CN103491684B - 一种恒定输出光源的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒定输出光源的控制系统及方法，该系统主要由检测模块，显示模块，报警模块，光源驱动模块，主控模块，键盘输入模块六个模块组成。本发明直接检测光源的强度作为系统反馈信号，使得系统能够灵敏，准确的检测和控制光源的强度，快速精准的检测并控制光源的强度的输出，从而消除电网电压的拨动引起的光源干扰。

Description

一种恒定输出光源的控制系统及方法

技术领域

本发明属于光伏产品测试设备技术领域，涉及一种恒定输出光源的控制系统及方法。

背景技术

随着光伏科技技术的不断发展，越来越多的太阳能产品走向市场，越来越多的太阳能产品被普及，但行业中的竞争也在日趋激烈和残酷，产品的性能、价格与服务是同行竞争的主要三个方面。从性能上来讲，目前行业的虽然没有统一的标准，但是不同的客户对产品性能的要求不断提高，这样使得一些太阳能电池片的生产厂家的成本增加了不少。最让人头疼的是，对于非晶硅切割板小电池片，全球没有统一的测试标准。从测试光照强度，光源材质，检测电性能标准，都有所不同，这已经使得生产厂家在产品生产和管理上非常混乱。再者，即使测试光源错采用的材质一样，用同样的光照强度，生产厂家仍然面临着另外一个难题，那就是电网电压的波动造成光源强度不断在变化，这使得在测试产品过程中无法保持恒定的光照强度，造成产品测试良品的性能可能会产生偏差。如果产品的平均性能远远超过客户的要求，产生的偏差可能可以接受，但是如果产品的平均性能跟客户要求的性能相差不远，那么与测试相关的因素，比如光源强度，只要稍微有偏差，测试良品的比例就会有很大的偏差，造成产品的等级混合现象。目前行业大多采用工作电压为220V的卤素灯作为连续工作的测试光源，电网的电压波动可以造成光源的输出强度波动。为了降低这种干扰，很多厂商采用稳压器来给钨丝灯提供电源。可是由于稳压器的稳压范围也存在偏差，所以很难得到理想的结果。

目前市场上绝大部分220伏的稳压器都有一定的稳压公差，一般为±5％，质量优良的稳压器在±2％，也就是说，就算是质量优良的稳压器，输出电压波动也有4V左右，这样的稳压精度，对于测试非晶硅电池片来说是毫无意义的。4V的电压波动，可以使得非晶硅电池片工作电流从6mA升高到7mA以上，本身是废品的产品，由于光源强度的变化，测试结果可能为良品。这些品质等级混合的产品供给客户，可能会造成很严重的后果。

综上可见，自动恒定光源系统的重要性与必要性。如果有了光源自动恒定系统，只要调好光源的初始强度，在测试过程中就无需再次调整，既提高了生产效率，也增加了可靠性，为企业发展提供质量保证。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，解决上述技术问题，本发明提供一种恒定输出光源的控制系统及方法，快速精准的检测并控制光源的强度的输出，从而消除电网电压的拨动引起的光源干扰。

其技术方案如下：

一种恒定输出光源的控制系统，主要由检测模块，显示模块，报警模块，光源驱动模块，主控模块，键盘输入模块六个模块组成：

所述检测模块：用于实时检测光源的强度，并由主控模块读取检测结果，采用单片测光芯片BH1750FVI进行光源信号采集，BH1750FVI是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路；

所述显示模块：功能为显示当前光源的强度与设置的光源强度的相对偏差，由主控模块控制工作，当手动调整好初始光源强度之后，通过键盘模块来通知主控模块记住调整好的光源强度值，此时数码管显示为0，当光源强度有变化的时候，根据强度变化的量的绝对值，数码管会显示数值1到9；

所述报警模块：当光源的强度变化范围超过了一定的量，此时蜂鸣器会发出报警声音，以提醒工作人员当前光源强度波动已经超标，该模块由主控模块控制，在主控模块内设置报警的值；

所述光源驱动模块：用于驱动光源，由主控模块输出的控制信号来使该模块改变光源的输出强度，具体实现方式是通过控制可控硅的在一个交流周期内的导通时间来控制电源的输出功率，从而达到控制光源强度的目的，可变电阻R7用来手动调节光源的初始亮度，调节好初始亮度之后，通过器件LR1来控制光源强度的稳定性；

所述键盘输入模块：是恒定输出光源的控制系统的唯一输入接口，用于设置系统的各种参数，由主控模块读取键盘值；

所述主控模块：为恒定输出光源的控制的核心部分，用于所述控制系统的整体运行，主控芯片接受键盘信号来设置系统参数，正常工作时，主控模块通过I²C通讯方式读取检测模块的检测值，然后计算当前检测值与设置值之间的差值，并控制显示模块显示出此差值的相对量，如果此差值超过了设置的限制范围，主控模块会驱动报警模块发出报警信号；主控模块根据计算出来的差值，调节光源驱动模块的输出功率，改变光源强度；通过不断循环检测、判断、调节，达到稳定光源强度的目的。

一种恒定输出光源的控制方法，包括以下步骤，

1)程序开始，初始化系统所有参数；

2)等待设置光源强度初始值：通过手动调节R7可调整光源的输出强度，调到想要的强度后，通过按键使系统记住当前的光源强度。

3)读取检测模块的值：此时系统开始进入循环控制过程；

4)判断当前值是否与设定值相等：如果相等，则返回从新读取当前测试值，如果不相等则往下进行；

5)显示当前值与设定值的相对差量的绝对值：具体算法为，(当前值-设定值)/设定值*矫正系数，将结果取绝对值后再取整数；计算结果范围为0到9，将此结果显示到数码管上；

6)判断波动范围是否达到最大限度：当波动的幅度达到了系统限定的最大范围，即数码管显示9的时候，单片机控制控制报警模块发出报警信号，然后再往下进行；如果波动幅度未达到限定范围，则直接往下进行；

7)调整光源输出功率：根据幅度的波动幅度大小进行调节光源输出强度，具体实现方式为，通过单片机调整pwm_out信号的PWM波的占空比来改变LR1内部发光二极管的亮度，从而改变LR1内部的光敏电阻的阻值，使得光源驱动模块的输出功率得到调整；

8)判断系统是否复位：复位信号由按键模块输入命令，如果有按键进行复位命令，则返回系统开始，从新初始化系统参数；如果没有按键进行复位命令，则返回读取检测模块的值，循环检测及控制。

本发明的有益效果：本发明直接检测光源的强度作为系统反馈信号，使得系统能够灵敏，准确的检测和控制光源的强度。

附图说明

图1为本发明恒定输出光源的控制系统的组成示意图；

图2为本发明恒定输出光源的控制系统的电路图；

图3为本发明恒定输出光源的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

参照图1和图2，一种恒定输出光源的控制系统，主要由检测模块，显示模块，报警模块，光源驱动模块，主控模块，键盘输入模块六个模块组成：

所述检测模块：用于实时检测光源的强度，并由主控模块读取检测结果，采用单片测光芯片BH1750FVI进行光源信号采集，BH1750FVI是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路；这种集成电路具有较高的分辨率，能够较为精确地探测较大范围(11x-655351x)的光强度变化。

所述显示模块：功能为显示当前光源的强度与设置的光源强度的相对偏差，由主控模块控制工作，当手动调整好初始光源强度之后，通过键盘模块来通知主控模块记住调整好的光源强度值，此时数码管显示为0，当光源强度有变化的时候，根据强度变化的量的绝对值，数码管会显示数值0到9，正常情况下，系统能够稳定光源的强度，但也会有小量的波动，显示值可能会在0和1之间跳动；

所述报警模块：当光源的强度变化范围超过了一定的量，此时蜂鸣器会发出报警声音，以提醒工作人员当前光源强度波动已经超标，该模块由主控模块控制，在主控模块内设置报警的值，也就是设置系统的灵敏度；

所述光源驱动模块：用于驱动光源，由主控模块输出的控制信号来使该模块改变光源的输出强度，具体实现方式是通过控制可控硅的在一个交流周期内的导通时间来控制电源的输出功率，从而达到控制光源强度的目的，可变电阻R7(见图2)用来手动调节光源的初始亮度，调节好初始亮度之后，通过器件LR1来控制光源强度的稳定性，器件LR1的工作原理是通过主控模块输出的PWM来驱动内部LED，调节PWM波的占空比可以改变LED灯的亮度；内部的光敏电阻接受LED光源，变化的LED亮度使得光敏电阻的阻值变化，从而改变灯LI1的发光亮度；

所述键盘输入模块：是恒定输出光源的控制系统的唯一输入接口，用于设置系统的各种参数，由主控模块读取键盘值；

所述主控模块：为恒定输出光源的控制的核心部分，用于所述控制系统的整体运行，主控芯片接受键盘信号来设置系统参数，正常工作时，主控模块通过I²C通讯方式读取检测模块的检测值，然后计算当前检测值与设置值之间的差值，并控制显示模块显示出此差值的相对量，如果此差值超过了设置的限制范围，主控模块会驱动报警模块发出报警信号；主控模块根据计算出来的差值，调节光源驱动模块的输出功率，改变光源强度；通过不断循环检测、判断、调节，达到稳定光源强度的目的。

参照图3，一种恒定输出光源的控制方法，包括以下步骤，1)程序开始，初始化系统所有参数；

2)等待设置光源强度初始值：通过手动调节图2中的R7可调整光源的输出强度，调到想要的强度后，通过按键使系统记住当前的光源强度。

3)读取检测模块的值：此时系统开始进入循环控制过程；

4)判断当前值是否与设定值相等：如果相等，则返回从新读取当前测试值，如果不相等则往下进行；

5)显示当前值与设定值的相对差量的绝对值：具体算法为，(当前值-设定值)/设定值*矫正系数，将结果取绝对值后再取整数；计算结果范围为0到9，将此结果显示到数码管上；

6)判断波动范围是否达到最大限度：当波动的幅度达到了系统限定的最大范围，即数码管显示9的时候，单片机控制控制报警模块发出报警信号，然后再往下进行；如果波动幅度未达到限定范围，则直接往下进行；

7)调整光源输出功率：根据幅度的波动幅度大小进行调节光源输出强度，具体实现方式为，通过单片机调整pwm_out信号的PWM波的占空比来改变LR1内部发光二极管的亮度，从而改变LR1内部的光敏电阻的阻值，使得光源驱动模块的输出功率得到调整；

8)判断系统是否复位：复位信号由按键模块输入命令，如果有按键进行复位命令，则返回系统开始，从新初始化系统参数；如果没有按键进行复位命令，则返回读取检测模块的值，循环检测及控制。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，光源检测器件可以用光电三极管、光电池或者光敏电阻代替，通过单片机的检测换算，也可以得到光源强度变化的相对量；光源强弱控制电路的器件也可用其他电路代替；主控芯片可以由同系列的单片机或者其他类型的单片机代替。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种恒定输出光源的控制系统，其特征在于，主要由检测模块，显示模块，报警模块，光源驱动模块，主控模块，键盘输入模块六个模块组成：

所述检测模块：用于实时检测光源的强度，并由主控模块读取检测结果，采用单片测光芯片BH1750FVI进行光源信号采集，BH1750FVI是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路；

所述显示模块：功能为显示当前光源的强度与设置的光源强度的相对偏差，由主控模块控制工作，当手动调整好初始光源强度之后，通过键盘模块来通知主控模块记住调整好的光源强度值，此时数码管显示为零，当光源强度有变化的时候，根据强度变化的量的绝对值，数码管会显示数值1到9；

所述报警模块：当光源的强度变化范围超过了一定的量，此时蜂鸣器会发出报警声音，以提醒工作人员当前光源强度波动已经超标，该模块由主控模块控制，在主控模块内设置报警的值；

所述光源驱动模块：用于驱动光源，由主控模块输出的控制信号来使该模块改变光源的输出强度，具体实现方式是通过控制可控硅的在一个交流周期内的导通时间来控制电源的输出功率，从而达到控制光源强度的目的，可变电阻R7用来手动调节光源的初始亮度，调节好初始亮度之后，通过器件LR1来控制光源强度的稳定性，其中LR1为对应设置的发光二极管和光敏电阻；

所述键盘输入模块：是恒定输出光源的控制系统的唯一输入接口，用于设置系统的各种参数，由主控模块读取键盘值；

所述主控模块：为恒定输出光源的控制的核心部分，用于所述控制系统的整体运行，主控芯片接受键盘信号来设置系统参数，正常工作时，主控模块通过I²C通讯方式读取检测模块的检测值，然后计算当前检测值与设置值之间的差值，并控制显示模块显示出此差值的相对量，如果此差值超过了设置的限制范围，主控模块会驱动报警模块发出报警信号；主控模块根据计算出来的差值，调节光源驱动模块的输出功率，改变光源强度；通过不断循环检测、判断、调节，达到稳定光源强度的目的；

所述恒定输出光源的控制系统的控制方法，包括以下步骤，

1）程序开始，初始化系统所有参数；

2）等待设置光源强度初始值：通过手动调节R7可调整光源的输出强度，调到想要的强度后，通过按键使系统记住当前的光源强度；

3）读取检测模块的值：此时系统开始进入循环控制过程；

4）判断当前值是否与设定值相等：如果相等，则返回从新读取当前测试值，如果不相等则往下进行；

5）显示当前值与设定值的相对差量的绝对值：具体算法为，（当前值-设定值）/设定值*矫正系数，将结果取绝对值后再取整数；计算结果范围为0到9，将此结果显示到数码管上；

6）判断波动范围是否达到最大限度：当波动的幅度达到了系统限定的最大范围，即数码管显示9的时候，单片机控制控制报警模块发出报警信号，然后再往下进行；如果波动幅度未达到限定范围，则直接往下进行；

7）调整光源输出功率：根据幅度的波动幅度大小进行调节光源输出强度，具体实现方式为，通过单片机调整pwm_out信号的PWM波的占空比来改变LR1内部发光二极管的亮度，从而改变LR1内部的光敏电阻的阻值，使得光源驱动模块的输出功率得到调整；

8）判断系统是否复位：复位信号由按键模块输入命令，如果有按键进行复位命令，则返回系统开始，从新初始化系统参数；如果没有按键进行复位命令，则返回读取检测模块的值，循环检测及控制。