CN101672869A - Led屏的故障检测方法及电路 - Google Patents

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马俊
黄君山
贾力
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Abstract

本发明揭示一种LED屏的故障检测方法及电路，该检测方法是通过LED屏的控制卡通过计算式计算获得每帧图像的LED屏在稳定工作状态下其消耗的电流值I理，并通过检测电路测量获得LED屏实际工作状态下其每帧图像消耗的电流值I实际，然后将同一帧图像的LED屏稳定工作状态下消耗的电流值I理与实际工作状态下消耗的电流值I实际进行比较，若这两个值相当或相差较小，则LED屏系统处于稳定的工作状态；若这两个值相差较大，则LED屏处于有故障的不稳定的状态，此时，则可通过故障检测电路控制给LED屏供电的继电器断开，使LED屏断电复位。

Description

LED屏的故障检测方法及电路
技术领域
本发明涉及LED照明系统的技术领域，尤其涉及一种LED屏故障检测的技术领域。
背景技术
LED照明系统是最具表现力的彩色灯光技术，但是如何开发一种高效率的LED照明技术，是一项具有挑战性的工作。LED智能屏包括了芯片、软件、灯具设计、供电工程施工等多个领域，形成一个LED照明的核心技术平台。该系统适用于像素灯、全彩标牌后背光、护栏管、轮廓灯、彩色灯带等多种灯具。
LED智能屏是通过控制IC来控制灯光显示的色彩及亮度的，如HS600调光控制芯片，是一款先进的单芯片LED调光控制芯片，其使用两根线实现控制电路的同步通信，使芯片的级联更加方便与灵活。HS600支持3路PWM调光，灰度等级为256，采用高速同步通信接口，数据速率高达10Mbps，SOP10封装，最多能控制2048个像素。
而对于一块一般大小的LED智能屏来说，其上有成千上万个LED灯，而其调光IC也有数千颗，且调光IC间采用同步串行链接方式，如图1示，数据是通过芯片一级一级，级联形成的，所以前段芯片的失效会带来后面芯片的误动作，导致显示不正常。
误动作一般有两个原因，一是调光IC失效，二是市电纹波过大，导致数据传送异常，需要系统重启。如果每次通过人工观察发现是否有LED屏的显示异常，无疑是不科学的，故需要有一部分电路，实施LED屏控制卡智能故障检测来保证系统的稳定性。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种LED屏的故障检测方法及电路，其能快速、准确的检测出LED屏系统是否出现故障，并在故障的情况下可迅速采取措施。
为实现上述发明目的，本发明提出一种LED屏的故障检测方法，其特征在包括如下步骤：
1)LED屏的控制卡计算获得LED屏处于稳定工作状态下LED屏每帧图像消耗的电流值I理；
2)通过检测电路测量获得LED屏实际工作状态下LED屏每帧图像消耗的电流值I实际；
3)将同一帧图像的LED屏稳定工作状态下消耗的电流值I理与实际工作状态下消耗的电流值I实际进行比较，若这两个值相当或相差较小，则LED屏系统处于稳定的工作状态；若这两个值相差较大，则LED屏处于有故障的不稳定的状态。
作为更进一步的解释，所述的步骤1)中的LED屏处于稳定工作状态下消耗的电流值I理的计算公式为：
Figure A20091018114000061
其中：
I理是理想情况下LED屏消耗的电流；
IR是每颗红色LED指示灯，最亮情况下消耗的电流(常数)；
IG是每颗绿色LED指示灯，最亮情况下消耗的电流(常数)；
IB是每颗蓝色LED指示灯，最亮情况下消耗的电流(常数)；
IMCU是每颗调光控制IC，正常情况下消耗的电流(常数)；；
i是调光IC的数量；
Figure A20091018114000071
是开关电源转换能耗，其由电源厂家提供；
Dat是LED控制卡，给每颗调光IC，要求红、绿、蓝三种LED灯，分别显示的亮度。
上式中I理的计算式适于LED屏的灰度等级为8级；当LED屏的灰度等级为m级时，I理值的计算式为：
Figure A20091018114000072
所述步骤3)中若LED屏处于有故障的不稳定的状态，则可通过使LED屏断电复位的方式使恢复至稳定的状态。
所述步骤3)中的LED屏稳定工作状态下消耗的电流值I理与实际工作状态下消耗的电流值I实际相差较大是指经连续三次检测I实际＞I理*120％的情况，否则认为两者的值相当或相差较小。
此外，本发明还揭示了一种LED屏的故障检测电路，该检测电路包括与互感器(CMT908)原边绕组相接的待检测电路，与互感器(CMT908)副边绕组相接的LED屏插座(PIN3)及继电器(RELAY-SHDT)电路，该继电器(RELAY-SHDT)电路用于给LED屏供电；当LED屏处于稳定的工作状态时，所述继电器的开关(K101)闭合，而当LED屏处于不稳定的工作状态时，所述继电器将接到通过LED屏控制卡发出的控制信号而断开开关(K101)，以使得LED屏断电复位。
所述待检测电路与LED屏控制卡A/D相接，以将检测到的电压值传输至LED屏的控制卡。
所述继电器供电电路与LED屏控制卡的I/O相接，以接受LED屏的控制卡发出的控制继电器断开与闭合的信号。
本发明相对于现有技术来说，其能在提供LED屏的控制卡的同时，亦提供了一套LED屏系统出现故障时的检测方法及电路，该检测方法及检测电路使用方便，且能快速采取措施以修复LED屏。
附图说明
图1是现有控制卡串行连接LED屏方式的示意图；
图2是本发明LED屏的故障检测电路的示意图；
图3是本发明LED屏的故障检测方法的流程图。
具体实施方式
本发明所揭示的LED屏的故障检测方法及电路，其用于检测LED屏及其控制卡是否处于稳定的工作状态。当LED屏处于正常稳定的工作状态时，即理想情况下LED屏每帧图像所消耗的电流值为I理，而对每帧图像LED屏实际所消耗的电流值为I实际，当LED屏工作在稳定状态时，LED屏实际消耗的电流值I实际应当与理想情况下的LED屏消耗的电流I理相当或相差较小；而当LED屏上由于有LED灯显示不正常等原因处于非稳定的状态时，LED屏实际消耗的电流值I实际则与理想情况下的LED屏消耗的电流I理相差较大。因此，通过比较LED屏实际消耗的电流值I实际则与理想情况下的LED屏消耗的电流I理，则可得知LED屏是否处于正常稳定的工作状态。
而对于理想情况下的LED屏消耗的电流I理，其与每个LED灯的电流消耗量有关，理论上应该是每个LED灯在每个点位所消耗的电流的总和；而每个LED灯由于在显示红、绿、蓝三种颜色时所消耗的电流不同，且在显示每种颜色时由于亮度的不同其消耗的电流也不同，对于灰度等级为8级LED灯来说，按PWM(占空比)方式独立控制R(红)，G(绿)，B(蓝)发光灰度，从而实现全彩效果的LED控制卡系统技术，实际上每种颜色产生255级灰度等级(能显示0～0xfe(255种)，有一级颜色(0xff)由于协议规定，0xff是停止位，所以颜色实际是无法显示出来的)。单独控制三种颜色的灰度，则可组合出255*255*255种(16581375种)颜色。此外，由于每颗LED的控制卡也需消耗电流。由此，可获得理想情况下的LED屏消耗的电流I理用公式表示为：
上式中：
I理是理想情况下LED屏消耗的电流；
IR是每颗红色LED指示灯，最亮情况下消耗的电流(常数)；
IG是每颗绿色LED指示灯，最亮情况下消耗的电流(常数)；
IB是每颗蓝色LED指示灯，最亮情况下消耗的电流(常数)；
IMCU是每颗LED调光控制IC，正常情况下消耗的电流(常数)；
i是调光IC的数量；
是开关电源转换能耗，其由电源厂家提供；
Dat是LED控制卡，给每颗调光IC，要求红、绿、蓝三种LED灯，分别显示的亮度。
上式是对于LED屏的灰度等级为8级时I理的计算式，当LED屏的灰度等级为其他级别时(假设为m级)，I理的计算式则为：
Figure A20091018114000101
而对于每一帧图像的LED屏实际所消耗的电流值为I实际，其可通过如图2所示的电路测得。在图2中，LED屏的插座PIN3的接口与互感器CMT908的副边绕组相接，而互感器CMT908的原边绕组与待测电路相接，该电路由电阻R125、R126、电容C112、C113、C114、稳压二极管DS101及二极管D102以及电阻R128组成，该电路则将测得的电压值接入LED屏控制卡(本发明中以HS600为例说明)的AD接口；互感器CMT908的副边绕组还与继电器RELAY-SHDT相接，而该继电器RELAY-SHDT供电电路由二极管D103、晶体管Q103及电阻R127组成，用于给LED屏供电，且控制卡的I/O接口与该继电器RELAY-SHDT相接以发给继电器RELAY-SHDT是否切断开关K101的控制信号。
如图3示，当电路处于正常的工作状态时，即实际测得的LED屏的电流消耗值I实际与控制卡通过计算获得的同一帧图像的LED屏理论情况下的电流消耗值I理相当或相差较小时，继电器RELAY-SHDT通过开关K101的闭合使得LED屏的供电正常工作；而当实际测得的LED屏的电流消耗值I实际与通过计算获得的同一帧图像的LED屏理论情况下的电流消耗值I理相差较大时，继电器RELAY-SHDT通过开关K101的断开而切断LED屏的供电，而使LED屏断电复位。而I实际与I理的相差是否较大的判断是以LED屏开始显示后，连续三次检测如果I实际＞I理*120％，则认为I实际与I理相差较大，否则则认为其相差较小。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种LED屏的故障检测方法，其特征在包括如下步骤：
1)LED屏的控制卡计算获得LED屏处于稳定工作状态下LED屏每帧图像消耗的电流值I理；
2)通过检测电路测量获得LED屏实际工作状态下LED屏每帧图像消耗的电流值I实际；
3)将同一帧图像的LED屏稳定工作状态下消耗的电流值I理与实际工作状态下消耗的电流值I实际进行比较，若这两个值相当或相差较小，则LED屏系统处于稳定的工作状态；若这两个值相差较大，则LED屏处于有故障的不稳定的状态。
2.如权利要求1所述的LED屏的故障检测方法，其特征在于：所述的步骤1)中的LED屏处于稳定工作状态下消耗的电流值I理的计算公式为：
Figure A2009101811400002C1
其中：
I理  是理想情况下LED屏消耗的电流；
IR   是每颗红色LED指示灯，最亮情况下消耗的电流(常数)；
IG   是每颗绿色LED指示灯，最亮情况下消耗的电流(常数)；
IB   是每颗蓝色LED指示灯，最亮情况下消耗的电流(常数)；
IMCU 是每颗调光IC，正常情况下消耗的电流(常数)；；
i是调光IC的数量；
Figure A2009101811400003C1
是开关电源转换能耗；
Dat是LED控制卡，给每颗调光IC，要求红、绿、蓝三种LED灯，分别显示的亮度。
3.如权利要求2所述的LED屏的故障检测方法，其特征在于：所述I理的计算式适于LED屏的灰度等级为8级。
4.如权利要求2所述的LED屏的故障检测方法，其特征在于：当LED屏的灰度等级为m级时，I理值的计算式为：
Figure A2009101811400003C2
5.如权利要求1所述的LED屏的故障检测方法，其特征在于：所述步骤3)中若LED屏处于有故障的不稳定的状态，则可通过使LED屏断电复位的方式使恢复至稳定的状态。
6.如权利要求1所述的LED屏的故障检测方法，其特征在于：所述步骤3)中的LED屏稳定工作状态下消耗的电流值I理与实际工作状态下消耗的电流值I实际相差较大是指经连续三次检测I实际＞I理*120％的情况，否则认为两者的值相当或相差较小。
7.一种用于权利要求1所述的LED屏的故障检测方法的LED屏的故障检测电路，其特征在于：该检测电路包括与互感器(CMT908)原边绕组相接的待检测电路，与互感器(CMT908)副边绕组相接的LED屏插座(PIN3)及继电器(RELAY-SHDT)电路，该继电器(RELAY-SHDT)电路用于给LED屏供电；当LED屏处于稳定的工作状态时，所述继电器的开关(K101)闭合，而当LED屏处于不稳定的工作状态时，所述继电器将接到通过LED控制卡I/O发出的控制信号而断开开关(K101)，以使得LED屏断电复位。
8.如权利要求7所述的LED屏的故障检测电路，其特征在：所述待检测电路与LED屏控制卡的A/D接口相连接，检测电压值。
9.如权利要求7所述的LED屏的故障检测电路，其特征在：LED屏的控制卡的I/O相连接，以接受LED屏的控制卡发出的控制继电器断开与闭合的信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103475204A (zh) * 2013-08-31 2013-12-25 西北工业大学 通过调整元件承受热应力实现led电源故障规避的方法
CN105979254A (zh) * 2016-06-14 2016-09-28 广东长虹电子有限公司 黑屏故障智能检测方法及其应用的电视机
CN113539152A (zh) * 2021-07-21 2021-10-22 深圳市灰度科技有限公司 通过接口监控led控制卡的方法、装置、设备及存储介质

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