[發明專利]LED照明控制教學實驗箱

在審

• 申請號: 201410192702.4
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN103927917A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 付豪;王巍;高謙;遲越越;蔡敏鵬;胡友昊;王寧
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及照明控制的教學實驗箱，尤其涉及一種LED照明控制教學實驗箱。

背景技術

隨著技術的發展和社會的進步，人們對于照明的需求已經從原有的看得見，上升為看得好。傳統的照明方式已經無法滿足人們的實際需求，而智能化的照明方式在節約能源的同時，充分滿足人們的心理和生理需求，進而提供給人們舒適的學習、工作和休息環境。

LED具有高效節能、長壽命、動態色彩控制和安全環保等優點，已經廣泛應用于各種照明領域。為了開發智能化照明產品，有人發明了用于家庭的照明設備控制平臺(公丌號：CN101765261A)，包括計算機、燈光管理器、手持遙控器和墻壁丌關四部分組成，通過無線方式實現家庭內部照明設備的智能控制，缺點是只采用無線通信方式，而且僅局限于室內照明。還有人發明了照明實驗丌發平臺(公丌號：CN2757265Y)可以設置模擬照明、室內使用照明和控制系統，包括照明丌關，感應傳感器和可編程計算機控制器。采用交流220V為實際電路，應用在智能建筑教學或實驗中，存在的問題是該平臺只適用于傳統燈具照明，而不能適用于LED照明。

天津工業大學電氣工程與自動化學院的光源與照明專業是中國首個設置半導體專業且專門培養半導體照明技術人才的專業，《照明控制工程》是光源與照明的專業限選課，是在講解LED驅動與調光原理的基礎上，重點講解LED照明控制系統的設計與實現。目前，市場上沒有一款能夠直接應用于《照明控制工程》的教學實驗箱。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種LED照明控制教學實驗箱，它融合網絡技術、嵌入式技術和LED照明技術等多種技術，并將LED數碼管、點陣和大功率LED燈作為被控對象，模擬LED照明產品的實際應用。

本發明的技術方案是：一種LED照明控制教學實驗箱，它包括控制單元、供電單元、顯示單元、傳感器單元和通信單元，供電單元為控制單元、顯示單元、傳感器單元和通信單元提供+5V電源，控制單元通過數據I/O與顯示單元連接，控制單元通過中斷I/O與傳感器單元連接，控制單元通過RS232與網絡通信單元連接。所述的控制單元包括單片機最小系統、控制按鍵和液晶顯示屏。所述的顯示單元包括LED數碼管、LED點陣屏和大功率LED燈。所述的通信單元包括電力線通信、以太網通信、CAN總線、Zigbee無線通信。

本發明具有的有益效果：(1)本發明可以模擬LED照明產品的不同應用需求，如LED顯示屏、LED儀表盤和LED燈具等等，具有很強的通用性和擴展性；(2)利用通信單元，實驗箱之間能夠進行數據通信，實現照明的網絡化控制；(3)本發明按照實驗難度分為基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗三個層次，其中設計性實驗可以極大地激發學生的實驗熱情，調動學生的積極性和主動性；使學生從市場和用戶的角度出發，提高學生的自主學習能力和崗位適應能力；(4)本發明適用于光源與照明專業的實驗教學，填補了市場空白。

附圖說明

圖1為本發明提供的一種LED照明控制教學實驗箱的總體結構圖。

圖2為本發明提供的一種LED照明控制教學實驗箱的集中式網絡拓撲圖。

圖3為本發明提供的一種LED照明控制教學實驗箱的集散式網絡拓撲圖。

具體實施方式

請參閱圖1，本發明的一種LED照明控制教學實驗箱，它包括控制單元、供電單元、顯示單元、傳感器單元和通信單元，供電單元為控制單元、顯示單元、傳感器單元和通信單元提供+5V電源，控制單元通過數據I/O與顯示單元連接，控制單元通過中斷I/O與傳感器單元連接，控制單元通過RS232與網絡通信單元連接。所述的控制單元包括單片機最小系統、控制按鍵和液晶顯示屏。所述的顯示單元包括LED數碼管、LED點陣屏和大功率LED燈。所述的通信單元包括電力線通信、以太網通信、CAN總線、Zigbee無線通信。

實驗箱能夠開設LED數碼管顯示實驗、LED點陣顯示實驗、大功率LED燈的亮度調節和色彩調節實驗。

請參閱圖2，實驗箱1通過電力線/以太網/CAN/Zigbee中的某一種通信方式與實驗箱2、實驗箱3、到實驗箱n相連接，形成以實驗箱1為集中控制器的集中式網絡拓撲結構，用于模擬一個房間內部照明控制；實驗箱1相當于集中控制面板，實驗箱2到n，相當于每個房間內每盞燈的單燈控制器。給每個實驗箱的設定地址后，實驗箱1就能對網絡內的其他實驗箱進行單獨控制或群組控制。

實驗箱能夠開設基于電力線載波的LED照明控制實驗、基于以太網的LED照明控制實驗、基于CAN總線的LED照明控制實驗和基于Zigbee的LED照明控制實驗。