CN110471007A

CN110471007A - 一种uv led灯板上灯珠故障检测装置

Info

Publication number: CN110471007A
Application number: CN201910788123.9A
Authority: CN
Inventors: 毛鹏; 付强胜; 尹大双
Original assignee: Nanjing Ai Fei Intelligent Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Ai Fei Intelligent Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2019-11-19
Also published as: CN210720682U

Abstract

本发明公开了一种UV LED灯板上灯珠故障检测装置，包括键盘模块、电流采样电路、电压采样电路、模数转换电路、MCU电路和显示模块；所述键盘模块，用于键入UV LED灯板上灯珠连接信息和灯珠的参数信息；所述电流采样电路，用于检测UV LED灯板的电流信号；所述电压采样电路，用于检测UV LED灯板的电压信号；MCU电路，用于接收键盘模块输出的UV LED灯板上灯珠连接信息与灯珠的参数信息，以及模数转换电路输出的UV LED灯板的数字电压信号和电流信号，并且输出故障显示信号至显示模块；所述显示模块，用于接收所述故障显示信号并显示灯珠故障信息。本发明通过检测灯板的电压来判断灯珠故障类型和故障概率，检测方法安全方便，效率高，可靠性高，成本低。

Description

一种UV LED灯板上灯珠故障检测装置

技术领域

本发明属于灯珠故障检测领域，具体涉及一种UV LED灯板上灯珠故障检测装置。

背景技术

鉴于在烘干效率、节能和环保方面的优势，UV LED灯正逐渐取代汞灯，成为大规模印铁设备的首选配套灯具。UV LED设备包括灯珠和驱动电源两大核心部件，其中，驱动电源技术相对成熟，可靠性较高。由于印铁行业对烘干速度的要求较高，UV LED电源的功率通常较大；UV LED灯板上的灯珠通常采用若干个灯珠串联，然后再整体并联的方式连接；为确保灯珠的可靠运行，通常会配合水冷设备，以便给灯板进行快速散热。然而，由于UV LED光源发出的是紫外光，工作人员不能够在开灯状态下随意观察灯珠运行是否正常，这就带来了一个问题，即当UV LED灯板上有灯珠发生故障时，严重时可能导致一串灯珠都无法点亮，进而由于其他支路的电流偏大也将更易因过电流而损坏，造成灯珠大面积的损毁；如果发现不及时，还会影响工件的烘干效果。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题和不足，提出一种UV LED灯板上灯珠故障检测装置，通过检测灯板的电压来判断灯珠故障类型和故障概率，检测方法安全方便，效率高，可靠性高，成本低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种UV LED灯珠故障检测装置，UVLED灯板由若干个串并联连接的灯珠组成；该故障检测装置包括键盘模块、电流采样电路、电压采样电路、模数转换电路、MCU电路和显示模块；

所述键盘模块，用于键入UV LED灯板上灯珠的连接信息和灯珠的参数信息；

所述电流采样电路，用于检测UV LED灯板的电流信号；

所述电压采样电路，用于检测UV LED灯板的电压信号；

所述模数转换电路，用于将模拟的UV LED灯板的电流信号和电压信号转换成数字电流信号和电压信号；

MCU电路，用于接收键盘模块输出的UV LED灯板上灯珠的连接信息与灯珠的参数信息，以及模数转换电路输出的UV LED灯板的数字电压信号和电流信号，并且输出故障显示信号至显示模块；

所述显示模块，用于接收所述故障显示信号并显示灯珠故障信息。

进一步地完善上述技术方案，键盘模块采用矩阵键盘；UV LED灯板上灯珠的连接信息包括UV LED灯板的并联路数和每路串联灯珠数；灯珠的参数信息为额定电流时，灯珠的导通压降额定值。

进一步地，电流采样电路通过取样电阻将UV LED灯板的电流信号转换成电压信号，并经运放模块放大后输出。

进一步地，运放模块采用型号为OPA188运算放大器。

进一步地，灯珠故障信息包括灯珠故障类型和灯珠故障概率；显示模块包括两个数码管，分别为第一数码管和第二数码管，第一数码管用于显示灯珠故障类型，故障类型包括短路故障和断路故障；第二数码管用于显示灯珠故障概率。

进一步地，还包括声光报警电路，声光报警电路包括两个发光二极管和一个蜂鸣器，用于发出声光提醒。

本发明的有益效果：本发明通过采集UV LED灯板的电压和电流信号，并与灯板额定的参数信息进行对比，从而来判断灯珠故障的类型和故障概率，检测方式简单方便，安全高效，准确度高，可靠性强。同时，还设置有声光报警，及时给出警报，提醒工作人员排除故障，避免故障事故进一步扩大，以免造成更大的经济损失。

附图说明

图1为本发明电路结构框图；

图2为本发明中电流采样电路的电路图；

图3为本发明声光报警电路的电路图；

图4为本发明辅助电源电路的电路图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚，下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件的表示和描述。

UV LED灯板上灯珠都是采用若干个串联，然后几组再并联的方式连接，灯珠存在短路故障或断路故障两种可能；但在现实应用中，同一厂家同一批次的灯珠往往只倾向于发生某一种类型的故障，例如只发生短路故障，或只发生断路故障。还有一个现象是，即便是发生短路故障，灯珠的断路往往是一个过程，很少有灯珠会瞬间由正常状态变为彻底短路状态，即故障的发生是一个循序渐进的过程，持续几小时或几天，直至完全短路或完全短路。为了保证灯珠安全，目前UV LED灯板基本都采用恒流控制，即不论灯板上是否有灯珠发生故障，UV LED驱动电源向灯板灯珠总的供电电流是恒定。当某一支路的灯珠发生一定程度的短路故障时，该支路的等效电阻会降低，根据电路知识可知，并联后的总阻抗小于任意支路的阻抗；因此，一旦发生短路倾向，在恒流供电时，灯板的端电压会降低。同样的分析方法，当某个支路的灯珠发生断路时，该支路阻抗会对应增加，并联连接的总阻抗增大，在恒流供电时，灯板的端电压会增大。同时，短路进程越大，短路灯珠越多，则灯板的端电压降低越多；灯珠断路进程越大，断路的灯珠越多，则灯板端电压增大得也越明显。综上，只要有灯珠和灯板的基础参数信息，即灯珠额定电流时的导通压降额定值和灯板的串并联数据，即确定并联的路数n和每路串联的灯珠数m，利用MCU电路对采样的灯板的电流和电压进行分析，就可以知道灯珠发生了哪种故障；并根据灯板端电压增大或减小的数值，计算出灯珠发生该故障的概率。

实施例1：

本发明提供的一种UV LED灯板上灯珠故障检测装置，如图1所示，包括键盘模块、电流采样电路、电压采样电路、模数转换电路、MCU电路、显示模块、声光报警电路和辅助电源电路；

所述键盘模块，用于键入UV LED灯板上灯珠的连接信息和灯珠的参数信息；键盘模块采用矩阵键盘；UV LED灯板上灯珠的连接信息包括UV LED灯板的并联路数和每路串联灯珠数；灯珠的参数信息为额定电流时，灯珠的导通压降额定值。

所述电流采样电路，用于检测UV LED灯板的电流信号；

所述电压采样电路，用于检测UV LED灯板的电压信号；

MCU电路，用于接收键盘模块输出的UV LED灯板上灯珠的连接信息和灯珠的参数信息，以及模数转换电路输出的UV LED灯板的数字电压信号和电流信号，并且输出故障显示信号至显示模块；

所述显示模块，用于接收所述故障显示信号并显示灯珠故障信息。灯珠故障信息包括灯珠故障类型和灯珠故障概率；显示模块包括两个数码管，分别为第一数码管和第二数码管，第一数码管用于显示灯珠故障类型，故障类型包括短路故障和断路故障；第二数码管用于显示灯珠故障概率。

灯珠故障信息判断原理为：(1)故障类型判断：在实际应用中，灯珠短路或断路故障的发生是一个渐进的过程，并非由正常状态瞬间变为短路或断路。有断路倾向时，对应的此颗灯珠的阻抗会逐渐升高，当极限状态完全断路时，此路灯珠的等效阻抗变为无穷大，灯板并联的支路数减少1路，在恒流供电的情况下，灯板端电压会相应升高。类似地，当有灯珠发生短路倾向时，对应的此颗灯珠阻抗会减小，此颗灯珠压降会降低，当彻底发生短路时，单颗灯珠阻抗降低，导致整体阻抗下降，在恒流供电模式下，整个灯板端电压会降低。因此，若灯板的端电压Vo大于额定端电压V时，则灯珠存在断路故障；若灯板的端电压Vo小于额定端电压V时，则灯珠存在短路故障。

(2)故障概率计算：设置灯板端电压的下限值V1，V1＜V，此时发生短路故障且故障概率为100％；设置灯板端电压的上限值V2，V2＞V，此时发生断路故障且故障概率为100％；且故障概率随灯板端电压Vo与额定端电压V的差值呈线性变化，根据测量的灯板端电压Vo与额定端电压V的差值，来计算灯珠故障的概率。

如图2所示，电流采样电路通过取样电阻将UV LED灯板的电流信号转换成电压信号，并经运放模块放大后输出即Io sense；运放模块采用型号为OPA188运算放大器。

MCU电路，采用单片机进行数据处理和指令传输。

如图3所示，声光报警电路包括两个发光二极管和一个蜂鸣器，两个发光二极管分别为红色发光二极管L1和绿色发光二极管L2，MCU电路的输出分别连接红色发光二极管L1和绿色发光二极管L2；MCU电路输出经三极管Q1驱动蜂鸣器。当故障概率大于设定上限时，红色发光二极管点亮且蜂鸣器发出声响；当故障概率低于设定上限时，绿色发光二极管点亮。

如图4所示，辅助电源电路，用于将220V交流电转换成12V直流电压输出，为声光警报电路供电；并经TL431芯片生成标准的5V直流电压，为单片机供电。

本发明的工作原理：首先，将UV LED驱动电源与灯板连接好，并将检测装置按上图接好线后，给检测装置供电，并在UV LD驱动电源开启前，通过键盘模块将灯板的串并联参数和灯珠的基础参数以及设定报警阈值，输入至单片机内；

确认完成相关键盘输入后，给UV LED灯板供电，开始烘干作业；

单片机采集灯板的电流和电压信号，并与设定的基础参数进行比较，判断出灯珠是短路故障还是断路故障；并根据灯板电压的波动范围，计算出发生故障的概率；然后，将故障类型和故障概率通过两个数码管显示，例如第一数码管显示1为短路，显示0为断路，显示8为正常；第二数码管显示百分比数据，体现故障概率。当灯珠短路或断路概率超过设定上限时，单片机发出控制信号给声光报警电路，声光报警电路发出声光警报，提示用户停机查看。待故障排除后，系统上电重新工作。

以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种UV LED灯板上灯珠故障检测装置，UV LED灯板由若干个串并联连接的灯珠组成，其特征在于：该故障检测装置包括键盘模块、电流采样电路、电压采样电路、模数转换电路、MCU电路和显示模块；

所述电流采样电路，用于检测UV LED灯板的电流信号；

所述电压采样电路，用于检测UV LED灯板的电压信号；

2.根据权利要求1所述的UV LED灯板上灯珠故障检测装置，其特征在于：键盘模块采用矩阵键盘；UV LED灯板上灯珠的连接信息包括UV LED灯板的并联路数和每路串联灯珠数；灯珠的参数信息为额定电流时，灯珠的导通压降额定值。

3.根据权利要求1所述的UV LED灯板上灯珠故障检测装置，其特征在于：电流采样电路通过取样电阻将UV LED灯板的电流信号转换成电压信号，并经运放模块放大后输出。

4.根据权利要求3所述的UV LED灯板上灯珠故障检测装置，其特征在于：运放模块采用型号为OPA188运算放大器。

5.根据权利要求1所述的UV LED灯板上灯珠故障检测装置，其特征在于：灯珠故障信息包括灯珠故障类型和灯珠故障概率；显示模块包括两个数码管，分别为第一数码管和第二数码管，第一数码管用于显示灯珠故障类型，故障类型包括短路故障和断路故障；第二数码管用于显示灯珠故障概率。

6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的UV LED灯板上灯珠故障检测装置，其特征在于：还包括声光报警电路，声光报警电路包括两个发光二极管和一个蜂鸣器，用于发出声光提醒。