專利名稱：自學習式led助航燈光強控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及機場助航燈光設備，具體是一種自學習式LED助航燈光強控制裝置。
背景技術：
目前民用航空機場廣泛使用的助航調光系統，燈光的光強分為5個等級。通過恒流調光器將機場助航燈光的光強調整到所需的光強等級。升壓變壓器Tl的次級連接到助航燈回路。助航燈回路是由一系列隔離變壓器T2串聯起來的一個懸浮回路，如圖I所示。該回路中流過所有隔離變壓器T2的電流相同，助航燈L連接在隔離變壓器T2的次級，隔離變壓器T2初級和次級的電流保持為I :1關系，燈的發光強度與回路中的電流成正比。這樣改變回路中電流的大小就能調節助航燈的亮度。同時，回路中的電流恒定時，助航燈的亮度、也將會保持在恒定狀態。這樣也就保證系統中所有助航燈的光亮度相同。目前助航燈恒流調光器的國家標準(MH/T 6010-1999)規定調光器各級(I 一 5級)輸出電流分別為6. 6A、5. 2A、4. 1A、3. 4A、2. 8A。具體如表 I。表I調光器各級輸出電流的標稱值及其允許變化范圍
電流級別I標稱值(A)I允許變化范圍(A)
56.66740^6.70
45.25704^5.36
34. I^98^4.22
23.450
I\2.8\2. 72~2.88
目前，機場上的助航燈光源大多為白熾燈、鹵鎢燈，這類燈功率大、效率低。壽命短等缺
點，而且在使用時，需要采用濾色片來得到所需的顏色光，不但利用率低，而且光色不純。使
用LED作為光源時，無法直接接在調光回路中，需要附加驅動控制電路裝置。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種自學習式LED助航燈光強控制裝置，無須添加額外的光強給定設備，無須對現有調光器進行改造或者更換。按照本發明提供的技術方案，所述自學習式LED助航燈光強控制裝置包括變壓器、電流互感器的輸入端串聯后連接至助航燈回路中隔離變壓器的次級，變壓器的輸出端同電源單元的輸入端連接，電源單元的輸出端同控制單元、驅動單元的電源輸入端連接，電流互感器的輸出端同檢測單元的輸入端連接，檢測單元的輸出端同控制單元的輸入端連接，控制單元輸出端同驅動單元的輸入端連接，驅動單元的輸出端連接LED光源；所述電源單元內含DC/DC變換器，分別向控制單元提供工作電壓和向驅動單元提供驅動LED所需的電壓；電流互感器檢測調光器輸出的調光電流，由檢測單元將電流信號轉換為電壓信號，濾除干擾信號后供控制單元進行AD采樣；控制單元將模擬量轉化為數字量后，再將該數字量同自身存儲的光強等級信息比較，判斷出當前的調光等級，并向驅動單元輸出對應亮度的PWM控制信號；所述驅動單元使用恒流方式驅動LED光源，并通過PWM方式對LED光源進行亮度控制。
進一步的，所述控制單元采用一個微處理器。所述控制單元對檢測單元輸出的信號進行定時AD采樣，得出量化后的數據，并對量化的數據進行數字濾波，進一步去除干擾因素。所述控制單元進行AD采樣后，判斷存儲記錄中是否有光強等級和電流信息記錄；如果沒有記錄，則存儲本次的電流信息(電流大小、電流的波動范圍)，并開始對調光器輸出不同調光等級進行自學習，學習過程中光源置最低亮度；如果存在記錄，則根據采樣的電流信息進行調光等級的 判斷，使LED光源處在對應的亮度上；所述自學習是指在調光器輸出每個調光等級下，控制單元記錄本等級對應的電流信息，待一個等級的電流穩定后，對該等級的學習完畢；待5個等級學習完畢，控制單元自動分析所學習5個等級的電流信息，并對電流信息按照光強等級劃分為對應的5個等級的電流范圍。當調光器或助航燈首次接入助航燈回路時，LED助航燈光強控制裝置需要進行一個自學習的過程在調光器輸出每個光強等級下，控制單元記錄本等級對應的電流信息，待一個等級的電流穩定后，對該等級的學習完畢；待5個等級學習完畢，控制單元自動分析所學習5個等級的電流信息，并對電流信息按照光強等級劃分為對應的5個等級的電流范圍。所述驅動單元包括驅動控制芯片的調光輸入端連接控制單元輸出的亮度調節PWM控制信號，驅動控制芯片的電流采樣端連接LED電流檢測電阻到地，驅動控制芯片的輸出端連接驅動三極管的基極，驅動三極管集電極接電源，發射極接LED光源的正極；所述LED電流檢測電阻串接在LED光源的回路中，驅動控制芯片檢測流過電流檢測電阻的電流，并控制驅動三極管來實現LED光源的調光控制，并使LED光源保持在恒流狀態下工作。控制單元持續檢測所處光強等級的電流，如檢測到助航燈回路中電流發生波動，待電流穩定后，記錄當前電流，同時對存儲的所處光強等級的電流信息進行更新。本發明的優點是無需提供額外單獨的光強控制信號線，僅根據檢測調光器輸出的電流大小(隔離變壓器次級電流大小)自動調整燈光光強；本發明設計的LED助航燈可以直接替換機場原有的傳統助航燈，無須改造原有的調光系統；設計出的燈具采用大功率LED為光源，同傳統的燈具相比具有光色純、功耗低、壽命長、適應性強等特點，符合國家節能減排的大政方針，對于提升民航機場的運營保障能力具有重要意義。


圖I是機場助航燈電路的原理圖。圖2是本發明電路結構框圖。圖3是本發明工作流程圖。圖4是驅動單元電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖2所示，本發明的電路結構包括變壓器I、電流互感器2的輸入端串聯后連接至助航燈回路中隔離變壓器的次級，變壓器I的輸出端同電源單元3的輸入端連接，電源單元3的輸出端同控制單元5、驅動單元6的電源輸入端連接，電流互感器2的輸出端同檢測單元4的輸入端連接，檢測單元4的輸出端同控制單元5的輸入端連接，控制單元5輸出端同驅動單元6的輸入端連接，驅動單元6的輸出端連接LED光源7。所述電源單元3內含DC/DC變換器，分別向控制單元5提供工作+ 5V電壓和向驅動單元6提供驅動LED所需的電壓；電流互感器檢測調光器輸出的調光電流，由檢測單元4將電流信號轉換為電壓信號，濾除干擾信號后供控制單元5進行AD (模數轉換器)采樣；控制單元5含有微處理器(MCU)，將檢測單元4輸出的電壓信號進行AD采樣，將模擬量轉化為數字量后，再將該數字量同自身存儲的光強等級信息比較，判斷出當前的調光等級，并向驅動單元6輸出對應亮度的PWM(脈寬調制)控制信號；所述驅動單元6使用恒流方式驅動LED光源7，并通過PWM方式對LED光源7進行亮度控制。使LED處于相應亮度等級。驅動單元6的電路原理如圖4所示。圖中VCC、GND為電源輸入端。PWM為控制單元5輸出亮度調節信號。驅動控制芯片Ul型號為MAX16803。驅動控制芯片Ul的調光輸入 端DM連接PWM控制信號，驅動控制芯片Ul的電流采樣端CS+連接LED電流檢測電阻Rl到地，驅動控制芯片Ul的輸出端連接驅動三極管Ql的基極，驅動三極管Ql集電極接電源VCC,發射極接LED光源的正極；所述LED電流檢測電阻Rl串接在LED光源的回路中。驅動控制芯片Ul檢測流過電流檢測電阻Rl的電流，并控制驅動三極管Ql來實現LED的調光控制，并使LED保持在恒流狀態下工作。助航燈恒流調光器接受機場控制中心的調光指令，將機場助航燈光的光強調整到所需的光強等級。而且對于每個光強等級，助航燈恒流調光器輸出不同的電流，這樣光強等級跟助航燈回路中的電流是一一對應的。所以可以根據助航燈回路中電流大小來判斷所處的光強等級。由于恒流調光器輸出的電流存在誤差、波動，所以每個光強等級所對應的電流大小是一個范圍，而不是某個固定的值；因現場助航燈系統及布線不能改變，無法直接檢測調光系統的輸出回路(隔離變壓器初級回路)的電流，只能檢測隔離變壓器次級電流；隔離變壓器初次級的電流傳輸比因產品工藝問題存在差異；隔離變壓器次級在助航燈調光時負載會變化，影響到隔離變壓器初次級電流傳輸比。由于以上原因，調光系統的輸出回路電流與隔離變壓器次級電流不是一個恒定值，如果助航燈不通過自學習方式，很難適應實際使用時對調光器電流等級的準確判斷。所以本發明所設計的助航燈可以自動檢測回路中(隔離變壓器次級)的電流，并不斷的根據檢測到電流修正所處等級的電流范圍。助航燈將所學習的電流范圍存儲在內部的存儲器中，掉電不丟失。下次上電后可以根據回路電流直接進入相應的光強等級。恒流調光器(助航燈)首次接入助航燈回路(助航調光系統)，需要進行一個自學習的過程。比如首先恒流調光器輸出對應等級I的電流，助航燈將記錄本等級對應的電流信息(電流大小、電流的波動范圍)。待等級I穩定后，助航燈對等級I的學習也完畢，接下來可以將調光器的輸出調至等級2。學習過程同等級I 一樣。直至學習完5個等級。待第5個等級學習完畢，助航燈將自動分析所學習5個等級的電流信息，并對電流信息按照光強等級劃分為對應的5個等級。在完成電流信息的數據分析處理后，助航燈將輸出光強自動切換至對應的光強等級。在正常工作過程中，本發明設計的助航燈仍一直檢測所處光強等級的電流。如檢測到助航燈回路中電流發生波動，待電流穩定后，記錄當前電流大小，同時對存儲的對應光強等級的電流信息進行同步的更新，以保證存儲的電流信息準確性。在調光器輸出光強等級改變時，電流變化比較大，助航燈將檢測到的電流同所存儲的各等級電流信息進行對比，判斷所處的光強等級，并輸出對應的光強亮度。以下是一個具體實施例的工作流程。I、如圖3所示，控制裝置上電后，微處理器(MCU)首先進行自身的初始化。2、MCU對檢測單元4輸出的信號進行定時AD采樣，得出量化后的數據。并對量化的數據進行數字濾波，進一步去除干擾因素。得出穩定、準確的數據信息。3、MCU對采樣的數據進行判斷，判斷存儲記錄中是否電流信息記錄。是否學習過調光器的売度等級。A :如果沒有學習記錄，則接下來對調光器輸出不同調光等級進行學習。首先存儲本次的電流信息，直至學習到5個調光等級的電流信息。學習過程中光源置最低亮度。B :如果存在學習記錄，則接下來進入正常的工作流程。根據采樣的電流信息進行亮度等級的判斷，使LED光源7處在對應的亮度上。同時根據當前的調光電流信息判斷是否需要對存儲的電流記錄進行適當的修正。以保證記錄的各等級電流信息的準確性。權利要求
1.自學習式LED助航燈光強控制裝置，其特征是包括變壓器(I)、電流互感器(2)的輸入端串聯后連接至助航燈回路中隔離變壓器的次級，變壓器(I)的輸出端同電源單元(3)的輸入端連接，電源單元(3)的輸出端同控制單元(5)、驅動單元￠)的電源輸入端連接，電流互感器(2)的輸出端同檢測單元(4)的輸入端連接，檢測單元(4)的輸出端同控制単元(5)的輸入端連接，控制單元(5)輸出端同驅動單元￠)的輸入端連接，驅動單元(6)的輸出端連接LED光源(7);所述電源單元(3)內含DC/DC變換器，分別向控制單元(5)提供工作電壓和向驅動單元(6)提供驅動LED所需的電壓；電流互感器檢測調光器輸出的調光電流，由檢測單元(4)將電流信號轉換為電壓信號，濾除干擾信號后供控制單元(5)進行AD采樣；控制單元(5)將模擬量轉化為數字量后，再將該數字量同自身存儲的光強等級信息比較，判斷出當前的調光等級，井向驅動單元(6)輸出對應亮度的PWM控制信號；所述驅動單元(6)使用恒流方式驅動LED光源(7)，并通過PWM方式對LED光源(7)進行亮度控制。
2.如權利要求I所述自學習式LED助航燈光強控制裝置，其特征是，所述控制単元(5)采用ー個微處理器。
3.如權利要求I所述自學習式LED助航燈光強控制裝置，其特征是，所述控制単元(5)對檢測単元(4)輸出的信號進行定時AD采樣，得出量化后的數據，并對量化的數據進行數字濾波，進ー步去除干擾因素。
4.如權利要求I所述自學習式LED助航燈光強控制裝置，其特征是，所述控制単元(5)進行AD采樣后，判斷存儲記錄中是否有光強等級和電流信息記錄；如果沒有記錄，則存儲本次的電流信息，并開始對調光器輸出不同調光等級進行自學習，學習過程中光源置最低亮度；如果存在記錄，則根據采樣的電流信息進行調光等級的判斷，使LED光源(7)處在對應的亮度上；所述自學習是指在調光器輸出每個調光等級下，控制單元(5)記錄本等級對應的電流信息，待ー個等級的電流穩定后，對該等級的學習完畢；待5個等級學習完畢，控制単元(5)自動分析所學習5個等級的電流信息，并對電流信息按照光強等級劃分為對應的5個等級的電流范圍。
5.如權利要求I所述自學習式LED助航燈光強控制裝置，其特征是，當調光器或助航燈首次接入助航燈回路時，需要進行ー個自學習的過程在調光器輸出每個光強等級下，控制単元(5)記錄本等級對應的電流信息，待ー個等級的電流穩定后，對該等級的學習完畢；待 .5個等級學習完畢，控制単元(5)自動分析所學習5個等級的電流信息，并對電流信息按照光強等級劃分為對應的5個等級的電流范圍。
6.如權利要求4或5所述自學習式LED助航燈光強控制裝置，其特征是，所述電流信息包括電流大小、電流的波動范圍。
7.如權利要求I所述自學習式LED助航燈光強控制裝置，其特征是，所述驅動単元(6)包括驅動控制芯片(Ul)的調光輸入端(DM)連接控制単元(5)輸出的亮度調節PWM控制信號，驅動控制芯片(Ul)的電流采樣端(CS+)連接LED電流檢測電阻(Rl)到地，驅動控制芯片(Ul)的輸出端連接驅動三極管(Ql)的基極，驅動三極管(Ql)集電極接電源(VCC)，發射極接LED光源的正極；所述LED電流檢測電阻(Rl)串接在LED光源的回路中，驅動控制芯片(Ul)檢測流過電流檢測電阻(Rl)的電流，并控制驅動三極管(Ql)來實現LED光源的調光控制，并使LED光源保持在恒流狀態下工作。
8.如權利要求I所述自學習式LED助航燈光強控制裝置，其特征是，控制単元(5)持續檢測所處光強等級的電流，如檢測到助航燈回路中電流發生波動，待電流穩定后，記錄當前電流，同時對存儲的所處光強等級的電流信息進行更新。
全文摘要
本發明涉及一種自學習式LED助航燈光強控制裝置，其包括變壓器、電流互感器的輸入端串聯后連接至助航燈回路中隔離變壓器的次級，變壓器的輸出端同電源單元的輸入端連接，電源單元的輸出端同控制單元、驅動單元的電源輸入端連接，電流互感器的輸出端同檢測單元的輸入端連接，檢測單元的輸出端同控制單元的輸入端連接，控制單元輸出端同驅動單元的輸入端連接，驅動單元的輸出端連接LED光源。其優點是本發明組成的LED助航燈可以直接替換機場原有的傳統助航燈，無須改造原有的調光系統；設計出的燈具采用大功率LED為光源，同傳統的燈具相比具有光色純、功耗低、壽命長、適應性強等特點。
文檔編號H05B37/02GK102665351SQ20121014726
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月11日 優先權日2012年5月11日
發明者禇衍波, 謝一明 申請人:無錫安邦電氣有限公司