CN101720162A - 荧光灯照度控制电路、荧光灯控制***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于荧光灯照明领域，提供了一种荧光灯照度控制电路、荧光灯控制***及其控制方法。荧光灯照度控制电路包括：控制模块，用户输入接口模块，照度传感器以及通讯接口模块；用户输入接口模块接收用户根据需要输入的第一照度值，照度传感器根据环境中光的变化实时采集光信号，并将光信号转换为光电流数字信号，控制模块生成与光电流数字信号相对应的第二照度值，并根据第一照度值减去第二照度值获得的调光差值，输出照度控制信号控制调光镇流器对荧光灯的照度进行调节，使得环境中的照度恒定。本发明提供的荧光灯照度控制电路输出照度控制信号控制调光镇流器对荧光灯的照度进行调节，使环境中的照度恒定；实现节能，延长荧光灯的寿命。

Description

荧光灯照度控制电路、荧光灯控制***及其控制方法

技术领域

本发明属于荧光灯照明领域，尤其涉及一种荧光灯照度控制电路、荧光灯控制***及其控制方法。

背景技术

在现有的荧光灯装置中，用户通过旋转按钮手动输入调光信号给调光芯片，调光芯片将0～10V的模拟信号转换为固定的PWM信号输出给驱动电路，驱动电路将直流电压逆变成荧光灯所需的高频交流电压输出，驱动荧光灯，实现灯管点亮。

如果想改变环境中的照度，需要用户通过旋转按钮去调节；如果想使环境处于恒定照度中，那么随着环境中光的变化，需要用户不断的去调节，这种手动调节光的照度很难保持照度恒定。且当环境中光的照度很强时，不能充分利用环境光，浪费能源，不能延长灯管寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种荧光灯照度控制电路，旨在解决现有的荧光灯很难保证照度恒定、浪费能源、不能延长灯管寿命的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种荧光灯照度控制电路，包括：控制模块，连接在所述控制模块的第一控制输入端的用户输入接口模块，连接在所述控制模块的第二控制输入端的照度传感器，以及通讯接口模块；所述通讯接口模块的输入端连接至所述控制模块的控制输出端，所述通讯接口模块的输出端连接用于控制荧光灯的调光镇流器；所述用户输入接口模块接收外部输入的第一照度值送入至所述控制模块，所述照度传感器根据环境中光的变化实时采集光信号，并将光信号转换为光电流数字信号，送入至所述控制模块；所述控制模块生成与所述光电流数字信号相对应的第二照度值，并根据所述第一照度值减去所述第二照度值获得的调光差值，输出照度控制信号控制所述调光镇流器对荧光灯的照度进行调节，使得环境中的照度恒定。

更进一步地，所述照度传感器通过IIC总线与所述控制模块连接。

更进一步地，所述通讯接口模块的输出端通过CAN总线连接至所述调光镇流器的输入端。

更进一步地，所述照度传感器包括：光敏感元件，根据环境中光的变化采集光信号；以及AD转换单元，将所述光敏感元件采集的光信号转换为光电流数字信号并输出给所述控制模块。

更进一步地，所述光敏感元件为透明玻璃或光敏电阻。

本发明实施例的另一目的在于提供一种荧光灯控制***，其包括顺次连接的荧光灯照度控制电路、调光镇流器以及荧光灯，所述荧光灯照度控制电路为上述的荧光灯照度控制电路。

本发明实施例的另一目的还在于提供一种采用上述的荧光灯控制***的控制方法，包括下述步骤：

步骤a：获取外部输入的第一照度值；

步骤b：通过传感器实时获取环境中光的变化信号，生成光电流信号；

步骤c：根据所述光电流信号生成与其相对应的第二照度值；

步骤d：将所述第一照度值减去所述第二照度值获得调光差值，根据所述调光差值输出照度控制信号；

步骤e：将所述照度控制信号传送至调光镇流器，用以对荧光灯的照度进行调节，使得环境中的照度恒定。

更进一步地，在步骤e中，利用CAN总线将所述照度控制信号传送至调光镇流器。

本发明提供的荧光灯照度控制电路通过照度传感器采集环境中变化的光信号，与用户设定的照度值进行比较，通过控制模块处理后输出照度控制信号控制调光镇流器对荧光灯的照度进行调节，使得环境中的照度恒定；实现了节能，延长了荧光灯灯管的使用寿命；同时采用CAN总线进行通信传输，抗干扰能力强，传输距离远。

附图说明

图1是本发明实施例提供的荧光灯控制***的模块结构示意图；

图2是本发明实施例提供的荧光灯照度控制电路中控制模块的电路图；

图3是本发明实施例提供的荧光灯照度控制电路中照度传感器的电路图；

图4是本发明实施例提供的荧光灯照度控制电路中通讯接口模块的电路图；

图5是本发明实施例提供的采用荧光灯控制***的控制方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的荧光灯照度控制电路采用照度传感器根据环境中光的变化采集光信号，并将光信号转换为光电流数字信号，通过控制模块输出与光电流数字信号相对应的第二照度值，并将第一照度值与第二照度值进行比较判断，根据判断结果输出照度控制信号控制调光镇流器对荧光灯的照度进行调节，使得环境中的照度恒定。

图1示出了本发明实施例提供的荧光灯控制***的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

荧光灯控制***包括顺次连接的荧光灯照度控制电路1、调光镇流器2以及荧光灯3，其中，荧光灯照度控制电路1包括：用户输入接口模块11、控制模块12、照度传感器13以及通讯接口模块14；用户输入接口模块11连接在控制模块12的第一控制输入端，照度传感器13连接在控制模块12的第二控制输入端，通讯接口模块14的输入端连接至控制模块12的控制输出端，通讯接口模块14的输出端连接至调光镇流器2的输入端，调光镇流器2的输出端连接荧光灯3；用户根据需要通过用户输入接口模块11输入第一照度值，照度传感器13根据环境中光的变化实时采集光信号，并将光信号转换为光电流数字信号，控制模块12输出与光电流数字信号相对应的第二照度值，并将第一照度值减去第二照度值获得的调光差值输出照度控制信号控制调光镇流器2对荧光灯3的照度进行调节，使得环境中的照度恒定。

本发明实施例提供的荧光灯照度控制电路由于利用了照度传感器13检测环境中的光信号，通过控制模块12控制调光镇流器2对荧光灯3的照度进行自动调节，可以实现照度恒定，这样可以充分利用环境中自然光的照度，实现了节能的功能，同时还可以使用户不会感觉到环境光的变化，降低了眼睛的疲劳度，提高了工作效率；同时还可以延长荧光灯灯管的寿命。

在本发明实施例中，照度传感器13包括：光敏感元件以及AD转换单元，其中，光敏感元件根据环境中光的变化采集光信号，AD转换单元将光敏感元件采集的光信号转换为光电流数字信号并输出给控制模块。作为本发明的一个实施例，光敏感元件可以为透明玻璃或光敏电阻。

在本发明实施例中，照度传感器13通过IIC总线与控制模块12连接。控制模块12的输出端通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线与通讯接口模块14连接，通讯接口模块14通过CAN总线与调光镇流器2连接；CAN总线是ISO国际标准化的串行通信协议，是一种能有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，具有突出的可靠性、实时性和灵活性。本发明实施例采用CAN总线进行通信，可以达到抗干扰能力强，传输距离远的效果。

在本发明实施例中，控制模块12可以采用微控制单元(Micro Control Unit，MCU)，也可以采用单片机等其它控制器。图2示出了采用MCU的控制模块12的具体电路图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

控制模块12包括芯片U9及其***电路，其中U9的VBAT引脚连接第一直流电压3.3V，U9的PC13-TAMPER-RTC引脚、PC14-OSC32_IN引脚以及PC15-OSC32_OUT引脚均悬空不接，U9的PD0OSC_IN引脚通过电阻R33连接至U9的PD1 OSC_OUT引脚，U9的PD0 OSC_IN引脚还通过晶振Y13连接至U9的PD1 OSC_OUT引脚，U9的PD0 OSC_IN引脚还通过电容C27接地，U9的PD1 OSC_OUT引脚还通过电容C26接地，电阻R32与电容C24串联连接在电压3.3V与地之间，电阻R32与电容C24的串联连接端S0连接至U9的NRST引脚，电阻R32与电容C24的串联连接端S0还通过开关K1接地，电阻R32与电容C24的串联连接端S0还引出REST端，U9的VSSA引脚接地，U9的VDDA引脚连接第一直流电压3.3V，电容C25连接在U9的VSSA引脚与U9的VDDA引脚之间，U9的PA0-WKUP引脚、PA1引脚、PA2引脚、PA3引脚、PA4引脚、PA5引脚、PA6引脚、PA7引脚、PB0引脚、PB1引脚、PB10引脚、PB11引脚均悬空不接，U9的PB2引脚接地，U9的VSS_1引脚接地，U9的VSS_2引脚接地，U9的VSS_3引脚接地，U9的VDD_1引脚接第一直流电压3.3V，U9的VDD_2引脚接第一直流电压3.3V，U9的VDD_3引脚接第一直流电压3.3V，U9的PA15引脚、PA14引脚、PA13引脚、PA12引脚、PA11引脚、PA10引脚、PA9引脚、PA8引脚、PB15引脚、PB14引脚、PB13引脚、PB12引脚、PB3引脚、PB4引脚、均悬空不接，U9的PB5引脚引出INT-PB5端，U9的PB6引脚引出SCL-PB6端，U9的PB7引脚引出SDA-PB7端，U9的PB8引脚引出CAN-PB8端，U9的PB9引脚引出CAN-PB9端。其中，芯片U9可以采用32位的ARM处理器，其内部集成了CAN控制器。芯片U9采用这种高集成度的设计，节省了功耗，减小了电路体积。

在本发明实施例中，照度传感器13采用集成电路，工作性能稳定，工作温度范围宽，可以延长使用寿命；采用集成电路来实现的照度传感器13的具体电路如图3所示，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

照度传感器13包括芯片U2，电阻R11、R12、R13以及电容C4，其中，芯片U2的VDD引脚连接第一直流电压3.3V，芯片U2的VDD引脚还通过电容C4接地，芯片U2的Addr引脚以及GND引脚均接地，芯片U2的SDA引脚通过电阻R11连接至第一直流电压3.3V，芯片U2的SDA引脚还连接至芯片U9的PB7引脚；芯片U2的INT引脚通过电阻R12连接至第一直流电压3.3V，芯片U2的INT引脚还连接至芯片U9的PB5引脚；芯片U2的SCL引脚通过电阻R13连接至第一直流电压3.3V，芯片U2的SCL引脚还连接至芯片U9的PB6引脚。其中，芯片U2可以采用TSL2561芯片。

在本发明实施例中，通过通讯接口模块14对控制模块12输出端的电平进行转换，通讯接口模块14的具体电路如图4所示，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

通讯接口模块14包括芯片U7以及电阻R18、R23、R24，其中芯片U7的VCC引脚连接第一直流电压3.3V，芯片U7的GND引脚接地，芯片U7的RS引脚接地，芯片U7的VREF引脚悬空不接，芯片U7的CANH引脚连接J5CAN总线接口，芯片U7的CANL引脚连接J4CAN总线接口，电阻R18连接在芯片U7的CANH引脚与芯片U7的CANL引脚之间，芯片U7的D引脚通过电阻R24连接至U9的PB9引脚，芯片U7的R引脚通过电阻R23连接至U9的PB8引脚。

作为本发明的一个实施例，芯片U7可以采用德州仪器公司生产的3.3V的CAN总线收发器，将芯片U9内部集成的CAN控制器输出的信号转换成差分信号，同时也将CAN控制器输出的LVTTL电平转换成标准的CAN信号电平。

图5示出了采用本发明实施例提供的荧光灯控制***的控制方法的实现流程，具体包括以下步骤：

在步骤S51中：获取外部输入的第一照度值；

在步骤S52中：通过传感器实时获取环境中光的变化信号，生成光电流信号；

在步骤S53中：根据光电流信号生成与其相对应的第二照度值，

在步骤S54中：将所述第一照度值减去所述第二照度值获得调光差值，根据所述调光差值输出照度控制信号；

在步骤S55中：将照度控制信号传送至调光镇流器，用以对荧光灯的照度进行调节，使得环境中的照度恒定。

在本发明实施例中，在步骤e中，利用CAN总线将照度控制信号传送至调光镇流器。

在本发明实施例中，该控制方法通过传感器实时获取环境中光的变化信号并生成光电流信号；根据光电流信号生成与其相对应的第二照度值，将外部输入的第一照度值与第二照度值进行比较判断，根据判断结果输出照度控制信号兵控制调光镇流器对荧光灯的照度进行调节，使得环境中的照度恒定。

本发明实施例提供的荧光灯照度控制电路通过照度传感器采集环境中变化的光信号，与用户设定的照度值进行比较，通过控制模块处理后输出照度控制信号控制调光镇流器对荧光灯的照度进行调节，使得环境中的照度恒定；实现了节能，延长了荧光灯灯管的使用寿命；同时采用CAN总线进行通信传输，抗干扰能力强，传输距离远。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种荧光灯照度控制电路，其特征在于，包括：

控制模块，连接在所述控制模块的第一控制输入端的用户输入接口模块，连接在所述控制模块的第二控制输入端的照度传感器，以及通讯接口模块；所述通讯接口模块的输入端连接至所述控制模块的控制输出端，所述通讯接口模块的输出端连接用于控制荧光灯的调光镇流器；

所述用户输入接口模块接收外部输入的第一照度值送入至所述控制模块，

所述照度传感器根据环境中光的变化实时采集光信号，并将光信号转换为光电流数字信号，送入至所述控制模块；

所述控制模块生成与所述光电流数字信号相对应的第二照度值，并根据所述第一照度值减去所述第二照度值获得的调光差值，输出照度控制信号控制所述调光镇流器对荧光灯的照度进行调节，使得环境中的照度恒定。

2.如权利要求1所述的荧光灯照度控制电路，其特征在于，所述照度传感器通过IIC总线与所述控制模块连接。

3.如权利要求1所述的荧光灯照度控制电路，其特征在于，所述通讯接口模块的输出端通过CAN总线连接至所述调光镇流器的输入端。

4.如权利要求1所述的荧光灯照度控制电路，其特征在于，所述照度传感器包括：

光敏感元件，根据环境中光的变化采集光信号；以及

AD转换单元，将所述光敏感元件采集的光信号转换为光电流数字信号并输出给所述控制模块。

5.如权利要求4所述的荧光灯照度控制电路，其特征在于，所述光敏感元件为透明玻璃或光敏电阻。

6.如权利要求1所述的荧光灯照度控制电路，其特征在于，所述控制模块包括ARM处理器芯片U9及其***电路，其中芯片U9的VBAT引脚连接第一直流电压，芯片U9的PD0 OSC_IN引脚通过电阻R33连接至芯片U9的PD1OSC_OUT引脚，芯片U9的PD0 OSC_IN引脚还通过晶振Y13连接至芯片U9的PD1 OSC_OUT引脚，芯片U9的PD0 OSC_IN引脚还通过电容C27接地，芯片U9的PD1 OSC_OUT引脚还通过电容C26接地，电阻R32与电容C24串联连接在所述第一直流电压输出端与地之间，电阻R32与电容C24的串联连接端S0连接至芯片U9的NRST引脚，电阻R32与电容C24的串联连接端S0还通过开关K1接地，电阻R32与电容C24的串联连接端S0还引出REST端，芯片U9的VSSA引脚接地，芯片U9的VDDA引脚连接第一直流电压，电容C25连接在芯片U9的VSSA引脚与芯片U9的VDDA引脚之间，芯片U9的PB2引脚接地，芯片U9的VSS_1引脚接地，芯片U9的VSS_2引脚接地，芯片U9的VSS_3引脚接地，芯片U9的VDD_1引脚接第一直流电压，芯片U9的VDD_2引脚接第一直流电压，芯片U9的VDD_3引脚接第一直流电压，芯片U9的PB5引脚引出INT-PB5端，芯片U9的PB6引脚引出SCL-PB6端，芯片U9的PB7引脚引出SDA-PB7端，芯片U9的PB8引脚引出CAN-PB8端，芯片U9的PB9引脚引出CAN-PB9端；

所述照度传感器包括型号为TSL2561的芯片U2，电阻R11、R12、R13以及电容C4，其中，芯片U2的VDD引脚连接第一直流电压，芯片U2的VDD引脚还通过电容C4接地，芯片U2的Addr引脚以及GND引脚均接地，芯片U2的SDA引脚通过电阻R11连接至第一直流电压，芯片U2的SDA引脚还连接至芯片U9的PB7引脚；芯片U2的INT引脚通过电阻R12连接至第一直流电压，芯片U2的INT引脚还连接至芯片U9的PB5引脚；芯片U2的SCL引脚通过电阻R13连接至第一直流电压，芯片U2的SCL引脚还连接至芯片U9的PB6引脚；

所述通讯接口模块包括CAN总线收发器芯片U7以及电阻R18、R23、R24，其中，芯片U7的VCC引脚连接第一直流电压，芯片U7的GND引脚接地，芯片U7的RS引脚接地，芯片U7的CANH引脚连接J5总线接口，芯片U7的CANL引脚连接J4总线接口，电阻R18连接在芯片U7的CANH引脚与芯片U7的CANL引脚之间，芯片U7的D引脚通过电阻R24连接至芯片U9的PB9引脚，芯片U7的R引脚通过电阻R23连接至芯片U9的PB8引脚。

7.一种荧光灯控制***，其包括顺次连接的荧光灯照度控制电路、调光镇流器以及荧光灯，其特征在于，所述荧光灯照度控制电路为权利要求1-6任一项所述的荧光灯照度控制电路。

8.一种采用权利要求7所述的荧光灯控制***的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤a：获取外部输入的第一照度值；

步骤b：通过传感器实时获取环境中光的变化信号，生成光电流信号；

步骤c：根据所述光电流信号生成与其相对应的第二照度值；

步骤d：将所述第一照度值减去所述第二照度值获得调光差值，根据所述调光差值输出照度控制信号；

步骤e：将所述照度控制信号传送至调光镇流器，用以对荧光灯的照度进行调节，使得环境中的照度恒定。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在步骤e中，利用CAN总线将所述照度控制信号传送至调光镇流器。

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