CN102519615B

CN102519615B - 一种巨型led显示温度计

Info

Publication number: CN102519615B
Application number: CN201210005178.6A
Authority: CN
Inventors: 李耀; 邱道尹; 樊要玲; 王伟; 李士克; 金博; 剧森
Original assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Current assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-01-10
Also published as: CN102519615A

Abstract

本发明公开了一种巨型LED显示温度计，包括由温度传感器和第一中央处理单元构成的第一采集控制单元、至少一个驱动控制单元、至少一组LED高亮度灯筒，所述的驱动控制单元均由中央处理单元以及LED高亮度灯筒驱动电路构成，LED高亮度灯筒驱动电路的信号输出端与一组LED高亮度灯筒连接；所述的温度传感器的信号输出端与第一中央处理单元的信号输入端连接，第一中央处理单元的通信端与每个驱动控制单元的中央处理单元的通信端通过MODBUS总线连接；所述的至少一组LED高亮度灯筒的发光部分的高度对应相应的温度值。本发明中的信号传输采用串行异步通讯，使用MODBUS现场总线的结构，抗干扰性强、故障率低、结构简单，能够提醒大家关注温度变化，并有节能装饰的作用。

Description

一种巨型LED显示温度计

技术领域

本发明涉及用于户外大型建筑架构装饰、美化的LED显示温度计，尤其涉及一种高亮度灯筒组成的巨型LED显示温度计。

背景技术

目前, 很多户外大型建筑构架上面都装设有LED显示屏装置，起到装饰或美化的作用。户外的温度状况对在户外的人有一定的警示作用，而现在也有LED显示屏模拟温度计，其使用计算机、控制卡、驱动板的组成方式，计算机用来采集温度，然后由控制卡处理后变成串行同步信号传递给驱动板，包含SCP、STNB、DATE等信号，但是这种长距离传输的抗干扰性极差；驱动板由大量逻辑IC驱动，每个LED点单独控制，结构复杂，故障率高，成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高亮度灯筒组成的巨型LED显示温度计，能够提醒大家关注温度变化，结构简单、也有节能装饰的作用。

本发明采用下述技术方案：一种巨型LED显示温度计，包括由温度传感器和第一中央处理单元构成的第一采集控制单元、至少一个驱动控制单元、至少一组LED高亮度灯筒，所述的驱动控制单元均由中央处理单元以及LED高亮度灯筒驱动电路构成，LED高亮度灯筒驱动电路的信号输出端与一组LED高亮度灯筒连接；所述的温度传感器的信号输出端与第一中央处理单元的信号输入端连接，第一中央处理单元的通信端与每个驱动控制单元的中央处理单元的通信端通过MODBUS总线连接；所述的至少一组LED高亮度灯筒的发光部分的高度对应相应的温度值。

还包括有模拟圆形水银球结构，所述的至少一组LED高亮度灯筒设置在模拟圆形水银球结构上方，共同构成水银柱温度计的外形。

还包括有第二采集控制单元与切换控制单元，第二采集控制单元包括温度传感器和第二中央处理单元；切换控制单元包括第三中央处理单元与第一电子开关、第二电子开关，第三中央处理单元的通过开关驱动电路控制第一电子开关和第二电子开关；第一中央处理单元的通信端通过第一电子开关、MODBUS总线与每个驱动控制单元的中央处理单元的通信端连接；第二中央处理单元的通信端通过第二电子开关、MODBUS总线与每个驱动控制单元的中央处理单元的通信端连接；第三中央处理单元的通信端分别与第一中央处理单元、第二中央处理单元的通信端连接通信。

所述的第一采集控制单元和第二采集控制单元均包括有亮度传感器，两个亮度传感器的信号输出端分别与第一中央处理单元、第二中央处理单元的信号输入端连接。

所述的一组LED高亮度灯筒包括16个LED灯筒，每个LED灯筒由并联的四组LED串构成，每组LED串由五个LED串联而成。

本发明采用LED高亮度灯筒，分区域控制，控制简单，也可起到节能的功效；信号传输采用串行异步通讯，使用MODBUS现场总线的结构，抗干扰性强；双重采集控制单元控制，运行稳定，可以实现无人值守，对建筑物起到装饰作用，美化城市和各种园区；同时提供公共服务功能，不论在白天或夜晚都可以实时看到温度的变化，提醒大家关注天气变化。本发明总体结构简单、故障率低，成本低，非常实用。

附图说明

图1为本发明的电路原理图；

图2为本发明中驱动控制单元的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明由高亮度灯筒组成的巨型LED显示温度计包括由温度传感器、亮度传感器和第一中央处理单元MCU1构成的第一采集控制单元、由温度传感器、亮度传感器和第二中央处理MCU2单元构成的第二采集控制单元、由第三中央处理单元MCU3、第一电子开关K1和第二电子开关K2构成的切换控制单元、驱动控制单元、LED高亮度灯筒。其中温度传感器采用自带内部补偿功能的数字温度传感器，可以稳定、准确的测量温度；显示精度0.2℃，显示范围：-10℃～45℃。

第三中央处理单元MCU3通过开关驱动电路控制第一电子开关和第二电子开关，第三中央处理单元MCU3通过开关驱动电路控制第一电子开关K1和第二电子开关K2打开或闭合，开关驱动电路为成熟的现有技术，在此不再赘述。第一中央处理单元MCU1的通信端（RS485接口）通过第一电子开关K1、MODBUS总线与每个驱动控制单元的中央处理单元的通信端（RS485接口）连接；第二中央处理单元MCU2的通信端（RS485接口）通过第二电子开关K2、MODBUS总线与每个驱动控制单元的中央处理单元的通信端（RS485接口）连接；第三中央处理单元MCU3的通信端（RS485接口）分别与第一中央处理单元MCU1、第二中央处理单元MCU2的通信端（RS485接口）连接进行通信。其中第一采集控制单元为主采集控制单元，第二采集控制单元为副采集控制单元，第三中央处理单元MCU3实时检测主、副采集控制单元的发送信号，识别第一采集控制单元和第二采集控制单元的通讯状态，当一个采集控制单元有故障时，不发送信号或发送信号错误，自动切换为另一个，保证串口信号正常传输，实现第一中央处理单元MCU1或第二中央处理单元MCU2与每个驱动控制单元的中央处理单元以MODBUS协议进行数据交换的目的。这种采集控制方式无断点，能够提高系统的可靠性。

由于户外建筑架构（如楼宇）都比较高，在50米以上，所以本发明的LED高亮度灯筒相应也有50米以上，采用分区控制的方法，一个驱动控制单元控制一组LED高亮度灯筒工作；为接线方便，本实施例中采用五个驱动控制单元和五组LED高亮度灯筒。本发明的外形为大众常用的水银柱温度计的外形：下部为模拟圆形水银球结构1，模拟圆形水银球结构1常亮；上部的LED高亮度灯筒模拟水银柱的结构，每组LED高亮度灯筒包括16个LED灯筒，每个LED灯筒由并联的四组LED串构成，每组LED串由五个LED串联而成；一组LED高亮度灯筒代表一个刻度的温度值，各组受控的LED高亮度灯筒组成的发光部分的高度对应相应的温度值。如图2所示，所述的五个驱动控制单元均由中央处理单元以及LED高亮度灯筒驱动电路构成，每个LED高亮度灯筒驱动电路的信号输出端与其控制的一组LED高亮度灯筒连接。中央处理单元MCU4的信号输出端连接LED高亮度灯筒驱动电路，以一个LED灯筒为例：一个LED灯筒驱动电路包括串并转换电路74HC595、光电耦合电路OPT1、大功率达灵顿ULN2803、三极管Q1组成；一个LED灯筒驱动电路控制一个LED灯筒，这种分区控制方式节省费用、故障率低。

如图1、图2所示，本发明安装在户外建筑架构的垂直壁幕上，第一采集控制单元和第二采集控制单元采集温度、亮度信息，并完成信号处理和信号发送任务；根据白天和夜晚的环境亮度不同，用亮度传感器测量环境亮度，按16级变化发送亮度设定信号，控制LED高亮度灯筒亮度。当第一采集控制单元正常工作时，第一采集控制单元在定时采集实时环境温度和环境亮度后，把LED高亮度灯筒的高度信息和LED亮度等级信息处理分类，剔除错误的参数，按照MODBUS通讯协议定义地址位、命令位、数据字节、校验字节，通过串行RS485接口输出。第一采集控制单元为主机，所有驱动控制单元为从机，每个驱动控制单元规定不同ID地址，形成基于MODBUS现场总线的结构形式，实现主--从通讯。每个驱动控制单元的中央处理单元同时收到串口信号、接收信息，根据自己的ID地址运算得到本驱动控制单元控制的LED高亮度灯筒的亮暗状态，再经串并转换电路变为并行16路输出，通过光电耦合电路防止干扰，最后由大功率达灵顿三极管驱动每组LED高亮度灯筒的亮暗。所有的LED高亮度灯筒组成的发光部分的高度即显示出温度柱的高度。由于采集控制单元与每个驱动控制单元的数据交换使用MODBUS现场总线，提高了长距离、多负载通信的抗干扰能力；同时每个驱动控制单元控制自己区域的16组LED高亮度灯筒的亮暗，通过快速刷新的方法产生不同亮度级，实现在驱动控制单元内使数据高速传输，在采集控制单元与驱动控制单元间长距离通信为数据低速的传输，而且使用MODBUS通讯协议带有校验功能，更保证了数据的准确性。

Claims

1.一种巨型LED显示温度计，其特征在于：包括由温度传感器和第一中央处理单元构成的第一采集控制单元、至少一个驱动控制单元、至少一组LED高亮度灯筒，所述的驱动控制单元均由中央处理单元以及LED高亮度灯筒驱动电路构成，LED高亮度灯筒驱动电路的信号输出端与一组LED高亮度灯筒连接；所述的温度传感器的信号输出端与第一中央处理单元的信号输入端连接，第一中央处理单元的通信端与每个驱动控制单元的中央处理单元的通信端通过MODBUS总线连接；所述的至少一组LED高亮度灯筒的发光部分的高度对应相应的温度值。

2.根据权利要求1所述的巨型LED显示温度计，其特征在于：还包括有模拟圆形水银球结构，所述的至少一组LED高亮度灯筒设置在模拟圆形水银球结构上方，共同构成水银柱温度计的外形。

3.根据权利要求2所述的巨型LED显示温度计，其特征在于：还包括有第二采集控制单元与切换控制单元，第二采集控制单元包括温度传感器和第二中央处理单元；切换控制单元包括第三中央处理单元与第一电子开关、第二电子开关，第三中央处理单元通过开关驱动电路控制第一电子开关和第二电子开关；第一中央处理单元的通信端通过第一电子开关、MODBUS总线与每个驱动控制单元的中央处理单元的通信端连接；第二中央处理单元的通信端通过第二电子开关、MODBUS总线与每个驱动控制单元的中央处理单元的通信端连接；第三中央处理单元的通信端分别与第一中央处理单元、第二中央处理单元的通信端连接通信。

4.根据权利要求3所述的巨型LED显示温度计，其特征在于：所述的第一采集控制单元和第二采集控制单元均包括有亮度传感器，两个亮度传感器的信号输出端分别与第一中央处理单元、第二中央处理单元的信号输入端连接。

5.根据权利要求4所述的巨型LED显示温度计，其特征在于：所述的一组LED高亮度灯筒包括16个LED灯筒，每个LED灯筒由并联的四组LED串构成，每组LED串由五个LED串联而成。