一種基於電力載波通信的舞檯燈光控制系統的製作方法
2023-07-01 05:40:46
專利名稱：一種基於電力載波通信的舞檯燈光控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及LED舞檯燈光控制系統，尤其涉及採用電力載波通信技術的RGB色溫可調的LED舞檯燈光控制系統。
背景技術：
隨著科技的不斷進步，舞檯燈光越來越具備人性化功能，尤其是現代照明系統中色溫可變的功能。色溫是人眼對發光體或白色反光體的感覺，這是物理學、生理學與心理學的綜合複雜因素的一種感覺，調節好舞檯燈光的色溫不僅可以給觀眾舒服的感覺，隨著劇 情的發展，還能顯示環境、渲染氣氛、突出中心人物，創造舞臺空間感、時間感，塑造舞臺演出的外部形象，並提供必要的燈光效果(如風、雨、雲、水、閃電)等。因此，舞檯燈光色溫的調節具有重要的意義。為了達到對LED舞檯燈光色溫調節的目的，有人發明了一種具有RGB光源的色溫可調LED舞臺照明燈(公開號201403232Y)。該系統通過微控制器控制恆流調節電路來調節RGB三色的LED燈具的亮度，同時配有白光LED進行補光。此外，該系統通過電流檢測電路來反饋LED的電流信號，保證恆流供電。但是，該系統在控制方面不夠具體，改變信號時需要改變電路結構，而且無存儲功能，因而調節不夠方便，而市場中急需高度信息化、網絡化、智能型的控制設備，讓人們能夠用最普通的工具即可隨意調節LED燈具的亮度及色溫。
發明內容
針對上述問題，本發明提出一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統。該系統不僅可以大範圍調節RGB三色LED燈的亮度及色溫，而且通過人們最為普遍的工具-PC機，作為控制端，可以輕鬆對系統進行調控，具有存儲用戶配置信息的功能，控制極為方便而且響應速度較快。本發明的技術方案是一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統包括PC機、發送端、接收端、LED驅動模塊。發送端包括電源模塊、電力載波模塊、微控制器模塊、存儲器模塊。接收端包括電源模塊、電力載波模塊、微控制器模塊。發送端和接收端利用低壓電力線實現相互通信。在發送端，PC機與微控制器通過RS-232接口相連，發送控制信息；微控制器模塊負責接受控制信息並處理，起到核心控制的作用；電力載波模塊通過SPI 口與微控制器相連，接收控制單元的命令並將信號耦合到電力網中；存儲器部分用於存儲網絡數據及用戶亮度的配置信息，提高運行速度。在接收端，電力載波模塊負責從電網中捕獲有用的控制信號並傳給微控制器；微控制器模塊接收電力載波控制信號，解碼後轉化為PWM信號輸出；三路LED驅動模塊接收PWM信號並調節各自的LED燈的亮度。在劇場、影院、舞廳等需要舞檯燈光的地方，用戶可以通過PC機，對舞檯燈光的亮度和顏色進行調節，達到讓人舒適及烘託氣憤的效果，且控制方便。本發明具有積極的效果⑴本發明利用電力載波通信技術對RGB三色LED舞檯燈光的亮度進行調節，同時能夠存儲和讀取用戶的配置信息，能夠方便地調節LED舞檯燈光達到人眼舒適的色溫，隨著劇情的發展，還能顯示環境、渲染氣氛、突出中心人物，創造舞臺空間感、時間感，塑造舞臺演出的外部形象，並提供必要的燈光效果等。(2)本發明使用的基本都是最為普通的數字電路，成本較低，便於提高集成度及大規模生產。
圖I為本發明提供的一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統的總體結構圖。圖2為本發明提供的一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統的電力載波接入模塊內部結構圖。圖3為本發明提供的一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統的存儲器模塊框圖。圖4為本發明提供的一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統的驅動及燈具的連接圖。·圖5為本發明提供的一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統的程序流程圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發明包括發送端和接收端兩部分。發送端包括PC機、電源模塊、電力載波模塊、微控制器模塊、存儲器模塊。接收端包括電源模塊、電力載波模塊、微控制器模塊、LED驅動模塊。這兩部分利用低壓電力線實現相互通信。在發送端，PC發送控制信息給MCU，經解碼後通過電力載波模塊將信號耦合到電力網中；存儲器模塊用於存儲網絡數據及用戶亮度配置信息，提高運行速度；在接收端，電力載波模塊從電網中捕獲有用的控制信號並傳給MCU，經解碼後轉化為PWM信號輸出；三路LED驅動模塊接收PWM信號並調節各自的LED燈的亮度。請參閱圖2，本發明中的電力載波接入模塊由電力載波接口、電力線耦合器、隔離濾波器、電力載波晶片(如MI200E)及SPI接口組成。電力載波接口為網絡接口，通過220V電力線接到電網中；隔離濾波器和電力線耦合器用於篩選有用的電力載波信號並將其進行加工處理，轉換成電力載波晶片可以識別的信號；電力載波晶片用於信息轉換，提取有用信息並將載波信號轉換成數位訊號，送至微控制器中進行處理，再由微控制器進行逐層解包，讀取到其中的控制信號，查錶轉換成對應的PWM輸出值輸出。請參閱圖3，本發明中的存儲器部分由電可擦除只讀存取器EEPR0M、鎖存器74HC573及隨機存儲器RAM組成。使用時，單片機將用戶保存的配置信息存儲至EEPROM中，設有三個不同地址區域用於存儲三個不同用戶的配置信息，方便用戶直接啟動LED至想要的色溫，達到個性化的目的。RAM通過74HC573與微控制器連接，用以保存電力載波連接時的系統的網絡數據，包括初始化地址、配置等信息，提高系統運行的速度。請參閱圖4，本發明中採用了大功率LED驅動器(例如NS公司的LM3407)，每一路最高輸出電流可達350mA，負載功率可達數十瓦，因此無需補光電路即可達到很高的亮度。每一路LED驅動從微控制器中接收各自的PWM信號，調節輸出的平均電流值，以達到調光的目的。每一路PWM設有10個等級，RGB三路LED即可組合出1000種不同色調的混合光，因而調光範圍十分大，幾乎可以混合出所有顏色的光。同時，每一路LED負載上還帶有反饋電路，反饋給LED驅動，用以保障LED驅動發出穩定的電流值。另外，各路LED燈組應儘可能均勻排列，以保證混合效果最好。請參閱圖5，本系統程序設計工作主要分為三個部分，電力載波發送部分、電力載波接收部分和用戶配置部分。程序首先對單片機自身資源、電力載波模塊進行初始化，然後進入處理的大循環當中。在發送端程序首先檢測是否接收到上位機命令，收到後判斷是否為正確的命令。如果判斷為錯誤命令或不屬於所判斷的幾種命令，則重新進入循環等待下一個命令。如果判斷為正確，則有響應的處理子程序進行處理，程序將讀取其中的用戶控制信息進行送入 用戶配置部分進行處理。在接受端程序首先檢測是否接收到電力載波信號，收到後判斷地址是否與自身地址相匹配。如果判斷相匹配，則繼續接受控制信息並經過處理輸出相應的PWM信號送到LED驅動模塊。如果判斷不相匹配，則重新進入循環等待接受下一幀電力載波信號。在用戶配置部分，程序首先判斷用戶是否讀取亮度信息。如果是，從EEPROM中讀取亮度配置信息，直接轉換成PWM信號輸出；如果否，手動輸入亮度信息進行轉換。而後將PWM信號輸出，完成對LED色溫的調節。本發明能夠實現如下功能1、安裝在PC機上的上位機軟體控制。可以通過上位機軟體的操作對LED舞檯燈具的亮度及色溫進行控制，方便集中控制；2、採用電力載波技術。信號傳輸媒介為電力線，不需要重新布線，安裝方便、價格低廉。3、用戶存儲功能。可以直接存儲用戶的亮度配置信息，使控制更為方便。4、RGB三色LED色溫調節範圍很大，每種顏色的燈組設有10個亮度等級，共可以組合出1000種不同顏色的混合光，完全適合各種舞檯燈光色溫的調節，烘託氣氛，增加觀眾的舒適程度。綜上所述，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；凡基於上述基本思路，不脫離本創作精神和範圍內所做的各種更動和修飾，都應屬於本發明所公開的範圍。
權利要求
1.一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統,其特徵在於它包括PC機、發送端、接收端和LED驅動模塊；PC機與發送端通過RS-232相連，發送端與接收端通過低壓220V電力線連接，LED驅動模塊的調光接口與接收端PWM輸出接口相連。
2.根據權利要求I所述的一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統，其特徵在於，發送端包括電源模塊、電力載波模塊、微控制器模塊、存儲器模塊；電源模塊與各個模塊的電源接口直接相連；電力載波模塊與微控制器通過SPI 口連接；存儲器模塊直接接在微控制器的I/O 口上。
3.根據權利要求I所述的一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統，其特徵在於，接收端包括電源模塊、電力載波模塊、微控制器模塊；電源模塊與各個模塊的電源接口直接相連；電力載波模塊與微控制器通過SPI 口連接。
4.根據權利要求I所述的一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統,其特徵在於，LED驅動模塊由3路大功率LED驅動晶片及其外圍電路構成；調光接口與接收端PWM輸出口相連，LED接口分別與紅、綠、藍三路LED燈組相連。
5.根據權利要求2所述的一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統,其特徵在於，存儲器模塊由EEPROM、鎖存器及隨機存儲器RAM組成，直接接在微控制器的I/O 口上。
6.根據權利要求2或3所述的一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統,其特徵在於，電力載波模塊由電力載波接口、耦合電路、濾波電路和電力載波晶片構成；電力載波晶片通過SPI 口與微控制器相連接，電力載波接口直接接到低壓電力線上。
7.根據權利要求2或3所述的一種基於電力載波技術的LED舞檯燈光控制系統，其特徵在於，電源模塊AC-DC部分採用220V-24V開關電源，DC-DC部分採用的晶片是LM7812和LM7805。
全文摘要
本發明涉及一種LED舞檯燈光控制系統，包括PC機、發送端、接收端、LED驅動模塊。發送端包括電源模塊、電力載波模塊、微控制器模塊、存儲器模塊。接收端包括電源模塊、電力載波模塊、微控制器模塊。發送端和接收端之間利用低壓電力線實現相互通信。在發送端，安裝在PC上的上位機軟體發送控制信息給MCU，經解碼後通過電力載波模塊將信號耦合到電力網中；存儲器模塊用於存儲網絡數據及用戶亮度配置信息，提高運行速度；在接收端，電力載波模塊從電網中捕獲控制信號並傳給MCU，經解碼後輸出相應等級的PWM信號；三路LED驅動模塊接收PWM信號並調節各自LED燈的亮度。用戶可以對舞檯燈光的亮度和顏色進行調節，達到烘託氣憤的效果。
文檔編號H05B37/02GK102769978SQ20121025610
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者孟散散, 宋馳, 慧昭, 王寧, 王巍, 王秋平, 趙寶宜 申請人:天津工大瑞工光電技術有限公司