本发明专利技术公开了一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置及调节方法，所述照度变化速率调节装置包括电源模块、时间采集装置、DSP模块、BUCK电路模块和LED照明模块；电源模块为时间采集装置、DSP模块、BUCK电路模块和LED照明模块提供电源；时间采集装置用于采集作业人员的反应时间；DSP模块用于对时间采集装置采集到的作业人员的反应时间进行处理，利用DSP的epwm外设输出照度变化周期T对应的PWM波，PWM波输入至BUCK电路模块的开关作为驱动信号；BUCK电路模块根据DSP模块输出的驱动信号对LED照明模块的照度变化速率进行调节控制。该装置通过采集作业人员完成任务的反应时间，自动识别其与期望反应时间的差值，及时调控照度变化速率来引导人员的生理警觉性。度变化速率来引导人员的生理警觉性。度变化速率来引导人员的生理警觉性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置及调节方法
[0001]本专利技术涉及照明系统
，尤其涉及一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置及调节方法。
技术介绍
[0002]照明环境能够影响作业人员的警觉性和作业效率，目前对于照明系统的研究大多集中于静态照明，通过改变照明亮度、色温等对光环境进行调节，来改变人员的视觉感知；对于动态照明研究较少，主要集中在改变常见的光照参数，对于照度变化速率调节的研究还存在空缺。
技术实现思路
[0003]针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置及调节方法，通过采集作业人员完成任务的反应时间，自动识别其与期望反应时间的差值，及时调控照度变化速率来引导人员的生理警觉性。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置，其特征在于：包括电源模块、时间采集装置、DSP模块、BUCK电路模块和LED照明模块；
[0006]电源模块为时间采集装置、DSP模块、BUCK电路模块和LED照明模块提供电源；
[0007]时间采集装置用于采集作业人员的反应时间；
[0008]DSP模块用于对时间采集装置采集到的作业人员的反应时间进行处理，利用DSP的epwm外设输出照度变化周期T对应的PWM波，PWM波输入至BUCK电路模块的开关作为驱动信号；
[0009]BUCK电路模块根据DSP模块输出的驱动信号对LED照明模块的照度变化速率进行调节控制。
[0010]进一步的，所述时间采集装置包括刺激显示模块和反应按键，刺激显示模块用于产生刺激图形，反应按键用于作业人员进行反应操作，作业人员按压反应按键时，刺激图形中断。
[0011]进一步的，所述DSP模块包括计数器、信号发生电路CPU2和控制电路CUP1；
[0012]计数器对刺激显示模块出现刺激图形至图形中断的时间进行计数，并将计数结果t作为反应时间输入至信号发生电路CPU2；
[0013]信号发生电路CPU2根据作业人员的反应时间t与期望反应时间t
ref
计算照度变化周期T，输出至控制电路CUP1；
[0014]控制电路CUP1根据照度变化周期T生成对应的PWM信号作为BUCK电路模块的驱动信号。
[0015]进一步的，信号发生电路CPU2根据作业人员的反应时间t与期望反应时间t
ref
计算照度变化周期T的具体操作包括以下步骤，
[0016]步骤1：信号发生电路CPU2计算作业人员的反应时间t与期望反应时间t
ref
之间的差值Δt；
[0017]步骤2：计算照度变化速率的变化值Δv与Δt之间的关系，输出Δv；
[0018]步骤3：将上一阶段的照度变化速率v
k
‑1与Δv相加，得到当前时刻输出的照度变化速率v
k
，即v
k
＝v
k
‑1+Δv；
[0019]步骤4：根据当前的照度变化速率计算当前照度变化周期T，则T＝600/v
k
。
[0020]进一步的，步骤2中照度变化速率的变化值Δv与Δt之间关系根据公式t＝300.3e
‑
0.6274v
+01.427e
‑
0.0016v
计算得出；
[0021]式中，v表示照度变化速率，根据步骤1中得出的Δt即可求出照度变化速率的变化值Δv。
[0022]进一步的，控制电路CUP1包括电阻R1、R2、低通滤波器LPF、控制器、PI调节器和驱动电路，R1、R2将LED照明模块输出的电压进行分压，经过低通滤波器LPF完成对LED照明模块输出电压的采样；
[0023]控制器将信号发生电路CPU2输出的当前照度变化周期T作为LED照明模块的参考电压V
ref
，并将采集到的LED照明模块输出电压转换成数字信号，与参考电压V
ref
做差，经PI调节器输出占空比，再通过驱动电路生成PWM信号作为BUCK电路模块的驱动信号。
[0024]进一步的，所述BUCK电路模块包括开关Q1、Q2、电感L和电容C1、C2，BUCK电路模块输入电压为V
in
，且V
in
恒定电压供电，通过调节Q1、Q2开关的占空比来控制输出给光照系统的电压；当Q1导通，Q2关断，电感L中的电流增大，照明系统电压大小等于V
in
‑
V
L
，实际输出给照明系统的电压上升，其中V
L
表示电感L两端的电压，V
L
的方向为左正右负；当Q1关断，Q2导通，此时照明系统的电压由之前导通时电感的储能提供，照明系统电压大小等于
‑
V
L
，并不断减小。
[0025]进一步的，一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置的调节方法，其特征在于，包括以下步骤，
[0026]S1：将已被实验验证的人体期望反应时间t
ref
输入装置的信号发生电路CPU2中；
[0027]S2：时间采集装置出现刺激图形，作业人员进行识别判断，并做出反应；
[0028]S3：DSP模块对作业人员的反应时间进行计算处理，输出相应的PWM波作为BUCK电路模块的驱动信号；
[0029]S4：BUCK电路模块对LED照明模块的照度变化速率进行调节；
[0030]S5：重复步骤S2
‑
S5，对LED照明模块的照度变化速率进行实时更新调节。
[0031]本专利技术的有益效果是：
[0032]1、本专利技术中公开了一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置，该装置能够采集作业人员的反应时间，并通过作业人员的反应时间对照明系统进行相应的照度变化速率动态调节，从而干预和引导作业人员的生理警觉性，提高作业效率。
[0033]2、本专利技术的照度变化速率调节装置中DSP模块对作业人员的反应时间和预期反应时间进行处理，输出当前照度变化周期T作为LED照明模块的参考电压V
ref
，当LED照明模块输出电压值小于参考电压V
ref
会使输出的占空比增大，从而增加导通时间增大输出电压；当LED照明模块输出电压值大于参考电压V
ref
会使输出占空比减小，从而减小导通时间减小输出电压，增大开关频率达到输出电压可以更快跟随指令电压，使整个装置更加具有快速响
应性。
附图说明
[0034]图1为本专利技术中基于任务反应时间的照度变化速率调节装置结构示意图；
[0035]图2为本专利技术中不同的照度变化速率与作业人员的反应时间拟合曲线；
[0036]图3为本专利技术中基于任务反应时间的照度变化速率调节装置的调节方法流程图；
[0037]图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置，其特征在于：包括电源模块、时间采集装置、DSP模块、BUCK电路模块和LED照明模块；电源模块为时间采集装置、DSP模块、BUCK电路模块和LED照明模块提供电源；时间采集装置用于采集作业人员的反应时间；DSP模块用于对时间采集装置采集到的作业人员的反应时间进行处理，利用DSP的epwm外设输出照度变化周期T对应的PWM波，PWM波输入至BUCK电路模块的开关作为驱动信号；BUCK电路模块根据DSP模块输出的驱动信号对LED照明模块的照度变化速率进行调节控制。2.根据权利要求1所述的一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置，其特征在于：所述时间采集装置包括刺激显示模块和反应按键，刺激显示模块用于产生刺激图形，反应按键用于作业人员进行反应操作，作业人员按压反应按键时，刺激图形中断。3.根据权利要求2所述的一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置，其特征在于：所述DSP模块包括计数器、信号发生电路CPU2和控制电路CUP1；计数器对刺激显示模块出现刺激图形至图形中断的时间进行计数，并将计数结果t作为反应时间输入至信号发生电路CPU2；信号发生电路CPU2根据作业人员的反应时间t与期望反应时间t
ref
计算照度变化周期T，输出至控制电路CUP1；控制电路CUP1根据照度变化周期T生成对应的PWM信号作为BUCK电路模块的驱动信号。4.根据权利要求3所述的一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置，其特征在于，信号发生电路CPU2根据作业人员的反应时间t与期望反应时间t
ref
计算照度变化周期T的具体操作包括以下步骤，步骤1：信号发生电路CPU2计算作业人员的反应时间t与期望反应时间t
ref
之间的差值Δt；步骤2：计算照度变化速率的变化值Δv与Δt之间的关系，输出Δv；步骤3：将上一阶段的照度变化速率v
k
‑1与Δv相加，得到当前时刻输出的照度变化速率v
k
，即v
k
＝v
k
‑1+Δv；步骤4：根据当前的照度变化速率计算当前照度变化周期T，则T＝600/v
k
。5.根据权利要求4所述的一种基于任务反应时间的照度变化速率调节装置，其特征在于，步骤2中照度变化速率的变化值Δv与Δt之间关系根据公式t＝300.3e
‑
0....
【专利技术属性】
技术研发人员：陈登凯，严廷雄，周垚，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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