一种智能调光LED实验设备制造技术

本发明专利技术公开了一种智能调光LED实验设备，该实验设备由电源模块、滤波器、恒压电路、恒流电路、光传感器、控制模块、接口模块和显示模块组成。其中滤波器为EMI滤波器，恒压电路为L6562单级PFC恒压电路，恒流电路为HV9910降压恒流电路，光传感器为BH1710数字光强传感器，控制器为AT89C2051微处理器。光传感器BH1710采集到环境光强信息后通过I2C通信协议发送给控制器AT89C2051为主要器件的控制中心，控制中心接收到数据进行处理，然后依据数据改变恒流电路HV9910的PWMD脚的PWM输入信号的占空比，进而达到自动调光的目的。该实验设备兼容性好、结构简单、成本较低，能够实现LED自动调光节能，可以让学生充分的理解LED自动调光的原理。

【技术实现步骤摘要】
一种智能调光LED实验设备
本专利技术涉及教学实验设备
，特别涉及一种智能调光LED实验设备。
技术介绍
随着近年来石油、煤炭、天然气等不可再生资源的日渐枯竭和人类对能源需求的日益增加，节能减排引起了人们的高度重视。LED作为一种新型照明光源技术已经备受关注，各国也开始出台相关政策限制白炽灯，日光灯的生产销售，转而扶持LED。LED光源具有很高的效能，消耗能量较同光效的白炽灯减少80%，又不含汞和玻璃，被公认为绿色节能先锋。为了更好地发挥LED照明节能的优点，在LED驱动器中加入调光功能是大势所趋。通常，LED驱动器的调光方式有3种：可控硅调光、模拟调光、PWM调光。每种调光方式都有其优点及局限性。PWM调光是使开关电路以相对于人眼识别能力来说足够高的频率工作，通过设置周期和占空比来改变输出电流平均值，其输出电流只有两种状态：最大额定工作电流和零电流。模拟调光是通过改变输出电流的幅值来实现调光功能，可控硅调光是通过调节电源的输出功率来实现调光功能。PWM调光可以保证LED的色温恒定，驱动器的效率较高，并且能够进行精确控制。模拟调光相对PWM调光电路简单、容易实现，但会使LED色温发生变化，同时效率低、输出电流精度不易调节、调光范围有限。可控硅调光是利用现有的可控硅调光器，通过改变可控硅的导通角，调节输出功率来实现调光，其优点是不用改变原有日光灯调光设备。但是缺点更严重：其会严重降低驱动器效率及功率因数，同时也会使LED产生闪烁。因此，如何调节LED发光亮度，提供给人们一个舒适的视觉环境的同时，有效的降低了电力能源消耗，已成为急需解决的技术问题。与此同时，在高职院校的光电专业教学中，如何让学生深入的理解LED驱动与调光原理，进而掌握LED照明控制系统的设计与实现，是目前教学中的一项重要任务，然而没有一款能够直接应用于教学中的实验设备。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种智能调光LED实验设备，该设备电路简单、成本低廉、可操作性强，该设备将LED数码管、点阵LED灯作为被控对象，模拟LED照明产品的实际应用，其中该设备测量照度数据后根据算法调节LED发光亮度，对降低电力能源消耗有着很好的辅助作用。为达上述目的，本专利技术采取如下方案：一种智能调光LED实验设备，该教学实验设备由电源模块、滤波器、恒压电路、恒流电路、光传感器、控制模块、接口模块和显示模块组成，其特征在于：电源模块为该教学实验设备提供电源；滤波器为EMI滤波器，与恒压电路连接，用于抑制交流电网中高频干扰，该EMI滤波器的电路中包括共模电容Cy1、Cy2、Cy3、Cy4，共模电感L1，差模电容Cx1、Cx2，压敏电阻RV以及负温度系数的热敏电阻NTC；恒压电路为L6562单级PFC恒压电路，分别与滤波器和恒流电路连接，该单级PFC恒压电路中包括开关管、稳压芯片TL431和光电耦合器PC817；控制模块为AT89C2051微处理器，分别与恒流电路、光传感器、显示模块和接口模块连接，控制模块接收来自光传感器的数据并向恒流电路输出控制信号，控制模块通过数据I/O与显示模块连接，并通过RS232接口与接口模块连接；所述显示模块为LED数码管；光传感器为BH1710新型数字光强传感器，与控制模块相连，该光传感器使用稳压芯片AMS1117来提供3.3V工作电压，光传感器BH1710的引脚ADDR接至GND，引脚DVI经1μF电容接GND，引脚SCL与SDA分别经过1kΩ的限流电阻接控制模块AT89C2051的P3.2与P3.3脚；恒流电路为HV9910降压恒流电路，分别与恒流电路和LED阵列连接，HV9910的PWMD引脚与控制模块AT89C2051的调光I/O端口P1.0引脚相连。优选的，共模电感L1是由两个匝数相同、绕向相反的绕组构成，共模电容和差模电容为安规电容。本专利技术具有以下优点和积极效果：1）该教学实验设备兼容性好，整体电路无需用到专用的调光IC，结构简单，成本较低，能够实现LED自动调光节能，并可以设置随环境亮度的逐渐变暗，利用光敏探头信号反馈，使LED照明发光亮度逐渐加强。可以让学生充分的理解LED自动调光的原理。3）利用接口模块，实验设备之间能够进行数据通信，实现LED照明的网络化控制；4）该教学实验设备按照实验难度分为基础性实验、综合性实验和设计性实验三个层次，其中设计性实验可以极大地激发学生的实验热情，调动学生的积极性和主动性；使学生从市场和用户的角度出发，提高学生的自主学习能力和岗位适应能力；5）该教学实验设备适用于光源与照明专业的实验教学，填补了市场空白。附图说明图1为该教学实验设备的系统组成原理图；图2为该教学实验设备中滤波器电路原理图；图3为该教学实验设备中恒压电路原理图；图4为该教学实验设备中恒流电路原理图；图5为该教学实验设备中光传感器电路原理图；图6为该教学实验设备中控制模块电路原理图；图7为该教学实验设备的集中式网络拓扑图；图8为该教学实验设备的集散式网络拓扑图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式做进一步的说明。该教学实验设备的原理图如图1所示。一种智能调光LED实验设备，该实验设备由电源模块、滤波器、恒压电路、恒流电路、光传感器、控制模块、接口模块和显示模块组成，电源模块为该教学实验设备提供电源，显示模块为LED数码管。学生操作时候只需将该教学实验设备与LED阵列相连即可操作，实验操作非常简便。其中滤波器为EMI滤波器，恒压电路为L6562单级PFC恒压电路，恒流电路为HV9910降压恒流电路，光传感器为BH1710新型数字光强传感器，控制模块为AT89C2051微处理器。光传感器BH1710采集到环境光强信息后通过I2C通信协议发送给控制模块AT89C2051为主要器件的控制中心，控制中心接收到数据进行处理，然后依据数据改变恒流电路HV9910的PWMD脚的PWM输入信号的占空比，进而达到自动调光的目的。滤波器电路原理图如图2所示。EMI滤波器主要用来抑制交流电网中高频干扰对驱动设备的影响，同时也抑制驱动设备由于高频开关而对交流电网产生的影响，干扰主要为共模干扰和差模干扰。共模电容Cy1、Cy2、Cy3、Cy4和共模电感L1用来滤除共模噪声，L1是由两个匝数相同、绕向相反的绕组构成。Cx1、Cx2是差模电容，用来滤除差模干扰。共模电容要选择Y2安规电容，差模电容选择X1安规电容，RV是压敏电阻，NTC是负温度系数的热敏电阻。恒压电路原理图如图3所示。意法半导体公司生产的峰值电流型控制芯片L6562被广泛应用于有源功率因数（APFC）校正电路中，其工作在临界（TM）模式，通过控制电感峰值电流，使得输入电流跟随输入电压变化，以达到功率因数校正的目的。而单级PFC恒压电路是将有源功率因数校正电路中的升压电感替换为变压器，并进行其他改进，形成的反激拓扑电路。在图3所示的电路中，当开关管Q2打开时，经过EMI滤波器之后的交流输入电压经过整流桥整流、输入滤波电容C1之后，加在变压器T1的原边电感上，电感电流线性上升，此时变压器副边整流二极管VD5和VD6反向截止，输出端由输出电容Co和Co1供电。当原边电流检测电阻R12上的电压达到L6562CS引脚的基准电压时，开关管Q2关断，此时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能调光LED实验设备，该实验设备由电源模块、滤波器、恒压电路、恒流电路、光传感器、控制模块、接口模块和显示模块组成，其特征在于：电源模块为该教学实验设备提供电源；滤波器为EMI滤波器，与恒压电路连接，用于抑制交流电网中高频干扰，该EMI滤波器的电路中包括共模电容Cy1、Cy2、Cy3、Cy4，共模电感L1，差模电容Cx1、Cx2，压敏电阻RV以及负温度系数的热敏电阻NTC；恒压电路为L6562单级PFC恒压电路，分别与滤波器和恒流电路连接，该单级PFC恒压电路中包括开关管、稳压芯片TL431和光电耦合器PC817；控制模块为AT89C2051微处理器，分别与恒流电路、光传感器、显示模块和接口模块连接，控制模块接收来自光传感器的数据并向恒流电路输出控制信号，控制模块通过数据I/O与显示模块连接，并通过RS232接口与接口模块连接；所述显示模块为LED数码管；光传感器为BH1710新型数字光强传感器，与控制模块相连，该光传感器使用稳压芯片AMS1117来提供3.3V工作电压，光传感器BH1710的引脚ADDR接至GND，引脚DVI经1μF电容接GND，引脚SCL与SDA分别经过1 kΩ的限流电阻接控制模块AT89C2051的P3.2与P3.3脚；恒流电路为HV9910降压恒流电路，分别与恒流电路和LED阵列连接，HV9910的PWMD引脚与控制模块AT89C2051的调光I/O端口P1.0引脚相连。...

【技术特征摘要】
1.一种智能调光LED实验设备，该实验设备由电源模块、滤波器、恒压电路、恒流电路、光传感器、控制模块、接口模块和显示模块组成，其特征在于：电源模块为该教学实验设备提供电源；滤波器为EMI滤波器，与恒压电路连接，用于抑制交流电网中高频干扰，该EMI滤波器的电路中包括共模电容Cy1、Cy2、Cy3、Cy4，共模电感L1，差模电容Cx1、Cx2，压敏电阻RV以及负温度系数的热敏电阻NTC；恒压电路为L6562单级PFC恒压电路，分别与滤波器和恒流电路连接，该单级PFC恒压电路中包括开关管、稳压芯片TL431和光电耦合器PC817；控制模块为AT89C2051微处理器，分别与恒流电路、光传感器、显示模块和接口模块连接，控制模块接收来自光传感器的数据并向恒流电路输出控制信号，控制模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹志光，
申请(专利权)人：詹志光，
类型：发明
国别省市：广东,44