CN102118907A - 自适应照度调节照明灯及其控制方法 - Google Patents

自适应照度调节照明灯及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102118907A
CN102118907A CN2010105974100A CN201010597410A CN102118907A CN 102118907 A CN102118907 A CN 102118907A CN 2010105974100 A CN2010105974100 A CN 2010105974100A CN 201010597410 A CN201010597410 A CN 201010597410A CN 102118907 A CN102118907 A CN 102118907A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
illumination
illuminating lamp
control
brightness value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010105974100A
Other languages
English (en)
Inventor
杨乐
席旸旸
高超
胡凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Information Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Information Science and Technology filed Critical Nanjing University of Information Science and Technology
Priority to CN2010105974100A priority Critical patent/CN102118907A/zh
Publication of CN102118907A publication Critical patent/CN102118907A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

一种自适应照度调节照明灯，包括单片机、用于显示当前实测照度和***设定值的LED显示电路、键盘电路、用于测量当前光强的测光电路、数模转换电路、存储电路，单片机通过数模转换电路，将计算的数字量转换为模拟量控制照明灯的照度，存储器电路储存最近使用的照度值，单片机作为主控芯片，分别于LED显示电路、键盘电路、测光电路、数模转换电路和存储器电路连接，统一协调控制其它各个模块工作。本发明采用了对复杂***有较好控制效果的模糊控制技术，对照明灯进行恒定控制，提高照明灯的照明精度和有效的降低了能耗，并且响应速度块，在一些对光照有特殊要求的工业场合，能够达到实时控制的目的。

Description

自适应照度调节照明灯及其控制方法
技术领域
本发明涉及照明灯的技术领域，尤指一种基于模糊控制理论的照明灯，主要应用于一些对照度有较严格要求的场合，例如胶卷显影、光学测量等领域。
背景技术
目前使用的照明灯大多没有自动调节光强的功能，容易造成能源的耗费。市场上也有可以调节光强的照明灯，不过这些灯大多是手动档位选择。一方面只有几个可供选择的档位，灵敏度不高；另一方面这些灯大多是手动调节，不能达到实时调节光强的目的。公开号CN101004257A介绍了一种微机多功能护眼灯，通过感光传感器感应到光的强度，将光强反馈到电路，电路根据光强自动调节灯的亮度。这款照明灯虽然能达到自动调节的目的，但是灵敏度不高。光强易受到外界环境光的影响。目前市场上尚缺乏一种灵敏度高、精度高响应速度快可自动调节光强的照明灯。
发明内容
实际使用照明设备过程中，往往需要照度保持恒定。照度设定好后，当外界光线变强，光源降低亮度；当外界光线变弱，光源提高亮度。本发明就此为目的，将模糊控制技术应用于照明***。本发明针对现有技术中的不足，提供了一种在保持照明设备照射中心范围内，其照度值不会受到外界事物变化的影响，实现良好的稳定性和节能性的照明***。
本发明通过以下技术方案实现发明目的：
一种自适应照度调节照明灯，包括：单片机、用于显示当前实测照度                                                
Figure 18673DEST_PATH_IMAGE001
和***设定值的 LED显示电路、键盘电路、用于测量当前光强的测光电路、数模转换电路、存储电路，单片机通过数模转换电路，将计算的数字量转换为模拟量控制照明灯的照度，存储电路储存最近使用的照度值，单片机作为主控芯片，分别于LED显示电路、键盘电路、测光电路、数模转换电路和存储器电路连接，统一协调控制其它各个模块工作。
本发明中，所述键盘电路中的键盘包括：
⑴SET键：进入\退出照度设定状态；
⑵UP键：按照1lux级别提高照度值；
⑶DOWN键：按照1lux级别降低照度值；
用户通过键盘电路实现对照明灯照度的控制。
一种自适应照度调节照明灯的控制方法，包括以下步骤：
⑴测光电路通过光敏传感器测得照明灯当前照度
Figure 811180DEST_PATH_IMAGE003
，单片机根据传感器提供的经验公式，将当前照度
Figure 528600DEST_PATH_IMAGE003
转换为实测照度
Figure 923809DEST_PATH_IMAGE001
；
⑵单片机将实测照度
Figure 174400DEST_PATH_IMAGE001
与***设定值
Figure 934545DEST_PATH_IMAGE002
进行比较，根据其偏差值和变化量，采用模糊控制法进行分析；
⑶单片机通过数模转换电路，将数字量转换为模拟量控制照明灯的亮度，实现照射范围中心照度恒定控制和跟随控制；
⑷LED用于显示当前实测照度
Figure 139262DEST_PATH_IMAGE001
和***设定值
Figure 275845DEST_PATH_IMAGE002
，便于用户观察照明灯照度变化情况；
⑸存储电路中储存最近使用的照度值，并将其中使用次数最多的照度值作为下次开机的照度值，用户可以通过键盘电路实现对照明灯照度的控制。
一种自适应照度调节照明灯的控制方法，为了提高整个***的响应速度和光强的准确控制，采用了模糊算法进行光强控制。为了保证算法的动态控制性，采用二维模糊控制器，e是误差；ec是误差的变化，K为模式判别量，将K*e、K*ec作为模糊控制器的两个输入，通过模糊控制器可以得到变化值detal，L o 是***设定照度值，
Figure 380942DEST_PATH_IMAGE002
+detal即为相应实际值， fu是照度转换为电压U的函数，通过公式
Figure 2010105974100100002DEST_PATH_IMAGE004
，计算得出电压值U，将电压U通过DAC0832数/模转换器转换为模拟量输出控制照明灯。
本发明存储电路中储存最近10次使用的照度值，并将其中使用次数最多的照度值作为下次开机的照度
发明的优点：
本发明采用了对复杂***有较好控制效果的模糊控制技术，对照明灯进行恒定控制，提高照明灯的照明精度和有效的降低了能耗，并且响应速度块，在一些对光照有特殊要求的工业场合，能够达到实时控制的目的。
附图说明
图1为模糊控制灯的***框图；
图2为模糊控制照明灯的硬件电路图。
具体实施方式
一种自适应照度调节照明灯，包括：单片机、用于显示当前实测照度和***设定值的 LED显示电路、键盘电路、用于测量当前光强的测光电路、数模转换电路、存储电路，单片机通过数模转换电路将计算的数字量转换为模拟量控制照明灯的照度，存储电路储存最近使用的照度值，单片机作为主控芯片，分别于LED显示电路、键盘电路、测光电路、数模转换电路和存储电路连接，统一协调控制其它各个模块工作。所述键盘电路中的键盘包括：
（1）SET键：进入\退出照度设定状态；
（2）UP键：按照1lux级别提高照度值；
（3）DOWN键：按照1lux级别降低照度值；
用户通过键盘电路实现对照明灯照度的控制。
一种自适应照度调节照明灯的控制方法，测光电路通过光敏传感器测得照明灯当前照度
Figure 249672DEST_PATH_IMAGE003
，单片机根据传感器提供的经验公式，将当前照度
Figure 4001DEST_PATH_IMAGE003
转换为实测照度
Figure 678696DEST_PATH_IMAGE001
。单片机将实测照度
Figure 638300DEST_PATH_IMAGE001
与***设定值
Figure 5827DEST_PATH_IMAGE002
进行比较，根据其偏差值和变化量，采用模糊控制算法进行运算。单片机通过数模转换电路，将数字量转换为模拟量控制照明灯的亮度。实现照射范围中心照度恒定控制和跟随控制。LED用于显示当前实测照度和***设定值
Figure 397943DEST_PATH_IMAGE002
，便于用户观察照明灯照度变化情况。同时可在存储器中储存最近10次使用的照度值，并将其中使用次数最多的照度值作为下次开机的照度值。用户可以通过键盘电路实现对照明灯照度的控制。
单片机采用AT89S52芯片，该芯片是一款高性能CMOS8位微控制器，具有8k可编程FLASH存储器。AT89S52单片机作为主控芯片，分别于测光电路、数模转换电路、LED显示电路、键盘电路、存储电路、电源电路相连，统一协调控制其它各个电路模块工作。
测光电路采用光敏传感器TSL2561芯片，该款芯片是TAOS公司推出的第二代周围环境光强传感器，通过光敏传感器将周围环境光信号转换为电信号，送到单片机中进行处理。将TSL2561的
Figure 477632DEST_PATH_IMAGE005
C总线的SCL和SDA管脚分别于单片机的P2.3和P2.4相连接。单片机的
Figure 812798DEST_PATH_IMAGE005
C总线时序使用软件编程进行模拟，实现对测光电路的访问。光敏传感器TSL2561的INT引脚连接单片机的外部中断INT管脚。
LED显示电路采用4个7段LED数码管，用于动态显示***设定照度
Figure 479403DEST_PATH_IMAGE002
、实测照度
Figure 495900DEST_PATH_IMAGE001
、***设定值。用户可以通过LED显示电路查看当前的照度值，便于用户手动调节合适的照度。4个LED管的片选段（
Figure 2010105974100100002DEST_PATH_IMAGE006
）分别于单片机的P1.0~P1.3引脚连接。单片机P1的高四位P1.7~P1.4将需要显示的数字经3-8译码器译码后，驱动LED数码管显示。
用户可以使用键盘，对照明电路进行简单控制。本发明共设计3个按键，分别与单片机P2.0、P2.1、P2.2连接。键盘电路的另外3个管脚B1、B2、B3通过或门连接到P3.2（外部中断0）端口，当有键按下时，通过该管脚向单片机发出中断请求信号。键盘包括SET键：进入\退出照度设定状态；UP键：按照1lux级别提高照度值；DOWN键：按照1lux级别降低照度值。
存储电路用于存储程序和数据，采用AT24C01芯片。存储芯片AT24C01的SCK、SDAu管脚分别于单片机P3.0、P3.1管脚连接。SCK输入信号为上升沿的时候，存储器为写入状态。当SCK输入信号为下降沿时，存储器为输出状态，SDA管脚用于串行双向传送数据。
数模转换电路采用DAC0832芯片，实现输出控制功能。将实测照度经模糊算法控制得到合适的照度值。将此照度值经过DAC0832转换为模拟电压输出，控制照明灯亮度。DAC0832的
Figure 77109DEST_PATH_IMAGE007
—
Figure 2010105974100100002DEST_PATH_IMAGE008
端口连接单片机的数据端口
Figure 965431DEST_PATH_IMAGE009
—
Figure 2010105974100100002DEST_PATH_IMAGE010
，单片机的地址总线通过74LS138译码器连接DAC0832的
Figure 221838DEST_PATH_IMAGE006
端口，数模转换电路的连接单片机的
Figure 2010105974100100002DEST_PATH_IMAGE012
的端口。DAC0832端口的输出端口
Figure 329919DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 2010105974100100002DEST_PATH_IMAGE014
通过运算放大器连接照明灯。
***软件部分包括***主程序、测光电路子程序和模糊算法子程序。
主程序：***上电以后单片机首先完成***初始化工作，主要包括I/O口初始化、定时器初始化、程序中相关变量的初始化等。从存储器中读入最后一次使用的照度值作为***设定照度
Figure 165192DEST_PATH_IMAGE002
，用户也可以通过键盘手动设定值。初始化结束以后用LED显示***照度
Figure 369964DEST_PATH_IMAGE002
。调用测光电路子程序，得到当前实测光照度
Figure 421096DEST_PATH_IMAGE001
，将当前的实测
Figure 284010DEST_PATH_IMAGE001
与***设定的
Figure 882219DEST_PATH_IMAGE002
进行比较，若两者不相等则调用模糊算法子程序，调整得出合适的照度值；若两者值相等单片机将该照度值通过DAC0832芯片转换为电压信号输出，控制照明灯的亮度。
测光电路子程序：首先判断测光芯片是否设置成功，如果不成功则进行测光芯片设置，包括写控制寄存器、设置积分时间、设置中断等；如果设置成功则调用延时等待程序，等待光强度的采集结束。采集结束后，根据传感器手册提供的经验公式，计算实际光强
Figure 881399DEST_PATH_IMAGE001
，并将该值传递给单片机处理。
模糊算法子程序：
Figure 103433DEST_PATH_IMAGE015
为模式判别量，当按下set按键时***处于跟随模式，此时
Figure 2010105974100100002DEST_PATH_IMAGE016
。反之***处于抗干扰模式，此时
Figure 889861DEST_PATH_IMAGE017
，由主程序调用进行传递。为了保证算法的动态控制性，采用二维模糊控制器，e是误差；ec是误差的变化，将K*e、K*ec作为模糊控制器的两个输入，通过模糊推理机可以得到变化值detal。L o 是***设定照度值，
Figure 793226DEST_PATH_IMAGE002
+detal即为相应实际值， fu是照度转换为电压U的函数，通过公式
Figure 912492DEST_PATH_IMAGE004
，计算得出电压值U。将电压U通过DAC
Figure 2010105974100100002DEST_PATH_IMAGE018
数/模转换器转换为模拟量输出控制照明灯。
描述本发明创造的工作原理及工作过程。
工作原理：测光电路通过光敏传感器测得照明灯当前照度
Figure 413750DEST_PATH_IMAGE003
，单片机根据传感器提供的经验公式，将当前照度
Figure 251256DEST_PATH_IMAGE003
转换为实测照度
Figure 253584DEST_PATH_IMAGE001
。单片机将实测照度
Figure 492936DEST_PATH_IMAGE001
与***设定值
Figure 791193DEST_PATH_IMAGE002
进行比较，根据其偏差值和变化量，采用模糊控制算法进行运算。通过数模转换电路，将数字量转换为模拟量控制照明灯的亮度。实现照射范围中心照度恒定控制和跟随控制。LED用于显示当前实测照度
Figure 178312DEST_PATH_IMAGE001
和***统设定值
Figure 485797DEST_PATH_IMAGE002
，便于用户观察照明灯照度变化情况。同时可在存储器中储存最近10次使用的照度值，并将其中使用次数最多的照度值作为下次开机的照度值。用户可以通过键盘电路实现对照明灯照度的控制。
工作过程：用户打开照明灯，启动照明灯控制器，LED显示***设定照度值
Figure 812611DEST_PATH_IMAGE002
。通过测光电路测得实测照度
Figure 547348DEST_PATH_IMAGE001
，并通过LED显示
Figure 93867DEST_PATH_IMAGE001
值。将
Figure 205043DEST_PATH_IMAGE001
与比较，若不等于
Figure 591397DEST_PATH_IMAGE002
，则对进行模糊控制调整；若
Figure 105872DEST_PATH_IMAGE001
等于
Figure 680947DEST_PATH_IMAGE002
，将调整后的
Figure 202058DEST_PATH_IMAGE001
值，通过数模转换控制照明灯亮度。存储器将最近10次使用的照度值进行储存，并将使用最多的作为下次开机的照度值。用户也可以通过键盘进行手动设定，***将根据用户设定值调整光强。

Claims (5)

1.一种自适应照度调节照明灯，其特征在于包括：单片机、用于显示当前实测照度和***设定值的 LED显示电路、键盘电路、用于测量当前光强的测光电路、数模转换电路、存储电路，单片机通过数模转换电路将计算的数字量转换为模拟量控制照明灯的照度，存储电路储存最近使用的照度值，单片机作为主控芯片，分别于LED显示电路、键盘电路、测光电路、数模转换电路和存储电路连接，统一协调控制其它各个模块工作。
2.一种自适应照度调节照明灯，其特征在于所述键盘电路中的键盘包括： 
SET键：进入\退出照度设定状态；
UP键：按照1lux级别提高照度值；
DOWN键：按照1lux级别降低照度值；
用户通过键盘电路实现对照明灯照度的控制。
3.一种如权利要求1或2所述的自适应照度调节照明灯的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
⑴测光电路通过光敏传感器测得照明灯当前照度                                                
Figure 992878DEST_PATH_IMAGE001
，单片机根据传感器提供的经验公式，将当前照度
Figure 728622DEST_PATH_IMAGE001
转换为实测照度
Figure 431044DEST_PATH_IMAGE002
；
⑵单片机将实测照度
Figure 822711DEST_PATH_IMAGE002
与***设定值
Figure 693715DEST_PATH_IMAGE003
进行比较，根据其偏差值和变化量，采用模糊控制法进行分析；
⑶单片机通过数模转换电路，将数字量转换为模拟量控制照明灯的亮度，实现照射范围中心照度恒定控制和跟随控制；
⑷LED用于显示当前实测照度
Figure 988692DEST_PATH_IMAGE002
和***设定值
Figure 372269DEST_PATH_IMAGE003
，便于用户观察照明灯照度变化情况；
⑸存储电路储存最近使用的照度值，并将其中使用次数最多的照度值作为下次开机的照度值，用户通过键盘电路实现对照明灯照度的控制。
4.一种如权利要求3所述的自适应照度调节照明灯的控制方法，其特征在于所述的模糊控制法采用二维模糊控制器，e是误差；ec是误差的变化，K为模式判别量，将K*e、K*ec作为模糊控制器的两个输入，通过模糊控制器可以得到变化值detal，L o 是***设定照度值，
Figure 549434DEST_PATH_IMAGE003
+detal即为相应实际值， fu是照度转换为电压U的函数，通过公式
Figure 676659DEST_PATH_IMAGE004
，计算得出电压值U，将电压U通过DAC0832数/模转换器转换为模拟量输出控制照明灯。
5.一种如权利要求4所述的自适应照度调节照明灯的控制方法，其特征在于所述的步骤⑸中存储器中储存最近10次使用的照度值，并将其中使用次数最多的照度值作为下次开机的照度值。
CN2010105974100A 2010-12-21 2010-12-21 自适应照度调节照明灯及其控制方法 Pending CN102118907A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105974100A CN102118907A (zh) 2010-12-21 2010-12-21 自适应照度调节照明灯及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105974100A CN102118907A (zh) 2010-12-21 2010-12-21 自适应照度调节照明灯及其控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102118907A true CN102118907A (zh) 2011-07-06

Family

ID=44217452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105974100A Pending CN102118907A (zh) 2010-12-21 2010-12-21 自适应照度调节照明灯及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102118907A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103619102A (zh) * 2013-11-27 2014-03-05 江苏新可耐光电科技股份有限公司 一种基于模糊算法的恒光控制***
CN106793379A (zh) * 2016-12-01 2017-05-31 上海电机学院 一种实现恒等照度的路灯的控制方法
CN109162619A (zh) * 2018-08-31 2019-01-08 北京工业大学 一种基于节能的智能外窗优化调控方法
CN112220428A (zh) * 2020-10-14 2021-01-15 珠海格力电器股份有限公司 一种洗碗机、洗碗机的亮度控制方法、装置及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0317997A (ja) * 1989-06-15 1991-01-25 Omron Corp 照明制御装置
JP2005332586A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Calsonic Kansei Corp 照明調光装置
CN201294666Y (zh) * 2008-11-18 2009-08-19 宋北光 节电照明***

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0317997A (ja) * 1989-06-15 1991-01-25 Omron Corp 照明制御装置
JP2005332586A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Calsonic Kansei Corp 照明調光装置
CN201294666Y (zh) * 2008-11-18 2009-08-19 宋北光 节电照明***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
席旸旸: "《基于AT89S52单片机的照度模糊控制器的设计》", 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103619102A (zh) * 2013-11-27 2014-03-05 江苏新可耐光电科技股份有限公司 一种基于模糊算法的恒光控制***
CN106793379A (zh) * 2016-12-01 2017-05-31 上海电机学院 一种实现恒等照度的路灯的控制方法
CN109162619A (zh) * 2018-08-31 2019-01-08 北京工业大学 一种基于节能的智能外窗优化调控方法
CN109162619B (zh) * 2018-08-31 2020-06-16 北京工业大学 一种基于节能的智能外窗优化调控方法
CN112220428A (zh) * 2020-10-14 2021-01-15 珠海格力电器股份有限公司 一种洗碗机、洗碗机的亮度控制方法、装置及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019095622A1 (zh) 一种led灯的灯光控制***
CN107564479B (zh) 背光调节方法和背光调节***
CN201234376Y (zh) 一种检测室内人数的照明及用电设备节能控制装置
TWI383112B (zh) 可節省電能消耗之照明系統及其相關方法
CN102118907A (zh) 自适应照度调节照明灯及其控制方法
CN102024429B (zh) 屏幕亮度自动调整***及其方法
CN207219101U (zh) 一种色温实时调节照明***
CN204305399U (zh) 一种室内光环境智能控制***
CN104469022A (zh) 一种背光灯调节方法、***和手持终端
CN104486889B (zh) 一种光敏led灯的控制方法
CN106094198A (zh) 一种智能色选机光学***自适应校正方法及装置
CN204616161U (zh) 一种智能led灯控制器
CN106782299A (zh) 一种智能调光led屏幕
He et al. Design of high-power LED automatic dimming system for light source of on-line detection system
CN201928484U (zh) 热释电红外感应灯控制器
CN202035176U (zh) 采用模糊控制理论的自适应照度调节照明灯
CN206042420U (zh) 智能植物生长led灯控制器
CN204190977U (zh) 多功能led模拟自然光渐亮***
CN211531398U (zh) 一种自适应照明***
CN108549274A (zh) 一种夜间自感应台灯
CN202103901U (zh) 新型照度控制***
CN205956878U (zh) 一种儿童防近视台灯
CN211831251U (zh) 一种室内光线智能调节***
JP2003337319A (ja) 光センサを利用した表示部の照明光制御装置
CN106332371A (zh) 一种可调恒定照度房间控制***及其方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110706