CN103149957A - 基于avr单片机的投影仪应急降温系统及方法 - Google Patents
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Abstract
根据本发明提供一种基于AVR单片机的投影仪应急降温系统，包括装置：光敏传感器2，用于获取投影仪光源的光强信息，然后将光强信息传输给控制器1；热敏传感器3，用于获取投影仪内部的温度信息，然后将温度信息传输给控制器1；风扇5，用于为投影仪散热；应急电源6，用于向控制器1、光敏传感器2、热敏传感器3、风扇5提供电源；控制器1，用于在投影仪主电源关闭时，根据光强信息和温度信息，判断是否需要启动风扇5，并在投影仪内部降温后关闭风扇5。还提供相应的方法。本发明能够在紧急情况下降低超高压汞灯的温度，延长其寿命提高投影仪画面的质量，从而在一定程度上缓解学生的近视问题。
Description
技术领域
本发明涉及投影仪系统，具体地，涉及基于AVR单片机的投影仪应急降温系统及方法。
背景技术
近年来，讲座和报告采用PPT的形式日益普遍，从而使投光系统的显示仪理所当然地受到了人们的极大重视，其年产量增加率超过35%，发明人在查询文献数据之后了解到了LCD投影仪的工作原理：LCD液晶投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物，它利用了液晶的电光效应，通过电路控制液晶单元的透射率及反射率，从而产生不同灰度层次。所以LCD投影机的主要成像器件是液晶板。LCD投影机的体积取决于液晶板的大小，液晶板越小，投影机的体积也就越小。
根据电光效应，液晶材料可分为活性液晶和非活性液晶两类，其中活性液晶具有较高的透光性和可控制性。液晶板使用的是活性液晶，人们可通过相关控制系统来控制液晶板的光强和颜色。与液晶显示器相同，LCD投影机采用的是扭曲向列型液晶。LCD投影机的光源是专用大功率灯泡，发光能量远远高于利用荧光发光的CRT投影机，所以LCD投影机的光强和色彩饱和度都高于CRT投影机。但是同时由于功率很大会产生很多热量，所以在投影仪内部自带了一个降温系统。
同时LCD投影机的像元是液晶板上的液晶单元，液晶板一旦选定，分辨率就基本确定了，所以LCD投影机调节分辨率的功能要比CRT投影机差。LCD投影机体积较小、重量较轻，制造工艺较简单，光强和对比度较高，分辨率适中，现在LCD投影机占有的市场份额约占总体市场份额的70%以上，是目前市场上占有率最高、应用最广泛的投影仪。
目前投影仪在课堂中广泛使用，所以投影仪投影的图像质量与学生听课的质量息息相关。而且现在中小学生近视率较高。这与数字化教学的推广也有关系，而且投影仪图像不清晰会使学生近视更严重。同时也会影响到上课的速度和学生的听课质量，而老师又不可能为了个别后排看不清的同学而放慢上课的进度。所以原本为了提高上课效率，但由于投影仪图像不清晰反而与原来的目的相悖。所以这是发明人设计这个基于AVR单片机的投影仪应急降温系统的原因。
由于一旦投影仪晶硅板一选定就无法再做很大修改，投影仪超高压汞灯的质量对投影仪投出的图像有直接影响，所以有必要设计一个应急降温系统来给灯泡紧急降温，以延长灯泡的使用寿命，并提高投影仪投出的图像的质量。
发明内容
本发明针对现有技术中使用的投影仪在断电时没有对投影仪灯泡的应急降温装置，或者对于有些使用电解电容的降温系统，随着使用时间的推移电容的电量会减少起不到降温的作用的问题。
本发明主要作用在于，在紧急情况下降低超高压汞灯的温度，延长其寿命提高投影仪画面的质量，从而在一定程度上缓解学生的近视问题。通过对采集数据进行分析对单片机的程序做出了基于实际情况的修改，系统能够正常工作，起到降温的目的，具有实际推广应用的价值。
根据本发明的一个方面，提供一种基于AVR单片机的投影仪应急降温系统，包括控制器1、光敏传感器2、热敏传感器3、风扇5、应急电源6，其中：
所述光敏传感器2，用于获取投影仪光源的光强信息，然后将所述光强信息传输给所述控制器1；
所述热敏传感器3，用于获取投影仪内部的温度信息，然后将所述温度信息传输给所述控制器1；
所述风扇5，用于为投影仪散热；
所述应急电源6，用于向所述控制器1、光敏传感器2、热敏传感器3、风扇5提供电源；
所述控制器1，用于在投影仪主电源关闭时，根据所述光强信息和温度信息，判断是否需要启动所述风扇5，并在投影仪内部降温后关闭所述风扇5。
优选地，还包括电磁式继电器4，其中，所述控制器2通过所述电磁式继电器4控制所述风扇5的供电回路的通断。
优选地，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度大于温度阈值，则所述控制器1启动所述风扇5为投影仪进行散热；在所述风扇5启动后，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度小于温度阈值，则所述控制器1关闭所述风扇5。
优选地，所述控制器1为包含有8位AVR微处理器的单片机。
优选地，所述热敏传感器3为电压集成型的LM35温度传感器。
优选地，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度小于温度阈值，则所述控制器1延时后关闭所述风扇5。
根据本发明的另一个方面，还提供一种基于AVR单片机的投影仪应急降温方法，包括如下步骤：
利用光敏传感器2获取投影仪光源的光强信息，然后将所述光强信息传输给控制器1，利用热敏传感器3获取投影仪内部的温度信息，然后将所述温度信息传输给所述控制器1；
通过控制器1在投影仪主电源关闭时，根据所述光强信息和温度信息，判断是否需要启动所述风扇5，并在投影仪内部降温后关闭所述风扇5。
优选地，所述控制器2通过所述电磁式继电器4控制所述风扇5的供电回路的通断。
优选地，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度大于温度阈值，则所述控制器1启动所述风扇5为投影仪进行散热；在所述风扇5启动后，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度小于温度阈值，则所述控制器1关闭所述风扇5。
优选地，所述控制器1为包含有8位AVR微处理器的单片机。
优选地，所述热敏传感器3为电压集成型的LM35温度传感器。
优选地，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度小于温度阈值，则所述控制器1延时后关闭所述风扇5。
与现有技术相比，本发明提出了利用单片机（例如Mega128单片机）作为控制核心和电磁式继电器有机结合的应急的降温系。在投影仪自带的降温系统无法正常工作的时候通过单片机配合热敏感测器和光敏感测器检测灯泡的温度和光强。热敏传感器和光敏传感器模拟量检测范围都为0-1024。同时根据光敏传感器的光照特性，在编写程序时主要取其线性变化的区间方便单片机检验。当传感器检测到的值再设定的区间内时应急系统的风扇将会启动，来起到应急降温的作用。并设定了在达到降温效果后程序自动关闭风扇。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出根据本发明提供的基于AVR单片机的投影仪应急降温系统的结构示意图；
图2示出光敏传感器的光照特性的示意图；
图3示出温度和灯泡启动后的温度折线图；
图4示出温度检测数的值示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，在本实施例中，所述基于AVR单片机的投影仪应急降温系统，包括控制器1、光敏传感器2、热敏传感器3、电磁式继电器4、风扇5、应急电源6，其中，所述应急电源6，用于向所述控制器1、光敏传感器2、热敏传感器3、风扇5提供电源，所述风扇5用于为投影仪散热。
所述光敏传感器2用于获取投影仪光源的光强信息，然后将所述光强信息传输给所述控制器1，其中，本发明中主要应用了光敏传感器的光照特性。如图2所示，光敏传感器在弱光到强光照射的过程中，起先的一段区间内通过光敏传感器的电流变化值较大。在强光照射下的一段区间内电流的变化较小。所以本发明用于控制器判断的主要设定的范围就在变化较大的区间内，这样就方便控制判断，可以避免风扇不必要的工作。
所述热敏传感器3用于获取投影仪内部的温度信息，然后将所述温度信息传输给所述控制器1。在本实施例的一个优选例中，本发明采用的是电压集成型温度传感器（LM35），其中，LM35温度传感器，标准T0-92工业封装，其准确度一般为0.5℃，主要应用其在不同温度下输出的电压值不同这一特性。
所述控制器1，用于在投影仪主电源关闭时，根据所述光强信息和温度信息，判断是否需要启动所述风扇5，并在投影仪内部降温后关闭所述风扇5，其中，所述控制器2通过所述电磁式继电器4控制所述风扇5的供电回路的通断。若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度大于温度阈值，则所述控制器1启动所述风扇5为投影仪进行散热；在所述风扇5启动后，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度小于温度阈值，则所述控制器1关闭所述风扇5。
在本实施例的一个优选例中，所述控制器1采用包含8位AVR微处理器的Mega128型主板，具有128K字节的系统，内可编写读取传感器的程序。利用光敏传感器2和热敏传感器3可以把模拟量转化为数据量，从而通过单片机来判断降温系统是否需要工作。这样就可以降低能耗，符合低碳环保的理念。同时利用电磁式继电器来控制电键的闭合，来驱动单片机运转光敏传感器和热敏传感器检测超高压汞灯的温度和光强。从而使单片机运行程序来控制风扇运转。当温度下降到设定的范围时停止工作。
进一步优选地，电磁式继电器内部结构中设计了一个常闭电路，所以应用这个特性可以应用这条回路作为应急系统的工作回路。通过这个工作回路启动单片机，并运转传感器检测机箱内的光强和温度来判断风扇是否需要工作。同时检测灯泡的降温情况来判断风扇停止工作的时间。若正常电路中有电流，则线圈工作，由于电流磁效应电键备用电路断开。单片机就会断电，证明投影仪重新启动，应急系统无需工作。这样就可以节省能源。
相应地，根据本发明还提供一种基于AVR单片机的投影仪应急降温方法，包括如下步骤：
利用光敏传感器2获取投影仪光源的光强信息，然后将所述光强信息传输给控制器1，利用热敏传感器3获取投影仪内部的温度信息，然后将所述温度信息传输给所述控制器1；
通过控制器1在投影仪主电源关闭时，根据所述光强信息和温度信息，判断是否需要启动所述风扇5，并在投影仪内部降温后关闭所述风扇5。
优选地，所述控制器2通过所述电磁式继电器4控制所述风扇5的供电回路的通断。
优选地，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度大于温度阈值，则所述控制器1启动所述风扇5为投影仪进行散热；在所述风扇5启动后，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度小于温度阈值，则所述控制器1关闭所述风扇5。
优选地，所述控制器1为包含有8位AVR微处理器的单片机。
优选地，所述热敏传感器3为电压集成型的LM35温度传感器。
下面对本发明的研发过程进行详细描述。
1、LM35热敏传感器的测试
利用万用表和温度计检测LM35在不同温度的电阻值。LM35热敏传感器的精度为0.5℃，这不是热敏传感器里精度较高的，因为投影仪超高压汞灯的温度较高，所以热敏传感其检测到的模拟量变化已经很明显了，所以就没有必要运用更高灵敏度的传感器了。这样也可以在一定程度上节省成本。
2、不同情况下的光敏传感器检测到的模拟量，如图3和图4所示，利用光强检测仪和配有光敏传感器的单片机检测。
在单片机程序的编写过程中，具体地，起先编写的程序虽然能够检测到模拟量，但是连续工作时间长了之后会引起模拟量数值的叠加。这样会导致单片机错误判断，启动风扇。这样会造成不必要的能量损失，所以发明人之后想到要修改程序。在传感器每次检测完数据之后就将检测到的数据删掉，以免叠加错误判断。在修改完程序后就可正常工作了。
修改后的程序代码（部分）如下：
再后来的测试中发明人发现风扇会间歇性转动。在经过分析后发现是由于两传感器检测模拟量的时间间隔造成的。知道这原因后对传感器检测部分的程序进行修改，使两个传感器同时采集模拟量，来解决判断的间歇性保证风扇能够持续工作一段时间。
程序代码（部分）修改如下：
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种基于AVR单片机的投影仪应急降温系统，其特征在于，包括控制器（1）、光敏传感器（2）、热敏传感器（3）、风扇（5）、应急电源（6），其中：
所述光敏传感器（2），用于获取投影仪光源的光强信息，然后将所述光强信息传输给所述控制器（1）；
所述热敏传感器（3），用于获取投影仪内部的温度信息，然后将所述温度信息传输给所述控制器（1）；
所述风扇（5），用于为投影仪散热；
所述应急电源（6），用于向所述控制器（1）、光敏传感器（2）、热敏传感器（3）、风扇（5）提供电源；
所述控制器（1），用于在投影仪主电源关闭时，根据所述光强信息和温度信息，判断是否需要启动所述风扇（5），并在投影仪内部降温后关闭所述风扇（5）。
2.根据权利要求1所述的基于AVR单片机的投影仪应急降温系统，其特征在于，还包括电磁式继电器（4），其中，所述控制器（2）通过所述电磁式继电器（4）控制所述风扇（5）的供电回路的通断。
3.根据权利要求1所述的基于AVR单片机的投影仪应急降温系统，其特征在于，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度大于温度阈值，则所述控制器（1）启动所述风扇（5）为投影仪进行散热；在所述风扇（5）启动后，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度小于温度阈值，则所述控制器（1）关闭所述风扇（5）。
4.根据权利要求1所述的基于AVR单片机的投影仪应急降温系统，其特征在于，所述控制器（1）为包含有8位AVR微处理器的单片机，所述热敏传感器（3）为电压集成型的LM35温度传感器。
5.根据权利要求3所述的基于AVR单片机的投影仪应急降温系统，其特征在于，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度小于温度阈值，则所述控制器（1）延时后关闭所述风扇（5）。
6.一种基于AVR单片机的投影仪应急降温方法，其特征在于，包括如下步骤：
利用光敏传感器（2）获取投影仪光源的光强信息，然后将所述光强信息传输给控制器（1），利用热敏传感器（3）获取投影仪内部的温度信息，然后将所述温度信息传输给所述控制器（1）；
通过控制器（1）在投影仪主电源关闭时，根据所述光强信息和温度信息，判断是否需要启动所述风扇（5），并在投影仪内部降温后关闭所述风扇（5）。
7.根据权利要求6所述的基于AVR单片机的投影仪应急降温方法，其特征在于，所述控制器（2）通过所述电磁式继电器（4）控制所述风扇（5）的供电回路的通断。
8.根据权利要求6所述的基于AVR单片机的投影仪应急降温方法，其特征在于，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度大于温度阈值，则所述控制器（1）启动所述风扇（5）为投影仪进行散热；在所述风扇（5）启动后，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度小于温度阈值，则所述控制器（1）关闭所述风扇（5）。
9.根据权利要求6所述的基于AVR单片机的投影仪应急降温方法，其特征在于，所述控制器（1）为包含有8位AVR微处理器的单片机，所述热敏传感器（3）为电压集成型的LM35温度传感器。
10.根据权利要求8所述的基于AVR单片机的投影仪应急降温方法，其特征在于，若所述光强信息所对应的光强小于光强阈值，且所述温度信息所对应的温度小于温度阈值，则所述控制器（1）延时后关闭所述风扇（5）。
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