌前；根据用户类型查表，读取该用户桌面休息状态对应光照度设定值L10和桌面写字状态对应光照度设定值L40；检测桌面光照度值L；自动调节主光源7，使L10≤L≤L40；当自动调节主光源7无法达到L10≤L≤L40，提醒用户手动调节主光源7；步骤1具体包括以下步骤：
步骤101：读取红外测距传感器输出电压；
步骤102：判断红外测距传感器输出电压是否为高电平，如果为是，转入步骤105，如果为否，转入步骤103；
步骤103：判断主光源7和辅助光源9是否关闭，如果为是，转入步骤101，如果为否，转入步骤104，；
步骤104：关闭主光源7和辅助光源9；
步骤105：开启辅助光源9；根据用户类型进行查表（表一），读取用户桌面休息状态对应光照度设定值L10（正常用眼健康的最小光照度值）和桌面写字状态对应光照度设定值L40（正常用眼健康的最大光照度值）；
步骤106：读取光照度传感器数据，处理得到桌面光照度值L；
步骤107：判断L是否小于L10，如果是，转入步骤108，如果否，转入步骤111；
步骤108：增加主光源7亮度；
步骤109：判断主光源7是否已最亮，如果是，转入步骤110，如果否，转入步骤106；
步骤110：提醒用户“光照度不够，请拉近光源”；
步骤111：判断L是否大于L10，如果是，转入步骤112；如果否，转入步骤201；
步骤112：提醒用户“光照太强，请适当关闭窗帘”；转入步骤106。
步骤2：检测用户当前状态；步骤2具体包括以下步骤：
步骤201：连续1秒读取第一光敏电阻输出电压；
步骤202：判断第一光敏电阻输出电压是否一直为高电平，如果是，转入步骤203；如果否，转入步骤205；
步骤203：读取红外测距传感器输出电压；
步骤204：判断红外测距传感器输出电压是否为高电平，如果是，转入301，如果否，转入步骤101；
步骤205：连续2秒读取第二光敏电阻、第三光敏电阻输出电压；
步骤206：判断第二光敏电阻、第三光敏电阻输出电压是否一直均为高电平，如果是，转入步骤209，如果否，转入步骤207；
步骤207：读取红外测距传感器输出电压；
步骤208：判断红外测距传感器输出电压是否为高电平，如果是，转入301，如果否，转入步骤101；
步骤209：连续3秒读取第一压力传感器、第二压力传感器输出电压；
步骤210：判断第一压力传感器、第二压力传感器输出电压是否一直均为高电平，如果是，转入步骤301，如果否，转入步骤211；
步骤211：读取红外测距传感器输出电压；
步骤212：判断红外测距传感器输出电压是否为高电平，如果是，转入301，如果否，转入步骤101。
步骤204中，若红外测距传感器输出电压为高电平，则用户处于桌面用电脑状态；步骤208中，若红外测距传感器输出电压为高电平，则用户处于桌面休息状态；步骤210中，若第一压力传感器、第二压力传感器输出电压一直均为高电平，则用户处于桌面写字状态；步骤212中，若红外测距传感器输出电压为高电平，则用户处于桌面阅读状态。
步骤3：根据用户当前状态查表，得到用户在当前状态下的光照度设定值L0，自动调节主光源7，使桌面光照度值L=L0；当自动调节主光源7无法达到L=L0时，提醒用户手动调节主光源7；步骤3具体包括以下步骤：
步骤301：读取存储器5中保存的用户类型；
步骤302：根据检测出的用户当前状态查表（表一）得到当前状态下的光照度设定值L0。
步骤303：读取光照度传感器数据，得到桌面光照度值L；
步骤304：判断L是否等于L0，如果是，转入步骤101，如果否，进一步判断L是否小于L0，如果是，转入步骤305，如果否转入步骤308；
步骤305：增加主光源7亮度；
步骤306：判断主光源7是否最亮，如果是，转入步骤307，如果否，转入步骤303；
步骤307：提醒用户“光照度不够，请拉近光源”；
步骤308：减小主光源7亮度；
步骤309：判断主光源7是否关闭，如果是，转入步骤101，如果否，转入步骤303。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。