Led照明控制教学实验箱的制作方法
【专利摘要】本发明公丌了一种LED照明控制教学实验箱，它包括控制单元、供电单元、显示单元、传感器单元和通信单元。融合网络技术、嵌入式技术和LED照明技术等多种技术，并将LED数码管、点阵和大功率LED灯作为被控对象，模拟LED照明产品的实际应用。本发明可以完成LED照明智能控制类设计和一些智能监控系统设计等教学实验。本发明适用于光源与照明专业的实验教学，丌始多种LED照明控制实验。
【专利说明】LED照明控制教学实验箱
【技术领域】
[0001]本发明涉及照明控制的教学实验箱，尤其涉及一种LED照明控制教学实验箱。
【背景技术】
[0002]随着技术的发展和社会的进步，人们对于照明的需求已经从原有的看得见，上升为看得好。传统的照明方式已经无法满足人们的实际需求，而智能化的照明方式在节约能源的同时，充分满足人们的心理和生理需求，进而提供给人们舒适的学习、工作和休息环境。
[0003]LED具有高效节能、长寿命、动态色彩控制和安全环保等优点，已经广泛应用于各种照明领域。为了开发智能化照明产品，有人发明了用于家庭的照明设备控制平台(公丌号:CN101765261A)，包括计算机、灯光管理器、手持遥控器和墙壁丌关四部分组成，通过无线方式实现家庭内部照明设备的智能控制，缺点是只采用无线通信方式，而且仅局限于室内照明。还有人发明了照明实验丌发平台(公丌号:CN2757265Y)可以设置模拟照明、室内使用照明和控制系统，包括照明丌关，感应传感器和可编程计算机控制器。采用交流220V为实际电路，应用在智能建筑教学或实验中，存在的问题是该平台只适用于传统灯具照明，而不能适用于LED照明。
[0004]天津工业大学电气工程与自动化学院的光源与照明专业是中国首个设置半导体专业且专门培养半导体照明技术人才的专业，《照明控制工程》是光源与照明的专业限选课，是在讲解LED驱动与调光原理的基础上，重点讲解LED照明控制系统的设计与实现。目前，市场上没有一款能够直接应用于《照明控制工程》的教学实验箱。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明提出一种LED照明控制教学实验箱，它融合网络技术、嵌入式技术和LED照明技术等多种技术，并将LED数码管、点阵和大功率LED灯作为被控对象，模拟LED照明产品的实际应用。
[0006]本发明的技术方案是:一种LED照明控制教学实验箱，它包括控制单元、供电单元、显示单元、传感器单元和通信单元,供电单元为控制单元、显示单元、传感器单元和通信单元提供+5V电源,控制单元通过数据I/O与显示单元连接,控制单元通过中断I/O与传感器单元连接，控制单元通过RS232与网络通信单元连接。所述的控制单元包括单片机最小系统、控制按键和液晶显示屏。所述的显示单元包括LED数码管、LED点阵屏和大功率LED灯。所述的通信单元包括电力线通信、以太网通信、CAN总线、Zigbee无线通信。
[0007]本发明具有的有益效果:(I)本发明可以模拟LED照明产品的不同应用需求，如LED显示屏、LED仪表盘和LED灯具等等，具有很强的通用性和扩展性；(2)利用通信单元，实验箱之间能够进行数据通信，实现照明的网络化控制；(3)本发明按照实验难度分为基础性实验、综合性实验和设计性实验三个层次，其中设计性实验可以极大地激发学生的实验热情，调动学生的积极性和主动性；使学生从市场和用户的角度出发，提高学生的自主学习能力和岗位适应能力；(4)本发明适用于光源与照明专业的实验教学，填补了市场空白。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明提供的一种LED照明控制教学实验箱的总体结构图。
[0009]图2为本发明提供的一种LED照明控制教学实验箱的集中式网络拓扑图。
[0010]图3为本发明提供的一种LED照明控制教学实验箱的集散式网络拓扑图。
【具体实施方式】
[0011]请参阅图1，本发明的一种LED照明控制教学实验箱，它包括控制单元、供电单元、显示单元、传感器单元和通信单元，供电单元为控制单元、显示单元、传感器单元和通信单元提供+5V电源，控制单元通过数据I/O与显示单元连接，控制单元通过中断I/O与传感器单元连接，控制单元通过RS232与网络通信单元连接。所述的控制单元包括单片机最小系统、控制按键和液晶显示屏。所述的显示单元包括LED数码管、LED点阵屏和大功率LED灯。所述的通信单元包括电力线通信、以太网通信、CAN总线、Zigbee无线通信。
[0012]实验箱能够开设LED数码管显示实验、LED点阵显示实验、大功率LED灯的亮度调节和色彩调节实验。
[0013]请参阅图2，实验箱I通过电力线/以太网/CAN/Zigbee中的某一种通信方式与实验箱2、实验箱3、到实验箱η相连接，形成以实验箱I为集中控制器的集中式网络拓扑结构，用于模拟一个房间内部照明控制；实验箱I相当于集中控制面板，实验箱2到η，相当于每个房间内每盏灯的单灯控制器。给每个实验箱的设定地址后，实验箱I就能对网络内的其他实验箱进行单独控制或群组控制。
[0014]实验箱能够开设基于电力线载波的LED照明控制实验、基于以太网的LED照明控制实验、基于CAN总线的LED照明控制实验和基于Zigbee的LED照明控制实验。
[0015]请参阅图3，实验箱I通过电力线/以太网/CAN/Zigbee中的某一种通信方式与实验箱2相连接，实验箱2再通过电力线/以太网/CAN/Zigbee中的某一种通信方式与实验箱3、到实验箱η相连接，形成以实验箱I为集中控制器、实验箱2为分控器的集散式网络拓扑结构，用于模拟一撞楼宇内部照明控制，则实验箱I相当于楼宇照明总控制器，实验箱2相当于每个楼层的照明分控制器，实验箱3到η相当于每个房间的照明控制器。整个系统可以为某一种通信方式，也可以是不同种通信方式。为每个实验箱的设定地址后，实验箱I和2就能对网络内的其他实验箱进行单独控制或群组控制，其中实验箱2起到数据转发的网桥功能。
[0016]实验箱能够开设多种网络融合的综合控制实验。
[0017]本发明能够实现如下功能:1、自动控制，控制单元能够根据传感器单元采集的环境信息对LED灯进行自动控制；2、网络控制，实验箱既能实现某一种方式的网络控制功能，也能够实现多种方式的网络联合控制功能。
[0018]综上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；凡基于上述基本思路，不脱离本创作精神和范围内所做的各种更动和修饰，都应属于本发明所公丌的范围。
【权利要求】
1.一种LED照明控制教学实验箱，其特征在于，它包括控制单元、供电单元、显示单元、传感器单元和通信单元，供电单元为控制单元、显示单元、传感器单元和通信单元提供+5V电源，控制单元通过数据I/O与显示单元连接，控制单元通过中断I/O与传感器单元连接，控制单元通过RS232与网络通信单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种LED照明控制教学实验箱，其特征在于，所述的控制单元包括单片机最小系统、控制按键和液晶显示屏。
3.根据权利要求1所述的一种LED照明控制教学实验箱，其特征在于，所述的显示单元包括LED数码管、LED点阵屏和大功率LED灯。
4.根据权利要求1所述的一种LED照明控制教学实验箱，其特征在于，所述的通信单元包括电力线通信、以太网通信、CAN总线、Zigbee无线通信。
【文档编号】G09B23/18GK103927917SQ201410192702
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】付豪, 王巍, 高谦, 迟越越, 蔡敏鹏, 胡友昊, 王宁 申请人:天津工业大学