一種光伏CCD光控智能加濕器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種光伏CCD光控智能加濕器，包括接收天線、信號處理電路、電源電路、白光LED；所述智能加濕器是單片機(jī)，用于控制所述音頻編碼解碼器進(jìn)行語音數(shù)據(jù)的采集和壓縮編碼，并將采集數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到ＬＥＤ驅(qū)動電路，所述LED驅(qū)動電路根據(jù)指令發(fā)出通斷信號；光電檢測模塊控制所述PD光敏管接收光信號并輸送到所述智能加濕器，所述智能加濕器將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述音頻編碼解碼器進(jìn)行解碼輸出。該系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜度和成本低、通信距離遠(yuǎn)，可以兼顧照明與實時語音對講，同時系統(tǒng)還可以傳輸除語音外的其他數(shù)據(jù)。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及光通信
，尤其是一種光伏CCD光控智能加濕器。
技術(shù)介紹
太陽能（solar energy），是指太陽的熱輻射能（參見熱能傳播的三種方式），主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。太陽能是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來自太陽的輻射能量。人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代演變形成的一次能源。地球本身蘊(yùn)藏的能量通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源。在現(xiàn)有的無線技術(shù)當(dāng)中，除去基于電磁波傳輸信息的傳統(tǒng)射頻通信外， 還有基于光的無線通信，其中，有基于紅外激光等的通信技術(shù)，還有基于可見光的無線通信技術(shù)。可見光通信技術(shù)，是利用發(fā)光的二極管發(fā)出的肉眼覺察不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息的。將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加載到光載波信號上，并進(jìn)行調(diào)制，然后利用光電轉(zhuǎn)換器件接收光載波信號并解調(diào)以獲取信息。可見光通信系統(tǒng)能夠覆蓋燈光所能達(dá)到的范圍，不需要電線連接。光通信技術(shù)具有極大的發(fā)展前景，將為光通信提供一種全新的高速數(shù)據(jù)接入方式。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的專利技術(shù)目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供了一種實現(xiàn)復(fù)雜度和成本低、通信距離遠(yuǎn)，可以兼顧照明與實時語音對講的系統(tǒng)， 同時系統(tǒng)還可以傳輸除語音外的其他數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，提出了如下技術(shù)方案：一種光伏CCD光控智能加濕器，包括；中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、光電檢測電路、光控鎖模塊、光鑰匙模塊、接收天線、信號處理電路、電源電路、白光LED、可見光傳輸鏈路、智能加濕器、音頻編碼解碼器、音頻輸入輸出端、電源電路；所述信號調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號；所述LED 燈是單色的 LED；所述光探測器是可見光波段響應(yīng)較好的 CCD光電轉(zhuǎn)換器件；所述接收天線是可變倍數(shù)的光學(xué)鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應(yīng)，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過大氣信道進(jìn)行傳輸；所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端可使用OOK、PPM 等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號以高速、明暗變化的規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列 LED 作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級，可以采用單片機(jī)配合 C++軟件編程進(jìn)行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)字符串的發(fā)送；接收端，采用 CCD 作為光探測器，硬件設(shè)備使用高幀頻100fps 以上、高靈敏度、高響應(yīng)度 CCD 相機(jī)；相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計軟件對CCD 相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現(xiàn)字符串的接收；所述充電插口設(shè)置于閉合門的側(cè)端；述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路；所述手中央處理器連接光鑰匙模塊；所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統(tǒng)，設(shè)計基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的 min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG 功能，經(jīng)過外部驅(qū)動模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送；所述可見光傳輸鏈路包括LED驅(qū)動電路、LED燈、透鏡、PD光敏管和光電檢測模塊；所述智能加濕器是單片機(jī)，用于控制所述音頻編碼解碼器進(jìn)行語音數(shù)據(jù)的采集和壓縮編碼，并將采集數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到ＬＥＤ驅(qū)動電路，所述LED驅(qū)動電路根據(jù)指令發(fā)出通斷信號；光電檢測模塊控制所述PD光敏管接收光信號并輸送到所述智能加濕器，所述智能加濕器將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述音頻編碼解碼器進(jìn)行解碼輸出。可選地，所述基于光通信的門禁語音通話系統(tǒng)的上下行鏈路均使用１Ｗ普通白光LED， 采用開關(guān)鍵控-非歸零碼（OOK-NRZ）調(diào)制方式。所發(fā)送密鑰為 TTL 電平信號，即+5V 表示高電平“1”，0V 表示低電平“0”；基于 TTL 信號電平特點，選用低成本、小體積 PNP 型貼片三極管 S8550 及其相關(guān)外圍器件，構(gòu)成了LED驅(qū)動電路；光鑰匙是基于單片機(jī) STC12C2052AD 設(shè)計的一種發(fā)送端；光鑰匙可以發(fā)送不同的密鑰，所述光鑰匙模塊不是一個簡單的一對一的裝置，而是一個一對多的裝置。所述LED驅(qū)動電路中，來自單片機(jī)的音頻數(shù)據(jù)通過跨導(dǎo)放大電路放大并轉(zhuǎn)換成電流信號， 通過Bias-T 疊加直流后加載到LED燈上。 LED的發(fā)散角一般較大， 在LED燈前端加距離可調(diào)的準(zhǔn)直透鏡， 調(diào)節(jié)光線的發(fā)散角度， 以便用于不同距離的照明和通信。所述PD光敏管是接收面積為５mm×５mm，的PD光敏管。PD光敏管面積越大接收的光功率越大，但響應(yīng)帶寬會越小。PD光敏管前端加面積較大的非球面準(zhǔn)直透鏡增大接收光功率。PD光敏管將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號輸出， 目前的可見光PD光敏管響應(yīng)靈敏度峰值大多在紅光波段， 所述PD光敏管靈敏度在LED光譜峰值450nm處不到0.3A\\Ｗ 。當(dāng)通信距離較遠(yuǎn)時，PD光敏管接收的光功率較小， 因此輸出的電流信號很小，一般只有幾×10mA 。為了進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理， 需要對PD光敏管輸出的電流進(jìn)行放大。所述光電檢測模塊中，第１級的低噪跨阻放大器將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號， 再經(jīng)過第2級電壓放大器后電壓幅度可達(dá)到2～3Ｖ ， 經(jīng)電壓比較器后輸出3.3V的TTL信號， 輸入到單片機(jī)進(jìn)行處理。所述音頻編碼解碼器是一款低功耗、 高保真和體積小的 WM8960音頻編解碼器， 其集成了麥克風(fēng)、耳機(jī)接口和放大器，因此大大減少了外部電路元器件的數(shù)量和電路體積。麥克風(fēng)輸入的模擬音頻數(shù)據(jù)經(jīng)24bit的ADC采樣后進(jìn)行音頻編碼，解碼后的數(shù)據(jù)經(jīng)過24bit的DAC后輸出到耳機(jī)或揚聲器。系統(tǒng)中，編解碼器通過數(shù)字接口傳輸音頻數(shù)據(jù)，通過控制接口接收控制數(shù)據(jù)。該編碼器的采樣率可以設(shè)置為8～48kHz，左、右聲道的數(shù)據(jù)均為16bit， 因此語音信號的速率為256～1536kbit／s，當(dāng)通信速率大于1536kbit／s時就能保證清晰的語音傳輸。所述基于光通信的門禁語音通話系統(tǒng)采用強(qiáng)度調(diào)制和直接檢測（IM／DD），即LED發(fā)射光功率隨傳輸信號變化， 接收端的光電探測器件，如光電二極管（PD）、雪崩二極管（APD）和攝像鏡頭等，接收強(qiáng)弱變化的光強(qiáng)并轉(zhuǎn)化成電流信號。由于當(dāng)收發(fā)端之間存在直射鏈路時，直射鏈路功率占總接收功率的97.6％ ，當(dāng)通信終端的PD位于LED光源之后時，幾乎可以忽略發(fā)送端光線對自身接收端的干擾影響。因此，上下行鏈路均使用白光LED進(jìn)行通信。該專利技術(shù)的有益效果：應(yīng)用人工智能專家系統(tǒng)、知識工程、模式識別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種光伏CCD光控智能加濕器，其特征在于，包括；中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、光電檢測電路、光控鎖模塊、光鑰匙模塊、接收天線、信號處理電路、電源電路、白光LED、可見光傳輸鏈路、智能加濕器、音頻編碼解碼器、音頻輸入輸出端、電源電路；所述信號調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號；所述LED?燈是單色的?LED；所述光探測器是可見光波段響應(yīng)較好的?CCD光電轉(zhuǎn)換器件；所述接收天線是可變倍數(shù)的光學(xué)鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應(yīng)，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過大氣信道進(jìn)行傳輸；所述智能加濕器包括微控制器、加濕器開關(guān)以及光接收模塊，所述光接收模塊從LED燈組中接收LED通信信號，對所述LED通信信號處理后獲得控制指令，并將所述控制指令輸送到微控制器，所述微控制器根據(jù)所述控制指令生成加濕器開關(guān)的執(zhí)行指令，所述加濕器開關(guān)是電磁繼電器，所述電磁繼電器與加濕器的加濕裝置連接；所述智能加濕器還包括水位傳感器、溫度傳感器、濕度采集傳感器、聲光報警器以及顯示電路，當(dāng)所述智能加濕器根據(jù)控制指令開始工作時，微控制器向所述水位傳感器、溫度傳感器、濕度采集傳感器發(fā)出執(zhí)行指令，獲得加濕器內(nèi)的水量數(shù)據(jù)信號、室溫信號以及室內(nèi)濕度信號，微處理器對所述水量數(shù)據(jù)信號、室溫信號以及室內(nèi)濕度信號進(jìn)行放大、測量、A/D?轉(zhuǎn)換之后傳送到加濕判斷電路，控制加濕器按設(shè)定參數(shù)工作，同時把數(shù)據(jù)反饋給所述顯示電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的可視化處理，最終達(dá)到對環(huán)境進(jìn)行智能加濕的目的。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光伏CCD光控智能加濕器，其特征在于，包括；中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、光電檢測電路、光控鎖模塊、光鑰匙模塊、接收天線、信號處理電路、電源電路、白光LED、可見光傳輸鏈路、智能加濕器、音頻編碼解碼器、音頻輸入輸出端、電源電路；所述信號調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號；所述LED 燈是單色的 LED；所述光探測器是可見光波段響應(yīng)較好的 CCD光電轉(zhuǎn)換器件；所述接收天線是可變倍數(shù)的光學(xué)鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應(yīng)，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過大氣信道進(jìn)行傳輸；所述智能加濕器包括微控制器、加濕器開關(guān)以及光接收模塊，所述光接收模塊從LED燈組中接收LED通信信號，對所述LED通信信號處理后獲得控制指令，并將所述控制指令輸送到微控制器，所述微控制器根據(jù)所述控制指令生成加濕器開關(guān)的執(zhí)行指令，所述加濕器開關(guān)是電磁繼電器，所述電磁繼電器與加濕器的加濕裝置連接；所述智能加濕器還包括水位傳感器、溫度傳感器、濕度采集傳感器、聲光報警器以及顯示電路，當(dāng)所述智能加濕器根據(jù)控制指令開始工作時，微控制器向所述水位傳感器、溫度傳感器、濕度采集傳感器發(fā)出執(zhí)行指令，獲得加濕器內(nèi)的水量數(shù)據(jù)信號、室溫信號以及室內(nèi)濕度信號，微處理器對所述水量數(shù)據(jù)信號、室溫信號以及室內(nèi)濕度信號進(jìn)行放大、測量、A/D 轉(zhuǎn)換之后傳送到加濕判斷電路，控制加濕器按設(shè)定參數(shù)工作，同時把數(shù)據(jù)反饋給所述顯示電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的可視化處理，最終達(dá)到對環(huán)境進(jìn)行智能加濕的目的。2.當(dāng)環(huán)境的相對濕度值高于設(shè)定值時或者加濕器水量不足時，所述聲光報警器發(fā)出報警信號；所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端可使用OOK、PPM 等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號以高速、明暗變化的規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列 LED 作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級，可以采用單片機(jī)配合 C++軟件編程進(jìn)行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計，實現(xiàn)字符串的發(fā)送；接收端，采用 CCD 作為光探測器，硬件設(shè)備使用高幀頻100fps 以上、高靈敏度、高響應(yīng)度 CCD 相機(jī)；相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計軟件對CCD 相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現(xiàn)字符串的接收；所述充電插口設(shè)置于閉合門的側(cè)端...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王燁，
申請(專利權(quán))人：蘇州杰姆斯特機(jī)械有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32