专利名称：水下灯调光系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水下机器人水下灯的调光技术，具体说是一种采用数 字传输技术，远距离调节水下机器人上设置水下灯亮度的调光系统。 技术背景
水下机器人是一种工作在海中的设备，在它的上面安装有多台水下摄 像机，而摄像机要观察海里的情况，需要水下灯提供照明，由于不同海域、 不同季节，海水中的能见度不同，而且，随着摄像机距离要观察目标的不 同，图像的清晰度也不相同，因此水下机器人上不同位置的摄像机所需要 的灯光亮度也不相同。常规的水下机器人上水下灯亮度的调节采用水面上 可调压的变压器改变电压来实现，该种方法的缺点是若改变电压，所有水 下机器人上的灯光全部改变，这导致其它已经调好的摄像机照明的改变， 从而造成所观察目标的视频效果不好，而且由于水面到水下机器人载体的 传输距离非常长，传输路径上的电阻很大，消耗了不必要的电能，从这个 意义上来说，对大深度的水下机器人也是一个瓶颈。随着海洋事业的发展， 完成的使命也日趋复杂，要求对水下机器人配备更多的水下摄像机，传统 的水下灯调光方式无法同时满足水下机器人上多台摄像机对灯光的需求。
实用新型内容
为了克服上述不足，本实用新型的目的是提供一种实用的水下灯调光 系统，该系统具有模块化、接口安全、设计简单的特点，可实现灯光的全 范围单灯、连续调节，可远程调光，调光装置之间彼此不受干扰。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案包括I/O采集及输出 模块、主控计算机、水下灯调光装置，主控计算机通过以太网接收来自水 面的I/O采集及输出模块的控制信号，将处理后的控制信号通过连接有光多 路复用器的光纤送到水下的I/O采集及输出模块，水下的I/O采集及输出模 块根据主控计算机命令将电源控制信号和灯光调节信号输出到模块化设置 的水下灯调光装置，从而实现灯光的调整；
其中所述水下灯调光装置包括主控制器、隔离电路及调节电路，其中 所述主控制器经过隔离电路接收水下的I/O采集及输出模块的调节信号，输
出两路脉冲信号经光电耦合电路至调节电路控制端，控制电压的输出；所 述调节电路经隔离电路接电源(作为电源控制信号)，并经过光电耦合电路 接收主控制器的灯光调节信号，输出调节后的电源信号至水下灯。主控制 器的水下电源同步信号经第二电阻和反并联第一 二二极管串联取样。
主控制器与光电耦合电路之间加设发光二极管，用于调试指示； 光电耦合电路与调节电路之间加设二极管，用于保护光电耦合电路； 主控制器与水下的I/O采集及输出模块间的隔离电路采用隔离运算放 大器；
调节电路为第一 二可控硅反并联结构， 一端接由继电器构成的隔离电 路，另一端接水下灯。
本实用新型具有如下优点
1. 安全性高。本实用新型的电源控制端和灯光调节控制端与水下灯的 主控制器电源采用完全隔离的技术，因此，安全性高。2. 本实用新型采用电阻和二极管实现主控制器的脉冲同步，可省去传 统电路上采用的同步变压器来实现电源同步信号输入，节省了同步变压器 和相应的导线，提高了该装置的可靠性。
3. 本实用新型采用光电耦合器来实现可控硅的脉冲触发，省去了传统 电路上采用的脉冲变压器，减少了该装置的尺寸、体积和重量。
4. 本实用新型设计模块化，体积小，结构紧凑，重量轻，接口简单， 随着水下灯增加，只需增加相应数量的水下光调节装置及相应的控制信号。 另外，水下光调光装置之间彼此独立互不干扰，即每个水下灯亮度根据需 要进行调节，而彼此互不影响。
5. 由于本实用新型的电路设计简单，所以成本低，实用性强，可应用 于水下机器人灯光调节，还可以应用于水下机器人或其它远、近距离调光 的场合。
6. 本实用新型采用光纤通信，提高了信号传输的可靠性，降低了电气 干扰，同时，也使水下机器人中的调光距离可以达到10KM,这对于大深度 水下机器人的调光变得简单。
图l水下灯调光系统结构示意图。 图2水下灯调光装置电路原理图。 图3水下灯调光系统控制程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。 本实用新型水下灯调光系统采用光纤作为信号通信媒介，水面和水下
都有基于以太网的I/O采集及输出模块进行信号采集及控制输出，在水面主
控计算机的控制下完成水下灯的开关及亮度调节。
如图1所示，系统结构包括i/o采集及输出模块、主控计算机、水下灯
调光装置，主控计算机通过以太网接收来自水面的I/O采集及输出模块的控 制信号，将处理后的控制信号通过连接有光多路复用器的光纤送到水下的 I/O采集及输出模块，水下的I/O采集及输出模块根据主控计算机命令将电 源控制信号和灯光调节信号输出到模块化设置的水下灯调光装置，从而实 现灯光的调整。
调光是通过操作水面操作面板上的开关来使水下调光装置上电，面板 上的调节旋钮来控制水下灯的亮度。所述水下调光装置上电和水下灯的亮
度这两个信号通过带有以太网接口的水面的1/0采集及输出模块进行采集，
主控计算机通过以太网将这两个信号读入，经过主控计算机中的水下灯控
制程序通过接有光多路复用器的光通信设备传到水下的I/O采集及输出模
块，该模块中的数字量输出电源控制信号，该模块中的模拟量输出水下灯 的灯光调节信号。
如图2所示，水下调光装置包括主控制器U1、隔离电路及调节电路， 其中所述主控制器U1经过隔离电路接收水下的1/0采集及输出模块的调节 信号，输出两路脉冲信号经光电耦合电路至调节电路控制端，控制电压的 输出；所述调节电路经隔离电路接电源(作为电源控制信号)，并经过光电 耦合电路接收主控制器U1的灯光调节信号，输出调节后的电源信号至水下 灯。主控制器Ul的水下电源同步信号经第二电阻(R2)和反并联第一 二二 极管D1 D2串联取样。
所述主控制器Ul与光电耦合电路之间加设第一 二发光二极管 L1 L2，用于调试指示；光电耦合电路与调节电路之间加设三 四二极管 D3 D4，用于保护光电耦合电路；主控制器U1与水下的I/0采集及输出模 块间的隔离电路采用隔离运算放大器A1 。
调节电路为第一 二可控硅G1 G2反并联结构， 一端接由继电器REL1 构成的隔离电路，另一端接水下灯。
如图3所示，所述控制程序具体流程为由水面的I/0采集及输出模块 通过以太网通信设备获得操作面板的操作状态，然后采集电源控制开关的 状态及灯光调节的变化值到主控计算机，对采集到的数据进行打包处理，
再通过接有光多路复用器的光纤输出至水下I/O采集及输出模块，水下的 I/O采集及输出模块的数字量将电源控制信号送到水下灯调光装置，用来控
制水下灯的电源，其模拟量输出灯光调节信号到中的主控制器U1，用来调
节水下灯的亮度(以上程序流程周期性的执行)。
工作原理:所述水下调光装置接收的I/O采集及输出模块的电源控制信 号和灯光调节信号，经过隔离电路，使水下调光装置的主控制器U1、可控 硅组成的调节电路输出相应的输出电压，从而实现灯光的调节。
电源控制信号连接到水下灯调光装置的DO—1端子控制继电器RELl， llOV交流输入电源通过继电器RELl的触点3，使水下灯调光装置上电。 主控制器U1的脉冲同步信号来自于主电源IIOV输入端，经电阻R2和反 并联二极管D1、 D2串联取样，输入到主控制器U1中。1/0采集及输出模 块的模拟量调节信号输出接到水下灯调光装置的AO—1端子，该信号通过 隔离运算放大器Al接到主控制器Ul的控制端，此时主控制器Ul输出两 路脉冲信号输出到由第一 二光电耦合器U2 U2'组成的光电耦合电路的输 入端，第一 二光电耦合器U2和U2，的输出端分别与由第一 二可控硅 G1 G2组成的调节电路的触发端G相连，第一可控硅Gl的A端与第二 可控硅G2的K端相连后接继电器REL1的触点4;第一可控硅Gl的K和 第二可控硅G2的A相连，输出到水下调光装置的LAMP/L端，该端子接 水下灯。由于主控制器U1输出的脉冲信号可以控制可控硅的导通的角度， 因此本实用新型可以调节LAMP/L与110V/N间的电压，调节的范围为 0 110V，故水下灯由于其两端电压的改变而灯光全范围可调节。
权利要求1.一种水下灯调光系统，包括I/O采集及输出模块、主控计算机、水下灯调光装置，其特征在于主控计算机输入端通过以太网与来自水面的I/O采集及输出模块的控制信号相连，其输出端为处理后的控制信号，通过光纤与水下的I/O采集及输出模块相连，水下的I/O采集及输出模块的电源控制信号和灯光调节信号与模块化设置的水下灯调光装置相连。
2. 按权利要求1所述水下灯调光系统，其特征在于:其中所述水下灯 调光装置包括主控制器(Ul)、隔离电路及调节电路，其中所述主控制器(Ul)经过隔离电路接收水下的I/O采集及输出模块的调节信号，输出两 路脉冲信号经光电耦合电路至调节电路控制端，控制电压的输出；所述调 节电路经隔离电路接电源，并经过光电耦合电路接收主控制器(Ul)的灯 光调节信号，输出调节后的电源信号至水下灯；主控制器(Ul)的水下电 源同步信号经第二电阻(R2)和反并联第一 二二极管(D1 D2)串联取样。
3. 按权利要求2所述水下灯调光系统，其特征在于主控制器(Ul) 的水下电源同步信号经第二电阻(R2)和反并联第一 二二极管(D1 D2) 串联接取样信号。
4. 按权利要求2所述水下灯调光系统，其特征在于主控制器与光电 耦合电路之间加设发光二极管。
5. 按权利要求2所述水下灯调光系统，其特征在于光电耦合电路与 调节电路之间加设二极管。
6. 按权利要求2所述水下灯调光系统，其特征在于主控制器(Ul) 与水下的1/0采集及输出模块间的隔离电路采用隔离运算放大器(Al)。
7. 按权利要求2所述水下灯调光系统，其特征在于调节电路为第一 二可控硅(G1 G2)反并联结构， 一端接由继电器(REL1)构成的隔离 电路，另一端接水下灯。
专利摘要本实用新型涉及水下机器人水下灯的调光技术，具体说是一种采用数字传输技术，远距离调节水下机器人上设置水下灯亮度的调光系统。包括I/O采集及输出模块、主控计算机、水下灯调光装置，其特征在于主控计算机通过以太网接收来自水面的I/O采集及输出模块的控制信号，将处理后的控制信号通过光纤送到水下的I/O采集及输出模块，水下的I/O采集及输出模块将电源控制信号和灯光调节信号输出到模块化设置的水下灯调光装置，通过主控计算机中控制程序实现灯光的调整。本实用新型系统具有模块化、接口安全、设计简单的特点，可实现灯光的全范围单灯、连续调节，可远程调光，调光装置之间彼此不受干扰。
文档编号G05B15/02GK201188703SQ20082001207
公开日2009年1月28日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年4月11日
发明者任福林, 关玉林, 崔胜国, 王晓辉, 洋 赵, 威 郭 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所