CN202679757U

CN202679757U - 一种基于电力载波通信的舞台灯光控制系统

Info

Publication number: CN202679757U
Application number: CN 201220358966
Authority: CN
Inventors: 王巍; 王宁; 赵宝宜; 惠昭; 宋驰; 孟散散; 王秋平
Original assignee: TIANJIN POLYTECHNIC UNIVERSITY RUIGONG PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN POLYTECHNIC UNIVERSITY RUIGONG PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd; Tianjin Polytechnic University
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-07-20

Abstract

本实用新型涉及一种LED舞台灯光控制系统，包括PC机、发送端、接收端、LED驱动模块。发送端包括电源模块、电力载波模块、微控制器模块、存储器模块。接收端包括电源模块、电力载波模块、微控制器模块。发送端和接收端之间利用低压电力线实现相互通信。在发送端，安装在PC上的上位机软件发送控制信息给MCU，经解码后通过电力载波模块将信号耦合到电力网中；存储器模块用于存储网络数据及用户亮度配置信息，提高运行速度；在接收端，电力载波模块从电网中捕获控制信号并传给MCU，经译码后输出相应等级的PWM信号；三路LED驱动模块接收PWM信号并调节各自LED灯的亮度。用户可以对舞台灯光的亮度和颜色进行调节，达到烘托气愤的效果。

Description

一种基于电力载波通信的舞台灯光控制系统

技术领域

本实用新型涉及LED舞台灯光控制系统，尤其涉及采用电力载波通信技术的RGB色温可调的LED舞台灯光控制系统。

技术背景

随着科技的不断进步，舞台灯光越来越具备人性化功能，尤其是现代照明系统中色温可变的功能。色温是人眼对发光体或白色反光体的感觉，这是物理学、生理学与心理学的综合复杂因素的一种感觉，调节好舞台灯光的色温不仅可以给观众舒服的感觉，随着剧情的发展，还能显示环境、渲染气氛、突出中心人物，创造舞台空间感、时间感，塑造舞台演出的外部形象，并提供必要的灯光效果(如风、雨、云、水、闪电)等。因此，舞台灯光色温的调节具有重要的意义。

为了达到对LED舞台灯光色温调节的目的，有人发明了一种具有RGB光源的色温可调LED舞台照明灯(公开号：201403232Y)。该系统通过微控制器控制恒流调节电路来调节RGB三色的LED灯具的亮度，同时配有白光LED进行补光。此外，该系统通过电流检测电路来反馈LED的电流信号，保证恒流供电。但是，该系统在控制方面不够具体，改变信号时需要改变电路结构，而且无存储功能，因而调节不够方便，而市场中急需高度信息化、网络化、智能型的控制设备，让人们能够用最普通的工具即可随意调节LED灯具的亮度及色温。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提出一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统。该系统不仅可以大范围调节RGB三色LED灯的亮度及色温，而且通过人们最为普遍的工具-PC机，作为控制端，可以轻松对系统进行调控，具有存储用户配置信息的功能，控制极为方便而且响应速度较快。

本实用新型的技术方案是：一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统包括PC机、发送端、接收端、LED驱动模块。发送端包括电源模块、电力载波模块、微控制器模块、存储器模块。接收端包括电源模块、电力载波模块、微控制器模块。发送端和接收端利用低压电力线实现相互通信。在发送端，PC机与微控制器通过RS-232接口相连，发送控制信息；微控制器模块负责接受控制信息并处理，起到核心控制的作用；电力载波模块通过SPI口与微控制器相连，接收控制单元的命令并将信号耦合到电力网中；存储器部分用于存储网络数据及用户亮度的配置信息，提高运行速度。在接收端，电力载波模块负责从电网中捕获有用的控制信号并传给微控制器；微控制器模块接收电力载波控制信号，译码后转化为PWM信号输出；三路LED驱动模块接收PWM信号并调节各自的LED灯的亮度。在剧场、影院、舞厅等需要舞台灯光的地方，用户可以通过PC机，对舞台灯光的亮度和颜色进行调节，达到让人舒适及烘托气愤的效果，且控制方便。

本实用新型具有积极的效果：(1)本发明利用电力载波通信技术对RGB三色LED舞台灯光的亮度进行调节，同时能够存储和读取用户的配置信息，能够方便地调节LED舞台灯光达到人眼舒适的色温，随着剧情的发展，还能显示环境、渲染气氛、突出中心人物，创造舞台空间感、时间感，塑造舞台演出的外部形象，并提供必要的灯光效果等。(2)本发明使用的基本都是最为普通的数字电路，成本较低，便于提高集成度及大规模生产。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统的总体结构图。

图2为本实用新型提供的一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统的电力载波接入模块内部结构图。

图3为本实用新型提供的一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统的存储器模块框图。

图4为本实用新型提供的一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统的驱动及灯具的连接图。

图5为本实用新型提供的一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统的程序流程图。

具体实施方式

请参阅图1，本实用新型包括发送端和接收端两部分。发送端包括PC机、电源模块、电力载波模块、微控制器模块、存储器模块。接收端包括电源模块、电力载波模块、微控制器模块、LED驱动模块。这两部分利用低压电力线实现相互通信。在发送端，PC发送控制信息给MCU，经解码后通过电力载波模块将信号耦合到电力网中；存储器模块用于存储网络数据及用户亮度配置信息，提高运行速度；在接收端，电力载波模块从电网中捕获有用的控制信号并传给MCU，经译码后转化为PWM信号输出；三路LED驱动模块接收PWM信号并调节各自的LED灯的亮度。

请参阅图2，本实用新型中的电力载波接入模块由电力载波接口、电力线耦合器、隔离滤波器、电力载波芯片(如MI200E)及SPI接口组成。电力载波接口为网络接口，通过220V电力线接到电网中；隔离滤波器和电力线耦合器用于筛选有用的电力载波信号并将其进行加工处理，转换成电力载波芯片可以识别的信号；电力载波芯片用于信息转换，提取有用信息并将载波信号转换成数字信号，送至微控制器中进行处理，再由微控制器进行逐层解包，读取到其中的控制信号，查表转换成对应的PWM输出值输出。

请参阅图3，本实用新型中的存储器部分由电可擦除只读存取器EEPROM、锁存器74HC573及随机存储器RAM组成。使用时，单片机将用户保存的配置信息存储至EEPROM中，设有三个不同地址区域用于存储三个不同用户的配置信息，方便用户直接启动LED至想要的色温，达到个性化的目的。RAM通过74HC573与微控制器连接，用以保存电力载波连接时的系统的网络数据，包括初始化地址、配置等信息，提高系统运行的速度。

请参阅图4，本发明中采用了大功率LED驱动器(例如NS公司的LM3407)，每一路最高输出电流可达350mA，负载功率可达数十瓦，因此无需补光电路即可达到很高的亮度。每一路LED驱动从微控制器中接收各自的PWM信号，调节输出的平均电流值，以达到调光的目的。每一路PWM设有10个等级，RGB三路LED即可组合出1000种不同色调的混合光，因而调光范围十分大，几乎可以混合出所有颜色的光。同时，每一路LED负载上还带有反馈电路，反馈给LED驱动，用以保障LED驱动发出稳定的电流值。另外，各路LED灯组应尽可能均匀排列，以保证混合效果最好。

请参阅图5，本系统程序设计工作主要分为三个部分，电力载波发送部分、电力载波接收部分和用户配置部分。

程序首先对单片机自身资源、电力载波模块进行初始化，然后进入处理的大循环当中。

在发送端程序首先检测是否接收到上位机命令，收到后判断是否为正确的命令。如果判断为错误命令或不属于所判断的几种命令，则重新进入循环等待下一个命令。如果判断为正确，则有响应的处理子程序进行处理，程序将读取其中的用户控制信息进行送入用户配置部分进行处理。

在接受端程序首先检测是否接收到电力载波信号，收到后判断地址是否与自身地址相匹配。如果判断相匹配，则继续接受控制信息并经过处理输出相应的PWM信号送到LED驱动模块。如果判断不相匹配，则重新进入循环等待接受下一帧电力载波信号。

在用户配置部分，程序首先判断用户是否读取亮度信息。如果是，从EEPROM中读取亮度配置信息，直接转换成PWM信号输出；如果否，手动输入亮度信息进行转换。而后将PWM信号输出，完成对LED色温的调节。

本实用新型能够实现如下功能：1、安装在PC机上的上位机软件控制。可以通过上位机软件的操作对LED舞台灯具的亮度及色温进行控制，方便集中控制；2、采用电力载波技术。信号传输媒介为电力线，不需要重新布线，安装方便、价格低廉。3、用户存储功能。可以直接存储用户的亮度配置信息，使控制更为方便。4、RGB三色LED色温调节范围很大，每种颜色的灯组设有10个亮度等级，共可以组合出1000种不同颜色的混合光，完全适合各种舞台灯光色温的调节，烘托气氛，增加观众的舒适程度。

综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；凡基于上述基本思路，不脱离本创作精神和范围内所做的各种更动和修饰，都应属于本发明所公开的范围。

Claims

1.一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统，其特征在于：它包括PC机、发送端、接收端和LED驱动模块；PC机与发送端通过RS-232相连，发送端与接收端通过低压220V电力线连接，LED驱动模块的调光接口与接收端PWM输出接口相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统，其特征在于，发送端包括电源模块、电力载波模块、微控制器模块、存储器模块；电源模块与各个模块的电源接口直接相连；电力载波模块与微控制器通过SPI口连接；存储器模块直接接在微控制器的I/O口上。

3.根据权利要求1所述的一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统，其特征在于，接收端包括电源模块、电力载波模块、微控制器模块；电源模块与各个模块的电源接口直接相连；电力载波模块与微控制器通过SPI口连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统，其特征在于，LED驱动模块由3路大功率LED驱动芯片及其外围电路构成；调光接口与接收端PWM输出口相连，LED接口分别与红、绿、蓝三路LED灯组相连。

5.根据权利要求2所述的一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统，其特征在于，存储器模块由EEPROM、锁存器及随机存储器RAM组成，直接接在微控制器的I/O口上。

6.根据权利要求2或3所述的一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统，其特征在于，电力载波模块由电力载波接口、耦合电路、滤波电路和电力载波芯片构成；电力载波芯片通过SPI口与微控制器相连接，电力载波接口直接接到低压电力线上。

7.根据权利要求2或3所述的一种基于电力载波技术的LED舞台灯光控制系统，其特征在于，电源模块AC-DC部分采用220V-24V开关电源，DC-DC部分采用的芯片是LM7812和LM7805。