CN107368122B - 激光投影仪和用于其中的温度自动控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于激光投影仪的温度自动控制系统，包括：温度传感器、对焦电机转速采集单元、控制单元和温度调整单元，其中，温度传感器、对焦电机转速采集单元和温度调整单元分别于控制单元连接，温度传感器用于实时采集激光投影仪内的温度，并将采集到的温度值发送给控制单元；对焦电机转速采集单元用于实时采集激光投影仪中电机的转速，并将采集到的转速脉宽发送给控制单元；控制单元分别根据接收到的温度值和电机的转速脉宽控制温度调整单元工作和激光投影仪的供电。本发明还提供了一种用于激光投影仪的温度自动控制方法和一种激光投影仪。本发明不仅有效的扩展了激光投影的工作温度；而且整个系统的灵活性更高。
Description
技术领域
本发明属于温度控制领域，特别涉及一种激光投影仪和用于其中的温度自动控制系统及控制方法。
背景技术
目前市面上的投影仪正常工作温度均在—10℃到40℃之间，而在野外使用时，温度将会在-20℃到55℃之间，或者出现更低或者更高的情况，所以如果在野外使用激光投影仪的话就需要进行温度补偿控制。现有技术中采用的系统温度控制方案均采用温度传感器的返回值来判断当前温度是否是正常工作温度，这种方案对温度传感器的安装位置有着较高的要求，若位置不合理将会有较大的误差，不能及时的进行温度的调整，从而影响激光投影仪的正常工作。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种能够准确的进行温度补偿的用于激光投影仪的温度自动控制系统。
技术方案：本发明提供了一种用于激光投影仪的温度自动控制系统，包括：温度传感器、对焦电机转速采集单元、控制单元和温度调整单元，其中，温度传感器、对焦电机转速采集单元和温度调整单元分别于控制单元连接，温度传感器用于实时采集激光投影仪内的温度，并将采集到的温度值发送给控制单元；对焦电机转速采集单元用于实时采集激光投影仪中对焦电机的转速，并将采集到的转速脉宽发送给控制单元；控制单元分别根据接收到的温度值和对焦电机的转速脉宽控制温度调整单元工作和激光投影仪的供电。
进一步，所述温度传感器中采用的DS18B20温度传感器。这样能够更加准确的采集激光投影仪内部的温度。
进一步，所述控制单元采用FPGA控制器。FPGA针对数据的采集和处理有明显的优势，而且FPGA开发语言统一，开发平台较少，开发工程通用性强，方便系统间的移植。采用FPGA技术采集电机转速信号和温度信号更加符合温度控制系统。
进一步，所述温度调整单元中包括加热设备和散热设备；其中，所述加热设备包括加热风扇和加热片；所述散热设备包括两个散热风扇；所述加热风扇采用涡轮风扇。这样加热和散热的效果更好。
本发明还提供了一种基于上述用于激光投影仪的温度自动控制系统的控制方法，当激光投影仪在初始状态时，控制单元先将温度传感器采集到的温度与设置的温度上限值和温度下限值进行对比，如果采集到的温度大于温度上限值，则控制单元开启温度调整单元中的散热设备，同时给激光投影仪进行供电，如果采集到的温度在温度上限值和温度下限值之间，则控制单元直接给激光投影仪进行供电，如果采集到的温度小于温度下限值，则控制单元先开启温度调整单元中的加热设备给激光投影仪加热后，给激光投影仪供电，读取此时激光投影仪内对焦电机的转速，根据此时的转速判断是否需要继续加热；当激光投影仪开始工作后，控制单元根据温度传感器采集到的温度控制温度调整单元中的散热设备工作，控制单元根据激光投影仪中对焦电机转速采集单元中采集到的电机转速脉宽控制温度调整单元中的加热设备工作。
进一步，当激光投影仪在初始状态时，控制方法包括以下步骤：
步骤1：温度传感器采集激光投影仪内的温度，并将采集到的温度发送到控制单元中；
步骤2：控制单元将采集到的温度与之前设定的温度上限值和温度下限值进行比较；
当采集到的温度小于温度下限值时，进行以下步骤：
步骤201：控制单元控制温度调整模块中的加热设备工作到设定的时间；
步骤202：当温度调整模块中的加热设备工作到设定的时间后，停止工作，控制单元控制电源给激光投影仪供电到设定的时间，在激光投影仪工作的时间内读取此时激光投影仪内部对焦电机的转速；
步骤203：控制单元判断步骤202中读取的转速脉宽是否小于设定的转速脉宽，如果小于设定的转速脉宽则控制电源继续给激光投影仪供电，使激光投影仪正常工作；如果不小于设定的转速脉宽，则重复步骤201～203；
当采集到的温度在-10摄氏度和40摄氏度之间，则控制单元控制电源给激光投影仪供电，使激光投影仪正常工作；
当采集到的温度大于40摄氏度时，进行以下步骤：
步骤211：控制单元同时控制温度调整单元中的散热设备工作；
步骤212：控制单元控制电源给激光投影仪供电，使激光投影仪正常工作。
进一步，所述设定的时间为30秒。
进一步，所述设定的转速脉宽为3毫秒。
本发明还提供了一种激光投影仪，包括投影仪镜头、对焦电机和控制板，所述投影仪镜头和对焦电机均与控制板电连接，对焦电机与投影仪镜头平行设置，其中，包括温度自动控制系统，其中，温度自动控制系统包括分别与控制单元电连接的温度传感器、对焦电机转速采集单元和温度调整单元，所述控制单元设置在控制板下方，温度传感器设置在控制单元上，对焦电机转速采集单元与对焦电机连接，温度调整单元设置在对焦电机和投影仪镜头的周围。
进一步，所述温度调整单元中包括加热设备和散热设备；其中，所述加热设备包括加热风扇和加热片，加热风扇和加热片平行设置在对焦电机的下方；所述散热设备包括两个散热风扇，两个散热风扇分别位于对焦电机两侧，且分别通过金属导热片与对焦电机的两侧相连。这样不仅加快加热的效率，而且散热也比较均匀，散热效率更高，这样能够更好的将激光投影所处温度调整到所需的工作温度，使激光投影仪能够正常工作。
有益效果：与现有技术相比，本发明采用FPGA控制器通过对激光投影仪内的电机信号转速信号分析和温度传感器温度的分析来判断是否需要对激光投影仪内部进行加热、供电或者散热。不仅能够及时对激光投影仪需要的温度进行调整，从而保证激光投影仪在不同温度下保证正常的工作，有效的扩展了激光投影的工作温度；而且整个系统的灵活性更高，通用性强，更加方便系统间的移植，使用时能够节省更多的人力资源。
附图说明
图1为本发明提供的激光投影仪的结构示意图；
图2为本发明提供的激光投影仪的结构剖面图；
图3为本发明提供的自动控制系统的结构示意图；
图4为本发明中提供的自动控制方法在初始状态下的控制流程图；
图5为本发明中提供的自动控制方法在工作状态下的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1～2所示，本实施例提供了一种激光投影仪，包括投影仪镜头1、对焦电机2和控制板3和温度自动控制系统，其中，投影仪镜头1和对焦电机2均与控制板3电连接，投影仪镜头1和对焦电机2平行设置在控制板3的下方。其中，温度自动控制系统，包括温度传感器4、FPGA控制器5、电源、加热风扇6、加热片7、第一散热风扇8和第二散热风扇9，其中，电源、温度传感器4、加热风扇6、加热片7、第一散热风扇8和第二散热风扇9分别与FPGA控制器5连接。温度传感器4设置在FPGA控制器5上，FPGA控制器5位于控制板3的下方，FPGA控制器5与对焦电机2平行设置，温度传感器4的中心与对焦电机2的边缘之间的距离为2厘米。加热风扇6和加热片7平行设置在对焦电机的下方，且距离对焦电机下表面1厘米，加热风扇6采用涡轮风扇，加热风扇6的出风口朝上，在加热风扇6的尾部与激光投影仪侧盖之间留有2厘米的空隙以便进风，这样保证吹出的风道无阻碍，会形成热风流，提高系统加热速度。第一散热风扇8和第二散热风扇9分别位于对焦电机2两侧，均与对焦电机2相距1厘米，且分别通过金属导热片与对焦电机2的两侧相连，这样有效提高了散热速度。FPGA控制器5通过对焦电机转速采集单元与对焦电机2电连接，主要采集激光投影仪内对焦电机2的转速；电源与激光投影仪连接，电源在FPGA控制器5的控制下给激光投影仪供电。如图3所示，FPGA控制器中包括电机转速信号采集模块、温度信号采集模块、主控制模块、加热风扇驱动模块、加热片驱动模块和两个散热风扇驱动模块，其中，电机转速信号采集模块分别与主控制模块和对焦电机转速采集单元的连接，电机转速信号采集模块主要用于采集激光投影仪中对焦电机的转速，并将采集到的转速发送到主控制模块中；温度信号采集模块分别与主控制模块和温度传感器连接，温度信号采集模块主要用于接收温度传感器采集到的温度，并将接收到的温度发送到主控制模块中；主控制模块根据接收到的电动机的转速和温度来判断需要驱动加热风扇、加热片还是散热风扇工作，根据判断的结果分别将驱动指令发送给热风扇驱动模块、加热片驱动模块和两个散热风扇驱动模块；加热风扇驱动模块分别与加热风扇和主控制模块连接，加热风扇驱动模块根据主控制模块发送的驱动指令控制加热风扇的工作状态；加热片驱动模块分别与加热片和主控制模块连接，加热片驱动模块根据主控制模块发送的驱动指令控制加热片的工作状态；每个散热风扇驱动模块与一个散热风扇连接，每个散热风扇驱动模块根据主控制模块发送的驱动指令控制对应的散热风扇的工作状态。本实施例中温度传感器采用的DS18B20型号的传感器；加热风扇为12V加热风扇，加热片为12V加热片；两个散热风扇为24V散热风扇。
FPGA控制器中的主控制模块的控制方法包括两个阶段，初始状态和正常工作状态。如图4所示，在初始状态下，即激光投影仪还没有开始工作的时候，控制方法包括以下步骤：
步骤1：温度传感器采集激光投影仪内的温度，并将采集到的温度通过FPGA控制器中的温度信号采集模块发送到主控制模块中；
步骤2：主控制模块将采集到的温度与之前设定的温度的上限值和下限值进行比较，在本实施例中，温度下限值设定为-10摄氏度，温度的上限值设定为40摄氏度；
当采集到的温度小于-10摄氏度时，控制方法主要包括以下步骤：
步骤201：主控制模块同时发送工作30秒的驱动指令给加热片驱动模块和加热风扇驱动模块，加热片驱动模块和加热风扇驱动模块分别驱动加热片和加热风扇工作30秒；
步骤202：当热片和加热风扇工作30秒后，主控制模块开始控制电源给激光投影仪供电；当电源给激光投影仪供电30秒后，读取此时激光投影仪内部对焦电机的转速；
步骤203：主控制模块判断步骤202中读取的转速是否小于3毫秒，如果小于3毫秒，主控制模块发送停止工作的指令给加热片驱动模块和加热风扇驱动模块，加热片驱动模块和加热风扇驱动模块分别停止加热片和加热风扇的工作，同时，控制电源继续给激光投影仪供电，使激光投影仪正常工作；如果不小于3毫秒，则重复步骤201～203。
当采集到的温度在-10摄氏度和40摄氏度之间，则主控制模块控制电源给激光投影仪供电，使激光投影仪正常工作。
当采集到的温度大于40摄氏度时，控制方法主要包括以下步骤：
步骤211：主控制模块同时发送驱动指令给两个散热风扇驱动模块，散热风扇驱动模块接收到驱动指令后，分别驱动对应的散热风扇工作；
步骤212：散热风扇开启后，主控制模块控制电源给激光投影仪供电，使激光投影仪正常工作。
如图5所示，当激光投影仪正常工作后，控制方法包括以下步骤：
步骤1：温度信号采集模块实时读取温度传感器采集到的温度，并将读取的温度值发送到主控制模块中；然后，电机转速信号采集模块实时读取对焦电机转速采集单元采集到的对焦电机的转速，并将读取的转速发送到主控制模块中；
步骤2：主控制模块根据步骤1中获取的温度值和电机的转速来控制散热风扇、加热片和加热风扇的工作；先根据获取的温度值进行判断，然后在根据获取的电机转速进行判断；当采集到的温度值大于40摄氏度时，同时开启两个散热风扇工作，当采集到的温度小于40时，则停止两个散热风扇工作；当读取的激光投影仪内电机的转速脉宽小于3毫秒，则停止加热片和加热风扇工作，当读取的激光投影仪内电机的转速脉宽不小于3毫秒，则开启热片和加热风扇。
通过本实施例提供的系统，激光投影仪的工作温度可以有效的扩展到—40℃到60℃。因为FPGA本身端口的不固定性，开发人员只需要修改FPGA程序代码即可实现系统之间的移植，可以根据我们的需要重新设定端口定义，从而只要选择合适的加热和散热设备，就可以将激光投影仪的工作温度扩展到我们需要的范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于激光投影仪的温度自动控制系统，其特征在于：包括：温度传感器、对焦电机转速采集单元、控制单元和温度调整单元，其中，温度传感器、对焦电机转速采集单元和温度调整单元分别于控制单元连接，温度传感器用于实时采集激光投影仪内的温度，并将采集到的温度值发送给控制单元；对焦电机转速采集单元用于实时采集激光投影仪中对焦电机的转速，并将采集到的转速脉宽发送给控制单元；控制单元根据接收到的温度值和对焦电机的转速脉宽控制温度调整单元工作和激光投影仪的供电。
2.根据权利要求1所述的用于激光投影仪的温度自动控制系统，其特征在于：所述温度传感器中采用的DS18B20温度传感器。
3.根据权利要求1所述的用于激光投影仪的温度自动控制系统，其特征在于：所述控制单元采用FPGA控制器。
4.根据权利要求1所述的用于激光投影仪的温度自动控制系统，其特征在于：所述温度调整单元中包括加热设备和散热设备；其中，所述加热设备包括加热风扇和加热片；所述散热设备包括两个散热风扇；所述加热风扇采用涡轮风扇。
5.一种基于权利要求1所述的用于激光投影仪的温度自动控制系统的控制方法，其特征在于：当激光投影仪在初始状态时，控制单元先将温度传感器采集到的温度与设置的温度上限值和温度下限值进行对比，如果采集到的温度大于温度上限值，则控制单元开启温度调整单元中的散热设备，同时给激光投影仪进行供电，如果采集到的温度在温度上限值和温度下限值之间，则控制单元直接给激光投影仪进行供电，如果采集到的温度小于温度下限值，则控制单元先开启温度调整单元中的加热设备给激光投影仪加热后，给激光投影仪供电，读取此时激光投影仪内对焦电机的转速，根据此时的转速判断是否需要继续加热；当激光投影仪开始工作后，控制单元根据温度传感器采集到的温度控制温度调整单元中的散热设备工作，控制单元根据激光投影仪中对焦电机转速采集单元中采集到的电机转速脉宽控制温度调整单元中的加热设备工作。
6.根据权利要求5所述的用于激光投影仪的温度自动控制系统的控制方法，其特征在于：当激光投影仪在初始状态时，控制方法包括以下步骤：
步骤1：温度传感器采集激光投影仪内的温度，并将采集到的温度发送到控制单元中；
步骤2：控制单元将采集到的温度与之前设定的温度上限值和温度下限值进行比较；
当采集到的温度小于温度下限值时，进行以下步骤：
步骤201：控制单元控制温度调整模块中的加热设备工作到设定的时间；
步骤202：当温度调整模块中的加热设备工作到设定的时间后，停止工作，控制单元控制电源给激光投影仪供电到设定的时间，在激光投影仪工作的时间内读取此时激光投影仪内部对焦电机的转速；
步骤203：控制单元判断步骤202中读取的转速脉宽是否小于设定的转速脉宽，如果小于设定的转速脉宽则控制电源继续给激光投影仪供电，使激光投影仪正常工作；如果不小于设定的转速脉宽，则重复步骤201～203；
当采集到的温度在-10摄氏度和40摄氏度之间，则控制单元控制电源给激光投影仪供电，使激光投影仪正常工作；
当采集到的温度大于40摄氏度时，进行以下步骤：
步骤211：控制单元同时控制温度调整单元中的散热设备工作；
步骤212：控制单元控制电源给激光投影仪供电，使激光投影仪正常工作。
7.根据权利要求6所述的用于激光投影仪的温度自动控制系统的控制方法，其特征在于：所述设定的时间为30秒。
8.根据权利要求6所述的用于激光投影仪的温度自动控制系统的控制方法，其特征在于：所述设定的转速脉宽为3毫秒。
9.一种激光投影仪，包括投影仪镜头、对焦电机和控制板，所述投影仪镜头和对焦电机均与控制板电连接，对焦电机与投影仪镜头平行设置，其特征在于：包括温度自动控制系统，其中，温度自动控制系统包括分别与控制单元电连接的温度传感器、对焦电机转速采集单元和温度调整单元，所述控制单元设置在控制板下方，温度传感器设置在控制单元上，对焦电机转速采集单元与对焦电机连接，温度调整单元设置在对焦电机和投影仪镜头的周围；温度传感器用于实时采集激光投影仪内的温度，并将采集到的温度值发送给控制单元；对焦电机转速采集单元用于实时采集激光投影仪中对焦电机的转速，并将采集到的转速脉宽发送给控制单元；控制单元根据接收到的温度值和对焦电机的转速脉宽控制温度调整单元工作。
10.根据权利要求9所述的激光投影仪，其特征在于：所述温度调整单元中包括加热设备和散热设备；其中，所述加热设备包括加热风扇和加热片，加热风扇和加热片平行设置在对焦电机的下方；所述散热设备包括两个散热风扇，两个散热风扇分别位于对焦电机两侧，且分别通过金属导热片与对焦电机的两侧相连。
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