[發明專利]全數字化水下燈調光裝置

有效

• 申請號: 200910010878.2
• 申請日: 2009-03-25
• 公開（公告）號: CN101848572A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 郭威;王曉輝;趙洋;任福林;崔勝國
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本發明涉及水下機器人水下燈調光技術，具體說是一種采用數字控制技術及通信技術對水下燈的分布式控制，實現水下燈數字化及模塊化控制的全數字化水下燈調光裝置。

技術背景

水下機器人是一種工作在海中的設備，在它的上面安裝有多臺水下攝像機，而攝像機要觀察海里的情況，需要水下燈提供照明，由于不同海域、不同季節，海水中的能見度不同，而且，隨著攝像機距離要觀察目標的不同，圖像的清晰度也不相同，因此水下機器人上不同位置的攝像機所需要的燈光亮度也不相同。常規的水下機器人上水下燈亮度的調節采用通常采用兩種方式，第一種采用水面上可調壓的變壓器改變電壓來實現，該種方法的缺點是：一、若改變電壓，所有水下機器人上的燈光全部改變，這導致其它已經調好的攝像機照明的改變，從而造成所觀察目標的視頻效果不好；二、由于水面到水下機器人載體的傳輸距離非常長，傳輸路徑上的電阻很大，消耗了大量的電能，從這個意義上來說，對深度很深的水下機器人也是一個瓶徑。第二種方式通過電子艙中的調光裝置由艙內計算機集中對調光裝置進行調光，盡管可以實現每個燈的單獨調光，但是這種方案不但大量的占用電子艙的空間，而且擴展也很難實現，要新調整電子艙的布局，或者重新設計電子艙，這樣既增加了成本和時間，而且也使得電子艙留有的接插件數量非常多，從而使電子艙的體積變大，發生故障的幾率也增加。因此，上述兩種調光方式越來越不適應水下機器人發展的需求。

發明內容

為了克服上述不足，本發明的目的是提供一種簡單實用、具有獨立的電源和通信接口的全數字化水下燈調光裝置。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

全數字化水下燈調光裝置，包括：單片機、通信總線模塊、光電隔離電路模塊及主電路模塊，以單片機為核心，所述單片機通過通信總線模塊接收主控計算機的數字控制信號，所述數字控制信號經單片機處理后通過隔離觸發電路模塊觸發主電路模塊的可控硅導通；所述單片機還通過隔離同步電路模塊采集總電源輸入模塊的數字中斷信號，作為可控硅觸發的同步信號；所述主電路模塊的可控硅按接收到的觸發信號調控水下燈電壓；所述總電源輸入模塊通過AC/DC變換模塊與單片機連接實現主電路模塊與單片機隔離供電，所述總電源輸入模塊經主控電路模塊供電至水下燈。

所述通信總線模塊采用通用的接口類型CAN總線/RS-485總線，采用上述總線的接口設計，實現按需增減水下燈數量。

所述隔離同步電路模塊為電阻與光耦隔離器串聯，其產生的信號作為單片機觸發可控硅的同步信號。

所述主控電路的可控硅分別對應每路水下燈，單片機通過可控硅分別控制每路水下燈的亮度。

單片機主程序的流程為：

先執行初始化，然后處于循環狀態；

在循環中判斷是否有CAN中斷標志，如有則清除CAN中斷標志，計算四路可控硅計時器控制時間變量，執行CAN指令接收與CAN數據發送處理；如沒有CAN中斷標志，判斷是否有串口通信模式，如有串口通信模式，則清除串口中斷標志，計算四路可控硅計時器控制時間變量，執行接收串口指令和回送串口數據；如沒有串口通信模式，主程序返回到判斷是否有CAN中斷標志，程序循環。

所述中斷服務處理程序執行CAN中斷，從通信總線接收CAN數據，置入CAN中斷標志，程序處理完相應的任務后，返回到中斷時的主程序。

本發明具有如下優點：

1、本發明采用全數字化設計，提高了調光裝置的可靠性及抗干擾能力，調光信號通過CAN總線或RS-485總線傳遞，而可控硅同步與觸發信號則通過及單片機的數字I/O口來實現，提高了整個裝置的抗干擾的能力，克服了模擬信號易受干擾的缺點，并且這些信號與單片機接口間通過光耦進行光電隔離提高了調光裝置的可靠性、安全性高。

2、本發明直接利用輸入的主電路的電源，采用光電耦合器件與單片機中斷的方式實現了可控硅調節所需的同步信號，該方式既節省了傳統的同步脈沖變壓器，又節省了相應的處理信號及導線，因此減小了該裝置的體積和重量并提高了裝置的可靠性。

3、本發明采用光耦器件來實現可控硅的脈沖觸發，省去了傳統電路上采用的可控硅脈沖變壓器，減少了本裝置的尺寸、體積和重量。

4、本發明采用通用的接口設計，各種類型的水下機器人均可采用該裝置，無須再進行新開發和設計，直接可以利用，因此可以降低新型水下機器人再開發的成本，縮短了開發的時間。

5、本發明接口簡單，而且功能獨立，因此可分布式布置，與集中式控制相比分散和降低了風險，易于安裝和擴展，合理的利用水下機器人上的有效空間。