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LED照明智能控制系统的设计与实现

发布时间:2018-08-22 08:42
【摘要】:随着社会文明程度和工业化进度越来越快,能源危机和环境问题越来越突出,各种节能技术成为世界各国政府都在积极探寻的课题。在照明领域,LED半导体照明技术因为高效的节能效果、超长的使用寿命和绿色环保特性成为社会关注的新方向。而LED光源的半导体属性,使其更容易实现智能控制,与目前的电子信息技术、互联网和物联网技术相互额融合,预计在不久的未来就会走入寻常百姓家,和每个人的日常生活息息相关。本论文根据目,LED照明产业的发展现状,结合作者在LED照明领域的工作经验,以LED照明的智能控制为研究课题,在深入分析目前市面上各种照明智能控制系统的基础理论,并结合LED光源本身的技术特点,对照明智能控制的系统架构和控制协议进行了详尽的研究和探讨,主要包括以下内容:1.研究了各种照明控制协议的电气特性,提出采用485和DALI双总线的控制技术方案。该方案提出了上位机和网关之间的通信采用485总线,可以实现多主机、多网关的远距离分布式管理控制。而网关和灯具之间采用DALI总线,充分发挥DALI协议在智能调光中指令丰富和优秀的场景控制技术。2.研究了照明光源的色温合成原理,提出了一种基于双通道调光调色的方法,该方法让LED光源的光度参数和色度参数与驱动的PWM信号的占空比建立一种数学关系,通过调节两个不同色温的光源通道驱动器的PWM占空比,从而实现灯具亮度和色温可调。3.深入分析了DALI协议的编码格式和指令标准,充分利用DALI协议预留的扩展空间,自定义了两条扩展指令,用于实现LED色温调节功能。这样在不改变DALI系统所有的执行模式和电气特性的情况下,实现原有调光控制指令和扩展的调色功能的完美兼容。4.研究了LED的工作原理以及LED驱动的各种方法,根据照明工程现实情况,提出以灯具为目标的控制层级。通过将DALI从机和双通道LED驱动器集成,通过两种不同色温LED光源的交叉排布点亮,使得上位机发出的调光调色指令,在以灯具为执行体的终端,得到了非常好的功能执行和效果实现。5.对本系统中的触摸屏系统、485通讯接口、DALI通讯接口和驱动器等关键部分软件和硬件功能进行了单独和联机模拟调试,验证了各部分功能的可行性。还将整套系统在会议室中进行了实际应用,效果达到了预期的设计目标。
[Abstract]:With the rapid progress of social civilization and industrialization, the energy crisis and environmental problems are becoming more and more prominent. In the field of lighting, LED semiconductor lighting technology has become a new direction of social concern because of its high efficiency, energy saving effect, long service life and green environmental characteristics. The semiconductor properties of the LED light source make it easier to achieve intelligent control and merge with the current electronic information technology, the Internet of things and the Internet of things technology. It is expected that in the near future, it will enter the homes of ordinary people. It is closely related to the daily life of everyone. According to the current situation of LED lighting industry and the author's experience in the field of LED lighting, this paper takes the intelligent control of LED lighting as the research subject, and analyzes the basic theory of various lighting intelligent control systems in the market at present. Combined with the technical characteristics of LED light source, the system architecture and control protocol of intelligent lighting control are studied and discussed in detail, including the following contents: 1: 1. The electrical characteristics of various lighting control protocols are studied, and a control scheme based on 485 and DALI dual bus is proposed. The communication between host computer and gateway is based on 485 bus, which can realize the remote distributed management control of multi-host and multi-gateway. The DALI bus is used between the gateway and the lamp to give full play to the rich and excellent scene control technology of DALI protocol in the intelligent dimming. In this paper, the principle of color temperature synthesis of illuminating light source is studied, and a method based on double channel dimming and toning is proposed. The method establishes a mathematical relation between the luminosity parameter and chroma parameter of LED light source and the duty cycle of driving PWM signal. By adjusting the PWM duty cycle of two light source channel drivers with different color temperature, the luminance and color temperature can be adjusted. 3. The coding format and instruction standard of DALI protocol are analyzed in depth. Two extended instructions are defined to realize the color temperature adjustment function of LED by making full use of the extended space reserved by DALI protocol. In this way, the original dimming control instruction and the extended toning function are perfectly compatible with each other without changing all the execution modes and electrical characteristics of the DALI system. The working principle of LED and the various methods of LED drive are studied. According to the actual situation of lighting engineering, the control hierarchy aiming at lamps is put forward. By integrating the DALI slave and the dual-channel LED driver, and lighting up the two different color temperature LED light sources, the upper computer sends out the dimming and toning instruction in the terminal with the lamp as the executing body. Got very good function execution and effect implementation. 5. The software and hardware functions of the key parts of the touch screen system, such as Dali communication interface and driver, are simulated and debugged separately and on-line, and the feasibility of the functions of each part is verified. The whole system has been applied in the conference room, and the effect has reached the expected design goal.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM923.34;TP273

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本文编号:2196581

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