Scris de gm2 la 15 octombrie 2010

optimizarea

Așteptările sunt mari; odată convins și ulterior obligat de legislație, să abandoneze lămpile incandescente în favoarea unor produse mai eficiente, experiența utilizatorului cu lămpile fluorescente compacte a fost adesea nesatisfăcătoare. Acum, mesajul către acei consumatori este că LED-urile vor oferi o durată de viață mai lungă, durabilitate și eficiență, împreună cu performanțe spectrale plăcute.

Iluminatul general - furnizarea de iluminat ambiental pentru case, birouri și spații publice - este de fapt oarecum în urmă cu ritmul de adoptare a LED-urilor într-o gamă largă de aplicații. Câteva exemple sunt iluminarea în mașini a lămpilor de frână, a lămpilor de poziție și, în curând, a farurilor; iluminare color pentru arhitectură; iluminat industrial, exterior și stradal; semne de circulație și de cale ferată; și iluminare de fundal pentru ecranele LCD de pe televizoare și monitoare. În unele dintre aceste aplicații, eficiența este primordială, de departe cel mai convingător motiv pentru adoptarea tehnologiei LED. În alte aplicații, principalul motiv al adoptării sale constă în flexibilitatea pe care o oferă proiectanților să regleze iluminatul atunci când nu trebuie să ofere acces pentru înlocuirea lămpilor cu o durată limitată de viață. În alte cazuri, poate fi gradul de control asupra luminii, din punct de vedere al nuanței și intensității, care atrage inginerii de iluminat.

Diferite metode pot fi utilizate pentru a controla ieșirea controlerului. Microcontrolerul poate genera o tensiune de referință analogică utilizând un convertor D/A sau un potențiometru digital și această tensiune va seta direct curentul driverului LED. Sau, într-un lanț de control complet digital, microcontrolerul poate furniza semnale cu lățime de impuls modulată (PWM) care sunt utilizate pentru a modula ieșirea controlerului. Semnalul PWM poate fi utilizat pentru a activa/dezactiva controlerul în sine sau pentru a controla un comutator care deconectează LED-urile de la ieșirea controlerului. Dacă se utilizează un control PWM, alegeți o frecvență PWM suficient de mare încât ochiul uman să nu poată detecta nicio fluctuație. Această tehnică poate fi practică dacă aplicația necesită o eficiență maximă, multe LED-uri furnizează eficiența maximă (lumină generată pentru un curent dat) la sau aproape de valoarea sa maximă. Furnizarea de niveluri reduse de lumină prin control pulsat la nivelul curentului de vârf va fi mai eficientă decât cu un curent constant redus.

De asemenea, proiectantul va trebui să determine rata de eșantionare la care funcționează bucla de control și să aleagă un microcontroler cu resursele de calcul adecvate. Dacă sistemul este dedicat în primul rând menținerii unei ieșiri albe constante pe măsură ce LED-ul îmbătrânește, atunci este necesară o rată de eșantionare relativ rară. Diferite LED-uri colorate vor urma, în general, diferite curbe de ieșire a luminii odată cu îmbătrânirea, dar vor face acest lucru și ca răspuns la diferite niveluri de control. În aplicațiile cu luminozitate sau intensitate variabilă, bucla de control al culorii trebuie actualizată pentru a se sincroniza cu viteza la care luminozitatea variază. Una dintre cele mai solicitante aplicații de acest tip este atenuarea selectivă a feedback-ului LCD. Pentru a îmbunătăți contrastul în zonele întunecate ale unei imagini de televiziune, iluminarea de fundal din acele zone este estompată, dar trebuie păstrat un alb pur, astfel încât ecranul LCD să poată afișa în continuare tonul corect al imaginii. În acest caz, este necesară o actualizare adecvată a buclei de control pentru rata cadrelor TV.

Un dispozitiv precum PIC24FJ16GA002, Figura 2, este un candidat bun pentru un microcontroler într-un sistem de control al culorii. Dispozitivul PIC24 este disponibil într-un pachet mic cu 28 de pini, cu memorie de program de 16 până la 64 KB și oferă interfețe de comunicații seriale, convertor A/D de 10 biți și 5 canale PWM, toate într-un singur dispozitiv. Miezul microcontrolerului pe 16 biți gestionează cu ușurință matematica asociată cu calibrarea senzorului și controlul culorilor.

Ieșirea datelor senzorului de lumină trebuie calibrată în raport cu o referință pentru a oferi rezultate fiabile. Procesul de calibrare utilizează un contor de cromaticitate pentru a corela matematic ieșirea diferitelor LED-uri colorate și răspunsul spectral și sensibilitatea senzorului de lumină în conformitate cu un sistem standard de coordonate de culoare, stabilit în 1931 de CIE (Comisia internațională pentru iluminare). Națiune: spațiul de culoare CIE XYZ. Procesul de calibrare generează o matrice de coeficienți care trebuie stocați într-o memorie nevolatilă cu sistemul de corpuri de iluminat și vor fi folosiți pentru a determina diferența dintre ieșirea corelată și cea dorită la fiecare pas prin sistemul de control.

Odată calibrat, microcontrolerul compară datele senzorului cu coordonatele dorite pe graficul de cromaticitate CIE și ajustează valorile de control pe fiecare canal de ieșire până când se obține CCT corect. Deoarece bucla de control funcționează într-un mediu dinamic, este adecvat să se utilizeze tehnici de tip servo; Fiecare canal are un algoritm PID (Proporțional-Integral-Derivat) care se potrivește cu datele senzorului cu valorile de calibrare, evaluează diferența pentru a stabili un punct set și reglează canalele de ieșire în consecință. Ca și în cazul oricărei alte arhitecturi PID cu buclă închisă, algoritmul funcționează continuu pentru a reduce erorile până când CCT de ieșire ajunge la CCT setat. Coeficienții PID pot fi reglați pentru a maximiza răspunsul sistemului, dar factorul de convergență la punctul stabilit depinde de eficiența microcontrolerului în procesul matematic. Așa cum s-a menționat mai sus, unele sisteme de control al culorii vor necesita timp de procesare și răspuns mai rapid decât altele.