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運用溫度監控 智能型LED燈安全性提升(2)

 在這個系統中,亮度下降指示器是一個低功耗的紅光LED燈。當運作中的系統達到最高亮度輸出時,紅光LED燈會關閉。LED燈的溫度上升時,輸出亮度會降低,當輸出亮度下降時,紅光LED燈即開啟。輸出亮度持續下降,紅光LED燈的強度則會相對提高,當輸出亮度下降到最低的強度值,紅光LED燈就會開至最大亮度。 

  當亮度在最低強度且LED燈溫度維持高檔,紅光LED燈可當成警報裝置,以指示系統內發生嚴重問題。在警報模式中,紅光LED燈會持續開啟-關閉-開啟-關閉,而白光LED燈則維持關閉。 

  圖3顯示一個原生LED驅動器及LED控制器,連結一個NTC與上述提及的警報指示。原生LED燈內含一個LED驅動器,用來提供經過LED燈的電流。驅動器本身無法依據溫度來降低亮度,其所提供的任何溫度監視功能僅能用來保護自己,當溫度過高時會完全關閉。 


 
圖3 連結NTC與警報指示的原生LED驅動器及LED控制器 

  LED控制器內含原生型LED驅動器的所有控制功能,并加入智能判斷機制,開發出額外的智能功能,如溫度監視器、通訊及調光控制等。圖中的LED控制器內含多個基本模塊與標示為藍色底的組件,紅色組件對基本運作而言是非必要的,但為配合討論本文的NTC與警報功能,故亦列出。 

  在基本LED燈中加入一個NTC,當溫度達到默認上限時,可在控制的次序下關閉燈光。LED控制器右側的兩個標示為紅色組件--電阻與NTC,在NTC的運作中以第一種方法進行設定。控制器向電阻組件提供精準的電壓,NTC節點的電壓由控制器進行量測,然后轉換成相對系統溫度值。 

  警報組件在LED燈指示溫度正在上升,或已升至一定的上限時,安全機制會指示該燈關閉。LED控制器左側的兩個紅色組件--電阻與LED,設定成基本的指示器LED組態。LED的亮度是由一個脈沖調變(PWM)訊號加以控制,當PWM工作周期提高時,LED燈的亮度亦會隨之提高。 上述的智能型LED燈當顯示“警示”時,作用就像另一個LED燈號。智能型LED燈可利用許多種類的通訊接口,LED“警示”僅是其中之一。其他通訊接口包括電力線通訊(PLC)、數字多任務(DMX)及數字可尋址燈光接口(DALI)等。

  溫度決定LED燈亮度 

  圖4顯示一個簡單算法,用來監視LED燈的溫度,以及當溫度處在安全范圍時,將亮度調至一個特定值。流程圖中最上方的區塊“開啟電源–啟動系統(Power On–Initialize The System)”,是微控制器啟動的區塊。當所有開關被打開時,電源會導至LED燈,這個區塊會設定LED燈的基本運作、亮度輸出與溫度量測等功能。 

 
圖4 監視LED燈溫度的簡單算法 “燈光是否開啟”區塊負責測試燈光是否被關閉,方法是根據一個過溫條件來判斷。測試過程包括判斷開啟的燈光是否正進行簡單位測試。若已設定燈光位,燈光也已開啟,且尚未設定燈光位,則可判斷燈光處在關閉狀態。當首次導通電源,預設狀態下燈光會開啟,位也會被設定。 

  “警示”控制區塊,當達到溫度超高狀態時,該區塊負責控制“開啟-關閉-開啟-關閉”程序,且控制器會關閉LED燈。下個“燈光是否開啟”區塊則會再次啟動測試程序,要離開警示狀態的唯一方法,就是使用墻壁開關切斷電源,然后再次開啟電源。 

  下個區塊“量測溫度”,負責量測NTC節點的電壓。由于NTC通常會隨著溫度呈現非線性的變化,因此測得溫度可與查表中相對應的溫度數據進行比對,這個溫度值會用在下面兩個區塊。 

  “安全溫度”區塊負責判斷LED燈的溫度是否處在安全范圍內,若溫度已達設定的最大值,系統會關閉燈光;若溫度低于允許的最大值,系統會進行測試,分析溫度的穩定度。 

  “關閉燈光”區塊,負責在LED燈溫度超出安全范圍時關閉燈光。下個區塊“燈光是否開啟”則負責重新啟動測試程序。 “溫度改變”區塊負責判斷從上一次亮度調整后,溫度改變的幅度是否足夠,以確保燈光輸出的上升或下降幅度確實足夠;“溫度提高”區塊則負責判斷溫度是否已提高或降低,這兩個區塊是唯一的選擇。 

  “最大亮度”區塊負責判斷LED燈是否設定在最大亮度輸出值,若亮度輸出已達到最大值,“燈光是否開啟”區塊會再次重新啟動測試程序。 

  當前一個區塊判斷亮度輸出未達到最大值時,“提高燈光亮度,降低指示燈亮度”區塊就會啟動。這個區塊會降低輸出亮度,在引導塊塊執行時進行設定,同時也會降低指示LED燈的亮度。輸出亮度增加多少幅度,LED指示燈號的亮度就會降低同樣幅度,然后再重新啟動測試程序。 

  當“溫度提高”區塊判斷溫度已增加,“最小亮度”區塊就會啟動。若亮度未達到設定的最小值時,執行流程會導向“降低亮度,提高指示燈亮度”區塊;若亮度輸出達到預設的最小值時,“燈光是否開啟”區塊就會再次重新啟動測試程序。 

  “降低亮度,提高指示燈亮度”區塊會降低輸出亮度,在引導塊塊執行時進行設定,此區也會提高指示LED燈號的亮度,燈光亮度降低多少幅度,指示燈亮度就會增加同樣的幅度,然后再重新啟動測試程序。 

  在此流程圖的程序中,LED燈會被關閉并維持關閉狀態,直到輸入電源重新完成循環為止,因此小幅度的改變即會啟動一個程序,而當燈光被關閉后,溫度會被監視,一但溫度下降到安全門坎時,LED燈就會再次被開啟。 

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本文標簽:運用溫度監控 智能型LED燈安全性提升(2)
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