CN114078448A - 一种智能调节液晶背光亮度的装置及方法 - Google Patents

一种智能调节液晶背光亮度的装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种智能调节液晶背光亮度的装置及方法。该装置包括：显示模块，包括液晶屏，用于显示实时采集的数据；开关模块，连接所述显示模块，提供给所述显示模块所需亮度相适应的电流；ADC采集模块，用于采集流过所述显示模块的电流，传输给控制模块；控制模块MCU，根据ADC采集模块传输的电流及预设条件控制流过所述开关模块的电流，以调节所述显示模块的电流；DAC转换模块，连接所述控制模块MCU和所述开关模块。该方法采用该装置进行调节液晶背光亮度。本发明提供的装置和方法能够实时、方便、快捷的获得显示数据，并降低显示功耗。

Description

一种智能调节液晶背光亮度的装置及方法
技术领域
本发明涉及继电保护人机交互显示领域，具体涉及一种智能调节液晶背光亮度的装置及方法。
背景技术
目前用于继电保护领域保护装置的人机功能如图1所示，液晶屏用于显示装置的实时采集数据，包括发光二极管LED和限流电阻R1等，是一个显示模块。液晶屏输入端上拉至高电平，输出端串联电阻R3连接至三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极接GND。当三极管Q1导通后，会有集电极电流Ic流经液晶屏和R3，此时液晶屏背光点亮，集电极电流Ic越大，液晶屏背光越亮；当三极管饱和后，Ic不再变化，液晶屏亮度保持不变，达到最大亮度。
MCU处理器检测是否有按键操作，并通过串联电阻R2连接至三极管Q1的基极，当有按键操作时，MCU输出高电平，会有基极电流IB流经R2，并经三极管Q1放大倍数，此时三极管导通，液晶屏背光点亮。
当液晶屏点亮后，现有设计仅能显示液晶屏的一种背光亮度，即当R2和R3阻值选好后，MCU输出高电平，Ic电流固定，液晶屏背光亮度即固定。当外界环境光照强度发生变化时，液晶屏亮度不变，此时屏幕亮度与环境光强可能并不合适，若屏幕亮度较亮，既刺眼也增加了液晶屏的功耗，若屏幕亮度较暗，则会看不清屏幕上的数据，都会造成人眼的不适。
当MCU处理器检测到设定时间T内无按键操作，MCU则输出低电平，Q1关断，液晶屏背光熄灭。结合变电站现场环境，装置是锁在屏柜中的，此时巡视人员若想查看采集数据，则必须打开屏柜，并对人机进行按键操作点亮屏幕后才能实现，这种方式无法实时、方便、快捷的获得数据。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能调节液晶背光亮度的装置及方法。
本发明第一方面提供了一种智能调节液晶背光亮度的装置，包括：
显示模块，包括液晶屏，用于显示实时采集的数据；
开关模块，连接所述显示模块，提供给所述显示模块所需亮度相适应的电流；
ADC采集模块，用于采集流过所述显示模块的电流，传输给控制模块；
控制模块MCU，根据ADC采集模块传输的电流及预设条件控制流过所述开关模块的电流，以调节所述显示模块的电流；
DAC转换模块，连接所述控制模块MCU和所述开关模块。
进一步的，所述显示模块包括串联连接的限流电阻和发光二极管。
进一步的，所述开关模块包括三极管，三极管的集电极通过电阻连接所述显示模块；三极管的基极通过电阻经DAC转换模块连接所述控制模块MCU；三极管的发射极接地；
或者，所述开关模块包括光耦合器，分别通过电阻连接所述显示模块和DAC转换模块。
进一步的，还包括光线传感器，与所述控制模块MCU连接；
提前设置：当光强最暗Gmin时，对应的液晶屏的显示亮度为最低亮度，即流过显示模块的电流为Icmin；当光强最亮Gmax时，对应的液晶屏的显示亮度为最高亮度，即流过显示模块的电流为Icmax；当光强为Gx时，流过显示模块的电流为Icx；
光线传感器采集实时光强Gx反馈至MCU，此时对应流过显示模块的电流为Icx；
ADC采集模块采集实时流过所述显示模块的电流Ic传输至所述控制模块MCU；
MCU比较Ic和Icx的大小，根据比较结果发出指令调整所述开关模块靠近MCU端的电压，以改变开关模块的输入电流，进而调整开关模块的输出电流Ic，以使Ic与Icx一致。
进一步的，控制模块MCU判断是否有按键操作：如果有，则光线传感器参与工作；如果在预定时间内没有按键操作，则光线传感器不参与工作。
进一步的，当设定时间T内没有按键操作，则MCU控制流过显示模块的电流为Icmin。
进一步的，还包括红外传感器，连接于所述光线传感器；
所述红外传感器感知到有人靠近所述显示模块时，控制光线传感器参与工作。
进一步的，还包括数字隔离芯片，分别设置于所述ADC采集模块与所述MCU之间以及所述DAC转换模块和所述MCU之间。
本发明的第二方面提供了一种智能调节液晶背光亮度的方法，采用如前所述的智能调节液晶背光亮度的装置进行调节，包括如下步骤：
ADC采集模块采集实时流过所述显示模块的电流Ic传输至所述控制模块MCU；
MCU根据Ic的大小和预设条件，发出指令控制调整流过所述开关模块的电流，以调节所述显示模块的电流，使其满足预设条件。
进一步的，还包括：
提前设置光强与显示模块电流的关系：当光强最暗Gmin时，对应的液晶屏的显示亮度为最低亮度，即流过显示模块的电流为Icmin；当光强最亮Gmax时，对应的液晶屏的显示亮度为最高亮度，即流过显示模块的电流为Icmax；当光强为Gx时，流过显示模块的电流为Icx；
光线传感器采集实时光强Gx反馈至MCU，此时对应流过显示模块的电流为Icx；
MCU比较Ic和Icx的大小，根据比较结果发出指令调整所述开关模块靠近MCU端的电压，以改变开关模块的输入电流，进而调整开关模块的输出电流Ic，以使Ic与Icx一致。
综上所述，本发明提供了一种智能调节液晶背光亮度的装置及方法。该装置包括：显示模块，包括液晶屏，用于显示实时采集的数据；开关模块，连接所述显示模块，提供给所述显示模块所需亮度相适应的电流；ADC采集模块，用于采集流过所述显示模块的电流，传输给控制模块；控制模块MCU，根据ADC采集模块传输的电流及预设条件控制流过所述开关模块的电流，以调节所述显示模块的电流；DAC转换模块，连接所述控制模块MCU和所述开关模块。该方法采用该装置进行调节液晶背光亮度。本发明提供的装置和方法能够实时、方便、快捷的获得显示数据，并降低显示功耗。
附图说明
图1是现有技术中的智能调节液晶背光亮度的装置的电路原理示意图。
图2是本发明实施例的智能调节液晶背光亮度的装置的框图。
图3是本发明一具体实施例的智能调节液晶背光亮度的装置的电路原理示意图。
图4是本发明实施例包括光耦合器的智能调节液晶背光亮度的装置的电路原理示意图。
图5是本发明实施例包括按键操作的智能调节液晶背光亮度的装置的电路原理示意图。
图6是本发明实施例包括红外传感器的智能调节液晶背光亮度的装置的电路原理示意图。
图7是本发明实施例的智能调节液晶背光亮度的方法的流程示意图。
图8是本发明一具体实施例的智能调节液晶背光亮度的方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明第一方面提供了一种智能调节液晶背光亮度的装置，如图2所示，包括：显示模块，包括液晶屏，用于显示实时采集的数据；开关模块，连接所述显示模块，提供给所述显示模块所需亮度相适应的电流；ADC采集模块，用于采集流过所述显示模块的电流，传输给控制模块；控制模块MCU，根据ADC采集模块传输的电流及预设条件控制流过所述开关模块的电流，以调节所述显示模块的电流；DAC转换模块，连接所述控制模块MCU和所述开关模块。
具体的，如图3所示，为本发明的智能调节液晶背光亮度的装置的电路原理示意图。显示模块包括液晶屏，用于显示装置的实时采集数据，以及串联连接的限流电阻R7和发光二极管LED。
开关模块包括三极管，三极管的集电极通过电阻R9连接所述显示模块；三极管的基极通过电阻R8经DAC转换模块连接所述控制模块MCU；三极管的发射极接地；流过电阻R9的电流为三极管Q3的集电极电流Ic，当液晶显示亮度为人眼能看清液晶屏幕上显示字体的最低亮度时，流过R9的电流为Icmin，当液晶显示亮度为最高亮度时流过R9的电流为Icmax，Ic能反映出液晶的实时显示亮度。
开关模块可以由光耦合器替换所述三极管，如图4所示，分别通过电阻R12和R11连接所述显示模块和DAC转换模块。三极管相当于开关，还可以用其他形式的开关来替换，通过开关原边电流控制副边流过液晶屏的电流，从而调整液晶屏亮度。
进一步的，还包括光线传感器，如图3所示，与所述控制模块MCU连接。在此实施例中，光线传感器始终处于参与工作的状态，液晶屏背光亮度始终随着光强调整。光线传感器用于采集外界的光照强度，当外界无光，即光强最暗Gmin时，对应的液晶显示亮度应为人眼能看清液晶屏幕上显示字体的最低亮度，即流过R9的电流应为Icmin，当光强最亮Gmax时，对应的液晶显示亮度应为最高亮度，即流过R9的电流应为Icmax，当光强为Gx时，光线传感器采集实时光强反馈至MCU，此时对应流过R9的电流应为Icx。
MCU处理器比较Ic和Icx的大小后，发出指令传给DAC模块，DAC模块根据MCU发出的指令调整A处的电压VA，改变流过R8的三极管的基极电流IB，进而调整Ic。
进一步的，光线传感器是否参与到工作系统中取决于按键操作，控制模块MCU判断是否有按键操作：如果有，则光线传感器参与工作；如果在预定时间内没有按键操作，则光线传感器不参与工作。如图5所示，当MCU处理器判断有按键操作时，光线传感器参与工作，若此时经ADC模块采集反应实际流过R6的电流为Ic并反馈至MCU，而光强为Gx，则对应流过R6的电流应为Icx，MCU处理器比较Ic和Icx的大小，若Ic>Icx，则需降低液晶的亮度，MCU发指令给DAC模块，通过DAC模块调整VA的电压，降低流过R5的三极管的基极电流IB，进而减小Ic，使Ic＝Icx；若Ic<Icx，则需提升液晶的亮度，通过DAC模块调整VA的电压，增加流过R5的三极管的基极电流IB，进而增大Ic，使Ic＝Icx。这种智能调节液晶背光亮度的装置，使液晶背光亮度随着外界光强的变化而调整，既适应了人眼感光，又避免液晶屏长时间高亮显示，一定程度上降低了液晶功耗。
进一步的，当设定时间T内没有按键操作，则MCU控制流过显示模块的电流为Icmin。具体的，若设定时间T内无按键操作，则光线传感器不参与工作，通过DAC模块调整VA的电压，使流过R6的电流为Icmin，此时液晶显示亮度为人眼能看清液晶屏幕上显示字体的最低亮度，实现了即使在无操情况下也可以看到装置液晶的实时数据，方便快捷。
进一步的，还包括红外传感器，连接于所述光线传感器；所述红外传感器感知到有人靠近所述显示模块时，控制光线传感器参与工作，液晶屏背光亮度即随着光强而调整，如图6所示。
进一步的，还包括数字隔离芯片，分别设置于所述ADC采集模块与所述MCU之间以及所述DAC转换模块和所述MCU之间，以降低噪声影响，如图3-6所示。
本发明的第二方面提供了一种智能调节液晶背光亮度的方法，如图7所示，采用如前所述的智能调节液晶背光亮度的装置进行调节，包括如下步骤：
步骤S710，ADC采集模块采集实时流过所述显示模块的电流Ic传输至所述控制模块MCU；
步骤S720，MCU根据Ic的大小和预设条件，发出指令控制调整流过所述开关模块的电流，以调节所述显示模块的电流，使其满足预设条件。
在一具体的实施例中，智能调节液晶背光亮度的方法包括如下步骤，如图8所示：
步骤S810，提前设置光强与显示模块电流的关系：当光强最暗Gmin时，对应的液晶屏的显示亮度为最低亮度，即流过显示模块的电流为Icmin；当光强最亮Gmax时，对应的液晶屏的显示亮度为最高亮度，即流过显示模块的电流为Icmax；当光强为Gx时，流过显示模块的电流为Icx；
步骤S820，光线传感器采集实时光强Gx反馈至MCU，此时对应流过显示模块的电流为Icx；
步骤S830，ADC采集模块采集实时流过所述显示模块的电流Ic传输至所述控制模块MCU；其中，步骤S820和步骤S830不分前后，同为实时采集的步骤；
步骤S840，MCU比较Ic和Icx的大小，根据比较结果发出指令调整所述开关模块靠近MCU端的电压，以改变开关模块的输入电流，进而调整开关模块的输出电流Ic，以使Ic与Icx一致。
综上所述，本发明提供了一种智能调节液晶背光亮度的装置及方法。该装置包括：显示模块，包括液晶屏，用于显示实时采集的数据；开关模块，连接所述显示模块，提供给所述显示模块所需亮度相适应的电流；ADC采集模块，用于采集流过所述显示模块的电流，传输给控制模块；控制模块MCU，根据ADC采集模块传输的电流及预设条件控制流过所述开关模块的电流，以调节所述显示模块的电流；DAC转换模块，连接所述控制模块MCU和所述开关模块。该方法采用该装置进行调节液晶背光亮度。本发明提供的装置和方法能够实时、方便、快捷的获得显示数据，并降低显示功耗。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种智能调节液晶背光亮度的装置，其特征在于，包括：
显示模块，包括液晶屏，用于显示实时采集的数据；
开关模块，连接所述显示模块，提供给所述显示模块所需亮度相适应的电流；
ADC采集模块，用于采集流过所述显示模块的电流，传输给控制模块；
控制模块MCU，根据ADC采集模块传输的电流及预设条件控制流过所述开关模块的电流，以调节所述显示模块的电流；
DAC转换模块，连接所述控制模块MCU和所述开关模块。
2.根据权利要求1所述的智能调节液晶背光亮度的装置，其特征在于，所述显示模块包括串联连接的限流电阻和发光二极管。
3.根据权利要求1或2所述的智能调节液晶背光亮度的装置，其特征在于，所述开关模块包括三极管，三极管的集电极通过电阻连接所述显示模块；三极管的基极通过电阻经DAC转换模块连接所述控制模块MCU；三极管的发射极接地；
或者，所述开关模块包括光耦合器，分别通过电阻连接所述显示模块和DAC转换模块。
4.根据权利要求1-3任一项所述的智能调节液晶背光亮度的装置，其特征在于，还包括光线传感器，与所述控制模块MCU连接；
提前设置：当光强最暗Gmin时，对应的液晶屏的显示亮度为最低亮度，即流过显示模块的电流为Icmin；当光强最亮Gmax时，对应的液晶屏的显示亮度为最高亮度，即流过显示模块的电流为Icmax；当光强为Gx时，流过显示模块的电流为Icx；
光线传感器采集实时光强Gx反馈至MCU，此时对应流过显示模块的电流为Icx；
ADC采集模块采集实时流过所述显示模块的电流Ic传输至所述控制模块MCU；
MCU比较Ic和Icx的大小，根据比较结果发出指令调整所述开关模块靠近MCU端的电压，以改变开关模块的输入电流，进而调整开关模块的输出电流Ic，以使Ic与Icx一致。
5.根据权利要求4所述的智能调节液晶背光亮度的装置，其特征在于，控制模块MCU判断是否有按键操作：如果有，则光线传感器参与工作；如果在预定时间内没有按键操作，则光线传感器不参与工作。
6.根据权利要求5所述的智能调节液晶背光亮度的装置，其特征在于，当设定时间T内没有按键操作，则MCU控制流过显示模块的电流为Icmin。
7.根据权利要求3-5所述的智能调节液晶背光亮度的装置，其特征在于，还包括红外传感器，连接于所述光线传感器；
所述红外传感器感知到有人靠近所述显示模块时，控制光线传感器参与工作。
8.根据权利要求1-7任一项所述的智能调节液晶背光亮度的装置，其特征在于，还包括数字隔离芯片，分别设置于所述ADC采集模块与所述MCU之间以及所述DAC转换模块和所述MCU之间。
9.一种智能调节液晶背光亮度的方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的智能调节液晶背光亮度的装置进行调节，包括如下步骤：
ADC采集模块采集实时流过所述显示模块的电流Ic传输至所述控制模块MCU；
MCU根据Ic的大小和预设条件，发出指令控制调整流过所述开关模块的电流，以调节所述显示模块的电流，使其满足预设条件。
10.根据权利要求9所述的智能调节液晶背光亮度的方法，其特征在于，还包括：
提前设置光强与显示模块电流的关系：当光强最暗Gmin时，对应的液晶屏的显示亮度为最低亮度，即流过显示模块的电流为Icmin；当光强最亮Gmax时，对应的液晶屏的显示亮度为最高亮度，即流过显示模块的电流为Icmax；当光强为Gx时，流过显示模块的电流为Icx；
光线传感器采集实时光强Gx反馈至MCU，此时对应流过显示模块的电流为Icx；
MCU比较Ic和Icx的大小，根据比较结果发出指令调整所述开关模块靠近MCU端的电压，以改变开关模块的输入电流，进而调整开关模块的输出电流Ic，以使Ic与Icx一致。
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