CN111098781A - 控制装置以及控制方法 - Google Patents

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    • B60Q3/10Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors for dashboards
    • B60Q3/16Circuits; Control arrangements

Abstract

一种控制装置以及控制方法,控制装置能够控制车用背光灯,包括调节电路、电压采集电路和微控制器,调节电路包括取样电阻和第一三极管,背光灯与第一三极管的集电极连接,取样电阻与第一三极管的发射极连接,电压采集电路采集取样电阻对应的第二电压信号的电压值与微控制器预设的第一参考电压进行比较,微控制器根据比较结果控制输出第一电压信号的电压值,使得背光灯以趋于额定电流工作。

Description

控制装置以及控制方法
【技术领域】
本发明涉及汽车电子控制技术领域,更具体涉及一种能够控制车用背光灯的控制装置以及控制方法。
【背景技术】
目前车用背光灯基本上都是通过三极管进行开关,灯光控制由出厂设定,只有单一的开关状态,不具备自动反馈调节和控制,但实际应用中,由于三极管基极电压在汽车启动或其他情况下可能会存在一定的波动,可能导致背光灯无法一直保持以额定电流工作,导致背光灯亮度发生变化,因此需要改进,以改善上述技术问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种控制装置以及控制方法,使得背光灯趋于额定电流工作,从而使得背光灯亮度趋于稳定。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种控制装置,所述控制装置能够控制车用背光灯,所述控制装置包括调节电路、电压采集电路和微控制器,所述调节电路包括取样电阻和第一三极管,所述第一三极管包括基极、发射极以及集电极,所述背光灯与所述第一三极管的集电极电连接,所述取样电阻与所述第一三极管的发射极电连接,
所述微控制器输出第一电压信号给所述第一三极管的基极;
所述电压采集电路采集所述调节电路中所述取样电阻对应的电压信号,并将采集到的电压信号变为第二电压信号;
所述电压采集电路与所述微控制器电连接,所述微控制器采集所述第二电压信号,所述微控制器预设有第一参考电压,所述微控制器将所述第二电压信号的电压值与预设的第一参考电压进行比较,所述微控制器根据比较结果控制输出所述第一电压信号的电压值。
本发明还公开了一种控制方法,所述控制方法能够控制所述背光灯,所述控制方法包括以下步骤:
获取通过取样电阻对应的第二电压信号的电压值;
判断所述第二电压信号的电压值是否等于所述第一参考电压,如果是,所述微控制器控制所述第一电压信号以当前的电压值输出;
如果否,判断所述第二电压信号的电压值是否大于所述第一参考电压,如果是,所述微控制器控制所述第一电压信号以降低一个档位的电压值输出;如果否,所述微控制器控制所述第一电压信号以升高一个档位的电压值输出。
本发明的技术方案提供一种控制装置以及控制方法,能够控制背光灯,包括调节电路、电压采集电路和微控制器,电压采集电路采集调节电路中取样电阻的电压信号并变为第二电压信号,微控制器将第二电压信号与预设的第一参考电压进行比较,并根据比较结果控制输出第一电压信号的电压值,第一电压信号的电压值的大小直接决定背光灯的工作电流的大小;采集到的第二电压信号的电压值较大,则背光灯的工作电流超过额定工作电流,采集到的第二电压信号的电压值较小,则背光灯的工作电流小于额定工作电流,从而造成背光灯亮度的波动,本发明能够通过微控制器对背光灯进行反馈调节,使得背光灯趋于额定电流工作,从而使得背光灯亮度趋于稳定。
【附图说明】
图1是本发明实施例一的一种控制装置的连接框图;
图2是本发明实施例一的一种控制装置的电路连接图;
图3是本发明实施例二的一种控制装置的连接框图;
图4是本发明实施例二的一种控制装置的电路连接图;
图5是本发明实施例一的一种控制方法的控制流程图;
图6是本发明实施例二的一种控制方法的控制流程图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明:
本发明的实施方式揭示了一种车用背光灯的控制装置,本发明优选的具体实施方式以汽车空调的LED背光灯的控制装置进行说明,当然其他背光灯的控制装置也在本发明的范围内,本实施例中的背光灯的控制包括背光灯的反馈调节,使得背光灯以趋于额定电流工作,从而使得背光灯亮度趋于稳定。
如图1和图2所示,在实施例一中,LED背光灯的控制装置包括调节电路1、电压采集电路2和微控制器3,调节电路1包括取样电阻R4和第一三极管Q1,LED背光灯与第一三极管Q1的集电极连接,取样电阻R4与第一三极管Q1的发射极连接。
微控制器3输出第一电压信号给调节电路1,具体地,微控制器3通过其DA引脚输出第一电压信号给调节电路3中的第一三极管Q1的基极供电,当第一电压信号的电压值大于等于导通电压时,第一三极管Q1导通,LED背光灯正常工作,其中作用在第一三极管Q1基极上的第一电压信号的电压值的大小决定调节电路1中LED背光灯的工作电流的大小。
在本实施例中,调节电路1还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3,第一电阻R1的一端与供电电源连接,本实施例中,供电电源为12V,第一电阻R1的另一端与LED背光灯的一端连接,第二电阻R2的一端与微控制器3的第一电压信号的输出端DA引脚连接,第二电阻R2的另一端与第一三极管Q1的基极和第三电阻R3的一端连接,第三电阻R3的另一端接于第一三极管Q1的发射极和取样电阻R4之间,即第三电阻R3的另一端与第一三极管Q1的发射极和取样电阻R4的一端连接,取样电阻R4的另一端接地,其中第一电阻R1主要用于减小第一三极管Q1上的压降,从而减小第一三极管Q1上消耗功率,使第一三极管Q1发热减小,增强使用寿命,第二电阻R2、第三电阻R3主要用于对微控制器3的DA引脚的输出第一电压信号的电压值进行分压,从而控制第一三极管Q1的基极电压在合理范围,其中第二电阻R2和第三电阻R3的电阻值可以相等,且远大于取样电阻R4。
电压采集电路2采集取样电阻R4两端的电压信号,并将采集到的电压信号转换为第二电压信号,在本实施例中,电压采集电路2通过采集取样电阻R4的电压信号,并将采集的电压信号经过低通滤波器滤波后转换为第二电压信号,设置低通滤波器有利于消除电压信号因外界环境产生的干扰和噪声,其中低通滤波器包括第五电阻R5和第一电容C1,第五电阻R5的一端与取样电阻R4的一端和第一三极管Q1的发射极连接,第五电阻R5的另一端与第一电容C1的一端和微控制器3的AD引脚连接,第一电容C1的另一端接地。
取样电阻R4两端的电压通过第一三极管Q1的PN结嵌位控制,当流过LED背光灯的电流一定时,流过取样电阻R4上的电流也一定,即可以通过采集取样电阻R4两端的第二电压信号,确定LED背光灯的工作电流大小。
微控制器3通过其AD引脚采集第二电压信号,微控制器3预设有第一参考电压μ1,微控制器3将第二电压信号的电压值与预设的第一参考电压μ1进行比较,并根据比较结果控制输出第一电压信号的电压值。
当第二电压信号的电压值等于第一参考电压μ1时,即LED背光灯的工作电流为额定工作电流,微控制器3保持当前第一电压信号的电压值输出给调节电路1中第一三极管Q1的基极,控制LED背光灯以趋于额定电流工作。
当第二电压信号的电压值大于第一参考电压μ1时,即LED背光灯的工作电流大于额定工作电流,微控制器3控制第一电压信号以降低的电压值输出给调节电路1中第一三极管Q1的基极,使得第一三极管Q1的基极电压降低,导致第一三极管Q1集电极的输出电流下降,从而使得LED背光灯的电流下降,控制LED背光灯以趋于额定电流工作。
当第二电压信号的电压值小于第一参考电压μ1时,即LED背光灯的工作电流小于额定工作电流,微控制器3控制第一电压信号以升高的电压值输出给调节电路1中第一三极管Q1的基极,使得第一三极管Q1的基极电压升高,使第一三极管Q1集电极的输出电流增大,从而使得LED背光灯的电流增大,控制LED背光灯以趋于额定电流工作。
LED背光灯电流的变化,使得取样电阻R4两端的电压值发生变化,从而使得通过AD引脚输入微控制器3的第二电压信号的电压值发生变化,通过微控制器3内部程序比较判断后,微控制器3控制输出给第一三极管Q1基极的第一电压信号的电压值随之变化,从而控制第一三极管Q1的电流作相应调整,从而使得LED背光灯趋于额定电流工作。
本发明实施例二如图3和图4所示,当在夜间行车的情况下,由于受视线的影响,人们对LED背光灯的亮度要求更高,即对LED背光灯要求以更快的速度调节,反应更灵敏,调节更稳定。
因此,在实施例二中,与实施例一相比,主要区别在于:车用LED背光灯的控制装置还包括电压比较单元4,电压比较单元4包括比较器U2,在夜间行车的情况且当第二电压信号的电压值不等于第一参考电压μ1时,车用LED背光灯的控制装置通过电压比较单元4进行第二电压信号的比较,微控制器3通过GPIO2引脚输出高电平给第二三极管Q2的基极供电,当高电平的电压大于第二三极管Q2的导通电压时,第二三极管Q2导通,给电压比较单元4中的比较器U2提供5V的工作电压,比较器U2开始工作。
在本实施例中,由于微控制器3的GPIO2输出端口的驱动能力较弱,无法直接给比较器U2供电,即采用第二三极管Q2的开关作用,给比较器U2提供外部5V电源供电,其中第八电阻R8和第九电阻R9主要用于分压作用,避免流过第二三极管Q2的电流过大,导致第二三极管Q2受损。
在本实施例中,电压比较单元4还包括第六电阻R6和第七电阻R7,第二电压信号自比较器U2的负输入端输入电压比较单元4,第六电阻R6和第七电阻R7的一端与比较器U2的正输入端连接,第六电阻R6的另一端接参考电压5V,第七电阻R7的另一端接地。
比较器U2比较第二电压信号的电压值与预设的第二参考电压μ2,并输出比较结果,本实施例中,可以通过改变第六电阻R6和第七电阻R7的阻值来改变第二参考电压μ2的大小,即第二参考电压μ2的电压值为第七电阻R7的分压电压值,第二参考电压μ2的电压值可以等于第一参考电压μ1的电压值
比较器U2的比较结果通过微控制器的GPIO1引脚输入微控制器3,微控制器3根据比较器U2的比较结果,通过微控制器的DA引脚控制输出第一电压信号的电压值大小,从而控制LED背光灯以趋于额定电流工作。
当第二电压信号的电压值大于第二参考电压μ2时,即表示LED背光灯的电流大于额定工作电流,比较器U2输出信号为低电平,微控制器3接收到比较器U2输出的低电平信号,微控制器3控制第一电压信号以降低的电压值输出给调节电路1中第一三极管Q1的基极,使第一三极管Q1的基极电压降低,从而使得LED背光灯的电流下降,控制LED背光灯以趋于额定电流工作。
当第二电压信号的电压值小于第二参考电压μ2时,即表示LED背光灯的电流小于额定工作电流,比较器U2输出信号为高电平,微控制器3接收到比较器U2输出的高电平信号,微控制器3控制第一电压信号以升高的电压值输出给调节电路1中第一三极管Q1的基极,增大第一三极管Q1的基极电压,从而增大LED背光灯的工作电流,控制LED背光灯以趋于额定电流工作。
在本实施例中,车用LED背光灯的控制装置包括第一部分和第二部分,其中第一部分通过微控制器3比较第二电压信号与预设的第一参考电压μ1,具体地,微控制器3通过AD引脚采集第二电压信号,并通过微控制器3内部程序进行第二电压信号和预设的第一参考电压μ1的比较,根据内部程序的比较结果,控制输出第一电压信号的电压值大小,从而控制LED背光灯以趋于额定电流工作;第二部分包括电压比较单元4,其中电压比较单元4又包括比较器U2,第二部分通过电压比较单元4比较第二电压信号与预设的第二参考电压μ2,具体地,第二电压信号自比较器U2的负输入端输入,与比较器U2预设的第二参考电压μ2进行比较,并根据比较结果输出高低电平给微控制器3的GPIO1引脚,微控制器3根据接收到的高低电平信号,控制输出第一电压信号的电压值大小,从而控制LED背光灯以趋于额定电流工作。
与第一部分相比,第二部分不仅减少了微控制器3内部程序的比较运算,而且电压比较单元4作为硬件电路单元,本身反应速率较高,能够实现对LED背光灯更快速调节,反应更灵敏,调节更稳定,适用于夜间行车的情况;但第一部分由于不需要外接器件,例如第二三极管Q2和比较器U2的能耗,能耗相比第二部分要低,因此在日间行车的时候,微控制器3控制电压比较单元4关闭,通过微控制器3进行LED背光灯的反馈调节;在夜间行车时候,微控制器3控制单元比较单元4开启,通过电压比较单元4进行LED背光灯的反馈调节。
本发明还公开了一种控制方法,所述控制方法能够控制背光灯,如图5所示,为实施例一的控制流程图,所述控制方法包括以下步骤;
获取通过取样电阻R4对应的第二电压信号的电压值;
微控制器3比较第二电压信号与第一参考电压μ1的大小,并根据比较的结果控制输出第一电压信号的电压值的大小;可以根据取样电阻4的第二电压信号的电压值得到流过背光灯的电流,通过控制第二电压信号与第一参考电压μ1比较确定背光灯是否工作在额定电流,使得流过背光灯的电流在使用中可以调节。微控制器判断第二电压信号的电压值是否等于第一参考电压μ1,如果是,微控制器保持当前运行状态,控制第一电压信号以当前的电压值输出;
如果否,即LED背光灯的电流不是额定工作电流,判断第二电压信号的电压值是否大于第一参考电压μ1,如果是,即LED背光灯的工作电流大于额定工作电流,微控制器3控制第一电压信号以降低一个档位的电压值输出;如果否,即LED背光灯的工作电流小于额定工作电流,微控制器3控制第一电压信号以升高一个档位的电压值输出。
微控制器3控制第一电压信号以降低一个档位或升高一个档位的电压值输出后,微控制器3继续采集第二电压信号,判断第二电压信号的电压值是否等于第一参考电压μ1,如果是,即LED背光灯的电流通过反馈调节后恢复为额定工作电流,微控制器3控制第一电压信号以当前的电压值输出。
在实施例二中,所述控制方法还包括判断第二电压信号的电压值是否大于第二参考电压μ2,如图6所示,当夜间行车且第二电压信号的电压值不等于第一参考电压μ1时,电压比较单元4比较第二电压信号与第二参考电压μ2的大小,具体地,微控制器通过GPIO2引脚输出高电平给第二三极管Q2,第二三极管Q2导通,给电压比较单元4中的比较器U2提供5V的工作电压,电压比较单4元开始工作,电压比较单元4采集第二电压信号,判断第二电压信号的电压值是否大于第二参考电压μ2,如果是,电压比较单元4输出低电平信号,微控制器3接收到电压比较单元4输出的低电平信号,控制第一电压信号以降低一个档位的电压值输出;如果否,电压比较单元4输出高电平信号,微控制器3接收到电压比较单元4输出的高电平信号,控制第一电压信号以升高一个档位的电压值输出。
微控制器控制第一电压信号以降低一个档位或升高一个档位的电压值输出后,微控制器继续采集第二电压信号,判断第二电压信号的电压值是否等于第一参考电压μ1,如果是,微控制器3控制GPIO2引脚输出低电平给第二三极管Q2,第二三极管Q2截止,比较器U2断电,电压比较单元4停止工作,微控制器3控制第一电压信号以当前的电压值输出。
需要说明的是:以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案,尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换,而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种控制装置,所述控制装置能够控制车用背光灯,所述控制装置包括调节电路、电压采集电路和微控制器,所述调节电路包括取样电阻和第一三极管,所述第一三极管包括基极、发射极以及集电极,所述背光灯与所述第一三极管的集电极电连接,所述取样电阻与所述第一三极管的发射极电连接,其特征在于:
所述微控制器输出第一电压信号给所述第一三极管的基极;
所述电压采集电路采集所述调节电路中所述取样电阻对应的电压信号,并将采集到的电压信号变为第二电压信号;
所述电压采集电路与所述微控制器电连接,所述微控制器采集所述第二电压信号,所述微控制器预设有第一参考电压,所述微控制器将所述第二电压信号的电压值与预设的第一参考电压进行比较,所述微控制器根据比较结果控制输出所述第一电压信号的电压值。
2.根据权利要求1所述的控制装置,其特征在于:当所述第二电压信号的电压值等于所述第一参考电压时,所述微控制器控制所述第一电压信号以当前的电压值输出给所述调节电路;
当所述第二电压信号的电压值大于所述第一参考电压时,所述微控制器控制所述第一电压信号以降低的电压值输出给所述调节电路;
当所述第二电压信号的电压值小于所述第一参考电压时,所述微控制器控制所述第一电压信号以升高的电压值输出给所述调节电路。
3.根据权利要求1所述的控制装置,其特征在于:还包括电压比较单元,所述电压比较单元包括比较器,当第二电压信号的电压值不等于第一参考电压时,所述电压比较单元采集所述第二电压信号,所述比较器将所述第二电压信号的电压值与预设的第二参考电压进行比较,并输出比较结果;
所述微控制器接收所述电压比较单元输出的比较结果,控制输出所述第一电压信号的电压值。
4.根据权利要求3所述的控制装置,其特征在于:当所述第二电压信号的电压值大于所述第二参考电压时,所述电压比较单元输出信号为低电平,所述微控制器接收所述电压比较单元输出的低电平信号,所述微控制器控制所述第一电压信号以降低的电压值输出给所述调节电路;
当所述第二电压信号的电压值小于所述第二参考电压时,所述电压比较单元输出信号为高电平,所述微控制器接收所述电压比较单元输出的高电平信号,所述微控制器控制所述第一电压信号以升高的电压值输出给所述调节电路。
5.根据权利要求1所述的控制装置,其特征在于:所述控制装置包括第一部分和第二部分,所述第一部分通过所述微控制器比较所述第二电压信号与预设的第一参考电压;所述第二部分包括电压比较单元,所述电压比较单元包括比较器,所述比较器独立于所述微控制器,通过所述电压比较单元比较所述第二电压信号与预设的第二参考电压,并将所述比较结果输出给所述微控制器;在日间行车时候,所述微控制器控制所述电压比较单元关闭,在夜间行车的时候,所述微控制器控制所述电压比较单元开启。
6.根据权利要求3-5任一项所述的控制装置,其特征在于:所述电压比较单元还包括第六电阻和第七电阻,所述第二电压信号自所述比较器的负输入端输入所述电压比较单元,所述第六电阻和所述第七电阻的一端与所述比较器的正输入端连接,所述第六电阻的另一端接参考电压,所述第七电阻的另一端接地;所述比较器比较所述第二电压信号的电压值与预设的第二参考电压,并输出比较结果,所述比较结果通过所述微控制器的GPIO1引脚输入所述微控制器,所述微控制器通过所述微控制器的DA引脚控制输出所述第一电压信号的电压值。
7.根据权利要求1或2所述的控制装置,其特征在于:所述调节电路还包括第一电阻、第二电阻、第三电阻,所述第一电阻的一端与供电电源连接,所述第一电阻的另一端与所述背光灯的一端连接,所述第二电阻的一端与所述微控制器的DA引脚连接,所述第二电阻的另一端与所述第一三极管的基极和所述第三电阻的一端连接,所述第三电阻的另一端接于所述第一三极管的发射极和所述取样电阻之间,所述取样电阻的另一端接地,所述微控制器通过所述微控制器的AD引脚采集所述第二电压信号。
8.一种控制方法,所述控制方法能够控制所述背光灯,所述控制方法包括以下步骤:
获取通过取样电阻对应的第二电压信号的电压值;
判断所述第二电压信号的电压值是否等于所述第一参考电压,如果是,所述微控制器控制所述第一电压信号以当前的电压值输出;
如果否,判断所述第二电压信号的电压值是否大于所述第一参考电压,如果是,所述微控制器控制所述第一电压信号以降低一个档位的电压值输出;如果否,所述微控制器控制所述第一电压信号以升高一个档位的电压值输出。
9.根据权利要求8所述的控制方法,其特征在于:所述微控制器控制所述第一电压信号以降低一个档位或升高一个档位的电压值输出后,所述微控制器继续采集所述第二电压信号,判断所述第二电压信号的电压值是否等于所述第一参考电压,如果是,所述微控制器控制所述第一电压信号以当前的电压值输出。
10.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于:还包括判断所述第二电压信号的电压值是否大于所述第二参考电压,如果是,所述微控制器接收到所述电压比较单元输出的低电平信号,所述微控制器控制所述第一电压信号以降低一个档位的电压值输出;如果否,所述微控制器接收到所述电压比较单元输出的高电平信号,所述微控制器控制所述第一电压信号以升高一个档位的电压值输出。
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