CN105513563B - 一种数字化平显亮度控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数字化平显亮度控制装置，属于平显亮度控制技术领域。本发明的亮度控制装置包括环境光亮度传感器、前放模块、A/D转换模块和像源亮度处理器，所述环境光亮度传感器的输出端与前放模块的输入端连接，前放模块的输出端通过A/D转换模块与像源亮度处理器的输入端连接，像源亮度处理器用于根据A/D转换后数字信号进行亮度计算以得到相应的亮度控制指令，并将亮度控制指令解析为PWM脉宽调制信号，用于控制像源背光LED。本发明采用数字处理方式，并利用前置模块降低了噪声的干扰，亮度控制精度高，稳定性好。

Description

一种数字化平显亮度控制装置
技术领域
本发明涉及一种数字化平显亮度控制装置，属于平显亮度控制技术领域。
背景技术
平显是飞机的主飞行显示器，安装于飞行员正前方，用于显示关键飞行参数。飞机在空中运动速度快，经常在云、雨、雾和强烈的日光环境变换。平显安装在飞机风挡后方，所处的亮度变化范围宽，变化率高。为了能提高平显人机功效，需发明一种亮度响应范围宽、速度快、精度高的自适应亮度控制系统。
平显根据处理方式可分为，模拟式和数字式。目前传统平显亮度控制多采用可变电阻器调节、模拟电路控制CRT阴栅极电压的方式，这种方式虽能做到连续调节，但在低亮度条件下，电位计输出幅值小，小信号经长距离传输衰减严重，容易被淹没在噪声中，造成控制精度下降。且模拟电路在使用过程中还会出现参数漂移的现象，使用过程中会发现亮度闪烁的现象，并且可变电阻器亮度控制方式，在每次使用时必须从最低亮度开始调节，直至调节到使用者认为的合适亮度，降低了平显的使用舒适性和便捷性。
发明内容
本发明的目的是提供一种数字化平显亮度控制装置及方法，以解决现有技术中平显亮度控制精度低、使用不便的问题。
本发明为解决上述技术问题提供了一种数字化平显亮度控制装置，该亮度控制装置包括环境光亮度传感器、前放模块、A/D转换模块和像源亮度处理器，所述环境光亮度传感器用于采集平显正前方的环境光亮度，环境光亮度传感器输出端与前放模块的输入端连接，前放模块的输出端通过A/D转换模块与像源亮度处理器的输入端连接，像源亮度处理器用于根据A/D转换后数字信号进行亮度计算以得到相应的亮度控制指令，并将亮度控制指令解析为PWM脉宽调制信号，用于控制像源背光LED。
所述的亮度控制装置还包括光学编码器，用于实现手动亮度调节量的输入，该光学编码器的输出端与像源亮度处理器的输入端连接，用于采集光学编码器的变化量，并根据变化量在默认亮度值上进行增减，将该变化量转换为亮度控制指令。
所述的环境亮度传感器的前端加设有一组亮度衰减片。
所述的亮度衰减片采用9：1滤光片。
所述的前放模块包括采样单元、放大单元和偏置调节单元。
所述的默认亮度值是由大量样本采集得到。
本发明的有益效果是:本发明的亮度控制装置包括环境光亮度传感器、前放模块、A/D转换模块和像源亮度处理器，所述环境光亮度传感器的输出端与前放模块的输入端连接，前放模块的输出端通过A/D转换模块与像源亮度处理器的输入端连接，像源亮度处理器用于根据A/D转换后数字信号进行亮度计算以得到相应的亮度控制指令，并将亮度控制指令解析为PWM脉宽调制信号，用于控制像源背光LED。本发明采用数字处理方式，并利用前置模块降低了噪声的干扰，亮度控制精度高，稳定性好。此外，本发明还提供了手动的控制方式，利用光学编码器顺时针旋转和逆时针旋转输出的两组不同的相位波形来实现，通过波形的上升沿和下降沿的个数作为编码器的变化量，像源亮度处理器根据变化量输出相应控制波形，实现平显亮度的控制。
附图说明
图1是本发明实施例一数字化平显亮度控制装置的控制原理图；
图2是本发明实施例二数字化平显亮度控制装置的控制原理图；
图3是本发明所采用的环境光亮度传感器外形图；
图4是人眼亮度敏感曲线与环境光亮度传感器响应曲线；
图5是环境光亮度传感器响应输入输出曲线；
图6是本发明实施例中所采用的前放模块的原理框图；
图7是本发明实施例中所采用的光学编码器的外形图；
图8是本发明实施例中所采用的光学编码器的原理图；
图9是本发明实施例中顺时针旋转时光学编码器的输出波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
实施例一
本实施例的数字化平显亮度控制装置包括环境光亮度传感器、前放模块、A/D转换模块和像源亮度处理器，环境光亮度传感器的输出端与前放模块的输入端连接，前放模块的输出端通过A/D转换模块与像源亮度处理器的输入端连接，像源亮度处理器用于将A/D转换后256级亮度解析为PWM脉宽调制信号，并输出至像源背光LED。环境光亮度传感器采集用于平显正前方环境光亮度，前放模块将环境光亮度传感器采集的小信号在前端进行放大便于远距离传输，A/D采样将放大后模拟信号数字化便于后级数字处理，像源亮度处理器中设置有相应的亮度处理软件，由亮度处理软件中的亮度算法进行亮度计算，该亮度计算指的是根据环境亮度计算出相应的平显亮度，并将其转化为平显亮度控制指令，将数字亮度控制指令解析后转换为PWM波直接控制背光LED，实现平显亮度的控制。
其中环境光亮度传感器是自动亮度控制系统中代替人眼进行亮度识别的器件，如图3所示。环境光亮度传感器应根据人眼亮度敏感曲线进行选择，人眼的亮度敏感光谱为峰值550±50nm的窄带光谱，如图4所示。选择的亮度传感器亮度动态范围应从3.4cd/m2～34000cd/m2，如图5所示。然而市面上几乎没有如此宽动态范围的环境光传感器，为了使环境光亮度传感器工作在线性段，因此，在环境光传感器前端增加一组9:1滤光片(亮度衰减片)。
环境光亮度传感器输出微弱电流信号，前放模块将其转换为电压信号并对其进行放大，放大倍数从2～20倍可调，偏置从-2V～+2V可调，输出电压范围0V～3.3V，如图6所示，包括增益调节、偏置调节和端口信号雷电防护。A/D转换转模块用于将前放模块输出的0V～3.3V信号转化为0～255级数字量，分别由十六进制数00H～FFH表示。像源亮度处理器再将256级亮度解析为0％～100％的PWM脉宽调制信号。
本发明通过在环境光亮度传感器前端增加一组9:1滤光片，使环境光亮度传感器输出与人眼亮度敏感曲线相同，同时加入前放模块，提前将环境光亮度传感器输出的小信号放大，避免了长距离传输的信号衰减和噪声干扰，前放模块中设置有增益和偏置调节，用于对信号进行补偿。本发明采用了数字处理方式，提高了控制精度、稳定性。
实施例二
本实施例是在实施例一的基础上则加手动亮度调节，本实施例中的手动亮度调节采用光学编码器实现，如图2所示，光学编码器的输出端与像源亮度处理器相连接，利用光学编码器实现亮度的手动输入，像源亮度处理器中的亮度处理软件采集编码器的变化量，在默认亮度值上进行增减，将该变化量转换为亮度控制指令。本实施例所学用的光学编码器如图7所示，利用编码器顺时针旋转和逆时针旋转输出两组不同的波形来实现，手动亮度调节时，默认亮度为100级，编码器旋转一周为24档，根据人机功效统计结果旋转两周比较合适，因此，编码器每转动15度(或一档)亮度增量为5级。光学编码器旋转时，会依次阻挡发光二极管发光，如图8所示。编码器的输出会根据感光的不同输出不同的高低电平，如图9所示。
该数字化平显量度控制装置的工作原理如下：平显上电后，首先采集手动/自动亮度控制信号。如果是手动控制，像源亮度处理器首先将平显亮度值测定为一个默认值(这个值是由大量样本采集得到的)；顺时针或逆时针旋转亮度旋钮，编码器输出两组不同相位的波形，波形的上升沿和下降沿的个数表示旋转的角度；像源亮度处理器中的亮度处理软件采集编码器的变化量，在默认亮度值上进行增减，将该变化量转换为亮度控制指令，像源亮度处理器解析亮度控制指令，将其转换为PWM脉宽调制波形控制背光LED，从而实现对平显亮度的手段控制。如果是自动亮度控制，环境光亮度传感器根据当前环境亮度输出模拟信号；前放模块立即对输出的模拟信号进行放大；经过A/D转换后传输给像源亮度处理器中的亮度处理软件，由像源亮度处理器中的亮度处理软件进行亮度计算，得到相应的亮度控制指令，并将数字亮度控制指令解析后转换为PWM波直接控制背光LED，以实现平显亮度的自动控制。

Claims (5)

1.一种数字化平显亮度控制装置，其特征在于，该亮度控制装置包括环境光亮度传感器、前放模块、A/D转换模块和像源亮度处理器，所述环境光亮度传感器用于采集平显正前方的环境光亮度，环境光亮度传感器输出端与前放模块的输入端连接，前放模块的输出端通过A/D转换模块与像源亮度处理器的输入端连接，像源亮度处理器用于根据A/D转换后数字信号进行亮度计算以得到相应的亮度控制指令，并将亮度控制指令解析为PWM脉宽调制信号，用于控制像源背光LED；所述的亮度控制装置还包括光学编码器，用于实现手动亮度调节量的输入，该光学编码器的输出端与像源亮度处理器的输入端连接；在平显上电后，首先采集手动/自动亮度控制信号；如果是手动控制，像源亮度处理器首先将平显亮度值测定为一个默认值；顺时针或逆时针旋转亮度旋钮，编码器输出两组不同相位的波形；像源亮度处理器中的亮度处理软件用于采集光学编码器的变化量，并根据变化量在默认亮度值上进行增减，将该变化量转换为亮度控制指令。
2.根据权利要求1所述的数字化平显亮度控制装置，其特征在于，所述的环境光亮度传感器的前端加设有一组亮度衰减片。
3.根据权利要求2所述的数字化平显亮度控制装置，其特征在于，所述的亮度衰减片采用9：1滤光片。
4.根据权利要求2所述的数字化平显亮度控制装置，其特征在于，所述的前放模块包括采样单元、放大单元和偏置调节单元。
5.根据权利要求4所述的数字化平显亮度控制装置，其特征在于，所述的默认亮度值是由大量样本采集得到。
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