CN108112139A - 一种可供家用的led智能调光调色系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可供家用的LED智能调光调色系统及方法，通过主控制器与驱动器之间通信连接，驱动器与LED灯电连接，通过APP终端作为用户操作端，路由器与主控制器之间相互通信，使得用户可移动化、实时、简单方便的参与系统对家居LED灯的调节控制；同时，照度计与主控制器之间电连接，通过照度计实时的将LED灯的状态信息传送至主控制器，使得主控制器自适应调节控制信息，实现了LED灯的灯光精准性。解决了现有的家居灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及家居灯光控制技术领域，尤其涉及一种可供家用的LED智能调光调色系统及方法。
背景技术
随着物联网通信技术的发展和现代控制技术的日益成熟，家居智能化也越来越收到人们的青睐，传统的家居生活方式已经在逐渐开始淡出历史的舞台，人们对家居生活的舒适性有了更高的追求。
家居灯光是家庭空间构成的重要组成部分，是根据人们的生活情境进行的全方位的视觉环境的灯光设计，以营造出舒适的家居氛围。智能灯光系统是对灯光进行智能控制与管理的系统，跟传统的照明相比，它可实现灯光软启、调光、一键场景、一对一遥控及分区灯光全开全关灯管理，并可遥控、定时、集中、远程等多种控制方式，甚至用电脑来对灯光进行高级智能控制，从而达到照明的节能、环保、舒适、方便的功能。
传统的家居灯光控制系统大多数采取模拟调光技术，模拟调光技术主要由调光台和调光器组成，调光台用于产生模拟控制信号，调光器接受调光台的模拟控制信号，控制灯具两端的电压差，实现家居灯具发光亮度的调整。这种家居灯光控制系统抗干扰能力弱，容易产生色偏使得灯光效果不精确，无法准确达到人们预期的效果，且此类系统只能单方面的通过调光台产生的模拟控制信号来控制家居灯光，无法保证家居灯光的实时性。
发明内容
本发明提供了一种可供家用的LED智能调光调色系统及方法，解决了现有的家居灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差的技术问题。
本发明提供了一种可供家用的LED智能调光调色系统，包括：主控制器、驱动器、路由器、APP终端、照度计和LED灯；
所述主控制器与所述驱动器、所述路由器通信连接；
所述驱动器与所述LED灯电连接；
所述照度计与所述主控制器电连接；
所述APP终端与所述路由器通信连接。
优选地，所述主控制器为DMX512控制器。
优选地，所述驱动器为恒流驱动器；所述驱动器为所述LED灯供电并控制所述LED灯的状态变化。
优选地，所述LED灯为全彩色动态LED灯。
优选地，所述DMX512控制器与所述驱动器之间通过DMX485总线连接，所述DMX512控制器与所述驱动器之间采用DMX512通信协议异步通信。
优选地，所述APP终端为移动手机或掌上电脑。
优选地，所述照度计数量为一个或多个。
本发明提供了一种可供家用的LED智能调光调色系统方法，包括：
S1：系统参数初始化，APP终端发送所述参数的设定值，所述参数包括：色彩和亮度；
S2：DMX512控制器根据预置的算法对所述设定值进行数据处理，生成第一控制指令并以数据包的形式发送给驱动器；
S3：所述驱动器根据所述第一控制指令解析出PWM信号，使得所述驱动器完成对LED灯状态的控制；
S4：照度计采集LED灯的第一状态参数并将所述第一状态参数发送至所述DMX512控制器，使得所述DMX512控制器根据所述第一状态参数和所述设定值进行误差计算，并根据所述算法对所述误差进行修正，得到修正后的第二状态参数作为新的设定值。
优选地，所述算法为模糊控制算法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明通过主控制器与驱动器之间通信连接，驱动器与LED灯电连接，通过APP终端作为用户操作端，通过路由器与主控制器之间相互通信，使得用户可移动化、实时、简单方便的参与系统对家居LED灯的调节控制；同时，照度计与主控制器之间电连接，通过照度计实时的将LED灯的状态信息传送至主控制器，使得主控制器自适应调节控制信息，实现了LED灯的灯光精准性。解决了现有的家居灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种可供家用的LED智能调光调色系统的结构示意图；
图2为本发明提供的一种可供家用的LED智能调光调色方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种可供家用的LED智能调光调色系统和方法，解决了现有的家居灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种可供家用的LED智能调光调色系统的一个实施例的结构示意图。
本发明提供了一种可供家用的LED智能调光调色系统的一个实施例，包括：主控制器100、驱动器200、路由器600、APP终端500、照度计300和LED灯400；
主控制器100与驱动器200、路由器600通信连接；
驱动器200与LED灯400电连接；
照度计300与主控制器100电连接；
APP终端500与路由器600通信连接。
需要说明的是，主控制器100作为整个系统的控制核心，用于接收APP终端500通过路由器600发送过来的控制信息，并与驱动器200通信连接；同时，主控制器100还用于接收照度计300发送过来的信息。
驱动器200与LED灯400电连接，实现LED灯400的状态变化。
本发明实施例通过主控制器100与驱动器200之间通信连接，驱动器200与LED灯400电连接，通过APP终端500作为用户操作端，通过路由器600与主控制器100之间相互通信，使得用户可移动化、实时、简单方便的参与系统对家居LED灯的调节控制；同时，照度计300与主控制器100之间电连接，通过照度计300实时的将LED灯400的状态信息传送至主控制器100，使得主控制器100自适应调节控制信息，实现了LED灯400的灯光精准性。解决了现有的家居灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差的技术问题。
以上是本发明提供的一种可供家用的LED智能调光调色系统的一个实施例，以下是本发明提供的一种可供家用的LED智能调光调色系统的另一个实施例。
请参阅图1，本发明提供的一种可供家用的LED智能调光调色系统的另一个实施例的结构示意图。
本发明提供了一种可供家用的LED智能调光调色系统的另一个实施例，包括：主控制器100、驱动器200、路由器600、APP终端500、照度计300和LED灯400；
主控制器100与驱动器200、路由器600通信连接；
驱动器200与LED灯400电连接；
照度计300与主控制器100电连接；
APP终端500与路由器600通信连接。
需要说明的是，通过主控制器100与驱动器200之间通信连接，驱动器200与LED灯400电连接，通过APP终端500作为用户操作端，通过路由器600与主控制器100之间相互通信，使得用户可移动化、实时、简单方便的参与系统对家居LED灯的调节控制；同时，照度计300与主控制器100之间电连接，通过照度计300实时的将LED灯400的状态信息传送至主控制器100，使得主控制器100自适应调节控制信息，实现了LED灯400的灯光精准性。解决了现有的家居灯光控制系统灯光调节精确率低、实时性差的技术问题。
进一步地，主控制器100为DMX512控制器。
需要说明的是，DMX512控制器为整个系统运行的控制核心，控制着全部的家居LED灯400的运行，DMX512控制器受APP终端500的指令的控制，DMX512控制器可以采用基于ARM处理器架构的M3系列处理器芯片(ARMCortex M3)。
进一步地，驱动器200为恒流驱动器；驱动器200为LED灯400供电并控制LED灯400的状态变化。
需要说明的是，驱动器200接收DMX512控制器传输的DMX512控制指令，并采用恒流驱动的方式输出3路PWM调节LED灯400的色彩、亮度，由于PWM调光时，在整个调光范围内，在给定的任何时刻，LED灯400的电流要么处于最大值，要么被关断，通过调节脉冲占空比来改变LED灯400的平均电流，解决LED模拟调光由于电流的连续变化而产生的色偏问题，调光精准。采用恒流驱动具有以下优点：1)可以避免驱动电流超出最大额定值；2)可以获得预期的亮度要求，并保证各个LED灯400亮度和色彩的一致性；3)能有效避免雷击，电网的浪涌，过电压和过电流的保护，可以使得LED灯400的使用寿命得到延长。
进一步地，LED灯400为全彩色动态LED灯。
需要说明的是，LED灯400采用目前主流厂商的全彩色动态LED灯具，各舞台灯具类型包括多种大功率、高聚光型聚光灯，回光灯，散光灯，光柱灯等常用舞台功能布置不一样的灯具，受驱动模块的直接控制。
进一步地，DMX512控制器与驱动器200之间通过DMX485总线连接，DMX512控制器与驱动器200之间采用DMX512通信协议异步通信。
需要说明的是，DMX512通信协议采用异步通信方式，波特率为250kbps，有512个通道，DMX512信号有512个字节的串行数据，对于全数据调光系统来说，每一个字节的数据表示调光亮度值，用两位十六进制数表示，因此单台DMX512控制器最多能控制512个通道，即单色LED灯512个，全彩色LED灯170个。DMX512通信协议的数据帧没有校验，可以通过快速的数据刷新来保证数据的准确性，每50ms就可以刷新一次512个通道的全部数据，使得快速变化的数据传送到驱动器，以保证系统调光调色效果。
进一步地，APP终端500为移动手机或掌上电脑。
需要说明的是，APP终端500是用于方便用户操作控制的终端设备，为手持可移动设备可以类似于手机、掌上电脑等，APP终端500通过WiFi通信方式与路由器600进行通信；APP终端500的程序是基于Android平台开发，与DMX512控制器之间采用WiFi协议方式通信，APP终端500的网络通信部分的程序是通过C++代码实现；系统正常运行时，APP终端500与主控制器100都连接在同一个路由器600上，处在同一个局域网中具有同一网段的IP地址，APP终端500和主控制器100之间所有数据都经过路由器600中转传达。
APP终端500有可视化的人机交互界面，在出厂前已安装了由Nicolaudie公司设计的DMX512灯光控制软件EasyStand Alone，并在Linux操作系统下对系统中的512个通道中每通道的0～255级灰度值预置DMX512信号程序。APP终端显示界面由“系统开关”、“情景模式”、等两个模块组成，其中：1)系统开关，该模块是设置在APP终端中系统的设备的电源开关，点击相应的虚拟设备的电源开关按钮就可以实现设备的软启动；2)情景模式，该模块是用于方便用户快速设置调节系统各设备照明色彩、亮度，情景模式中已调节好的各种LED灯400的多种不同的色彩和亮度参数。用户只需按下任意一种按情景模式时，控制数据指令将最终被传到舞台系统中各LED灯400并使其发出相应氛围照明效果的色彩和亮度。
进一步地，照度计300数量为一个或多个。
需要说明的是，照度计300的数量可以是一个，也可以是多个，可以安置在家居的不同角度，动态采集家居LED灯光的色彩和亮度等总体效果信息，通过RS485总线实时的向DMX512控制器传输对应LED灯400的状态效果信息。
本发明实施例以DMX512控制器为整个系统运行的控制核心，通过APP终端500作为用户操作端，通过路由器600与主控制器100之间相互通信，使得用户可移动化、实时、简单方便的参与系统对家居LED灯400的调节控制；驱动器200接收DMX512控制器传输的DMX512控制指令，并采用恒流驱动的方式输出3路PWM调节LED灯400的色彩、亮度，由于PWM调光时，在整个调光范围内，在给定的任何时刻，LED灯400的电流要么处于最大值，要么被关断，通过调节脉冲占空比来改变LED灯400的平均电流，解决LED模拟调光由于电流的连续变化而产生的色偏问题，调光精准；通过照度计300将LED灯400的真实运行状态效果通过反馈至DMX512控制器，使系统模糊自适应调节来纠正LED灯光效果误差，可以很好还原家居LED灯光设计的效果，使得系统可以准确地控制家居灯光；且工作人员可以通过APP终端500直接输入情景模式、色彩和亮度等信息以传输至DMX512控制器，实现舞台灯光控制的实时性，控制方式智能。
以上是本发明提供的一种DMX512控制的舞台灯光智能调光调色系统的另一个实施例，以下是本发明提供的一种DMX512控制的舞台灯光智能调光调色方法的一个实施例。
请参阅图2，本发明提供的一种可供家用的LED智能调光调色方法的一个实施例的流程示意图。
本发明提供了一种DMX512控制的舞台灯光智能调光调色方法的一个实施例，包括：
步骤101：系统参数初始化，APP终端发送参数的设定值，参数包括：色彩和亮度。
需要说明的是，系统启动之后，系统首先会进行系统参数初始化，当用户在APP终端上输入情景模式和灯光调节参数之后，APP终端会将相应的参数设定值发送至DMX512控制器。
步骤102：DMX512控制器根据预置的算法对设定值进行数据处理，生成第一控制指令并以数据包的形式发送给驱动器。
需要说明的是，当接收到APP终端发送过来的参数信息之后会对其进行解析，从中提取DMX512协议的相关设备地址编码和灯具控制信号并根据预置的算法程序进行相应的数据信息处理，生成相应的控制指令并以数据包的形式发送至驱动器。
步骤103：驱动器根据第一控制指令解析出PWM信号，使得驱动器完成对LED灯状态的控制。
需要说明的是，驱动器接收到DMX512控制器传送过来的第一控制指令之后，会将第一控制指令解析成3路PWM信号以实现对LED灯状态的控制，同时实现各LED灯0～255级亮度的连续调光，解决LED模拟调光产生的色偏问题。
步骤104：照度计采集LED灯的第一状态参数并将第一状态参数发送至DMX512控制器，使得DMX512控制器根据第一状态参数和设定值进行误差计算，并根据算法对误差进行修正，得到修正后的第二状态参数作为新的设定值。
需要说明的是，照度计采集LED灯的实际色彩和亮度信息作为LED灯的第一状态参数，并发送至DMX512控制器，使得DMX512控制器根据第一状态参数和设定值根据预置的算法进行误差计算，并对误差进行修正，得到修正后的第二状态参数，并将第二状态参数作为新的设定值进行相关处理。
进一步地，算法为模糊控制算法。
需要说明的是，在DMX512控制器中预置模糊控制算法，，可以使系统模糊自适应调节来纠正舞台灯光的色彩和亮度误差，可以很好还原舞台灯光设计效果，具有精度高、响应快和波动小的特点。模糊控制算法为现有技术，在此不进行详细赘述。
本发明实施例通过以DMX512控制器作为整个系统运行的控制核心，当接收到APP终端发送过来的参数信息之后对其进行解析，从中提取DMX512协议的相关设备地址编码和灯具控制信号并根据设计好的算法程序进行相应的数据信息处理，生成相应的控制指令并以数据包的形式发送至驱动器，使得驱动器根据控制指令解析出3路PWM调光控制信号，从而实现对LED灯的色彩和亮度的调节控制；利用DMX512控制器和驱动器完成0～255级亮度的连续性调节，解决了LED模拟调光及外界信号干扰导致的色偏问题，保证了家居LED灯光的实时性和精确性；通过照度计将LED灯的真实运行状态效果通过反馈至DMX512控制器，使系统模糊自适应调节来纠正LED灯光效果误差，可以很好还原家居LED灯光设计的效果，使得系统可以准确地控制家居灯光；且工作人员可以通过APP终端直接输入情景模式、色彩和亮度等信息以传输至DMX512控制器，实现舞台灯光控制的实时性，控制方式智能。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种可供家用的LED智能调光调色系统，其特征在于，包括：主控制器、驱动器、路由器、APP终端、照度计和LED灯；
所述主控制器与所述驱动器、所述路由器通信连接；
所述驱动器与所述LED灯电连接；
所述照度计与所述主控制器电连接；
所述APP终端与所述路由器通信连接。
2.根据权利要求1所述的LED智能调光调色系统，其特征在于，所述主控制器为DMX512控制器。
3.根据权利要求1所述的LED智能调光调色系统，其特征在于，所述驱动器为恒流驱动器；所述驱动器为所述LED灯供电并控制所述LED灯的状态变化。
4.根据权利要求1所述的LED智能调光调色系统，其特征在于，所述LED灯为全彩色动态LED灯。
5.根据权利要求1所述的LED智能调光调色系统，其特征在于，所述DMX512控制器与所述驱动器之间通过DMX485总线连接，所述DMX512控制器与所述驱动器之间采用DMX512通信协议异步通信。
6.根据权利要求1所述的LED智能调光调色系统，其特征在于，所述APP终端为移动手机或掌上电脑。
7.根据权利要求1所述的LED智能调光调色系统，其特征在于，所述照度计数量为一个或多个。
8.一种可供家用的LED智能调光调色方法，其特征在于，包括：
S1：系统参数初始化，APP终端发送所述参数的设定值，所述参数包括：色彩和亮度；
S2：DMX512控制器根据预置的算法对所述设定值进行数据处理，生成第一控制指令并以数据包的形式发送给驱动器；
S3：所述驱动器根据所述第一控制指令解析出PWM信号，使得所述驱动器完成对LED灯状态的控制；
S4：照度计采集LED灯的第一状态参数并将所述第一状态参数发送至所述DMX512控制器，使得所述DMX512控制器根据所述第一状态参数和所述设定值进行误差计算，并根据所述算法对所述误差进行修正，得到修正后的第二状态参数作为新的设定值。
9.根据权利要求8所述的LED智能调光调色方法，其特征在于，所述算法为模糊控制算法。
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