CN111935873B - 动态调节pwm信号的方法、系统和动态控制大功率灯的系统 - Google Patents

Abstract

提供动态调节PWM信号的方法、系统和动态控制大功率灯的系统，方法步骤为：预设标准信号周期和有效脉冲的标准占空比；接收并将用户输入的目标占空比与标准占空比进行比较；当目标占空比小于标准占空比时，保持有效脉冲的时长不变，相对于标准信号周期调节信号周期时长使占空比达到目标占空比，根据调节后的信号周期时长和目标占空比生成校正PWM信号；当大于标准占空比时，保持标准信号周期时长不变，调节有效脉冲时长使占空比达到目标占空比，根据标准信号周期的时长和目标占空比生成校正PWM信号；当等于标准占空比时，根据标准占空比与标准信号周期时长生成校正PWM信号；防止在调节占空比时出现摄像机拍摄闪烁或调光不顺滑的问题。

Description

动态调节PWM信号的方法、系统和动态控制大功率灯的系统

技术领域

本发明涉及照明灯调光领域，更具体地，涉及动态调节PWM信号的方法、系统和动态控制大功率灯的系统。

背景技术

大功率LED照明灯的调光过程具有大电流的特征，现有技术中均利用PWM信号控制MOS管从而控制LED灯的调光，当PWM信号为高电平时，驱动LED灯的MOS管处于导通状态，LED灯因有电流通过而点亮；当PWM信号为低电平时，驱动LED灯的MOS管处于截止状态，LED灯因没有电流通过而熄灭，因此LED灯处于不断地快速亮灭交替状态，一个高电平信号、一个低电平信号一起为一个信号周期，信号周期的倒数就是LED刷新率。

决定LED灯亮度大小的是PWM信号中高电平在一个信号周期内的占空比，占空比越高，LED灯的亮度越高。

LED灯快速亮灭的状态一般是肉眼无法观察到的，但摄像机在一定的曝光频率下是可以捕捉到LED灯的快速亮灭的，当摄像机捕捉到LED灯的快速亮灭时，摄像机在拍摄时就会出现闪烁的问题。因此，摄像机拍摄闪烁的根源是摄像机的曝光频率，当LED灯的亮度较高时，为了避免摄像机的感光器件出现过曝光的情况，摄像机会自动缩小曝光时间，即提高曝光频率。当摄像机的曝光时间小于控制光源的PWM信号的信号周期时，摄像机有机会采集到LED灯的单独亮灭状态，就会导致摄像机拍摄闪烁问题，因此在LED灯亮度较高时，应再适当地提高LED灯的刷新率。但当LED灯越来越亮时，为了避免摄像机拍摄闪烁，LED刷新率会越来越高，而因为一般的系统硬件性能有限，导致分辨率不足以支撑过高频率的LED刷新，所以此时又会产生LED调光不顺滑的问题。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供动态调节PWM信号的方法、系统和动态控制大功率灯的系统，用于同时解决LED调光顺滑度不足以及摄像机拍摄闪烁的问题。

本发明采用的技术方案为：

一种动态调节PWM信号的方法，预设PWM信号的标准信号周期以及标准信号周期中有效脉冲的标准占空比；接收用户输入的目标占空比并将目标占空比与标准占空比进行比较；当目标占空比小于标准占空比时，保持标准信号周期中有效脉冲的时长不变，相对于标准信号周期调节信号周期时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，根据调节后的信号周期的时长以及目标占空比生成校正PWM信号；当目标占空比大于标准占空比时，保持标准信号周期的时长不变，调节标准信号周期中有效脉冲的时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，根据标准信号周期的时长以及目标占空比生成校正PWM信号；当目标占空比等于标准占空比时，根据标准占空比与标准信号周期的时长生成校正PWM信号。

本发明提供的方法用于调节PWM信号的占空比，调节后的PWM信号主要用于控制照明灯的亮灭，决定照明灯亮度大小的是PWM信号中有效脉冲在一个信号周期内的占空比，也就是有效脉冲的在一个信号周期内的时长占比，PWM信号有效脉冲的占空比越高，照明灯的亮度越高。

如背景技术所述，PWM信号的刷新率会对照明灯调光顺滑度产生影响，同时也会使在该照明灯下工作的摄像机出现拍摄闪烁的问题，为了同时解决这两个问题，本发明提供的方法将PWM信号占空比的调节分为两种调节方式。

在调节占空比前，先预设PWM信号的标准信号周期以及该标准信号周期内有效脉冲的标准占空比，该标准占空比作为每一次占空比调节的起始调节状态，在设定好标准信号周期以及标准占空比后，接收用户所输入的目标占空比，目标占空比指用户所期望在某一信号周期内有效脉冲的占空比，将目标占空比与标准占空比进行大小比较，根据大小比较的结果使用两种不同的调节方式进行调节。

第一种调节方式是目标占空比小于标准占空比时，在保持有效脉冲的时长不变的情况下，相对于标准信号周期调节信号周期时长，由于信号周期改变，因此PWM信号的刷新率（即信号周期的倒数）也会随之改变，此时由于有效脉冲的时长不变，因此PWM信号的刷新率与有效脉冲的占空比呈正比，有效脉冲的占空比越高，PWM信号的刷新率越高；这一阶段主要应用于在调节有效脉冲占空比的过程中，由于需要防止摄像机的曝光率过高导致在拍摄过程中出现闪烁的问题，因此PWM信号的刷新率需要随有效脉冲的占空比（即照明灯的亮度）的提高而提高。在调节完成后，即当有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比后，由于信号周期的时长在调节过程中产生了变化，因此以目标占空比以及调节后的信号周期的时长生成校正PWM信号。

第二种调节方式是当目标占空比大于标准占空比时，保持标准信号周期的时长不变，从而使刷新率保持不变，第二种调节方式中通过保持信号周期不变从而保持PWM信号的刷新率不变，在保持PWM信号刷新率不变的过程中，有效脉冲的时长是可变的，从而使有效脉冲的占空比发生变化。这一调节方式主要应用于在调节有效脉冲占空比的过程中，由于需要防止刷新率过高而导致照明灯出现调光不顺滑的问题，因此需要保持PWM信号的刷新率不变，在保持PWM信号的刷新率不变的情况下对占空比进行调节。在调节完成后，即当有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比后，以目标占空比以及标准信号周期的时长生成校正PWM信号。

当目标占空比等于标准占空比时，占空比不需要调节，则直接根据标准占空比与标准信号周期的时长生成校正PWM信号。

本发明采用的方法将PWM信号的占空比调节用两种调节方式进行调节，第一种调节方式可用于在调节PWM信号的占空比的同时使刷新率随占空比改变而改变，防止摄像机在PWM信号控制的光源下拍摄时出现闪烁的问题，第二种调节方式可用于在调节PWM信号的占空比的同时保持刷新率不变，防止由于刷新率过高而出现的照明灯调光不顺滑的问题，两种调节方式能够有效地同时解决前述的两个问题，且调节方法快速简易，调节效率高。

进一步，当目标占空比小于标准占空比时，保持标准信号周期中有效脉冲的时长不变，相对于标准信号周期调节信号周期时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，具体为：当目标占空比小于标准占空比时，保持标准信号周期中有效脉冲的时长不变，增加标准信号周期中无效脉冲的时长，使标准信号周期的时长增加，从而降低有效脉冲的占空比，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比。

当目标占空比小于标准占空比时，调节标准占空比使其达到目标占空比，这一调节过程需要降低标准信号周期中有效脉冲的占空比，因此在保持有效脉冲的时长不变的情况下，通过调节信号周期内无效脉冲的时长调节有效脉冲的占空比，无效脉冲的时长越长，则有效脉冲的占空比越低，信号周期的时长越长，信号的刷新率随之变低；有效脉冲的占空比变低会导致照明灯的亮度变低，由于亮度变低后不需要考虑摄像机拍摄闪烁的问题，因此信号的刷新率也可随之变低。

进一步，当目标占空比大于标准占空比时，保持标准信号周期的时长不变，调节标准信号周期中有效脉冲的时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，具体为：当目标占空比大于标准占空比时，保持标准信号周期的时长不变，增加标准信号周期中有效脉冲的时长，以及减少标准信号周期中无效脉冲的时长，从而提高有效脉冲的占空比，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比。

当目标占空比大于标准占空比时，调节标准占空比使其达到目标占空比，这一调节过程需要提高标准信号周期中有效脉冲的占空比，由于标准信号周期对应的信号刷新率已属于较高的状态，因此在提高标准占空比的同时不能继续提高刷新率，否则会产生照明灯调光不顺滑的问题，而保持刷新率的不变，需要保持标准信号周期的时长不变；如果在调节一个信号周期内有效脉冲的占空比的过程中需要保持信号周期的时长不变，就需要通过调节有效脉冲和无效脉冲的时长以调节有效脉冲的占空比，有效脉冲的相对时长越大，有效脉冲的占空比越高，照明灯的亮度越高，但刷新率保持不变。因此第二阶段中保证了照明灯的亮度不断增加的过程中，PWM信号的刷新率保持在一定值，避免了照明灯出现调光不顺滑的情况，同时能够通过调整有效脉冲的占空比调节照明灯的亮度。

进一步，所述标准占空比由照明灯的功率和摄像机拍摄的曝光频率确定；照明灯的照明过程由所生成的校正PWM信号进行控制，摄像机在照明灯产生的灯光下进行拍摄。

判断调节占空比采用第一种调节方式或第二种调节方式，需要将目标占空比与标准占空比进行比较，其中，标准占空比根据照明灯的功率以及摄像机的曝光率决定，大功率照明灯在亮度超过一定亮度阈值时，有效脉冲的占空比改变一个百分点都会对照明灯的亮度产生很大的影响，同时，如背景技术所述，照明灯的亮度较高时，在该照明灯的灯光下进行拍摄的摄像机会提高其曝光率，如控制照明灯的PWM信号的刷新率过低，就会导致出现拍摄闪烁的问题，但刷新率不能过高否则出现调光不顺滑的问题，由此可见，照明灯的功率以及摄像机的曝光率为影响调节过程的主要因素，因此根据照明灯的功率以及摄像机的曝光率确定一个预设的数值，并以该预设的占比数值作为标准占空比。

在用户所输入的目标占空比未超过标准占空比时，标准信号周期中有效脉冲的占空比从标准占空比降低至目标占空比的同时，照明灯的亮度降低，摄像机不容易因曝光率出现拍摄闪烁的问题，因此PWM信号的刷新率可随有效脉冲占空比的降低而降低；在用户所输入的目标占空比超过标准占空比时，由于标准信号周期对应的刷新率已达到一定的高度，如继续增加刷新率会导致照明灯调光不顺滑的问题，因此在保持PWM信号的刷新率不变的情况下增加有效脉冲的占空比，使照明灯的亮度增加。

进一步，所生成的校正PWM信号的信号周期范围在1/600s~1/25000s之间，即所生成的校正PWM信号的刷新率在600hz~25khz之间。

本发明采用的技术方案还为：

一种动态调节PWM信号的系统，包括：信号检测模块，用于预设PWM信号的标准信号周期以及标准信号周期中有效脉冲的标准占空比，接收用户输入的目标占空比并将目标占空比与标准占空比进行比较，并生成比较结果；恒有效脉宽调制模块，用于在信号检测模块所生成的比较结果为有效脉冲的目标占空比小于标准占空比时，保持信号检测模块预设的标准信号周期中有效脉冲的时长不变，相对于标准信号周期调节信号周期时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，根据调节后的信号周期的时长以及目标占空比生成校正PWM信号；恒周期脉宽调制模块，用于在信号检测模块所生成的大小比较的结果为有效脉冲的目标占空比大于标准占空比时，保持信号检测模块预设的标准信号周期的时长不变，调节标准信号周期中有效脉冲的时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，根据标准信号周期的时长以及目标占空比生成校正PWM信号；恒有效脉宽调制模块，或恒周期脉宽调制模块还用于在比较结果为有效脉冲的目标占空比等于标准占空比时，以标准占空比与标准信号周期的时长生成校正PWM信号。

如背景技术所述，PWM信号的刷新率会对照明灯调光顺滑度产生影响，同时也会使在该照明灯下工作的摄像机出现拍摄闪烁的问题，为了同时解决这两个问题，本发明提供的系统将PWM信号占空比的调节分为两种调节方式，分别由不同的模块执行。

在调节占空比前，信号检测模块内已预设PWM信号的标准信号周期以及该标准信号周期内有效脉冲的标准占空比，该标准占空比作为每一次占空比调节的起始调节状态，在设定好标准信号周期以及标准占空比后，信号检测模块接收用户所输入的目标占空比，目标占空比指用户所期望在某一信号周期内有效脉冲的占空比，接收后将目标占空比与标准占空比进行大小比较，根据大小比较的结果调用两个模块分别以不同的调节方式对有效脉冲的占空比进行调节。

当信号检测模块中的比较结果为目标占空比小于标准占空比时，恒有效脉宽调制模块被调用于调节有效脉冲的占空比，其调节的方式为：在保持有效脉冲的时长不变的情况下，相对于标准信号周期调节信号周期时长，由于信号周期改变，因此PWM信号的刷新率（即信号周期的倒数）也会随之改变，此时由于有效脉冲的时长不变，因此PWM信号的刷新率与有效脉冲的占空比呈正比，有效脉冲的占空比越高，PWM信号的刷新率越高；这一阶段主要应用于在调节有效脉冲占空比的过程中，由于需要防止摄像机的曝光率过高导致在拍摄过程中出现闪烁的问题，因此PWM信号的刷新率需要随有效脉冲的占空比（照明灯的亮度）的提高而提高。在调节完成后，即当有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比后，由于信号周期的时长在调节过程中产生了变化，因此恒有效脉宽调制模块以目标占空比以及调节后的信号周期的时长生成校正PWM信号。

当信号检测模块中的比较结果为目标占空比大于标准占空比时，恒周期脉宽调制模块被调用于调节有效脉冲的占空比，其调节的方式为：保持标准信号周期的时长不变，从而使刷新率保持不变，第二种调节方式中通过保持信号周期不变从而保持PWM信号的刷新率不变，在保持PWM信号刷新率不变的过程中，有效脉冲的时长是可变的，从而使有效脉冲的占空比发生变化。这一调节方式主要应用于在调节有效脉冲占空比的过程中，由于需要防止刷新率过高而导致照明灯出现调光不顺滑的问题，因此需要保持PWM信号的刷新率不变，在保持PWM信号的刷新率不变的情况下对占空比进行调节。在调节完成后，即当有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比后，恒周期脉宽调制模块以目标占空比以及标准信号周期的时长生成校正PWM信号。

当信号检测模块中的比较结果为目标占空比等于标准占空比时，恒周期脉宽调制模块或恒有效脉宽调制模块直接根据标准占空比与标准信号周期的时长生成校正PWM信号。

进一步，恒有效脉宽调制模块用于保持信号检测模块预设的标准信号周期中有效脉冲的时长不变，相对于标准信号周期调节信号周期时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，具体为：恒有效脉宽调制模块用于保持信号检测模块预设的标准信号周期中有效脉冲的时长不变，增加标准信号周期中无效脉冲的时长，使标准信号周期的时长增加，从而降低有效脉冲的占空比，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比。

当目标占空比小于标准占空比时，恒有效脉宽调制模块被调用于调节有效脉冲的占空比使其达到目标占空比，这一调节过程需要降低有效脉冲的占空比，因此在保持有效脉冲的时长不变的情况下，通过调节信号周期内无效脉冲的时长调节有效脉冲的占空比，无效脉冲的时长越长，则有效脉冲的占空比越低，信号周期的时长越长，信号的刷新率随之变低；有效脉冲的占空比变低会导致照明灯的亮度变低，由于亮度变低后不需要考虑摄像机拍摄闪烁的问题，因此信号的刷新率也可随之变低。

进一步，恒周期脉宽调制模块用于保持信号检测模块预设的标准信号周期的时长不变，调节标准信号周期中有效脉冲的时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，具体为：恒周期脉宽调制模块用于保持信号检测模块预设的标准信号周期的时长不变，增加标准信号周期中有效脉冲的时长，以及减少标准信号周期中无效脉冲的时长，从而提高有效脉冲的占空比，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比。

当目标占空比大于标准占空比时，恒周期脉宽调制模块被调用于调节有效脉冲的占空比使其达到目标占空比，这一调节过程需要提高有效脉冲的占空比，由于标准信号周期对应的信号刷新率已属于较高的状态，因此在提高有效脉冲的占空比的同时不能继续提高刷新率，否则会产生照明灯调光不顺滑的问题，而保持刷新率的不变，需要保持标准信号周期的时长不变；如果在调节一个信号周期内有效脉冲的占空比的过程中需要保持信号周期的时长不变，就需要通过调节有效脉冲和无效脉冲的时长以调节有效脉冲的占空比，有效脉冲的相对时长越大，有效脉冲的占空比越高，照明灯的亮度越高，但刷新率保持不变。因此第二阶段中保证了照明灯的亮度不断增加的过程中，PWM信号的刷新率保持在一定值，避免了照明灯出现调光不顺滑的情况，同时能够通过调整有效脉冲的占空比调节照明灯的亮度。

本发明采用的技术方案还为：

一种动态控制大功率灯的系统，包括晶体管和与晶体管电连接的照明灯，还包括上述的动态调整PWM信号的系统，恒有效脉宽调制模块和恒周期脉宽调制模块均与晶体管电连接，且将所生成的校正PWM信号输出至晶体管；晶体管用于根据恒有效脉宽调制模块或恒周期脉宽调制模块所输出的PWM信号控制驱动电流的导通和截止，从而控制所述照明灯的亮度。

进一步，所述照明灯的功率范围在600w~5000w之间。本发明提供的控制大功率照明灯的系统主要应用于600w~5000w的大功率照明灯，由于大功率照明灯的调光过程具有大电流的特征，因此才会采用PWM信号控制驱动照明灯的晶体管，因此本发明所提供的系统主要应用于大功率照明灯的亮灭控制，其中具体是通过刷新率、有效脉冲的时长占比对大功率照明灯的亮度进行控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明采用的方法/系统将PWM信号的占空比分为两种调节方式或分别由两个模块以不同的调节方式进行处理，第一种调节方式/其中一个模块（恒有效脉宽调制模块）主要用于在调节信号的有效脉冲的占空比的同时，防止摄像机在拍摄时出现闪烁的问题，第二种调节方式/另一模块（恒周期脉宽调制模块）主要用于在调节信号的有效脉冲的占空比的同时，防止由于刷新率过高而出现的照明灯调光不顺滑的问题，两个阶段的调节能够有效地防止前述的两个问题的出现，且调节方法快速简易，调节效率高。

附图说明

图1为实施例1中步骤S2的调节过程中有效脉冲的占空比的变化示意图。

图2为实施例1中步骤S2的调节过程中有效脉冲的占空比与刷新率的关系示意图。

图3为实施例1中步骤S3的调节过程中有效脉冲的占空比的变化示意图。

图4为实施例1中步骤S3的调节过程中有效脉冲的占空比与刷新率的关系示意图。

图5为实施例1中有效脉冲的占空比与刷新率的整体关系示意图。

图6为实施例2中的系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

本实施例提供一种动态调节PWM信号的方法，步骤包括：

S1：预设PWM信号的标准信号周期以及标准信号周期中有效脉冲的标准占空比；

接收用户输入的目标占空比并将目标占空比与标准占空比进行比较：

如目标占空比小于标准占空比则执行步骤S2；如目标占空比大于标准占空比则执行步骤S3；如目标占空比等于标准占空比，则执行步骤S4；

当再次接收到用户输入的目标占空比时，重复前述的比较并根据比较结果执行相应的步骤；

S2：保持标准信号周期中有效脉冲的时长不变，相对于标准信号周期调节信号周期时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，根据调节后的信号周期的时长以及目标占空比生成校正PWM信号；

S3：保持标准信号周期的时长不变，调节标准信号周期中有效脉冲的时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，根据标准信号周期的时长以及目标占空比生成校正PWM信号；

S4：根据标准占空比与标准信号周期的时长生成校正PWM信号。

实施例1所提供的动态调节PWM信号的方法可具体应用于任何适用本方法的模块、设备或装置，本实施例所提供的方法用于调节PWM信号，调节后的PWM信号主要用于控制照明灯的亮灭，照明灯可为LED照明灯或任何适用于利用PWM信号进行调节的照明灯。

决定照明灯亮度大小的是PWM信号中有效脉冲在一个信号周期内的占空比，也就是有效脉冲的在一个信号周期内的时长占比，PWM信号有效脉冲的时长占比越高，照明灯的亮度越高。

在PWM信号的驱动下，照明灯处于快速亮灭的状态，该快速亮灭的状态是肉眼无法观察到的，但如有摄像机在该照明灯的灯光下进行拍摄，摄像机在一定的曝光频率下是可以捕捉到照明灯的快速亮灭的，当摄像机捕捉到照明灯的快速亮灭时，摄像机在拍摄时就会出现闪烁的问题。当照明灯的亮度较高时，为了避免摄像机的感光器件出现过曝光的情况，摄像机需要缩小曝光时间，即提高曝光频率。当摄像机的曝光时间小于控制光源的PWM信号的信号周期时，摄像机有机会采集到照明灯的单独亮灭状态，就会导致摄像机拍摄闪烁问题，因此在照明灯亮度较高时，应再适当地提高照明灯的刷新率。但当照明刷新率过高时，虽然解决了摄像机拍摄闪烁的问题，但会产生照明灯调光不顺滑的问题。本实施例所提供的方法在调节PWM信号的同时解决前述的由刷新率引起的问题。

本实施例所提供的方法将PWM信号的调节过程分为两种调节方式，由步骤S2和步骤S3分别进行处理。在调节占空比前，在步骤S1先预设PWM信号的标准信号周期以及该标准信号周期内有效脉冲的标准占空比，标准信号周期的时长可介于1/16000s~1/25000s之间，可优选定为1/20000s。该标准占空比作为每一次占空比调节的起始调节状态，在设定好标准信号周期以及标准占空比后，接收用户/外部所输入的目标占空比，目标占空比指用户所期望在某一信号周期内有效脉冲的占空比，将目标占空比与标准占空比进行大小比较，根据大小比较的结果选择调用两种不同的调节方式进行调节。

步骤S2为第一种调节方式，执行条件是当步骤S1的比较结果为目标占空比小于标准占空比，在步骤S2中，在保持有效脉冲的时长不变的情况下相对于标准信号周期调节信号周期时长，由于信号周期改变，因此PWM信号的刷新率（即信号周期的倒数）也会随之改变，此时由于有效脉冲的时长不变，因此PWM信号的刷新率会随有效脉冲的占空比改变，有效脉冲的占空比越高，PWM信号的刷新率越高。

这一阶段主要应用于当照明灯的亮度较低（即有效脉冲的占空比和PWM信号的刷新率较低）的情况，在不断提高照明灯亮度的过程中，由于需要防止摄像机在拍摄过程中出现闪烁的问题，因此PWM信号的刷新率也会随照明灯的亮度提高而提高。在调节完成后，即当标准占空比达到目标占空比后，由于信号周期的时长在调节过程中产生了变化，因此以目标占空比以及调节后的信号周期的时长生成校正PWM信号。

步骤S3为第二种调节方式，执行条件是步骤S1的比较结果为目标占空比大于标准占空比，在步骤S3中，通过保持标准信号周期的时长不变从而使刷新率保持不变，第二种调节方式中通过保持信号周期不变从而保持PWM信号的刷新率不变，在保持PWM信号刷新率不变的过程中，有效脉冲的时长是可变的，从而使有效脉冲的占空比发生变化。这一调节方式主要应用于当照明灯的亮度较高（即有效脉冲的占空比为标准占空比）的情况，在PWM信号的刷新率达到一定高度（标准信号周期的倒数）时，由于需要防止照明灯出现调光不顺滑的问题，因此需要保持PWM信号的刷新率不变，在保持PWM信号的刷新率不变的情况下，照明灯的亮度依然能够通过调节占空比进行调节。在调节完成后，即当有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比后，以目标占空比以及标准信号周期的时长生成校正PWM信号。

步骤S4的执行条件是步骤S1的比较结果为目标占空比等于标准占空比，此时不需要对占空比进行调节，直接根据标准占空比与标准信号周期的时长生成校正PWM信号。

本实施例提供的方法将PWM信号的占空比调节用两种调节方式进行调节，第一种调节方式可用于在调节PWM信号的占空比的同时使刷新率随占空比改变而改变，防止摄像机在PWM信号控制的光源下拍摄时出现闪烁的问题，第二种调节方式可用于在调节PWM信号的占空比的同时保持刷新率不变，防止由于刷新率过高而出现的照明灯调光不顺滑的问题，两种调节方式能够有效地同时解决前述的两个问题，且调节方法快速简易，调节效率高。

作为优选方案，步骤S2的具体执行过程为：

保持标准信号周期中有效脉冲的时长不变，增加标准信号周期中无效脉冲的时长，使标准信号周期的时长增加，从而降低有效脉冲的占空比，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比。

如图1所示，假设标准信号周期为10ms（即时长为10ms），有效脉冲的标准占空比为50%，则在执行步骤S2前标准信号周期内有效脉冲的时长为5ms，无效脉冲的时长为5ms，PWM信号的刷新率为100hz，当需要降低有效脉冲的占空比（即目标占空比小于标准占空比）时，执行步骤S2：假设目标占空比为41.6%，保持标准信号周期内有效脉冲的时长为5ms不变，将无效脉冲的时长增大为7ms，则信号周期的时长增至12ms，有效脉冲的时长占比降低至约41.6%，PWM信号的刷新率降低至约83hz，即在步骤S2中，无效脉冲的时长越大，有效脉冲的占空比越低，PWM信号的刷新率越低，PWM信号所控制的照明灯的亮度越低。前述仅作为举例说明调节的过程，其中的数值并不对本实施例提供的调节方法有所限制。

如图2所示，当目标占空比小于标准占空比（数值对应图2中横坐标的a点）时，纵坐标的信号刷新率与横坐标的有效脉冲的占空比呈正比，在亮度/占空比提高时刷新率也随之提高，有效防止因刷新率过低导致摄像机出现拍摄闪烁的情况，在亮度/占空比降低的情况下可适当降低信号的刷新率，减少照明灯的功耗。具体地，有效脉冲的占空比的最低占空比可为1/255或者1/65535。

作为优选方案，步骤S3的具体执行过程为：

保持标准信号周期的时长不变，增加标准信号周期中有效脉冲的时长，以及减少标准信号周期中无效脉冲的时长，从而提高有效脉冲的占空比，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比。

如图3所示，假设标准信号周期为10ms（即时长为10ms），有效脉冲的标准占空比为50%，则在执行步骤S3前标准信号周期内有效脉冲的时长为5ms，无效脉冲的时长为5ms，PWM信号的刷新率为100hz，当需要提高有效脉冲的占空比（即目标占空比大于标准占空比）时，执行步骤S3：假设目标占空比为70%，将有效脉冲的时长增大为7ms，将无效脉冲的时长减小为3ms，信号周期内的时长不变为10ms，有效脉冲的宽度占比增至70%，PWM信号的刷新率不变为100hz，即在步骤S3中，通过同时调节有效脉冲和无效脉冲的宽度以使有效脉冲的占空比提高，PWM信号的刷新率虽不变，但由于有效脉冲的时长增大，因此PWM信号所控制的照明灯的亮度变高，在调节有效脉冲宽度占比（照明灯的亮度）的过程中保持PWM信号的刷新率不变，有效防止因刷新率过高出现照明灯调光不顺滑的情况。前述仅作为举例说明调节的过程，其中的数值并不对本实施例提供的调节方法有所限制。

如图4所示，当目标占空比大于标准占空比（数值对应图4中横坐标的a点）时，纵坐标的刷新率不随横坐标的有效脉冲的占空比的改变而改变，在亮度/占空比提高时刷新率保持不变，有效防止因刷新率过高导致照明灯调光不顺滑的情况。

PWM信号刷新率在步骤S3中需要保持不变的原因如下：

（1）PWM信号的刷新率保持不变能够防止刷新率随占空比的增加而增加时出现照明灯调光不顺滑的问题；

（2）由于步骤S3的执行条件是目标占空比大于标准占空比，因此当有效脉冲的占空比达到目标占空比时，照明灯的亮度较高，如通过其他手段使刷新率在占空比增加的同时降低，例如通过只增加有效脉冲的时长增加占空比，会使刷新率与占空比的变化呈反比，那么在照明灯亮度较高的情况下，刷新率如降低会引致摄像机拍摄闪烁的问题出现；

由（2）可知，PWM信号的刷新率在步骤S3中需要保持在较高的状态，但由（1）可知刷新率也不能过高，因此刷新率在步骤S3中只能够保持与标准时间周期对应的刷新率一致，既能防止摄像机的曝光率偏高而刷新率偏低导致出现拍摄闪烁的问题，也能防止出现照明灯调光不顺滑的问题。

综上，如图5所示，以标准占空比（数值对应图5中横坐标的a点）为阈值，当用户输入的目标占空比小于标准占空比时，调节占空比的过程中，有效脉冲的占空比与PWM信号的刷新率呈正比，且信号周期的时长与有效脉冲的占空比成反比；当用户输入的目标占空比大于标准占空比时，调节占空比的过程中，PWM信号的刷新率与信号周期的时长不受有效脉冲的占空比影响，一直保持不变。

具体地，标准占空比与照明灯的功率以及所述摄像机的曝光率有关；

具体地，对于大功率照明灯，上述步骤所生成的校正PWM信号的信号周期在1/600s~1/25000s之间，即PWM信号的刷新率的调节范围在600hz~25khz之间。

实施例2

如图6所示，本实施例提供一种动态控制大功率灯的系统，包括信号检测模块、与信号检测模块连接的恒有效脉宽调制模块、与信号检测模块连接的恒周期脉宽调制模块、与恒有效脉宽调制模块以及恒周期脉宽调制模块连接的晶体管，以及与晶体管连接的照明灯。

其中，信号检测模块用于执行实施例1所提供的方法中的步骤S1，恒有效脉宽调制模块用于执行实施例1所提供的方法中的步骤S2，恒周期脉宽调制模块用于执行实施例1所提供的方法中的步骤S3，具体执行过程为：

信号检测模块执行步骤S1：预设PWM信号的标准信号周期以及标准信号周期中有效脉冲的标准占空比；接收用户输入的目标占空比并将目标占空比与标准占空比进行比较：

如目标占空比小于标准占空比则调用恒有效脉宽调制模块执行步骤S2；如目标占空比大于标准占空比则调用恒周期脉宽调制模块执行步骤S3；如目标占空比等于标准占空比，则调用恒有效脉宽调制模块或恒周期脉宽调制模块执行步骤S4；当再次接收到用户输入的目标占空比时，重复前述的比较并根据比较结果执行相应的步骤；

恒有效脉宽调制模块执行步骤S2，在执行步骤S2后，将所生成的校正PWM信号输出至晶体管，晶体管根据恒有效脉宽调制模块所输出的PWM信号控制照明灯的驱动电流的导通和截止，从而控制照明灯的亮度。

同理，恒周期脉宽调制模块执行步骤S3，在执行步骤S3后，将所生成的校正PWM信号输出至晶体管，晶体管根据恒周期脉宽调制模块所输出的PWM信号控制照明灯的驱动电流的导通和截止，从而控制照明灯的亮度。

同理，恒有效脉宽调制模块或恒周期脉宽调制模块执行步骤S4，将所生成的校正PWM信号输出至晶体管从而控制照明灯的亮度。

具体地，本实施例提供的动态控制照明灯的系统适用于大功率照明灯的亮度调节，大功率照明灯的功率范围在600w~5000w之间。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动态调节PWM信号的方法，其特征在于，

预设PWM信号的标准信号周期以及标准信号周期中有效脉冲的标准占空比；

接收用户输入的目标占空比并将目标占空比与标准占空比进行比较；

当目标占空比小于标准占空比时，保持标准信号周期中有效脉冲的时长不变，相对于标准信号周期调节信号周期时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，根据调节后的信号周期的时长以及目标占空比生成校正PWM信号；

当目标占空比大于标准占空比时，保持标准信号周期的时长不变，调节标准信号周期中有效脉冲的时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，根据标准信号周期的时长以及目标占空比生成校正PWM信号；

当目标占空比等于标准占空比时，根据标准占空比与标准信号周期的时长生成校正PWM信号。

2.根据权利要求1所述的动态调节PWM信号的方法，其特征在于，当目标占空比小于标准占空比时，保持标准信号周期中有效脉冲的时长不变，相对于标准信号周期调节信号周期时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，具体为：

当目标占空比小于标准占空比时，保持标准信号周期中有效脉冲的时长不变，增加标准信号周期中无效脉冲的时长，使标准信号周期的时长增加，从而降低有效脉冲的占空比，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比。

3.根据权利要求1所述的动态调节PWM信号的方法，其特征在于，当目标占空比大于标准占空比时，保持标准信号周期的时长不变，调节标准信号周期中有效脉冲的时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，具体为：

当目标占空比大于标准占空比时，保持标准信号周期的时长不变，增加标准信号周期中有效脉冲的时长，以及减少标准信号周期中无效脉冲的时长，从而提高有效脉冲的占空比，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比。

4.根据权利要求1~3任一项所述的动态调节PWM信号的方法，其特征在于，所述标准占空比由照明灯的功率和摄像机拍摄的曝光频率确定；

照明灯的照明过程由所生成的校正PWM信号进行控制，摄像机在照明灯产生的灯光下进行拍摄。

5.根据权利要求1~3任一项所述的动态调节PWM信号的方法，其特征在于，所生成的校正PWM信号的信号周期范围在1/600s~1/25000s之间。

6.一种动态调节PWM信号的系统，其特征在于，包括：

信号检测模块，用于预设PWM信号的标准信号周期以及标准信号周期中有效脉冲的标准占空比，接收用户输入的目标占空比并将目标占空比与标准占空比进行比较，并生成比较结果；

恒有效脉宽调制模块，用于在信号检测模块所生成的比较结果为有效脉冲的目标占空比小于标准占空比时，保持信号检测模块预设的标准信号周期中有效脉冲的时长不变，相对于标准信号周期调节信号周期时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，根据调节后的信号周期的时长以及目标占空比生成校正PWM信号；

恒周期脉宽调制模块，用于在信号检测模块所生成的大小比较的结果为有效脉冲的目标占空比大于标准占空比时，保持信号检测模块预设的标准信号周期的时长不变，调节标准信号周期中有效脉冲的时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，根据标准信号周期的时长以及目标占空比生成校正PWM信号；

恒有效脉宽调制模块，或恒周期脉宽调制模块还用于在比较结果为有效脉冲的目标占空比等于标准占空比时，以标准占空比与标准信号周期的时长生成校正PWM信号。

7.根据权利要求6所述的动态调节PWM信号的系统，其特征在于，恒有效脉宽调制模块用于保持信号检测模块预设的标准信号周期中有效脉冲的时长不变，相对于标准信号周期调节信号周期时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，具体为：

恒有效脉宽调制模块用于保持信号检测模块预设的标准信号周期中有效脉冲的时长不变，增加标准信号周期中无效脉冲的时长，使标准信号周期的时长增加，从而降低有效脉冲的占空比，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比。

8.根据权利要求6所述的动态调节PWM信号的系统，其特征在于，恒周期脉宽调制模块用于保持信号检测模块预设的标准信号周期的时长不变，调节标准信号周期中有效脉冲的时长，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比，具体为：

恒周期脉宽调制模块用于保持信号检测模块预设的标准信号周期的时长不变，增加标准信号周期中有效脉冲的时长，以及减少标准信号周期中无效脉冲的时长，从而提高有效脉冲的占空比，使有效脉冲的占空比从标准占空比达到目标占空比。

9.一种动态控制大功率灯的系统，包括晶体管和与晶体管电连接的照明灯，其特征在于，还包括权利要求6~8任一项所述的动态调节PWM信号的系统，

恒有效脉宽调制模块和恒周期脉宽调制模块均与晶体管电连接，且将所生成的校正PWM信号输出至晶体管；

晶体管用于根据恒有效脉宽调制模块或恒周期脉宽调制模块所输出的PWM信号控制驱动电流的导通和截止，从而控制所述照明灯的亮度。

10.根据权利要求9所述的动态控制大功率灯的系统，其特征在于，所述照明灯的功率范围在600w~5000w之间。

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