TWI408996B - 多通道燈光控制系統及方法 - Google Patents

Description

多通道燈光控制系統及方法

本發明涉及一種多通道燈光控制系統及方法。

燈光控制在精密測量中起著重要作用，其控制效果直接影響測量精度。現有影像量測機台之燈光控制系統最多能對八個通道燈光進行調節，在通道之選擇及亮度調節方面存在缺陷，難以對一些複雜零件進行測量。參閱圖1所示，為現有燈光控制系統之架構圖，該燈光控制系統包括電腦1、微控制器2、數位/類比轉換器301、302、303及功率放大器401、402、403。數位/類比轉換器301、302、303分別與功率放大器401、402、403串聯，用於控制燈光電路501、502、503之亮度調節。圖1之燈光控制系統有三組數位/類比轉換器與功率放大器串聯電路，可控制三個通道之燈光，若增加通道數目，必須增加相應之數位/類比轉換器與功率放大器串聯電路。現有燈光控制系統之通道數目有限，且增加通道時燈光控制系統之成本和體積相應增加。

鑒於以上內容，有必要提出一種能夠對多個通道燈光進行亮度調節之多通道燈光控制系統及方法。

一種多通道燈光控制系統，包括電腦與多個功率放大器，所述電腦用於接收及發送用戶設置之各個通道之燈光亮度資料，所述多個功率放大器用於控制多個通道燈光電路之亮度調節，該系統還包括：控制器，與電腦相連，用於接收及處理電腦發送各個通道之燈光亮度資料，產生各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址；及數位/類比轉換器，該數位/類比轉換器與控制器及多個功率放大器相連，用於接收控制器產生之各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址，將所接收之各個通道之燈光亮度數位訊號轉換成各個通道之燈光亮度類比訊號，並根據所接收之各個通道之編碼位址將該各個通道之燈光亮度類比訊號發送給相應通道之功率放大器，以控制各個通道燈光電路之亮度調節。

一種多通道燈光控制方法，包括如下步驟：設置電腦及控制器之通訊參數；電腦接收用戶輸入之各個通道之燈光亮度資料；電腦發送各個通道之燈光亮度資料給控制器；控制器接收並處理各個通道之燈光亮度資料，產生各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址；控制器將各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址發送給數位/類比轉換器；數位/類比轉換器將所接收之各個通道之燈光亮度數位訊號轉換成各個通道之燈光亮度類比訊號，並根據所接收之各個通道之編碼位址將該各個通道之燈光亮度類比訊號輸出給相應通道之功率放大器；及各個通道之功率放大器對相應通道之燈光亮度類比訊號進行放大並控制相應通道燈光電 路中之燈光亮度。

本發明多通道燈光控制系統及方法，採用基於控制器控制之兩級控制系統，可對多通道燈光進行亮度調節；本發明多個通道共用一個數位/類比轉換器，精簡了系統結構，節約了成本。

1‧‧‧電腦

2‧‧‧控制器

3‧‧‧數位/類比轉換器

401-416‧‧‧功率放大器

401-416‧‧‧燈光電路

S300‧‧‧設置通訊串列埠參數

S301‧‧‧是否設置正確

S302‧‧‧提示錯誤資訊

S303‧‧‧用戶合法性驗證

S304‧‧‧接收燈光亮度資料

S305‧‧‧發送燈光亮度資料

S306‧‧‧處理燈光亮度資料

S307‧‧‧輸出燈光亮度數位訊號及編碼位址

S308‧‧‧燈光亮度數位訊號轉換為燈光亮度類比訊號

S309‧‧‧放大燈光亮度類比訊號並控制燈光亮度

圖1係現有燈光控制系統之方框圖。

圖2係本發明多通道燈光控制系統之方框圖。

圖3係本發明多通道燈光控制系統之流程圖。

圖4係圖3中步驟S303之詳細流程圖。

參閱圖2所示，為本發明多通道燈光控制系統較佳實施例之方框圖。在本較佳實施例中，以16通道燈光控制系統為例進行說明。

該多通道燈光控制系統包括電腦1、控制器2、數位/類比(Digital/Analog，D/A)轉換器3、功率放大器401、402、…、416。功率放大器401控制通道1，功率放大器402控制通道2，…，功率放大器416控制通道16。

電腦1係用戶進行燈光控制之接口設備，該電腦1主要實現三個功能：提供用戶介面，接收用戶驗證碼及用戶設置之各個通道之燈光亮度資料；與控制器2通訊，將用戶驗證碼及用戶設置之各個通道之燈光亮度資料發送給控制器2；顯示系 統運行過程中各種錯誤提示，錯誤提示包括串列埠設置錯誤提示、非法用戶提示及資料傳輸錯誤提示。驗證碼用於對用戶進行合法性驗證，用戶僅當輸入正確驗證碼並經控制器2驗證為合法用戶後方能控制多通道燈光。

所述之控制器2可為微控制器、數位訊號處理器(DSP)、可編程控制器(PLC)，也可為其他適用之控制元件，以下以微控制器為例進行說明。

微控制器透過RS232串列埠與電腦1連接，用於接收用戶驗證碼及用戶設置之各個通道之燈光亮度資料，根據所接收之驗證碼進行用戶合法性驗證，並處理用戶設置之各個通道之燈光亮度資料，產生各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址。通道之編碼位址為通道之二進位編碼，本實施例以四位二進位表示，0000表示通道1，0001表示通道2，…，1111表示通道16，所述之0000、0001、…、1111即為通道之編碼位址。

為實現電腦1與微控制器之通訊，首先應將電腦1與微控制器之串列埠參數設置為一致，該串列埠參數包括串列傳輸速率、資料位元、停止位元及校驗位元等。

D/A轉換器3與微控制器及功率放大器401、402、…、416相連。該D/A轉換器3用於接收微控制器發出之各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址，將該各個通道之燈光亮度數位訊號轉換成各個通道之燈光亮度類比訊號，根據該 各個通道之編碼位址將該各個通道之燈光亮度類比訊號輸出給相應通道之功率放大器401、402、…、或416。例如D/A轉換器3接收到燈光亮度數位訊號00011111及編碼位址0000(通道1之編碼位址)，則D/A轉換器3將燈光亮度數位訊號00011111轉換為燈光亮度類比訊號，並將該燈光亮度類比訊號輸出給功率放大器401(控制通道1)。本實施例中16個通道共用一D/A轉換器3，該D/A轉換器3有16個輸出埠，分別連接16個功率放大器401、402、…、416。若要控制更多通道，只需相應增加D/A轉換器3及相關電路。本實施例選用8位之D/A轉換器。

功率放大器401、402、…、416分別與燈光電路501、502、…、516串聯，用於放大各個通道之燈光亮度類比訊號並控制各個通道燈光電路。每一功率放大器中有一三極管，該三極管既有電流放大之作用，又有作為燈光電路之開關元件以開通和斷開燈光電路中電流之作用。

參閱圖3所示，係本發明多通道燈光控制方法之流程圖。

步驟S300，設置電腦1及微控制器之通訊串列埠參數。電腦1之串列埠參數包括串列埠號、串列傳輸速率、資料位元、停止位元和校驗位元等，微控制器之串列埠參數包括串列傳輸速率、資料位元、停止位元和校驗位元等。

步驟S301，電腦1判斷串列埠是否設置正確。

步驟S302，若串列埠設置錯誤，則在電腦1之用戶介面上回 饋錯誤資訊給用戶並返回步驟S300。串列埠設置錯誤可能為步驟S300中串列埠號、串列傳輸速率、資料位元、停止位元或校驗位元之設置錯誤，例如所設置之串列埠已被佔用，或串列傳輸速率非合法數值。

步驟S303，若串列埠設置正確，則進行用戶合法性驗證。該步驟之詳細流程在圖4中進行說明。

步驟S304，若係合法用戶，則電腦1接收用戶輸入之各個通道之燈光亮度資料。本實施例可實現各個通道之燈光亮度資料之手動及自動輸入。手動輸入係用戶利用滑鼠移動亮度滑塊之位置，或係利用鍵盤輸入燈光亮度之具體數值，還可為其他適用之方式。自動輸入係透過量測軟體設定燈光亮度後調用軟體介面來實現。假定燈光亮度資料為0~255之間之整數，則用戶輸入之合法燈光亮度資料為0~255之間之整數，亮度滑塊位置也表示0~255之間之整數。

步驟S305，電腦1透過串列埠發送各個通道之燈光亮度資料給微控制器。本實施例中電腦1發送16個通道之燈光亮度資料給微控制器。

步驟S306，微控制器接收並處理各個通道之燈光亮度資料，產生各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址。

微控制器內有唯讀存儲區，各級別燈光亮度所對應之燈光亮度數位訊號預先儲存在該唯讀存儲區中。本實施例把燈光亮度分為0~255共256個級別，一級別之燈光亮度存儲在該唯讀 存儲區中之一存儲單元，每一存儲單元為一位元組，如位址0x0100存儲0級亮度之燈光亮度數位訊號00000000，0x0101存儲1級亮度之燈光亮度數位訊號00000001，…，0x01FF存儲255級亮度之燈光亮度數位訊號11111111。考慮到低級別亮度(如1級、2級亮度)在經過D/A轉換及功率放大後不能開通燈光電路501、502、…、516之電流，而用戶期望其輸入之燈光亮度資料大於0(即亮度級別大於0)時能看到燈光開通，因此在存儲燈光亮度數位訊號時對燈光亮度數位訊號作一轉換，如把1級亮度00000001轉換為00001000，2級亮度02H轉換為00001001，…，將轉換後之燈光亮度數位訊號存儲到其對應之存儲單元，使得低級別亮度也能開通燈光電路501、502、…、516之電流。

微控制器接收到電腦1輸出之各個通道之燈光亮度資料後，依次將所接收之各個通道之燈光亮度資料轉換成該唯讀存儲區中某個級別之燈光亮度之對應位址，然後取出該位址所對應之燈光亮度數位訊號。例如位址0x0100存儲0級亮度00000000，0x0101存儲1級亮度00001000，…，0x011F存儲31級亮度00011111，…，0x01FF存儲255級亮度11111111，則若接收之燈光亮度資料係31級，微控制器先找到31級亮度之存儲位址0x011F，再取出0x011F中存儲之燈光亮度數位訊號00011111，若接收之燈光亮度資料係1級，微控制器先找到1級亮度之存儲位址0x0101，再取出0x0101中存儲之燈光亮度數位訊號00001000。在這一步驟中，微控制器先判斷 所接收之資料是否正確，若係錯誤資料，微控制器對該錯誤資料進行清零處理，不向D/A轉換器3發送燈光亮度數位訊號。例如合法之燈光亮度資料在0~255之內，若用戶輸入-50，則對該資料進行清零處理。

上述僅為微控制器處理各個通道之燈光亮度資料例子之一，用戶還可選擇其他方案來處理各個通道之燈光亮度資料。

微控制器依次處理各個通道之燈光亮度資料時還對各個通道進行位址編碼。微控制器通常有多個並行輸入/輸出(Input/Output，I/O)埠，如P0、P1、P2及P3，每個I/O埠均為8位。本實施例對16通道之燈光進行控制，只需使用P1中4位，例如選擇P1之低四位元輸出位址編碼，以二進位數位0000表示通道1，0001表示通道2，…，1111表示通道16。若要控制更多通道之燈光，只需使用I/O埠之更多位，如使用5位即可控制32個通道。

步驟S307，微控制器將各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址發送給D/A轉換器3。微控制器發出之燈光亮度數位訊號係8位元之並行資料。

步驟S308，D/A轉換器3將微控制器發送之各個通道之燈光亮度數位訊號轉換成各個通道之燈光亮度類比訊號，並根據各個通道之編碼位址將該各個通道之燈光亮度類比訊號輸出到相應通道之功率放大器401、402、…、或416。D/A轉換器3若收到編碼位址0000，則將轉換後之燈光亮度類比訊號輸出 給功率放大器401；若收到編碼位址0001，則將轉換後之燈光亮度類比訊號輸出給功率放大器402；…；若收到編碼位址1111，則將轉換後之燈光亮度類比訊號輸出給功率放大器416。

步驟S309，功率放大器401、402、…、416對各個通道之燈光亮度類比訊號進行放大並控制燈光電路501、502、…、516中之燈光亮度。該功率放大器401、402、…、416透過三極管放大燈光亮度類比訊號，該三極管既有電流放大之作用，又有作為燈光電路501、502、…、516之開關元件以開通和斷開燈光電路501、502、…、516中電流之作用。

在步驟S306中，微控制器接收各個通道之燈光亮度資料之後，還立即將所接收之各個通道之燈光亮度資料發送給電腦1，電腦1判斷所接收之各個通道之燈光亮度資料與所發送之各個通道之燈光亮度資料是否相同，若不同，則在電腦1之用戶介面上回饋錯誤資訊給用戶。該步驟係校驗串列埠傳輸是否有錯誤，若資料傳輸過程中發生錯誤，則電腦1接收到之各個通道之燈光亮度資料與發送給微控制器之資訊不相同。

參閱圖4所示，係圖3中步驟S303之詳細流程圖。

步驟S400，電腦1從微控制器讀取機台配置資訊。所述機台係多通道燈光所在之量測機台，機台配置資訊包括機台編號、機台生產日期及軟體版本號。

步驟S401，電腦1接收用戶輸入之驗證碼。電腦1根據上一步驟獲取之機台配置資訊提供驗證介面，在驗證介面上顯示機台編號、機台生產日期及軟體版本號。

步驟S402，電腦1將用戶輸入之驗證碼發送給微控制器。

步驟S403，微控制器將接收到之驗證碼與微控制器內存儲之驗證碼進行比較，若相同，則判斷為合法用戶，否則判斷為非法用戶。

步驟S404，微控制器發送驗證結果給電腦1。

步驟S405，電腦1判斷是否係合法用戶，若係合法用戶，則流程結束。

步驟S406，若非合法用戶，則電腦1在其用戶介面上回饋錯誤資訊並返回步驟S401。

本發明多通道燈光控制系統及方法，雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。任何熟悉此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神及範圍內，當可做更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S300‧‧‧設置通訊串列埠參數

S301‧‧‧是否設置正確

S302‧‧‧提示錯誤資訊

S303‧‧‧用戶合法性驗證

S304‧‧‧接收燈光亮度資料

S305‧‧‧發送燈光亮度資料

S306‧‧‧處理燈光亮度資料

S307‧‧‧輸出燈光亮度數位訊號及編碼位址

S308‧‧‧燈光亮度數位訊號轉換為燈光亮度類比訊號

S309‧‧‧放大燈光亮度類比訊號並控制燈光亮度

Claims (10)

1. 一種多通道燈光控制系統，包括電腦與多個功率放大器，所述電腦用於接收及發送用戶設置之各個通道之燈光亮度資料，所述多個功率放大器用於控制多個通道燈光電路之亮度調節，該系統還包括：控制器，與電腦相連，用於接收及處理電腦發送之各個通道之燈光亮度資料，產生各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址，所述各個通道之燈光亮度數位信號被轉換為大訊號，使得低級別亮度之燈光亮度數位訊號能夠開通燈光電路；及數位/類比轉換器，該數位/類比轉換器與控制器及多個功率放大器相連，用於接收控制器產生之各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址，將所接收之各個通道之燈光亮度數位訊號轉換成各個通道之燈光亮度類比訊號，並根據所接收之各個通道之編碼位址將該各個通道之燈光亮度類比訊號發送給相應通道之功率放大器，以控制各個通道燈光電路之亮度調節，所述功率放大器透過三極管對相應通道之燈光亮度類比信號進行放大並控制燈光電路中之燈光亮度，所述三極管既有電流放大之作用，又有作為燈光電路的開關元件以開通和斷開燈光電路中電流之作用。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多通道燈光控制系統，所述通道之編碼位址係該通道之二進位編碼。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多通道燈光控制系統，所述各個通道之燈光亮度資料分為不同級別，各個級別燈光亮度資料所對應之燈光亮度數位訊號存儲在所述控制器之唯讀存儲區中。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多通道燈光控制系統，所述之控制器係微控制器。
5. 一種多通道燈光控制方法，該方法包括步驟：設置電腦及控制器之通訊參數；電腦接收用戶輸入之各個通道之燈光亮度資料；電腦發送各個通道之燈光亮度資料給控制器；控制器接收並處理各個通道之燈光亮度資料，產生各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址，所述各個通道之燈光亮度數位信號被轉換為大訊號，使得低級別亮度之燈光亮度數位訊號能夠開通燈光電路；控制器將各個通道之燈光亮度數位訊號及各個通道之編碼位址發送給數位/類比轉換器；數位/類比轉換器將所接收之各個通道之燈光亮度數位訊號轉換成各個通道之燈光亮度類比訊號，並根據所接收之各個通道之編碼位址將該各個通道之燈光亮度類比訊號輸出給相應通道之功率放大器；及各個通道之功率放大器透過三極管對相應通道之燈光亮度類比訊號進行放大並控制相應通道燈光電路中之燈光亮度，所述三極管既有電流放大之作用，又有作為燈光電路的開關元件以開通和斷開燈光電路中電流之作用。
6. 如申請專利範圍第5項所述之多通道燈光控制方法，所述設置通訊參數步驟後還包括：電腦判斷串列埠是否設置正確；若串列埠設置錯誤，則在電腦之用戶介面上回饋錯誤資訊給用戶；及若串列埠設置正確，則進行用戶合法性驗證。
7. 如申請專利範圍第6項所述之多通道燈光控制方法，所述用戶合法性驗證之步驟包括：電腦從控制器讀取多通道燈光所在機台之配置資訊；電腦接收用戶輸入之驗證碼；電腦將用戶輸入之驗證碼發送給控制器；控制器將接收到之驗證碼與控制器內存儲之驗證碼進行比較，若相同，則判斷為合法用戶，否則判斷為非法用戶；控制器發送驗證結果給電腦；及若驗證結果為非法用戶，則電腦在其用戶介面上回饋錯誤資訊並返回接收驗證碼之步驟。
8. 如申請專利範圍第7項所述之多通道燈光控制方法，所述機台之配置資訊包括機台編號、機台生產日期及軟體版本號。
9. 如申請專利範圍第5項所述之多通道燈光控制方法，所述之控制器接收並處理各個通道之燈光亮度資料之步驟包括：依次將所接收各個通道之燈光亮度資料轉換成該控制器唯讀存儲區中某個級別燈光亮度資料之對應位址；及取出該位址所對應之燈光亮度數位訊號。
10. 如申請專利範圍第5項所述之多通道燈光控制方法，在所述 控制器接收各個通道之燈光亮度資料之步驟後，還包括將所接收之各個通道之燈光亮度資料發送給電腦，電腦判斷所接收之各個通道之燈光亮度資料與所發送之各個通道之燈光亮度資料是否相同，若不同，則在電腦用戶介面上回饋錯誤資訊給用戶。