CN110149751A - 一种光源控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光源控制系统,该系统包括电源模块,其至少包括一供电电源;处理器模块,其与所述电源模块电连接;光源模块,其分别与所述电源模块和所述处理器模块电连接;光源控制信号模块,其与所述处理器模块电连接,所述光源控制信号模块与控制信号输入端电连接用于接收对所述光源模块的控制信号。通过所述电源模块为所述处理器模块和所述光源模块进行供电,所述处理器模块接收控制信号传输到所述处理器模块进行处理,并对所述光源模块进行控制进而达到控制光源的目的。解决了现有技术中无法通过控制信号对光源进行复杂控制的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电控领域,尤其是指一种光源控制系统。
背景技术
目前,当今社会随着科学技术的不断发展,对光源的控制方式变得越来越复杂。比如在近年来,随着信息技术和互联网的发展,IDC(Internet Data Center)互联网数据中心也逐渐增多,尤其是其中的巡检工作需要巡检机器人。在机器人的巡检过程中,需要进行照明、工作状态指示、拍照补光的具体功能实现,现阶段只能根据不同的需要分别进行独立的光源控制。
由于根据不同的需要分别独立进行光源控制,导致驱动光源的控制系统非常复杂,安装控制系统的巡检机器人占用空间变大,控制不便,接线复杂。为了获取不同来源的控制信号,需要分别设置不同的通信信号接口,占用庞大的通信资源。发明人发现现有技术中至少存在如下问题,现有技术由于无法对光源进行复杂控制需要根据不同的功能进行独立控制,导致控制系统和接线都十分复杂、并占用庞大的通信资源。
发明内容
本发明提供了一种光源控制系统,该系统包括电源模块,处理器模块和光源模块,以及光源控制信号模块,所述电源模块至少包括供电电源,所述处理器模块与所述供电电源电连接,所述光源模块分别与所述供电电源和所述处理器模块电连接,所述光源控制信号模块与所述处理器模块电连接,所述光源控制信号模块与控制信号输入端电连接用于接收对所述光源模块的控制信号。
可选地,所述光源模块包括第一光源模块,所述第一光源模块包括第一光源元件、电感、传感器、数模转换器、电容和第一开关,以及续流二极管,所述第一光源元件与所述供电电源电连接,所述电感串联在所述第一光源元件与所述供电电源之间,所述传感器串联在所述电感与所述第一光源元件之间,所述数模转换器第一端与所述传感器电连接,所述数模转换器的第二端与所述处理器模块电连接,所述电容的第一端电连接在所述电感和所述传感器之间,所述电容的第二端接地,所述第一开关串联在所述供电电源与所述电感之间,续流二极管的正极端电连接在所述第一开关与所述电感之间,所述续流二极管的负极端接地。
可选地,所述第一开关为MOS管开关,所述第一开关的源极与所述供电电源电连接,所述第一开关的漏极与所述电感电连接,所述第一开关的栅极与所述处理器模块电连接。
可选地,所述电源模块还包括升压电路,所述升压电路串联在所述供电电源与所述第一开关之间。
可选地,所述光源模块还包括第二光源模块,所述第二光源模块包括光源并联电路,所述光源并联电路的正极端与所述供电电源电连接,所述光源并联电路的负极端接地,所述光源并联电路包括多条光源串联电路,所述光源串联电路并联形成所述光源并联电路,每条所述光源串联电路上串联有不同的发光元件和连通开关。
可选地,所述连通开关为MOS管开关,每个所述连通开关的栅极分别与所述处理器模块电连接。
可选地,所述电源模块还包括降压电路、稳压器,降压电路串联在所述供电电源与所述光源并联电路之间,所述稳压器的接入端与所述降压电路的供电端电连接,所述稳压器的接出端与所述处理器模块电连接。
可选地,所述光源模块还包括第三光源模块,所述第三光源模块包括第二光源元件和第二开关,所述第二光源元件的一端与所述供电电源电连接,所述第二光源元件的另一端接地,第二开关串联在所述供电电源与所述第二光源元件之间。
可选地,所述第二开关为MOS管开关,所述第二开关的源极与所述供电电源电连接,所述第二开关的漏极与所述第二光源元件电连接,所述第一开关的栅极与所述处理器模块电连接。
可选地,所述光源控制信号模块为CAN收发器。
如上可见,基于上述实施例,通过所述电源模块为所述处理器模块和所述光源模块进行供电,所述处理器模块接收控制信号传输到所述处理器模块进行处理,并对所述光源模块进行控制进而达到控制光源的目的。解决了现有技术中无法通过控制信号对光源进行复杂控制的技术问题。
附图说明
图1为一个实施例中光源控制系统的整体功能模块布局示意图;
图2为另一个实施例中光源控制系统的电路布局示意图;
图3为另一个实施例中第一光源模块的电路示意图;
图4为另一个实施例中第二光源模块的电路示意图;
图5为另一个实施例中光源并联电路的电路示意图;
图6为另一个实施例中光源串联电路的电路示意图;
图7为另一个实施例中第三光源模块的电路示意图;
图8为另一个实施例中电源模块的电路布局示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举实施例,对本发明进一步详细说明。
图1为一个实施例中光源控制系统的整体功能模块布局示意图。如图1所示,在一实施例中,本申请提供了一种光源控制系统,该系统包括电源模块1、处理器模块2、光源模块3、光源控制信号模块4。其中,电源模块1至少包括一供电电源11。处理器模块2与供电电源11电连接。光源模块3分别与供电电源11和处理器模块2电连接。光源控制信号模块4与所述处理器模块2电连接,光源控制信号模块4与控制信号输入端电连接用于接收对光源模块3的控制信号。
在本实施例中,提供了一种光源控制系统的整体功能模块拓扑结构,电源模块1中的供电电源11为其他的电子元件进行供电,在本实施例中具体是指对处理器模块2和光源模块3进行供电。当然,此处的供电电源11只理解为电能的来源即可。其中的处理器模块2用于接收对光源模块3的控制信号。然后,控制信号在处理器模块2中进行计算处理,最终对光源模块3进行控制。
综上所述,本实施例有效的集成了供电、接收信号、处理信号、光源的对应模块,所有对光源的控制信号均由光源控制信号模块4接收,然后统一进入处理器模块2进行计算处理,进而输出计算后的控制信号控制光源模块3进行工作。极大的简化了控制系统,由于所有控制信号均进入处理器模块2,所以简化了控制系统的同时,减小了对通信资源的占用。
图2为另一个实施例中光源控制系统的电路布局示意图。图3为另一个实施例中第一光源模块的电路示意图。
如图2和图3所示,在一实施例中,光源模块3包括第一光源模块31,第一光源模块31包括第一光源元件311、电感312、传感器313、数模转换器314、电容315和第一开关316,以及续流二极管317。
其中,第一光源元件311与供电电源11电连接,电感312串联在第一光源元件311与供电电源11之间,感器313串联在电感312与第一光源元件311之间,模转换器314的第一端电连接在电感312和传感器313之间,电容315的第二端接地,第一开关316串联在供电电源11与电感312之间,续流二极管317正极端电连接在第一开关316与电感312之间,续流二极管317的负极端接地。
本实施例提供了一种光源模块的具体模块电路,即第一光源模块31。其中的电感312与电容315构成储能电路。第一开关316通电后,供电电源11向电感312和电容315进行充电。反之,当第一开关316断电后,电感312和电容315进行放电过程,并通过续流二极管317形成回路。传感器313采集流过第一光源元件311的电流大小,经过数模转换器314转换后,将第一光源元件311的电流值转换为数字信号传输给处理器。处理器根据第一光源元件311的电流值实时调整第一开关316的通断状态,进而实现对第一光源元件311的亮暗控制。第一光源元件311的供电纹波如下:
其中,Vro为总纹波,fs为第一开关频率,L为电感312的感值,C为电容315的容值。ESR为电容315的等效串联电阻。
第一光源元件311可以为LED补光灯条,应用LED补光灯条的目的在于可以为周围环境进行补光。
在一实施例中,第一开关316为MOS管开关;
第一开关316的源极与供电电源11电连接,第一开关316的漏极与电感312电连接,第一开关316的栅极与处理器模块2电连接。
本实施例提供了第一开关316的一种具体电气元件,并且提供了采用MOS管开关后,如何与电路进行电连接。MOS管作为场效应管可以通过处理器的信号控制流过电流的断开或导通,并且控制断开或者导通的频率。
图8为另一个实施例中电源模块的电路布局示意图。如图8所示,在一实施例中,电源模块1还包括升压电路12,升压电路12串联在供电电源11与第一开关316之间。
在本实施例中提供了一种升压电路与供电电源11进行电连接的具体方式,用于与第一光源元件311进行配套。比如,第一光源元件311为额定功率为10瓦的LED补光灯条,供电电源11的供电电压为12伏至18伏,那么,可以通过升压电路12将电压升至30伏,以满足LED补光灯条的使用条件,需要指出的是升压电路12可以为一BOOST升压电路,BOOST升压电路(boost converter or step-up converter)是一种常见的开关直流升压电路,它通过开关管导通和关断来控制电感储存和释放能量,从而使输出电压比输入电压高。
图4为另一个实施例中第二光源模块的电路示意图。图5为另一个实施例中光源并联电路的电路示意图。图6为另一个实施例中光源串联电路的电路示意图。如图4和图5,以及图6所示,在一实施例中,光源模块3还包括第二光源模块32;
第二光源模块32包括光源并联电路321,光源并联电路321的正极端与供电电源11电连接,光源并联电路321的负极端接地;光源并联电路321包括多条光源串联电路3211,光源串联电路3211并联形成光源并联电路321,每条光源串联电路3211上串联有不同的发光元件3212和连通开关3213。
在本实施例中提供了一种第二光源模块32的具体电路,同样通过供电电源11对第二光源模块32中的不同的发光元件3212进行供电,此处的不同发光元件3212可以是红色、绿色、蓝色的灯带,采用共阳极接入。每条单独的光源串联电路3211上都通过连通开关3213控制单独光源串联电路3211上的发光元件3212发光。第二光源模块32可以用于设备工作状态的指示灯显示。
在一实施例中,连通开关3213为MOS管开关,每个连通开关3213的栅极分别与处理器模块2电连接。上述连通开关3213如果采用MOS管开关,则可以通过控制发光元件3212的通电频率调整亮暗状态,并且如果发光元件3212采用红色、绿色、蓝色的灯带,那么通过三种光的组合和亮暗配比可以显示很多不同颜色的光,指示设备的多种工作状态。
如图8所示,在一实施例中,电源模块1还包括降压电路13和稳压器14,降压电路13串联在供电电源11与光源并联电路321之间,稳压器14的接入端与降压电路12的供电端电连接,稳压器14的接出端与处理器模块2电连接。
在本实施例中,比如,供电电源11的电压为30伏,供电电源11的输入电压经降压电路13输出后输出电压为12伏,再接入稳压器14后再次降为3.3伏,最终接入处理器模块2进行供电。需要指出的是降压电路13可以是BUCK降压电路,稳压器14可以是LDO低压差线性稳压器。BUCK降压电路为一种降压式变换电路,LDO(low dropout linear regulator)是一种微功耗的低压差线性稳压器,它通常具有极低的自有噪声和较高的电源抑制比PSRR(PowerSupply Rejection Ratio)。
图7为另一个实施例中第三光源模块的电路示意图。如图7所示,在一实施例中,光源模块3还包括第三光源模块33;
第三光源模块33包括第二光源元件331和第二开关332。
第二光源元件331的一端与供电电源11电连接,第二光源元件331的另一端接地。第二开关332串联在供电电源11与第二光源元件331之间,需要指出的是此时接入的供电电源11可以为外接电源。
在本实施例中提供了一种第三光源模块33,其中,第二光源元件331可以为照明灯珠。第三光源模块33可用于照明。当第二开关332断开时,第二光源元件331处于熄灭状态。当第二开关332连通时,第二光源元件331处于亮起状态。
在一实施例中,第二开关332为MOS管开关;
第二开关332的源极与供电电源11电连接,第二开关332的漏极与第二光源元件331电连接,第一开关316的栅极与处理器模块2电连接。
在本实施例中提供了一种第二开关332为MOS管开关的具体实施方式,并且对第二开关332与电路之间的电连接关系进行了公开。
在一实施例中,光源控制信号模块4为CAN收发器。CAN收发器通过上位机进行通信,进而控制光源模块3工作。
基本原理和工作过程:
以巡检机器人为例,对本申请的光源控制系统进行进一步的解释说明。需要指出的是本申请的光源控制系统不局限于应用在巡检机器人上,以下的解释说明只是为了更好说明本申请的具体应用。
巡检机器人在工作中主要对光源的控制在补光、照明和工作状态指示上。光源控制信号模块4可以采用CAN收发器通过上位机实现控制信号的接收,然后将控制信号传输到处理器模块2中,经过计算输出控制信号给光源模块3,光源模块3为了实现上述的工作场景需求,提供了第一光源模块31用于补光,第二光源模块32用于指示巡检机器人的工作状态,第三光源模块33用于提供照明光源。
电路的开关采用MOS场效应管,采用MOS管可以通过处理器模块2控制电路的导通和断开,以及电路导通的频率,由此控制光源的明暗状态。
第一光源模块31中通过电感312和电容315构成储能电路,进而通过传感器313采集电路中电流的大小进行数模转换后,将传感器313采集的模拟量转化为数字量,然后传输进处理器模块2。根据数字量对应的数值通过处理器模块2的计算得到控制指令,再根据控制指令控制第一开关316实现对第一光源元件311的频率控制,进而对第一光源元件311的亮度实现补光控制。具体的计算方式上文已经进行过说明,在此就不再赘述了。
第二光源模块32可以通过三原色的发光元件配合出多种的工作指示灯色彩,多种的工作指示灯色彩可以用于标识多种工作状态,第三光源模块33的电路可以用于照明灯的控制。
综上,本申请应用在巡检机器人上,实现了补光、照明和工作指示灯指示设备工作状态的多种功能,进而完成了对光源的复杂控制需求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种光源控制系统,其特征在于,该系统包括:
电源模块(1),其至少包括供电电源(11);
处理器模块(2),其与所述供电电源(11)电连接;
光源模块(3),其分别与所述供电电源(11)和所述处理器模块(2)电连接;
光源控制信号模块(4),其与所述处理器模块(2)电连接,所述光源控制信号模块(4)与控制信号输入端电连接用于接收对所述光源模块(3)的控制信号。
2.根据权利要求1所述的光源控制系统,其特征在于,所述光源模块(3)包括第一光源模块(31);
所述第一光源模块(31)包括:
第一光源元件(311),其与所述供电电源(11)电连接;
电感(312),其串联在所述第一光源元件(311)与所述供电电源(11)之间;
传感器(313),其串联在所述电感(312)与所述第一光源元件(311)之间;
数模转换器(314),其第一端与所述传感器(313)电连接,所述数模转换器(314)的第二端与所述处理器模块(2)电连接;
电容(315),其第一端电连接在所述电感(312)和所述传感器(313)之间,所述电容(315)的第二端接地;
第一开关(316),其串联在所述供电电源(11)与所述电感(312)之间;
续流二极管(317),其正极端电连接在所述第一开关(316)与所述电感(312)之间,所述续流二极管(317)的负极端接地。
3.根据权利要求2所述的光源控制系统,其特征在于:所述第一开关(316)为MOS管开关;
所述第一开关(316)的源极与所述供电电源(11)电连接,所述第一开关(316)的漏极与所述电感(312)电连接,所述第一开关(316)的栅极与所述处理器模块(2)电连接。
4.根据权利要求2所述的光源控制系统,其特征在于,所述电源模块(1)还包括:
升压电路(12),其串联在所述供电电源(11)与所述第一开关(316)之间。
5.根据权利要求1至5任一项所述的光源控制系统,其特征在于,所述光源模块(3)还包括第二光源模块(32);
所述第二光源模块(32)包括:
光源并联电路(321),所述光源并联电路(321)的正极端与所述供电电源(11)电连接,所述光源并联电路(321)的负极端接地;
所述光源并联电路(321)包括多条光源串联电路(3211),所述光源串联电路(3211)并联形成所述光源并联电路(321),每条所述光源串联电路(3211)上串联有不同的发光元件(3212)和连通开关(3213)。
6.根据权利要求5所述的光源控制系统,其特征在于,所述连通开关(3213)为MOS管开关,每个所述连通开关(3213)的栅极分别与所述处理器模块(2)电连接。
7.根据权利要求5所述的光源控制系统,其特征在于,所述电源模块(1)还包括:
降压电路(13),其串联在所述供电电源(11)与所述光源并联电路(321)之间;
稳压器(14),所述稳压器(14)的接入端与所述降压电路(12)的供电端电连接,所述稳压器(14)的接出端与所述处理器模块(2)电连接。
8.根据权利要求5所述的光源控制系统,其特征在于,所述光源模块(3)还包括第三光源模块(33);
所述第三光源模块(33)包括:
第二光源元件(331),其一端与所述供电电源(11)电连接,所述第二光源元件(331)的另一端接地;
第二开关(332),其串联在所述供电电源(11)与所述第二光源元件(331)之间。
9.根据权利要求8所述的光源控制系统,其特征在于,所述第二开关(332)为MOS管开关;
所述第二开关(332)的源极与所述供电电源(11)电连接,所述第二开关(332)的漏极与所述第二光源元件(331)电连接,所述第一开关(316)的栅极与所述处理器模块(2)电连接。
10.根据权利要求1所述的光源控制系统,其特征在于,所述光源控制信号模块(4)为CAN收发器。
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