CN205622920U - 一种智能光源控制器 - Google Patents

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张舞杰
李迪
何广栋
赖乙宗
王世勇
张春华
李松
贺敏
谢鹏程
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Abstract

本实用新型公开了一种智能光源控制器，包括主控模块以及与所述主控模块电路连接的LED驱动模块和通信模块、电源模块、调试模块、时钟模块、复位电路模块以及外部触发模块，所述电源模块用于为LED驱动模块和主控模块进行供电，所述时钟模块输出4路高分辨率的PWM信号到LED驱动模块中，实现对LED光源的数字化调光；所述通信模块用于主控模块与外部PC主机通讯连接；所述LED驱动模块用于根据预置脉冲宽度对LED光源进行多种照明模式控制；所述的外部触发模块用于提供外部触发模式的外部触发源。本实用新型具有多种工作模式，能线性调节光源的亮度，减少了控制装置的体积，而且调节精度高，实时性好，LED光源亮度稳定。

Description

一种智能光源控制器
技术领域
本实用新型涉及光源控制技术领域，特别是一种智能照明硬件平台及软件控制***，即光源控制器以及配套的光源控制***。
背景技术
随着科技和工业技术的发展，基于计算机视觉的智能检测***得到广泛的关注和应用，计算机视觉智能检测中的照明关键技术对于视觉检测***也尤为重要。
光源控制器主要是针对具体应用场合提供不同的照明亮度和照明方式，提高照明光源的品质，获得高质量的图像。现有的光源控制器的光线调节方式多为手动调节，手动模块调节难以控制亮度的强弱，并且在运行过程中不能达到随时根据环境变化进行调节，使用不便，实用性较差。即使是采用自动控制方式的也多是采用LED电流来进行亮度调节，在调节过程中会产生色偏现象，无法达到高精度需求。同时，所配套的***实时性不能满足需求，操作***移植性差，运行中容易出现不稳定。
针对上述照明***存在的问题，为适应机器视觉高精度的发展需求，有必要开发出一种带智能光源控制***的光源控制器。
实用新型内容
本实用新型的目的，就是为了克服现有的光源控制器技术存在的不足，提供一种以STM32F107VCT6为核心，通过USB、RS232、CAN和以太网与计算机连接，通过PWM恒流调光，自带外部触发输入的高精度调节的光源控制器。
为了达到上述的功能，本实用新型采用的技术方案以下：
一种智能光源控制器，包括主控模块以及与所述主控模块电路连接的LED驱动模块和通信模块、电源模块、调试模块、时钟模块、复位电路模块以及外部触发模块，所述电源模块用于为LED驱动模块和主控模块进行供电，所述时钟模块输出4路高分辨率的PWM信号到LED驱动模块中，实现对LED光源的数字化调光；所述通信模块用于主控模块与外部PC主机通讯连接；所述LED驱动模块用于根据预置脉冲宽度对LED光源进行多种照明模式控制；所述的外部触发模块 用于外部触发信号的输入，提供外部触发模式的外部触发源，所述主控模块作为整个光源控制器的控制核心部分，主要通过即插即用和传输速度高的通信模块完成与外部PC主机的通信、事物管理以及命令响应。
进一步地，还包括与所述主控模块电路连接的手动模块，用于手动控制LED光源的亮度。
进一步地，所述LED驱动模块采用电感式驱动、PWM恒流调光，其输出端口配置4个LED光源控制通道，实现常亮照明、频闪照明和外部触发三种照明模式。
进一步地，所述时钟模块采用在PWM模式下的16位定时器。
进一步地，所述主控模块采用基于Cortex-M3内核的STM32F107VCT6微处理器。
进一步地，所述外部触发模块通过信号中断时间控制器与嵌套向量中断控制器与主控模块相连。
进一步地，所述LED驱动模块通过电感式驱动电路与主控模块连接。
进一步地，所述电源模块安装在LED光源的下侧，采用24V电源输入。
进一步地，所述通信模块通过USB接口、RS232接口、CAN接口和Ethernet接口中的任一接口连接主控模块和外部PC主机，提供USB、CAN、RS232和以太网四种连接方式。
进一步地，复位电路模块(9)提供手动和***两种复位方式；调试模块包括JTAG和SW两种调试方式。
相比现有技术，本实用新型通过预置脉冲宽度对LED光源进行多种照明模式控制，有效控制LED的内部温升，能够线性调节光源亮度，控制精度高，并且实时性较高，运行稳定，能够灵活适应机器视觉检测***在不同场合下的需要。
附图说明
图1为本实用新型实施例的模块示意图。
图2为LED驱动模块内部功率驱动电路示意图。
图中所示为：1-主控模块；2-调试模块；3-手动模块；4-电源模块；5-LED驱动模块；6-LED光源；7-外部触发模块；8-时钟模块；9-复位电路模块；10-通信模块； 11-外部PC主机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步阐述：
如图1所示的一种智能光源控制器，包含主控模块1，调试模块2，手动模块3，电源模块4，LED驱动模块5，LED光源6，外部触发模块7，时钟模块8，复位电路模块9以及连接外部PC主机11的通信模块10。
所述主控模块1采用基于Cortex-M3内核的STM32F107VCT6微处理器，两端分别与LED驱动模块5、通信模块10连接，两侧与电源模块4、调试模块2、时钟模块8、复位电路模块9以及外部触发模块7和手动模块3连接，主控模块1作为整个光源控制器的控制核心部分，主要通过即插即用和传输速度高的USB接口完成与PC机的通信，事物管理以及命令响应。
LED驱动模块5采用电感式驱动、PWM恒流调光。输出端口配置4个LED光源6控制通道。该模块能够实现常亮照明、频闪照明和外部触发等三种照明模式，前两种照明模式由软件和主控模块1控制，第三种照明模式则由手动模块3和外部触发模块7产生，经主控模块1处理后进行输出。LED驱动模块5分别与LED光源6、主控模块1以及电源模块4连接。所述手动模块3能够调节通道号和相应通道的亮度值，使其可应用于操作简单或电磁干扰太强的场合。
电源模块4安装在LED光源6的下侧，采用24V电源输入，为LED驱动模块5和主控模块1进行供电。
时钟模块8是工作在PWM模式下的16位定时器，输出4路高分辨率的PWM信号到LED驱动模块5中，实现对LED光源6的数字化调光。时钟模块8与主控模块1连接。
所述复位电路模块9和调试模块2，复位电路模块9与主控模块1连接，调试模块2与主控模块1连接，复位电路模块9提供手动和***两种复位方式；调试模块包括JTAG和SW两种调试方式。
所述外部触发模块7通过信号中断时间控制器与嵌套向量中断控制器与主控模块1相连。
通信模块10由主控模块1发出指令控制，所述通信模块10包括USB接口、RS232接口、CAN接口和Ethernet接口，通信方式包括USB、CAN、RS232和以太网四种方式，数据通讯过程包括严格的数据打包和解析，制订了完善数据格式及数据校验；外部PC主机11可通过其中任何一种方式与主控模块1连接，支持多个节点控制，同时各节点之间可实现数据的通讯或控制，保证数据传输的准确性和高效性。
本实施例提供的智能控制器工作原理如下：
本实施例在使用时，给光源控制器上电后，主控模块1进行初始化，初始化包括***时钟、中断、外设、GPIO、全局变量等硬件的初始化。然后通过通信模块10与外部PC主机11进行连接，在PC主机上可通过本实施例对应的控制软件实现对光源控制器的控制。用户可通过外部PC主机11上的控制软件输入相应控制指令，如数据通信方式、通道的亮度值、频闪模式、触发模式和PWM周期设置等的相关参数输入。进一步地，外部触发模式还可以选择相应的出发边沿。
主控模块1通过通信模块10接收用户输入的PWM指令后，主控模块1对数据指令进行数据验证，并进行解码出相应的数据，然后将解析后的数据写入寄存器，利用相应的定时器输出相应占空比的PWM波到LED驱动电路。从而实现根据PWM信号调节LED光源的亮度。
进一步地，本实施例通过控制输出PWM波的占空比来调节LED光源的亮度，占空比越大，LED光源的亮度就越大，反之则越小。在 LED 光源驱动电路中，高亮度 LED 驱动器 QX5241 的辉度控制输入引脚 DIM 的输入信号是 PWM 信号，输出引脚 DRV 控制 MOSFET 管的开与关，QX5241 通过 PWM的占空比控制 MOSFET 管开通阶段的占空比，从而控制 LED 光源的亮度值。
进一步地，可通过手动模块控制常亮模式下的4路LED输出通断和亮度，通过 GPIO 口检测数码电位器的位置变化，根据电平变化判断正旋或反旋，从而控制常亮模式下的通道和亮度。
进一步地，本实施例将主控模块1输出的PWM波通过8路同相三态双向总线收发器连通到LED驱动模块的芯片QX5241的脉冲输入端，其内部功率驱动电路如图2所示。DIM引脚输入特定频率范围的 PWM波，在PWM开通阶段，MOSFET 管开通，+24V、R15、L3、LED 灯、MOSFET管和地形成充电回路，电流上升，电感L3充电，R15两端电压增加，CSN和IN通过高边电压检测，当电压上升到门限电压的上限时，通过与门电路控制DRV输出低电平，MOSFET管关闭；电感L3放电，L3、LED灯、续流二极管D1和电阻R15形成回路，回路电流下降，CSN和IN引脚通过低边电压检测，当电流值下降到门限电压的下限时，DRV输出高电平，MOSFET管处于开状态，重新形成充电回路，如此保持LED电流在一个相对恒定范围。在PWM关闭阶段，DRV处于低电平状态，MOSFET管关闭，LED光源无电流通过，处于熄灭状态。这样，即可通过设置PWM波的频率来实现常亮模式和频闪模式照明。
进一步地，外部触发模式是通过指定触发时间，主控模块1根据触发时间来设定相应定时器产生一对应的PWM信号输出到LED驱动模块5中。
以上所述实施例，只是本实用新型的较佳实例，并非来限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种智能光源控制器，其特征在于：包括主控模块(1)以及与所述主控模块(1)电路连接的LED驱动模块(5)、通信模块(10)、电源模块(4)、调试模块(2)、时钟模块(8)、复位电路模块(9)以及外部触发模块(7)，所述电源模块(4)用于为LED驱动模块(5)和主控模块(1)进行供电，所述时钟模块(8) 输出4路高分辨率的PWM信号到LED驱动模块(5)中，实现对LED光源(6)的数字化调光；所述通信模块(10)用于主控模块(1)与外部PC主机(11)通讯连接；所述LED驱动模块(5)用于根据预置脉冲宽度对LED光源(6)进行多种照明模式控制；所述的外部触发模块(7) 用于外部触发信号的输入，提供外部触发模式的外部触发源，所述主控模块(1)作为整个光源控制器的控制核心部分，主要通过即插即用和传输速度高的通信模块(10)完成与外部PC主机(11)的通信、事物管理以及命令响应。
2.根据权利要求1所述的智能光源控制器，其特征在于：还包括与所述主控模块(1)电路连接的手动模块3，用于手动控制LED光源(6)的亮度。
3.根据权利要求1或2所述的智能光源控制器，其特征在于：所述LED驱动模块(5)采用电感式驱动、PWM恒流调光，其输出端口配置4个LED光源(6)控制通道，实现常亮照明、频闪照明和外部触发三种照明模式。
4.根据权利要求1或2所述的智能光源控制器，其特征在于：所述时钟模块(8)采用在PWM模式下的16位定时器。
5.根据权利要求1所述的智能光源控制器，其特征在于：所述主控模块(1) 采用基于Cortex-M3内核的STM32F107VCT6微处理器。
6.根据权利要求1或2所述的智能光源控制器，其特征在于：所述外部触发模块(7)通过信号中断时间控制器与嵌套向量中断控制器与主控模块(1)相连。
7.根据权利要求1或2所述的智能光源控制器，其特征在于：所述LED驱动模块(5)通过电感式驱动电路与主控模块(1)连接。
8.根据权利要求1或2所述的智能光源控制器，其特征在于：所述电源模块(4)安装在LED光源(6)的下侧，采用24V电源输入。
9.根据权利要求1或2所述的智能光源控制器，其特征在于：所述通信模块(10)通过USB接口、RS232接口、CAN接口和Ethernet接口中的任一接口连接主控模块(1)和外部PC主机(11)。
10.根据权利要求1或2所述的智能光源控制器，其特征在于：复位电路模块(9)提供手动和***两种复位方式；所述调试模块(2)包括JTAG和SW两种调试方式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105792418A (zh) * 2016-03-25 2016-07-20 华南理工大学 一种智能光源控制器
WO2020181850A1 (zh) * 2019-03-14 2020-09-17 苏州德龙激光股份有限公司 基于usb通信的四通道led光源控制器

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