CN201044525Y - 一种数字布光控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字布光控制装置，包括：控制台、控制柜、灯具、提升机与吊杆，控制柜的输入端与控制台之间连接有电源线及CAN总线，控制柜的输出端是电源线及CAN现场总线，在每个提升机与吊杆上固定连接有提升机控制器，提升机控制器的输入端与控制柜输出端的电源线及CAN现场总线相连接，在每个灯具上固定连接有灯具控制器，灯具控制器的输入端与控制柜输出端的电源线及CAN现场总线相连接，具有抗干扰能力强，可靠性高，用户接口简单，布线方便、成本低廉、扩展性强、连线简单、控制方便。

Description

一种数字布光控制装置

技术领域：

本实用新型属于舞台布光控制技术领域。

背景技术：

随着广播电视事业的不断发展，电视节目的制作越来越多样化，对演播厅的功能及技术要求也越来越高。舞台布光系统是演播设备的重要组成部分，它的作用是通过对垂直吊杆、机械化灯具的多动作控制，利用聚光灯、柔光灯等设备进行大面积的灯光投射，制造满足摄像机光度要求的背景光线。综艺演播厅的规模目前正逐步扩大，从600m²增加到了1000m²、1500m²，直至2000m²。一个1000m²的演播厅需要500～600盏各式灯具。目前采用的控制方式是，每一个灯具需要单独连接电源线、三组控制线，控制灯具的亮度及三个动作；每一个提升机吊杆需要单独连接电源线、两组控制线，控制提升机吊杆上下运动。电源线和控制线均要连接到控制台的控制柜上，这种连接方式，造成控制台负担较重，现场布线混乱，且浪费导线，现场安装工作量较大，也不利于维修。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种连线简单、控制方便的数字布光控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型包括：控制台、控制柜、灯具、提升机与吊杆，控制台由计算机、CAN总线通信接口模块、电源接口等组成，控制柜由接触器、CAN总线通信接口模块等组成，控制柜的输入端与控制台之间连接有电源线及CAN总线，控制柜的输出端是电源线及CAN现场总线，在每个提升机与吊杆上固定连接有提升机控制器，提升机控制器包括CAN总线通信接口模块、CPU控制算法模块、位置信号采集模块、驱动模块，提升机控制器的输入端与控制柜输出端的电源线及CAN现场总线相连接，在每个灯具上固定连接有灯具控制器，灯具控制器包括位置测量检测电位器、电机驱动模块、CAN总线通信接口模块，灯具控制器的输入端与控制柜输出端的电源线及CAN现场总线相连接。

为了适应对提升机与吊杆调速需要，每个提升机与吊杆调速的输入端通过CAN总线与中央调速控制柜相连接。

本实用新型使用CAN总线进行分布式控制，灯光师在控制台前操作，控制台利用CAN总线将控制信息下发，提升机控制器和灯具控制器接收指令后自动运行到设定的位置和角度，完成位置伺服。CAN总线属于现场总线的范畴，具有抗干扰能力强，可靠性高，用户接口简单，编程方便的特点。每个灯具控制器和提升机控制器对外连线除电源线外，都只有一根屏蔽式双绞线，布线方便、成本低廉、扩展性强、连线简单、控制方便。

附图说明：

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型的器件连接原理框图。

图2为本实用新型的灯具控制器硬件结构框图。

图3为CAN总线通信接口模块硬件电路原理图。

具体实施方式：

由图1、图2、图3可知，本实用新型包括：控制台1、控制柜2、灯具5、提升机与吊杆7。控制台1由计算机、CAN总线通信接口模块、电源接口等组成，后面板上有两个接口，分别是CAN通信接口和供电电源接口，作为整个数控系统的核心，它需要向下不间断地、可靠地发送并接收各种有效数据信息。控制柜2由接触器、CAN总线通信接口模块等组成。控制柜2的输入端与控制台之间连接有电源线及CAN总线，控制柜2的输出端是电源线及CAN现场总线。在每个提升机与吊杆7上固定连接有提升机控制器6，提升机控制器包括CAN总线通信接口模块、CPU控制算法模块、位置信号采集模块、驱动模块，CPU控制算法模块从总线接口读取的数据并解释，通过算法把吊杆运行到相应位置，算法中包含调速定位算法、上下位的限位设定值算法、硬件上下限位和软件上下限位、故障报告报警算法，位置信号采集模块与驱动模块形成提升机控制器的闭环系统。提升机控制器的输入端与控制柜输出端的电源线及CAN现场总线相连接。在每个灯具5上固定连接有灯具控制器4，灯具控制器包括位置检测电位器9、过流斩波及电机驱动模块10、CAN总线通信接口模块、CPU、EEPROM、直流电机11，它可以与控制台进行双向通讯，接受控制台发来的指令或上报灯具状态。采用了基于8051内核、内置A/D转换电路的80C552作为主CPU。CPU将实测位置和控制台传来的设定位置进行比较，计算出应如何驱动伺服电机。电机的控制电路采用PWM方式，每个电机由一个H桥驱动，效率高，发热小，易于调试。灯具有三个动作，要控制三个直流减速电机，因此需要三组双向共六路PWM信号，由一片六通道PWM芯片生成。由于直流电机的启动电流和换向电流远大于正常工作电流，过高的启动电流除了会造成系统成本增加外，还有可能烧毁换向器；另外，直流电机的电磁力矩与电流成正比，过高的启动力矩也不利于机械结构的稳定。因此，在电路中设置有过流斩波模块来限制启动电流。EEPROM中的参数关系到灯具控制器能否正常工作，为方便技术人员进行调试，在电路中设计了开发人员接口，在现场无需拆下，且无需编程器就可以使用计算机串口读取，修改EEPROM中的内容。灯具控制器的输入端与控制柜输出端的电源线及CAN现场总线相连接。

CAN总线通信接口模块硬件电路原理图如图3所示，CAN是控制器局域网(Control Area Network)的简称，其总线规范现已被ISO国际标准组织制定为国际标准，国际上知名的DeviceNet总线也是采用了CAN作为底层传输协议。CAN的网络一般有三种实现方式：微控制器+CAN控制器+CAN收发器；集成CAN控制器的微控制器+CAN收发器；CAN的串行I/O器件+CAN收发器。只要符合CAN总线规范的单元都可以通过CAN接口接入CAN总线。本实用新型采用第一种方式：微控制器+CAN控制器+CAN收发器。将SJA1000作为CAN控制器，82C250作为CAN收发器。采用CAN收发器82C250作为CAN控制器和物理总线之间的接口，提供向总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。通过高速光耦6N137将SJA1000的TXDC和RXDC引脚与82C250A的TXD和RXD引脚相连，来增强CAN节点的抗干扰能力和总线上各个节点间的电气隔离，光耦部分电路所采用的两个电源VCC和VDD是完全隔离的。CAN控制器SJA1000上AD0-AD7的八位地址总线与单片机相连，八位数据并行的与单片机交换数据。根据上述原理实现了微处理器之间的串行通信及数据交换。

由于演播厅的规模较大，布置的灯具5、提升机与吊杆7较多，CAN现场总线距离较长，造成控制传输信号衰减，为此，在CAN现场总线一定距离之间连接有CAN中转器3，对控制传输信号进行放大。为了适应对提升机与吊杆调速需要，每个提升机与吊杆调速的输入端通过CAN总线与中央调速控制柜8相连接。中央调速控制柜由六个变频器和供电电路组成，主要完成提升机的变频调速、电机集中倒向和为整个系统供电的功能，其中每台变频器可以和系统中的所有提升机任意组合，实现控制台从第一到第六的任意组合切换，并可以通过CAN总线向控制台报告提升机与控制柜的状态信息。

Claims (2)

1.一种数字布光控制装置，包括：控制台、控制柜、灯具、提升机与吊杆，控制台由计算机、CAN总线通信接口模块、电源接口等组成，控制柜由接触器、CAN总线通信接口模块等组成，控制柜的输入端与控制台之间连接有电源线及CAN总线，控制柜的输出端是电源线及CAN现场总线，其特征是在每个提升机与吊杆上固定连接有提升机控制器，提升机控制器包括CAN总线通信接口模块、CPU控制算法模块、位置信号采集模块、驱动模块，提升机控制器的输入端与控制柜输出端的电源线及CAN现场总线相连接，在每个灯具上固定连接有灯具控制器，灯具控制器包括位置测量检测电位器、电机驱动模块、CAN总线通信接口模块，灯具控制器的输入端与控制柜输出端的电源线及CAN现场总线相连接。

2.根据权利要求1所述的数字布光控制装置，其特征是每个提升机与吊杆调速的输入端通过CAN总线与中央调速控制柜相连接。

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