CN106524010A - 一种教学用可调节照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种教学用可调节照明装置，包括灯罩和控制盒，所述灯罩的顶端设置有旋转板，所述旋转板的中部套接有轴承，所述控制盒的右端卡接有继电器，所述控制盒的内部开有固定孔，所述固定孔均匀分布在控制盒的四个角上，所述控制盒的中部左侧通过螺钉固定连接有开关电源，所述控制盒的中部右侧通过螺钉固定连接有电机，所述电机的右侧转动连接有传动轴的一端，所述传动轴的另一端连接有齿轮组，所述齿轮组的右侧套接有轴承，所述轴承上卡接有旋转挡板，所述旋转挡板的中部旋接有锁紧螺母。本发明，结构紧凑，能方便调整灯光照明强度和角度，实用性强。

Description

一种教学用可调节照明装置

技术领域

本发明涉及照明装置技术领域，尤其涉及一种教学用可调节照明装置。

背景技术

教室在学校的作用就是传播知识，目前教师里的照明装置大都采用普通的荧光灯，荧光灯在使用过程中，可能存在闪烁情况，这种情况对学生的视力造成了极大的影响，且传统的照明装置大都直接固定在天花板上。在照明过程中，不能根据外界的照明强度实时调整，在老师讲课过程中，如需使用投影仪，需要临时关闭前排的照明装置，必须通过按动开关键才能实现，有时因照明装置反光问题，会影响部分同学看黑板上的内容。

鉴于上述技术缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种教学用可调节照明装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种教学用可调节照明装置，包括灯罩和控制盒，所述灯罩的顶端设置有旋转板，所述旋转板的中部套接有轴承，所述控制盒的右端卡接有继电器，所述控制盒的内部开有固定孔，所述固定孔均匀分布在控制盒的四个角上，所述控制盒的中部左侧通过螺钉固定连接有开关电源，所述控制盒的中部右侧通过螺钉固定连接有电机，所述电机的右侧转动连接有传动轴的一端，所述传动轴的另一端连接有齿轮组，所述齿轮组的右侧套接有轴承，所述轴承上卡接有旋转挡板，所述旋转挡板的中部旋接有锁紧螺母；

可调节照明装置设置在天花板上，在三面墙体上分别设置第一光亮度传感器、第二光亮度传感器、第三光亮度传感器，分别实时检测所在位置处的光亮度值R；

在所述的PLC控制器中的冗余判定模块设置相连接的采集电路、比较电路以及存储电路，所述的采集电路实时采集各个光亮度传感器的实时的光亮度值R，经过比较电路的比较后输出最终的光亮度值R，根据该光亮度值R确定最终的角度；在所述的存储电路中存储有光亮度传感器的光亮度值R与灯罩转动角度的对应关系，在不同的光亮度值对应特定的角度。

所述的冗余判定模块分别采集所述的比较电路分别按照冗余判定的方式计算各光亮度传感器数据的重合度值；

所述的比较电路按照下述公式判定第一光亮度传感器、第二光亮度传感器的重合度值P₂₁：

式中，P₂₁表示第一光亮度传感器、第二光亮度传感器的电阻的重合度值，r₁表示第一电阻光亮度传感器的实时采样值，r₂表示第二电阻光亮度传感器的实时采样值；r₃表示第三电阻光亮度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；

所述的比较电路按照下述公式判定第一光亮度传感器、第二光亮度传感器的重合度值P₃₁：

式中，P₃₁表示第一光亮度传感器、第三光亮度传感器的电阻的重合度值，r₁表示第一电阻光亮度传感器的实时采样值，r₂表示第二电阻光亮度传感器的实时采样值；r₃表示第三电阻光亮度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；

所述的比较电路按照下述公式判定第二光亮度传感器、第三光亮度传感器的重合度值P₂₃：

式中，P₂₃表示第二光亮度传感器、第三光亮度传感器的重合度值，r₁表示第一电阻光亮度传感器的实时采样值，r₂表示第二电阻光亮度传感器的实时采样值；r₃表示第三电阻光亮度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；

经过上述方式获取的P₂₁、P₃₁、P₂₃，经过三个重合度值的平均值计算，获取该组的终值电阻R；

所述的存储电路根据存储的光亮度传感器的光亮度值R与转动角度的对应关系，确定最终灯罩的转动角度。

优选的，所述齿轮组的传动比为10:1，所述齿轮组为减速齿轮组，且其传动方向不变。

优选的，所述灯罩的上端左右两侧开有限位块，所述限位块为凹型限位块，所述限位块的材质为不锈钢，所述限位块的直径为5cm。

优选的，所述开关电源的输出端与继电器的输入端电性连接，所述继电器的输出端与电机的输入端电性连接。

优选的，所述旋转挡板的表面粘接有防滑垫圈，所述防滑垫圈的材质为硅胶，所述防滑垫圈的厚度为1mm。

优选的，所述控制盒的左侧卡接有旋转销，所述旋转销贯穿于控制盒和灯罩的左端。

优选的，所述灯罩的中部设置有灯管插孔，所述灯管插孔共设置有三个，所述灯管插孔的表面设置有电极，所述灯管插孔的间距为4cm。

优选的，所述控制盒的材质为BMC材料，所述控制盒的厚度为2mm,所述控制盒的四周倒R5圆角。

本发明中，结构设计紧凑，通过采用BMC材料的控制盒，在保证自身强度的情况下保证绝缘性，提高安全性，通过设置有独立供电的灯管插孔，能方便调整不同强度的照明，提高产品实用性；通过设置电机，将普通单一的灯罩变为旋转式，可以调整照明角度，提高整体照明效果，且在照明过程中，能方便调整照明角度，方便角落里的同学看清黑板。

在本发明中，在控制开关开动后，各个传感器开始工作，通过终端光亮度的反馈实现智能控制；本发明采用冗余判定的方式对光亮度进行精准控制，保证照明装置在最佳的工作状态工作，达到最佳的照明状态。

附图说明

图1为本发明的装配结构示意图；

图2为本发明的控制盒的结构示意图；

图3为本发明的灯管插孔的结构示意图；

图4为本发明的旋转挡板的结构示意图；

图5为本发明的灯罩的结构示意图；

图6为本发明的照明装置的布置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种教学用可调节照明装置，包括灯罩1和控制盒4，灯罩1的顶端设置有旋转板11，旋转板11的中部套接有轴承12，控制盒4的右端卡接有继电器5。

所述的控制盒4的内部开有固定孔8，固定孔8均匀分布在控制盒4的四个角上；控制盒4的中部左侧通过螺钉固定连接有开关电源9，控制盒4的中部右侧通过螺钉固定连接有电机7。在本实施例中，所述的电机7为步进电机。所述的控制盒内设置有PLC控制器，其接收所述的继电器的检测信息，并控制电机7的动作。

所述的电机7的右侧连接有传动轴6的一端，传动轴6的另一端连接有齿轮组16，齿轮组16的右侧套接有轴承12，轴承12上卡接有旋转挡板3，旋转挡板3的中部旋接有锁紧螺母15。同时，所述的灯罩1上开设有安装轴承12的安装孔，在安装孔上设置轴承支座。

齿轮组16的传动比为10:1，齿轮组16为减速齿轮组，且其传动方向不变，灯罩1的上端左右两侧开设限位凹槽17。在限位凹槽内设置限位挡板(图中未画出)，限位挡板能够阻挡灯罩运动，并且，在极限位置，限位挡板能够与控制盒接触，实现定位。限位凹槽与限位挡板螺钉连接或者粘接。

开关电源9的输出端与继电器5的输入端电性连接，继电器5的输出端与PLC控制器的输入端连接，PLC控制器的输出端与电机7的输入端电性连接，旋转挡板3的表面粘接有防滑垫圈14。

防滑垫圈14的材质为硅胶，防滑垫圈14的厚度为1mm，控制盒4的左侧卡接有旋转销10，旋转销10贯穿于控制盒4和灯罩1的左端；灯罩1的中部设置有灯管插孔2，灯管插孔2共设置有三个，灯管插孔2的表面设置有电极13，灯管插孔2的间距为4cm，控制盒4的材质为BMC材料，控制盒4的厚度为2mm,控制盒4的四周倒R5圆角。

工作原理：当使用一种教学用可调节照明装置时，使用者首先通过固定孔8将控制盒4固定在天花板上，然后将灯罩1固定在控制盒4上，连接好电源后，将LED灯管插入灯管插孔2内，使LED灯管的接头与灯管插孔2电极13接触，在使用过程中，教师仅需通过按动控制开关，控制开关发出信号传递给继电器5，继电器5在发出信号，令灯管插孔2通电或断电；同时也能令电机7开始工作，电机7正转或者反转就能控制灯罩1左旋或者右旋。通过灯罩的左右旋转，实现各个LED灯管的位置和角度上的变化，进而控制灯光的强弱，调整室内的光亮度。

在本实施例中，在使用本发明的照明装置时，将多个照明装置均匀设置在天花板上，分别进行控制，由于本发明实施例的照明装置采用自动控制调节的方式，需要提高设备控制的精准度。为此，本发明实施例，在所述的PLC控制器中设置冗余判定模块，精准的对所述的照明情况进行控制。

在本实施例中，在三面墙体上分别设置有光亮度传感器，实时检测三墙体上的光亮度，为了更进一步提高光亮度的检测情况，也可在四面墙体上分别设置光亮度传感器，本实施例仅对三面墙体设置光亮度传感器进行说明。

请参阅图6所示，照明装置31设置在天花板上，在三面墙体上分别设置第一光亮度传感器32、第二光亮度传感器33、第三光亮度传感器34，分别实时检测所在位置处的光亮度值R。

在所述的PLC控制器中的冗余判定模块设置相连接的采集电路、比较电路以及存储电路，所述的采集电路实时采集各个光亮度传感器的实时的光亮度值R，经过比较电路的比较后输出最终的光亮度值R，根据该光亮度值R确定最终的角度。在所述的存储电路中存储有光亮度传感器的光亮度值R与灯罩转动角度的对应关系，在不同的光亮度值对应特定的角度。

所述的冗余判定模块分别采集所述的比较电路分别按照冗余判定的方式计算各光亮度传感器数据的重合度值，并根据各个重合度值的数据情况，判定光亮度传感器的状态。

所述的比较电路按照下述公式判定第一光亮度传感器、第二光亮度传感器的重合度值P₂₁：

式中，P₂₁表示第一光亮度传感器、第二光亮度传感器的电阻的重合度值，r₁表示第一电阻光亮度传感器的实时采样值，r₂表示第二电阻光亮度传感器的实时采样值；r₃表示第三电阻光亮度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。

上述运算的基本算法为：通过获取在某个时间段内的所有采样点的光亮度值，对某个时间段内的各个取值进行积分运算和均方差运算，得出相比较的平均值。

所述的比较电路按照下述公式判定第一光亮度传感器、第二光亮度传感器的重合度值P₃₁：

式中，P₃₁表示第一光亮度传感器、第三光亮度传感器的电阻的重合度值，r₁表示第一电阻光亮度传感器的实时采样值，r₂表示第二电阻光亮度传感器的实时采样值；r₃表示第三电阻光亮度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。

所述的比较电路按照下述公式判定第二光亮度传感器、第三光亮度传感器的重合度值P₂₃：

式中，P₂₃表示第二光亮度传感器、第三光亮度传感器的重合度值，r₁表示第一电阻光亮度传感器的实时采样值，r₂表示第二电阻光亮度传感器的实时采样值；r₃表示第三电阻光亮度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。

经过上述方式获取的P₂₁、P₃₁、P₂₃，经过三个重合度值的平均值计算，获取该组的终值电阻R。

所述的存储电路根据存储的光亮度传感器的光亮度值R与转动角度的对应关系，确定最终的角度。

在本发明中，在控制开关开动后，各个传感器开始工作，通过终端光亮度的反馈实现智能控制；本发明采用冗余判定的方式对光亮度进行精准控制，保证照明装置在最佳的工作状态工作，达到最佳的照明状态。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种教学用可调节照明装置，包括灯罩(1)和控制盒(4)，其特征在于：所述灯罩(1)的顶端设置有旋转板(11)，所述旋转板(11)的中部套接有轴承(12)，所述控制盒(4)的右端卡接有继电器(5)；所述的控制盒内设置有PLC控制器；

所述控制盒(4)的内部开有固定孔(8)，所述固定孔(8)均匀分布在控制盒(4)的四个角上，所述控制盒(4)的中部左侧通过螺钉固定连接有开关电源(9)，所述控制盒(4)的中部右侧通过螺钉固定连接有电机(7)，所述电机(7)的右侧转动连接有传动轴(6)的一端，所述传动轴(6)的另一端连接有齿轮组(16)；

所述齿轮组(16)的右侧套接有轴承(12)，所述轴承(12)上卡接有旋转挡板(3)，所述旋转挡板(3)的中部旋接有锁紧螺母(15)；

可调节照明装置设置在天花板上，在三面墙体上分别设置第一光亮度传感器(32)、第二光亮度传感器(33)、第三光亮度传感器(34)，分别实时检测所在位置处的光亮度值R；

在所述的PLC控制器中的冗余判定模块设置相连接的采集电路、比较电路以及存储电路，所述的采集电路实时采集各个光亮度传感器的实时的光亮度值R，经过比较电路的比较后输出最终的光亮度值R，根据该光亮度值R确定最终的角度；在所述的存储电路中存储有光亮度传感器的光亮度值R与灯罩转动角度的对应关系，在不同的光亮度值对应特定的角度。

所述的冗余判定模块分别采集所述的比较电路分别按照冗余判定的方式计算各光亮度传感器数据的重合度值；

所述的比较电路按照下述公式判定第一光亮度传感器、第二光亮度传感器的重合度值P₂₁：

$P_{21}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{r_2,r_1}\left(T\right(r_2,r_1)*I(r_3+r_1,r_3+r_2\left)\right)}{\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{r_2,r_1}T{(r_2,r_1)}^2*{\mathrm{\Σ}}_{r_3,r_1}I{(r_3+r_1,r_3+r_2)}^2}}---\left(1\right)$

式中，P₂₁表示第一光亮度传感器、第二光亮度传感器的电阻的重合度值，r₁表示第一电阻光亮度传感器的实时采样值，r₂表示第二电阻光亮度传感器的实时采样值；r₃表示第三电阻光亮度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；

所述的比较电路按照下述公式判定第一光亮度传感器、第二光亮度传感器的重合度值P₃₁：

$P_{31}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{r_3,r_1}\left(T\right(r_3,r_1)*I(r_2+r_1,r_2+r_3\left)\right)}{\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{r_3,r_1}T{(r_3,r_1)}^2*{\mathrm{\Σ}}_{r_3,r_1}I{(r_2+r_1,r_2+r_3)}^2}}---\left(2\right)$

式中，P₃₁表示第一光亮度传感器、第三光亮度传感器的电阻的重合度值，r₁表示第一电阻光亮度传感器的实时采样值，r₂表示第二电阻光亮度传感器的实时采样值；r₃表示第三电阻光亮度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算；

所述的比较电路按照下述公式判定第二光亮度传感器、第三光亮度传感器的重合度值P₂₃：

$P_{23}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{r_2,r_3}\left(T\right(r_2,r_3)*I(r_1+r_2,r_1+r_3\left)\right)}{\sqrt{{\mathrm{\Σ}}_{r_2,r_3}T{(r_2,r_3)}^2*{\mathrm{\Σ}}_{r_2,r_3}I{(r_1+r_2,r_1+r_3)}^2}}---\left(3\right)$

式中，P₂₃表示第二光亮度传感器、第三光亮度传感器的重合度值，r₁表示第一电阻光亮度传感器的实时采样值，r₂表示第二电阻光亮度传感器的实时采样值；r₃表示第三电阻光亮度传感器的实时采样值；_T表示均方差运算，I表示积分运算；

经过上述方式获取的P₂₁、P₃₁、P₂₃，经过三个重合度值的平均值计算，获取该组的终值电阻R；

所述的存储电路根据存储的光亮度传感器的光亮度值R与转动角度的对应关系，确定最终灯罩的转动角度。

2.根据权利要求1所述的一种教学用可调节照明装置,其特征在于：所述齿轮组(16)的传动比为10:1，所述齿轮组(16)为减速齿轮组，且其传动方向不变。

3.根据权利要求1所述的一种教学用可调节照明装置,其特征在于：所述灯罩(1)的上端左右两侧开有限位块(17)，所述限位块(17)为凹型限位块，所述限位块(17)的材质为不锈钢，所述限位块(17)的直径为5cm。

4.根据权利要求1所述的一种教学用可调节照明装置,其特征在于：所述开关电源(9)的输出端与继电器(5)的输入端电性连接，所述继电器(5)的输出端与电机(7)的输入端电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种教学用可调节照明装置,其特征在于：所述旋转挡板(3)的表面粘接有防滑垫圈(14)，所述防滑垫圈(14)的材质为硅胶，所述防滑垫圈(14)的厚度为1mm。

6.根据权利要求1所述的一种教学用可调节照明装置,其特征在于：所述控制盒(4)的左侧卡接有旋转销(10)，所述旋转销(10)贯穿于控制盒(4)和灯罩(1)的左端。

7.根据权利要求1所述的一种教学用可调节照明装置,其特征在于：所述灯罩(1)的中部设置有灯管插孔(2)，所述灯管插孔(2)共设置有三个，所述灯管插孔(2)的表面设置有电极(13)，所述灯管插孔(2)的间距为4cm。

8.根据权利要求1所述的一种教学用可调节照明装置,其特征在于：所述控制盒(4)的材质为BMC材料，所述控制盒(4)的厚度为2mm,所述控制盒(4)的四周倒R5圆角。