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新型数字硅控LED调光控制器
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wxg1988
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wxg1988
发表于 2012-9-11 16:21
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新型数字硅控LED调光控制器
控制器
,
按键
一.开发背景
现今LED发展相当迅速,随着使用的推广,使用范围也越来越广,对其配套设施也要求越来越高。对于可控硅控制调光的装置,原先的模拟元件的可控硅调节器,已经不能满足当今市场发展的需求。本方案针对此种现象,在工业控制的调功器的基础上,进行改进并重新设计,推出全新的数字调光控制。藉此为国人的LED事业贡献自己的一份力量。
二.性能指标
1.两个按键输入,调节输出占空比。
2.两位数码管显示,显示占空比。
3.485通讯接口,以实现远程控制。
4.提供内部温度检测,实现关键元件过温保护。
5.检测负载温度,实现自动减载控制。
6.对输入交流电压检测,实现输入补偿。
7.控制电路与主电路完全隔离,安全可靠。
三.方案简述
为了能够用数字的方式,对可控硅进行控制,使用两个按键作为控制设定输入,用两个数码管,作为可控硅占空比的显示。具有通讯控制功能,以支持物联网的需求。具有内部温度检测功能,检测内部关键元件,如可控硅的温度,当检测到温度超过设定值时,关闭可控硅输出,使得输出占空比为0。具有外部负载温度检测功能,当LED温度超过动作点时,执行此程序,对输出进行减载,直至实现热平衡,从而避免由于温度过高,造成LED光衰加速或部件损坏。
四.设计方案分解
主控制芯片,采用ATMEL公司的ATMEGAL48V,这是具有4K的FLASH,512RAM和256字节的EEPROM的高性能MCU。整机电源不采用阻容降压的方式,而是把供电电源和过零检测进行合成,采用一颗220VAC/9*2的变压器,因为设计整机工作电流约20mA,变压器功率约在1W左右,这样设计相对于阻容降压成本会高些,但把整机控制部分与主电路部分进行了完全隔离,不用担心安全性,而且对后期改进和电路的拓展带来很大的便利。
对于可控硅进行数字化控制,必须对控制的交流电压过零点进行检测,我通过检测9V交流电压,与地构成的过零比较器来实现零点的识别,比较器由LM393构成,在输出为低电平时,表示此时为过零点。通过电阻R8,R9,稳压管D3,D4分别对其限流,并限制正向差模输入电压为3.3V,反向电压输入电压为-0.7V,实现对比较器的保护。
在电路的可靠性设计上,考虑到可控硅比较耐大电流冲击,当大电流时会迅速发热的特点,备留了一个采样端口,用于采样可控硅表面温度,当其温度大于设定值时,关闭使其导通角为0.还备留了一个采样端口,作为外部LED温度检测,当LED温度超过设定温度时,可以按照预定的程序,对LED灯进行减载,直至恢复正常,或达到热平衡。
为了满足物联网控制的需求,本设计还预留了485通讯部分,通过485通讯,按照设计的协议,可以借助于无线网络或宽带,对LED进行控制,当然,这仅仅是一个扩展功能,不作为基本功能。
最后主控部分,采用经典的光耦MOC3063,作为隔离驱动电路,通过他来驱动双相可控硅。
显示部分采用7段双数码管共阴,为了节约,驱动端口由单片机直接驱动,采用动态扫描的方式进行控制。
电路原理图见附件
五.软件实现分析
ATMEGAL48V是一款高性价比的单片机,内置多种外设。
实现这个电路功能需要用到外部中断0和1,均为下降沿产生中断;内部定时器T0,产生1ms中断,用于数码管的动态显示扫描;内部定时器T1,按照参数设定值,在外部中断发生时置位,以实现对可控硅的延迟触发。
模数转换器中断是必须打开的,实现对外部负载温度采样和对内部关键器件温度的采样,采样出的数值再经判断处理执行相关程序;由于用到485通讯,所以串口USART中断也必须打开;这样一来,整个程序,共需打开6个中断。
外部两个按键采用扫描的方式读入,在有按键为低时,延迟10MS后,再读入,还是为低则执行处理程序,这样可以有效避免按键的抖动。
对于主程序控制部分,尽可能做到简单些,对那些对实时性要求不强的,可以按照循环方式进行控制的,放在主程序,把显示数据处理和显示程序可以放在定时器0的中断里进行处理。
对于可控硅输出占空比控制,分别放在两个外部中断里,以满足实时性控制要求,最大提高控制的计算精度。
具体细节部分,每个工程师的思维方式不一样,可能对程序架构不一样,但对这些小的东西来说,这些架构不太重要,关键的是做出稳定可靠的产品,这才是真正的王道!
主程序流程图,详见附件,个人观点,仅供参考。
也请大家多支持,谢谢大家!
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