CN216700382U - 一种棉花分级室照明控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种棉花分级室照明控制装置，包括控制器、多个光传感器、照明单元、照明驱动器及人机交互平台，多个光传感器均与所述控制器电性连接，多个光传感器安装在分级室内，光传感器用于对分级室内的光照强度进行检测并将检测到的光照强度信号发送给控制器，照明驱动器与所述控制器电性连接，控制器用于接收光传感器的光照强度信号并根据该光照强度信号对照明驱动器进行控制，照明单元与所述照明驱动器电性连接，照明驱动器用于在所述控制器的控制下调节所述照明单元的发光强度，控制器与所述人机交互平台连接。能够保证分级室的光照强度符合国家标准，从而提高棉花颜色级的分级评定的精准度。

Description

一种棉花分级室照明控制装置

技术领域

本实用新型涉及棉花分级技术领域，尤其涉及一种棉花分级室照明控制装置。

背景技术

棉花质量等级是通过棉花颜色级来评判的，棉花颜色级分级是基于棉花外观，用视觉感官检验其颜色指标完成的，因此棉花分级室的照明质量是尤为重要，除了对色温、显色性、光谱功率分布有明确的技术指标要求外，对光照明度及均匀稳定都有严格的规定。国家标准标准《GB/T 13786棉花分级室的模拟昼光照明》规定：棉花分级室工作区域(从分级台中心到边缘)的光照强度应在 (1100±100)lx范围内。

在实际工作环境中，由于供电电压过低或者照明单元发光器件老化等都会造成光照强度下降超出标准规定的范围。另外，当部分照明单元出现发光异常时，会造成工作区域光照强度不均匀而超出标准规定的范围，从而影响评定棉花的色泽和品级。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种棉花分级室照明控制装置，使得分级室的光照强度符合国家标准，从而保证棉花颜色级的分级评定的精准度。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种棉花分级室照明控制装置，包括控制器、多个光传感器、照明单元、照明驱动器及人机交互平台，多个所述光传感器均与所述控制器电性连接，多个所述光传感器安装在分级室内，所述光传感器用于对分级室内的光照强度进行检测并将检测到的光照强度信号发送给控制器，所述照明驱动器与所述控制器电性连接，所述控制器用于接收所述光传感器的光照强度信号并根据该光照强度信号对所述照明驱动器进行控制，所述照明单元与所述照明驱动器电性连接，所述照明驱动器用于在所述控制器的控制下调节所述照明单元的发光强度，所述控制器与所述人机交互平台连接。

进一步地，所述照明单元包括灯箱，所述灯箱包括多根可调光的D75LED灯管，所述照明驱动器分别与多根D75LED灯管连接。

进一步地，所述照明驱动器包括双向可控硅电路，所述照明驱动器通过所述双向可控硅电路调节所述照明单元的发光强度。

进一步地，所述控制器通过蓝牙无线通讯模块与所述照明驱动器相连。

进一步地，所述光传感器为光敏元件。

进一步地，所述光敏元件的感光光谱波长范围在400nm～700nm。

进一步地，所述光敏元件为光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电二极管、硅光电池、光敏IC、或环境光传感器。

进一步地，所述人机交互平台与所述控制器之间通过无线通讯方式或有线通讯方式连接。

进一步地，还包括移动控制终端，所述移动控制终端上设有无线通讯模块，所述移动控制终端与所述人机交互平台之间通过无线通讯方式连接。

进一步地，所述人机交互平台包括为平板电脑或HMI触摸屏，所述平板电脑或HMI触摸屏的人机交互式界面设有照强度参数设置模式、光照强度调节模式、系统参数校验模式及系统故障自诊断模式。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

在本实用新型中，通过对分级室均匀散布的光传感器进行光照强度数据采集，并由控制器控制照明驱动器自定调节照明单元的发光强度，使得分级室的光照强度符合国家标准，对于棉花颜色级的分级评定的精准度有了一个保证。此外，通过人机交互平台实现人机交互操控，能够达到实时控制和监督，便于对照明单元、光传感器、照明驱动器及控制器所有状态及参数、控制指令进行整体把控，以及当出现故障时更易排查出具体故障以便及时维修。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种棉花分级室照明控制装置的示意图；

图2为本实用新型提供的一种棉花分级室照明控制装置的照明单元的调光电路示意图；

图中：1、控制器；2、照明驱动器；21、双向可控硅电路；3、照明单元； 4、光传感器；5、人机交互平台。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“一个”、“另一个”等用于区分相似的元件，这些术语以及其它类似术语不旨在限制本实用新型的范围。

本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在各附图中，相同或相应的元件采用相应的附图标记(例如，以“1XX”和“2XX”标识的元件结构相同、功能类似)。

如图1-2所示，为本实用新型提供的一种棉花分级室照明控制装置，包括控制器1、多个光传感器4、照明单元3、照明驱动器2及人机交互平台5，多个所述光传感器4均与所述控制器1电性连接，多个所述光传感器4安装在分级室内，所述光传感器4用于对分级室内的光照强度进行检测并将检测到的光照强度信号发送给控制器1，所述照明驱动器2与所述控制器1电性连接，所述控制器1用于接收所述光传感器4的光照强度信号并根据该光照强度信号对所述照明驱动器2进行控制，所述照明单元3与所述照明驱动器2电性连接，所述照明驱动器2用于在所述控制器1的控制下调节所述照明单元3的发光强度，所述控制器1与所述人机交互平台5连接。

在本实用新型中，通过对安装在分级室的光传感器4进行光照强度数据采集，并由控制器1控制照明驱动器2自定调节照明单元3的发光强度，使得分级室的光照强度符合国家标准，对于棉花颜色级的分级评定的精准度有了一个保证。此外，通过人机交互平台5实现人机交互操控，能够达到实时控制和监督，便于对照明单元3、光传感器4、照明驱动器2及控制器1所有状态及参数、控制指令进行整体把控，以及当出现故障时更易排查出具体故障以便及时维修。

作为优选的实施方式，所述照明单元3包括灯箱，所述灯箱包括多根可调光的D75LED灯管，所述照明驱动器2分别与多根D75LED灯管连接。具体地，所述照明驱动器(2)包括双向可控硅电路(21)，所述照明驱动器(2)通过所述双向可控硅电路(21)调节所述照明单元(3)的发光强度。在本实用新型中，照明单元3是一个符合国家标准《GB/T 13786棉花分级室的模拟昼光照明》的灯箱，优选采用四根可调光D75LED灯管组成，通过改变灯管两端的电源电压调节发光强度。具体地照明驱动器(2)设有双向可控硅电路21，从检测到交流相位零开始，延迟驱动可控硅导通，即调节交流电每个半波的导通角来改变正弦波，从而改变交流电流的有效值，实现LED灯管两端电源电压的改变，从而调节LED灯管的发光强度。

另外，采用分段变比例式调节控制技术，通过设定光照强度的数据和采集光传感器4的数据的计算结果，调节可控硅的导通角，改变照明单元3的D75LED 灯管两端的交流电压，实现照明单元3发光强度的改变，光照强度的控制精度能到达±20lx。

优选地，本实施例的照明驱动器2采用瑞莎电子株式会社R5F100GE 16位单芯片微控制器(单片机)为核心控制部件。其主要特性：工作电压范围：1.6～ 5.5V，64K程序存储空间(Flash)，4K数据存储空间(SRAM)，4K数据EEPROM， 44个I/O口，10通道10位A/D转换器，8通道16位定时器，3个通道UART， 4个PWM通道，2个通道CSI，2个I2C通道。

优选地，灯箱的额定电源为交流220V/50Hz，功率：80W，色温：7500K± 200K，显示指数:Ra≥92。每个照明驱动器2可接最多连接4组照明单元3，每组照明单元3最多由四个LED灯管组成。

作为优选的实施方式，所述控制器1通过蓝牙无线通讯模块与所述照明驱动器2相连。其中，蓝牙无线通讯模块采用nRF52832射频芯片的蓝牙模块，支持蓝牙5.0，外接DB天线，通讯距离30m～40m，通讯口：RS-232，蓝牙通讯是一种短距离无线通讯技术，从单点向四周360°全面发射无线电波，实现设备之间的短距离无线连接，互相传输信号。由于跳频技术和一整套完善加密和和鉴别机制使得在实施点到点传输数据时抗干扰能力更强，更稳定可靠。控制器1 与照明驱动器2采用无线通讯连接方式，去除了数据通讯连接线，更加便于安装和使用。

作为优选的实施方式，所述光传感器4为光敏元件。

具体地，所述光敏元件的感光光谱波长范围在400nm～700nm。

具体地，所述光敏元件为光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电二极管、硅光电池、光敏IC、或环境光传感器。

在本实用新型中，采用感光光谱波长范围在400nm～700nm的内光电效应的光敏二极管作为光照强度检测元件，基于光生伏特效应，当光照射到光敏二极管上时形成光电流，根据光照强度大小转换成电信号，经过温度补偿后输出精准的二进制数字信号。测量范围0-2000lx内，测量精度高达±3％。满足国家标准标准《GB/T 13786棉花分级室的模拟昼光照明》对于棉花分级室用标准光源的规定。

作为优选的实施方式，所述人机交互平台5与所述控制器1之间通过无线通讯方式或有线通讯方式连接。通过有线或无线的网络连接，能够十分方便的将棉花颜色级分级评定的光照强度等环境参数纳入大数据管控体系中，也可以实现对检测环境参数进行远程监督和控制。

在本实施例中，控制器1配置RS232串行接口和HMI触摸屏连接，进行光照强度参数的设定、调节启动、系统校验和自检的启/停等操作，显示自诊断发现的异常故障信息。或者控制器1还可以配置RJ45以太网络接口和平板电脑连接，进行光照强度参数的设定、调节启动、系统校验和自检的启/停等操作，显示自诊断发现的异常故障信息。或者控制器1配置2.4G WIFI和平板电脑连接，进行巡检参数的设定，进行光照强度参数的设定、调节启动、系统校验和自检的启/停等操作，显示自诊断发现的异常故障信息。

作为优选的实施方式，还包括移动控制终端，所述移动控制终端上设有无线通讯模块，所述移动控制终端与所述人机交互平台5之间通过无线通讯方式连接。通过设置移动控制终端，能够实现实时远程操控，大大方便了操作人员的操控空间选择。

作为优选的实施方式，所述人机交互平台5包括为平板电脑或HMI触摸屏，所述平板电脑或HMI触摸屏的人机交互式界面设有光照强度参数设置模式、光照强度调节模式、系统参数校验模式及系统故障自诊断模式。其中，HMI触摸屏选用，额定电源：直流5V/220mA，色彩：65K色真彩，分辨率：不低于480 ×272，内存：120MB FLASH,触控类型：电阻式，通讯口：RS-232。平板电脑选用，额定电源：直流12V/16W，色彩：16M色，分辨率：1024×600像素，内存：12G DDR3,触控类型：电阻式，通讯口：RS-232\RJ45\2.4GWIFI。控制器1也采用瑞莎电子株式会社R5F100GE 16位单芯片微控制器1(单片机)为核心控制部件。其主要特性：工作电压范围：1.6～5.5V，64K程序存储空间(Flash)， 4K数据存储空间(SRAM)，4K数据EEPROM，44个I/O口，10通道10位 A/D转换器，8通道16位定时器，3个通道UART，4个PWM通道，2个通道CSI，2个I2C通道。

另外，光照强度参数设置模式的工作原理是：在HMI触摸屏或平板电脑的人机交互式界面进行光照强度参数的设定。光照强度参数设置模式的界面显示有“上调”/“下调”钮，按“上调”/“下调”钮，可以设置设定光照度，每按一次递增/递减10个单位(lx)。长按“上调”/“下调”钮，超过2秒，进入自动设置模式，即，每0.5秒递增/递减10个单位(lx)。还可以设定光照度断电记忆。

在HMI触摸屏或平板电脑的人机交互式界面·设置界面上进行启动光照强度调节模式。

按“启动”钮，立即启动光照强度调节模式运行，根据光传感器4的采集数据的平均值、设定光照度的数据，改变照明单元3工作功率(工作电压)，当两者数据偏差在±20lx内，结束调节运行。调节运行结束，进入人机交互式界面·运行界面，显示当前的：设定光照强度、实际光照强度(平均值)和照明单元3的发光功率(％)。若存在照明单元3和光传感器4异常故障、调光异常故障和光照强度异常故障，则在人机交互式界面·设置界面显示故障类型和异常部件位置号。在人机交互式界面·运行界面，按“返回”钮，立即回到人机交互式界面·设置界面。

在HMI触摸屏或平板电脑的人机交互式界面·设置界面上进行启动系统参数校验模式。按下“校验”钮，启动系统参数校验运行，进入人机交互式界面·校验界面。按下“启动”钮，照明单元3施加功率到100％额定功率，显示光传感器4的采集的平均值。按“上调”/“下调”钮，设置基准光照度，每按一次递增/递减10个单位(lx)。长按“上调”/“下调”钮，超过2秒，进入自动设置模式，即，每0.5秒递增/递减10个单位(lx)。按“返回”钮，计算光照强度传感器的补偿系数，具备断电记忆功能，而后退出系统参数校验模式，回到人机交互式界面·设置界面。

系统故障自诊断分为：实时自诊断模式和自检模式

其中，实时自诊断模式：在系统运行期间，实时监控光传感器4，进行自诊断运行。

故障情况有以下几种情形：

第一种、光传感器4故障

出现光传感器4通讯连接异常或通讯数据异常时，判定：光传感器4出现故障。

第二种、调光异常故障

照明单元3施加功率到20％额定功率时，光传感器4的平均光照强度高于设定光照强度，判定：调光异常故障，在设置界面显示调光异常标记。

照明单元3施加功率到100％额定功率时，光传感器4的平均光照强度低于设定光照强度，判定：调光异常故障，在设置界面显示调光异常标记。

调光过程持续1分钟后，光传感器4的平均光照强度和设定光照强度差值超过±20lx，判定：调光异常故障，在设置界面显示调光异常标记。

第三种、光照强度异常故障

调光结束后，出现光传感器4的最大光照强度超过设定光照强度的1.5倍，判定：光照强度异常故障，在设置界面显示调光异常标记。

调光结束后，出现光传感器4的最小光照强度低于设定光照强度的0.5倍，判定：光照强度异常故障，在设置界面显示调光异常故障标记。

第四种、控制器1通讯异常故障

HMI触摸屏/平板电脑和控制器1之间的通讯不能正常进行的持续时间超过10秒钟以上，判定控制器1通讯异常故障，进入人机交互界面·故障界面，显示控制器1通讯异常故障标记。

第五种、照明驱动器2蓝牙通讯异常故障

控制器1和照明驱动器2之间的蓝牙无线通讯不能正常进行的持续时间超过7秒钟，判定照明驱动器2蓝牙通讯异常故障，进入人机交互界面·故障界面，显示照明驱动器2蓝牙通讯异常故障标记。

自检模式：在HMI触摸屏或平板电脑的人机交互式界面·设置界面上进行启动系统故障自诊断模式。

按下“自检”钮，启动系统故障自诊断运行，进入人机交互式界面·自检界面。

照明单元3自诊断：按下“照明单元3自检”钮，进入照明单元3自检运行，显示：“照明单元3自检中XXXX(秒计时)”。

每个照明单元3依次施加功率到50％额定功率时，所有光传感器4的光照强度低于照明单元3良好下限阈值，判定：该照明单元3异常故障，在自检界面显示故障照明单元3号。

每个照明单元3依次施加功率到100％额定功率时，所有光传感器4的光照强度低于照明单元3良好上限阈值，判定：该照明单元3异常故障在自检界面显示故障照明单元3号。

光传感器4自诊断：按下“传感器自检”钮，进入光传感器4自检运行，显示：“传感器自检中XXXX(秒计时)”。

照明单元3施加功率到10％～100％额定功率时，光传感器4的光照强度变化率低于传感器良好阈值，判定：光传感器4异常故障，在自检界面显示故障照明之前的传感器号

一键自诊断：按下“一键自检”钮，依次进入光传感器4自检运行和照明单元3自检运行。

按“返回”钮，计算光传感器4的补偿系数，具备断电记忆功能，而后退出自检模式，回到人机交互式界面·设置界面。

在本实用新型中，对于光传感器4出现老化导致灵敏度轻微衰减时，可以通过启动校验工作模式，进行光传感器4进行有效补偿，并且具备断电记忆功能，确保本控制装置状态完好，控制有效。

对于照明单元3和光传感器4出现异常蜕变而导致光照强度调节失效时，可以通过启动自检工作模式，进行照明单元3和光度传感器进行自动检测，通过人机交互界面准确指示出异常故障的照明单元3和光传感器4，有利于便捷而快速故障排除现象。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种棉花分级室照明控制装置，其特征在于，包括控制器(1)、多个光传感器(4)、照明单元(3)、照明驱动器(2)及人机交互平台(5)，多个所述光传感器(4)均与所述控制器(1)电性连接，多个所述光传感器(4)安装在分级室内，所述光传感器(4)用于对分级室内的光照强度进行检测并将检测到的光照强度信号发送给控制器(1)，所述照明驱动器(2)与所述控制器(1)电性连接，所述控制器(1)用于接收所述光传感器(4)的光照强度信号并根据该光照强度信号对所述照明驱动器(2)进行控制，所述照明单元(3)与所述照明驱动器(2)电性连接，所述照明驱动器(2)用于在所述控制器(1)的控制下调节所述照明单元(3)的发光强度，所述控制器(1)与所述人机交互平台(5)连接。

2.如权利要求1所述的棉花分级室照明控制装置，其特征在于，所述照明单元(3)包括灯箱，所述灯箱包括多根可调光的D75LED灯管，所述照明驱动器(2)分别与多根D75LED灯管连接。

3.如权利要求2所述的棉花分级室照明控制装置，其特征在于，所述照明驱动器(2)包括双向可控硅电路(21)，所述照明驱动器(2)通过所述双向可控硅电路(21)调节所述照明单元(3)的发光强度。

4.如权利要求1所述的棉花分级室照明控制装置，其特征在于，所述控制器(1)通过蓝牙无线通讯模块与所述照明驱动器(2)相连。

5.如权利要求1所述的棉花分级室照明控制装置，其特征在于，所述光传感器(4)为光敏元件。

6.如权利要求5所述的棉花分级室照明控制装置，其特征在于，所述光敏元件的感光光谱波长范围在400nm～700nm。

7.如权利要求6所述的棉花分级室照明控制装置，其特征在于，所述光敏元件为光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电二极管、硅光电池、光敏IC、或环境光传感器。

8.如权利要求1所述的棉花分级室照明控制装置，其特征在于，所述人机交互平台(5)与所述控制器(1)之间通过无线通讯方式或有线通讯方式连接。

9.如权利要求8所述的棉花分级室照明控制装置，其特征在于，还包括移动控制终端，所述移动控制终端上设有无线通讯模块，所述移动控制终端与所述人机交互平台(5)之间通过无线通讯方式连接。

10.如权利要求9所述的棉花分级室照明控制装置，其特征在于，所述人机交互平台(5)包括为平板电脑或HMI触摸屏，所述平板电脑或HMI触摸屏的人机交互式界面设有照强度参数设置模式、光照强度调节模式、系统参数校验模式及系统故障自诊断模式。

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