CN101702859B - 可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可逐个调光的灯杯型冷光灯控制系统，包括单片机、滤波器、降压变压器、全波整流电路、零点检测电路、三端稳压器以及多组灯杯控制电路。灯杯控制电路中包括光电隔离驱动控制器、可控硅功率控制器、卤素灯变压器等。单片机分别连接各组灯杯控制电路。该控制系统采用独立控制方式，利用单片机和电力电子器件对灯杯型冷光灯中的每一个灯杯分别进行调光控制，可以使灯杯型冷光灯实现各个灯杯逐个调光。在调光过程中可以只有一个灯杯处于在调光状态，其余灯杯都工作在全亮或者关断状态，因此色温基本保持不变，可以满足各类舞台演出对舞台灯光提出的不同需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种舞台灯具控制系统，尤其涉及一种利用单片机控制灯杯型冷光灯，使其实现可逐个调光的舞台灯具控制系统，属于照明技术领域。
背景技术
在舞台演出和影视拍摄中，舞台影视灯具发挥着十分重要的作用。它有助于表现节目的内容，体现出作者的创作意图，烘托出艺术气氛，并使观众、摄影(像)机得到正确的颜色感觉和曝光。目前，用于舞台影视照明的灯具有很多种，如聚光灯、泛光灯、柔光灯、变焦成像灯等。这些灯具都有一个共同的特点，即光源只有一个，需要在同一台灯上完成聚光调节、散光控制、变焦等操作。为此，需要设置单独的调光台来控制调光。
在专利申请号为200510102315.8的中国发明专利申请中，提供了一种舞台灯光调节装置。该舞台灯光调节装置包括信号输入及处理部分、控制生成部分和执行部分；信号输入处理部分包括信号输入单元和信号处理单元，控制生成部分包括微电脑控制单元及反馈单元构成，执行部分包括主IGBT单元、辅IGBT单元、滤波单元和受控功率单元；控制生成部分的信号输入端连接信号输入处理部分的输出端、控制输出端连接执行部分的输入端、反馈输入端通过反馈单元连接执行部分的反馈输出端、反馈输出端连接信号输入及处理部分的反馈输入端。该舞台灯光调节装置适用于所有类型的负载调光以及所有类型的负载调压。
灯杯型冷光灯是一种新近研发出来的舞台影视灯具(可进一步参考中国发明专利ZL200710177261.0和实用新型专利ZL200720002576.7、ZL200720002575.2)。它的特点是将热量从灯杯泡后面辐射出去，从而减少了演出人员受到的红外辐射，具有在相同照度下耗电量小、节约电能、温度低、重量轻、使用寿命长(为普通卤钨灯的十到二十倍)以及安装方便等优点。但是，现有灯杯型冷光灯的光源是由多个冷反射照明灯杯串联而成的。这种串联方式的缺陷是所有的灯杯必须同时点亮或同时熄灭。由于灯杯是串联在电路中的，只要有一个出现故障，就不能在220V电压下正常使用，从而影响整个舞台灯具的亮度。另外，采用该种灯杯型冷光灯的舞台影视灯具也不能逐个调节每一个灯杯的亮度，不能充分满足各类舞台演出对灯光的不同需要。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统。该控制系统对灯杯型冷光灯中的各个灯杯独立进行控制，使其实现可逐个调光。
为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：
一种可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统，其特征在于：
所述可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统包括单片机、滤波器、降压变压器、全波整流电路、零点检测电路、三端稳压器以及多组灯杯控制电路；其中，所述单片机分别连接各组灯杯控制电路，各组灯杯控制电路分别对灯杯型冷光灯中的各个灯杯独立进行调光控制；
外部的交流电源连接滤波器的输入端，经所述滤波器处理后的交流电分为两路，一路供给所述降压变压器的输入端，另一路供给灯杯控制电路中的可控硅功率控制器；
所述降压变压器的输出端连接所述全波整流电路的输入端，经所述全波整流电路后分为两路，其中一路供给所述零点检测电路的输入端，另外一路供给所述三端稳压器的输入端；
所述零点检测电路的输出端连接单片机的同步信号输入端，所述三端稳压器的输出端连接单片机的Vcc端口。
其中，所述灯杯控制电路包括光电隔离驱动控制器、可控硅功率控制器、卤素灯变压器；
所述光电隔离驱动控制器直接连接所述单片机上的脉宽调制输出端口，所述可控硅功率控制器连接所述光电隔离驱动控制器，所述卤素灯变压器一方面连接被控制的灯杯，另一方面连接所述可控硅功率控制器。
所述可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统还包括功能显示控制面板，所述功能显示控制面板连接所述单片机的信号输出端口。
所述可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统还包括DMX512信号输出/输入插座，所述DMX512信号输出/输入插座连接所述单片机的信号输入端口。
本发明所提供的灯杯型冷光灯控制系统利用单片机和电力电子器件对灯杯型冷光灯中的每一个灯杯分别进行调光控制，在调光过程中可以只有一个灯杯处于在调光状态，其余灯杯都工作在全亮或者关断状态，因此可以满足各类舞台演出对舞台灯光提出的不同需求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
图1为本发明所提供的灯杯型冷光灯控制系统的电气原理方框图；
图2为本灯杯型冷光灯控制系统中，对各灯杯进行调光控制的灯杯控制电路示意图；
图3(a)～图3(c)为图2所示的灯杯控制电路进行调光控制时的导通相角变化示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所提供的灯杯型冷光灯控制系统由单片机、功能显示控制面板、DMX512信号输出/输入插座、滤波器、降压变压器、全波整流电路、零点检测电路、三端稳压器以及多组灯杯控制电路组成。其中单片机可以选择8051系列单片机中的任意一款，如STC89C54RD+等。这种选择是本领域一般技术人员都能够轻易实现的，在此就不详细赘述了。功能显示控制面板连接单片机上用于实现信号输出的P0端口，DMX512信号输出/输入插座连接单片机上用于实现信号输入的P3.0端口。外部的交流(AC)电源连接滤波器的输入端。经滤波器滤波处理后的220V交流电分为两路，一路供给降压变压器的输入端，另一路供给灯杯控制电路中的可控硅功率控制器。降压变压器的输出端连接全波整流电路的输入端。该降压变压器将220V交流电降为9V交流电，经全波整流电路转换为脉动直流电后分为两路，其中一路供给零点检测电路的输入端，另外一路供给三端稳压器的输入端。零点检测电路的输出端连接单片机的P3.2端口。该P3.2端口是同步信号输入端口。三端稳压器将脉动直流电稳压为5V直流电。三端稳压器的输出端连接单片机的Vcc端，以便向单片机提供稳定的电源供应。
在本灯杯型冷光灯控制系统中，可以根据灯杯型冷光灯中的灯杯个数确定所需的灯杯控制电路的数量，一个灯杯需要一组灯杯控制电路进行调光控制。例如在图1所示的实施例中，灯杯型冷光灯中包括18个灯杯，因此所使用的灯杯控制电路为18组。各组灯杯控制电路分别与单片机上的脉宽调制(PWM)输出端口DIM 1～18进行连接。
如图2所示，每一组灯杯控制电路包括光电隔离驱动控制器、可控硅功率控制器、卤素灯变压器、电阻、电容等组件。其中，光电隔离驱动控制器Q的输入端通过电阻R3连接单片机的DIM端口，输出端直接与可控硅功率控制器T相连接。该可控硅功率控制器T可以是GTO或者IGBT等电力电子器件。在可控硅功率控制器T的两端连接有由电阻R1和电容C组成的阻容吸收电路，用于保护可控硅不被浪涌电流或换向过电压击穿。卤素灯变压器一方面连接被控制的灯杯型冷光灯的灯杯，另一方面连接可控硅功率控制器。由于灯杯型冷光灯中的灯杯基本都采用12V的工作电压，因此外部的输入电压必须经卤素灯变压器降压。卤素灯变压器与灯杯的功率匹配一致，输出12V低电压供给各灯杯。
上述灯杯控制电路的调光功能是这样实现的：220V交流电源经过滤波器输入到降压变压器，降压变压器降压后输出9V交流电，经全波整流输入到三端稳压器，三端稳压器输出5V直流电，保障单片机正常工作。9V交流电经过全波整流电路后输出直流，再经过零点检测电路产生同步方波，输入给单片机上作为同步信号输入端的P3.2端口。单片机根据上述的同步方波找到起始点，通过各个DIM端口输出不同的脉宽波形给各个光电隔离驱动控制器。光电隔离驱动控制器相应输出脉冲信号，控制可控硅功率控制器中可控硅的开通相角。如图3(a)～图3(c)所示，其显示了同步方波的位置与开通相角之间的关系。很显然，电压波形被切的面积不同，可控硅功率控制器的输出功率也就不同，从而使灯杯的功率不同(表现为亮度不同)。可控硅功率控制器根据脉冲信号进行切相以控制功率输出，使灯杯亮度从全亮100％递减直至切到正弦波波形维持灯杯最小亮度10％，反之可以由最小亮度10％调到灯杯最亮100％。图3(a)所示即为可控硅导通角面积最大时即灯杯全亮的情况。在图3(b)和图3(c)中，可控硅导通角的面积从80％直至减小到10％，灯杯亮度逐渐变小。由此可以看出，可控硅导通角的大小直接决定灯杯的明暗程度。
灯杯型冷光灯的灯杯多为卤钨灯。卤钨灯在全亮时达到规定色温，在调光过程中其色温会逐渐降低(表现为白色逐渐变为黄色)。由于单片机上有多个脉宽调制输出端口(DIM1～DIM 18)分别控制灯杯型冷光灯中各个灯杯的调光。因此各个灯杯调光时各自互不干扰。当一个灯杯处在调光状态时其他灯杯可以仍处在全亮或者全熄状态。由此可见，本灯杯型冷光灯控制系统在调光过程中，只有一个灯杯处于调光状态而色温偏低，但是其他灯杯还工作在规定的色温上，所以整个灯杯型冷光灯的色温基本不受影响。
本灯杯型冷光灯控制系统中设有功能显示控制面板。在功能显示控制面板上设有功能键(F)、增键(▲)、减键
数字调光台控制指示灯和LED数字显示。其中功能键用于选择控制方式(自动控制或手动)。在两种控制方式切换时，只需要按一下功能键即可达到切换目的。增键(▲)用于使灯杯的亮度增加，减键
用于使灯杯的亮度变低。功能显示控制面板通过单片机的P0端口将调光控制信号返回给单片机，以便实现对灯杯型冷光灯中每一个灯杯的调光控制。
本灯杯型冷光灯控制系统还可以用数字调光台来逐个控制单个灯杯的亮灭。如前所述，在控制系统中设有基于DMX512协议的信号输入插座和信号输出插座。DMX 512协议是灯光行业数字化设备的通用信号控制协议。该协议以帧为单位，每帧数据由同步头和512个字节组成，以符合EIA 485标准的串行方式进行数据发送和接收。信号输入插座将来自数字调光台的控制信号输入到单片机的P3.0端口，由单片机来调整灯杯控制电路的输出信号，以便实现逐个控制各灯杯亮度。上述的DMX512信号输出插座可以与另一台灯杯型冷光灯的DMX512信号输入插座连接，从而使多台灯杯型冷光灯实现级联。在这种情况下，通过一套灯杯型冷光灯控制系统就可以使多台灯杯型冷光灯中的单个灯杯实现逐个调光功能。
数字调光台控制方式与功能显示控制面板控制方式的区别在于功能显示控制面板安装在灯杯型冷光灯上，属于本地控制调光，而数字调光台利用DMX信号连接到灯杯型冷光灯上，属于远程控制调光。
以上对本发明所述的可调光灯杯型冷光灯控制系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (4)
1.一种可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统，其特征在于：
所述可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统包括单片机、滤波器、降压变压器、全波整流电路、零点检测电路、三端稳压器以及多组灯杯控制电路；其中，所述单片机分别连接各组灯杯控制电路，各组灯杯控制电路分别对灯杯型冷光灯中的各个灯杯独立进行调光控制；
外部的交流电源连接滤波器的输入端，经所述滤波器处理后的交流电分为两路，一路供给所述降压变压器的输入端，另一路供给灯杯控制电路中的可控硅功率控制器；
所述降压变压器的输出端连接所述全波整流电路的输入端，经所述全波整流电路后分为两路，其中一路供给所述零点检测电路的输入端，另外一路供给所述三端稳压器的输入端；
所述零点检测电路的输出端连接单片机的同步信号输入端，所述三端稳压器的输出端连接单片机的Vcc端口。
2.如权利要求1所述的可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统，其特征在于：
所述灯杯控制电路包括光电隔离驱动控制器、可控硅功率控制器、卤素灯变压器；其中，
所述光电隔离驱动控制器直接连接所述单片机上的脉宽调制输出端口，所述可控硅功率控制器连接所述光电隔离驱动控制器，所述卤素灯变压器一方面连接被控制的灯杯，另一方面连接所述可控硅功率控制器。
3.如权利要求1所述的可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统，其特征在于：
所述可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统还包括功能显示控制面板，所述功能显示控制面板连接所述单片机的信号输出端口。
4.如权利要求1所述的可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统，其特征在于：
所述可逐个调光灯杯型冷光灯控制系统还包括DMX512信号输出/输入插座，所述DMX512信号输出/输入插座连接所述单片机的信号输入端口。
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