CN110519889A - 户外指示灯智能调光装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种户外指示灯智能调光装置及方法，包括微控制器和触摸屏电气相连，其中，所述微控制器的输入端连接有环境光传感器和触摸屏，所述微控制器的输出端通过光电耦合器和指示灯调光电路电气相连；所述指示灯调光电路为共阳极驱动电路或共阴极驱动电路。本发明提供的户外指示灯智能调光装置及方法，当无人操作时，指示灯可以根据环境光强度自动调节发光亮度，实现节能减排，减少光污染；当有人操作时，指示灯自动降低亮度，避免对操作人员造成影响。

Description

户外指示灯智能调光装置及方法
技术领域
本发明涉及一种调光装置及方法，尤其涉及一种户外指示灯智能调光装置及方法。
背景技术
在户外设备上，需要用各种颜色的指示灯对设备状态进行指示，为了保证白天强光环境下远距离可视，指示灯常采用高亮LED指示灯。到阴天或晚上时，指示灯仍保持常规亮度，会对周围环境造成光污染，影响居民生活，同时也不利于节能减排。另外，对一些有人机界面的设备，当人靠近操作时，指示灯的强光也会对人眼造成刺激，对操作人员带来不适。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种户外指示灯智能调光装置及方法，能够自动调节指示灯的亮度，在满足高亮显示的同时，实现节能减排，减少光污染。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种户外指示灯智能调光装置，包括微控制器和触摸屏电气相连，其中，所述微控制器的输入端连接有环境光传感器和触摸屏，所述微控制器的输出端通过光电耦合器和指示灯调光电路电气相连。
上述的户外指示灯智能调光装置，其中，所述指示灯调光电路为共阳极驱动电路或共阴极驱动电路。
上述的户外指示灯智能调光装置，其中，所述共阳极驱动电路包括用来控制LED驱动电源开关的PMOS管，所述PMOS管的栅极通过电阻R1连接到电源正极，通过电阻R2连接到三个二极管D1,D2,D3的阳极，二极管D1,D2,D3和LED指示灯的阴极分别连接绿，红，黄三种LED的驱动信号；PMOS管的源极连接到电源正极，所述PMOS管的漏极连接到LED指示灯的阳极，用来驱动LED指示灯；所述光电耦合器的输出集电极连接到PMOS管的源极，所述光电耦合器的输出发射极连接到PMOS管的栅极。
上述的户外指示灯智能调光装置，其中，所述共阴极驱动电路包括用来控制LED驱动电源开关的NMOS管，所述NMOS管的栅极通过电阻R1连接到电源负极，通过电阻R2连接到三个二极管D1,D2,D3的阴极，二极管D1,D2,D3和LED指示灯的阳极分别连接绿，红，黄三种LED的驱动信号；NMOS管的源极连接到电源负极，所述NMOS管的漏极连接到LED指示灯的阳极，用来驱动LED指示灯；所述光电耦合器的输出集电极连接到NMOS管的栅极，所述光电耦合器的输出发射极连接到NMOS管的源极。
本发明为解决上述技术问题还提供一种户外指示灯智能调光方法，采用上述的户外指示灯智能调光装置，包括如下步骤：S1：当微控制器检测到触摸屏有操作信号时，输出预设定的PWM信号，使得指示灯以第一亮度进行显示；S2：当微控制器检测到触摸屏无操作信号时，则采集获取环境光传感器的信号，并通过环境光亮度值控制输出相应的PWM调光信号，使得指示灯以第二亮度进行显示。
上述的户外指示灯智能调光方法，其中，所述步骤S2中输出的PWM调光信号和环境光亮度值呈正相关关系，且所述第一亮度小于第二亮度。
上述的户外指示灯智能调光方法，其特征在于，所述步骤S2中PWM调光信号占空比Y计算如下：
当X<200时，Y＝20％；
当200≤X≤600时，Y＝(X-200)*0.8/(600-200)+20％；
当X>600时，Y＝100％；
X为环境光亮度采样值，由微控制器采样光电传感器的电压输出信号，并通过AD转换获取，微控制器的AD采样精度为10位。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的户外指示灯智能调光装置及方法，当无人操作时，指示灯可以根据环境光强度自动调节发光亮度，实现节能减排，减少光污染；当有人操作时，指示灯自动降低亮度，避免对操作人员造成影响。
附图说明
图1为本发明户外指示灯智能调光装置电路方框图；
图2为本发明户外指示灯智能调光装置中共阳极驱动调光电路图；
图3为本发明户外指示灯智能调光装置中共阴极驱动调光电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明户外指示灯智能调光装置电路方框图。
请参见图1，本发明提供的户外指示灯智能调光装置，包括微控制器和触摸屏，所述微控制器和触摸屏电气相连，其中，所述微控制器的输入端连接有环境光传感器和触摸屏，所述微控制器的输出端通过光电耦合器和指示灯调光电路电气相连。
本发明能够根据环境光自动调节亮度的功能，还要有根据用户的操作信号自动调低指示灯亮度的功能，本发明主要由环境光检测电路，触摸信号检测电路和指示灯调光电路组成，微控制器可以选用常用的单片机。
(1)环境光检测电路
环境光检测电路主要由环境光传感器和单片机组成，单片机通过采样环境光传感器的电压输出信号，将环境光亮度转换为数字量。
(2)触摸信号检测电路
触摸信号检测电路主要由电阻触摸屏或电容触摸屏和单片机组成，当触摸屏检测到触摸信号时，单片机能接收到触摸信号，判断出是否有人在操作。
(3)指示灯调光电路
指示灯调光电路主要由单片机，光电耦合器和MOS管控制电路组成。单片机通过输出PWM信号，并通过光电耦合器控制MOS管的通断，实现对指示灯的调光控制。当单片机检测到有人操作时，输出设定好的一个PWM信号，使指示灯以较低亮度显示；当单片机检测到无人操作时，通过环境光亮度值控制输出相应的PWM信号，实现指示灯亮度根据环境光自动调节功能。在本系统中，光电耦合器实现了单片机低电压信号对指示灯驱动电压(较高电压，一般为12V)的控制，还可以隔离指示灯驱动电源和单片机系统，避免单片机受到指示灯驱动电路的干扰。
本发明户外指示灯智能调光装置中使用的指示灯调光电路可以为共阳极驱动电路或共阴极驱动电路。
图2为共阳极驱动的自动调光电路，图2中M1为PMOS管，用来控制LED驱动电源(图中为+12V)的开关，M1的栅极(G)通过R1连接到电源正极，通过R2连接到三个二极管D1,D2,D3的阳极，二极管D1,D2,D3和LED指示灯的阴极分别连接绿，红，黄三种LED的驱动信号；M1的源极(S)连接到电源正极，M1的漏极(D)连接到LED指示灯的阳极，用来驱动LED指示灯。图中U1为光电耦合器，U1的输出集电极(C)连接到M1的源极(S)，U1的输出发射极(E)连接到M1的栅极(G)。
当单片机没有对光耦U1施加开关信号时，U1的C,E端不导通，此时电源通过R1,R2及D1,D2,D3二极管到LED灯的驱动信号形成回路，当驱动信号中至少有一路为低电压时，R1两端产生压降，从而使PMOS管M1导通。
当单片机使光耦U1导通时，光耦的C,E端将R1进行旁路，使R1两端电压为0，使PMOS管M1截止。
单片机向光耦施加PWM信号，从而实现LED灯的通断控制。
共阴极控制电路与共阳极控制电路的区别在于所使用的MOS管为NMOS，控制原理与共阳极电路相同，如图3所示。所述共阴极驱动电路包括用来控制LED驱动电源开关的NMOS管，所述NMOS管的栅极(G)通过电阻R1连接到电源负极，通过电阻R2连接到三个二极管D1,D2,D3的阴极，二极管D1,D2,D3和LED指示灯的阳极分别连接绿，红，黄三种LED的驱动信号；NMOS管的源极(S)连接到电源负极，所述NMOS管的漏极(D)连接到LED指示灯的阳极，用来驱动LED指示灯；所述光电耦合器的输出集电极(C)连接到NMOS管的栅极(G)，所述光电耦合器的输出发射极(E)连接到NMOS管的源极(S)。
本发明提供的户外指示灯智能调光方法，采用上述的户外指示灯智能调光装置，所述调光方法包括如下步骤：
S1：当微控制器检测到触摸屏有操作信号时，输出预设定的PWM信号，使得指示灯以第一亮度进行显示；预设PWM信号占空比为20％。
S2：当微控制器检测到触摸屏无操作信号时，则采集获取环境光传感器的信号，并通过环境光亮度值控制输出相应的PWM信号，使得指示灯以第二亮度进行显示。
所述步骤S2中输出PWM信号和环境光亮度值呈正相关关系，且所述第一亮度小于第二亮度。
优选地，设X为环境光亮度采样值，Y为PWM调光信号占空比，则：
当X<200时，Y＝20％；
当200≤X≤600时，Y＝(X-200)*0.8/(600-200)+20％；
当X>600时，Y＝100％。
环境光亮度采样值通过微处理器的AD转换器获取，AD转换器的输入信号为光电传感器的电压信号，单位为伏特，AD转换器的位数为10位。
本发明提供的户外指示灯智能调光装置及方法，具有如下有益效果：
1)实现了指示灯根据环境光自动调节的功能，减少指示灯对环境的光污染，并实现了节能减排的效果；
2)当有人操作时，自动降低指示灯亮度，避免对操作人员造成影响；
3)指示灯环境检测传感器与人机界面共用同一个环境光传感器，节省成本，并可避免面板多个开孔对面板外观产生影响。
4)调光电路采用较少元器件，成本低廉。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种户外指示灯智能调光装置，包括微控制器和触摸屏，所述微控制器和触摸屏电气相连，其特征在于，所述微控制器的输入端连接有环境光传感器和触摸屏，所述微控制器的输出端通过光电耦合器和指示灯调光电路电气相连。
2.如权利要求1所述的户外指示灯智能调光装置，其特征在于，所述指示灯调光电路为共阳极驱动电路或共阴极驱动电路。
3.如权利要求2所述的户外指示灯智能调光装置，其特征在于，所述共阳极驱动电路包括用来控制LED驱动电源开关的PMOS管，所述PMOS管的栅极通过电阻R1连接到电源正极，通过电阻R2连接到三个二极管D1,D2,D3的阳极，二极管D1,D2,D3和LED指示灯的阴极分别连接绿，红，黄三种LED的驱动信号；所述PMOS管的源极连接到电源正极，所述PMOS管的漏极连接到LED指示灯的阳极，用来驱动LED指示灯；所述光电耦合器的输出集电极连接到PMOS管的源极，所述光电耦合器的输出发射极连接到PMOS管的栅极。
4.如权利要求2所述的户外指示灯智能调光装置，其特征在于，所述共阴极驱动电路包括用来控制LED驱动电源开关的NMOS管，所述NMOS管的栅极通过电阻R1连接到电源负极，通过电阻R2连接到三个二极管D1,D2,D3的阴极，二极管D1,D2,D3和LED指示灯的阳极分别连接绿，红，黄三种LED的驱动信号；所述NMOS管的源极连接到电源负极，所述NMOS管的漏极连接到LED指示灯的阳极，用来驱动LED指示灯；所述光电耦合器的输出集电极连接到NMOS管的栅极，所述光电耦合器的输出发射极连接到NMOS管的源极。
5.一种户外指示灯智能调光方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的户外指示灯智能调光装置，所述调光方法包括如下步骤：
S1：当微控制器检测到触摸屏有操作信号时，输出预设定的PWM信号，使得指示灯以第一亮度进行显示；
S2：当微控制器检测到触摸屏无操作信号时，则采集获取环境光传感器的信号，并通过环境光亮度值控制输出相应的PWM调光信号，使得指示灯以第二亮度进行显示。
6.如权利要求5所述的户外指示灯智能调光方法，其特征在于，所述步骤S2中输出的PWM调光信号和环境光亮度值呈正相关关系，且所述第一亮度小于第二亮度。
7.如权利要求5所述的户外指示灯智能调光方法，其特征在于，所述步骤S2中PWM调光信号占空比Y计算如下：
当X<200时，Y＝20％；
当200≤X≤600时，Y＝(X-200)*0.8/(600-200)+20％；
当X>600时，Y＝100％；
其中X为环境光亮度采样值。
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