[发明专利]全数字化水下灯调光装置

说明书

技术领域

本发明涉及水下机器人水下灯调光技术，具体说是一种采用数字控制技术及通信技术对水下灯的分布式控制，实现水下灯数字化及模块化控制的全数字化水下灯调光装置。

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通常采用两种方式，第一种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：一、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；二、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，消耗了大量的电能，从这个意义上来说，对深度很深的水下机器人也是一个瓶径。第二种方式通过电子舱中的调光装置由舱内计算机集中对调光装置进行调光，尽管可以实现每个灯的单独调光，但是这种方案不但大量的占用电子舱的空间，而且扩展也很难实现，要新调整电子舱的布局，或者重新设计电子舱，这样既增加了成本和时间，而且也使得电子舱留有的接插件数量非常多，从而使电子舱的体积变大，发生故障的几率也增加。因此，上述两种调光方式越来越不适应水下机器人发展的需求。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的是提供一种简单实用、具有独立的电源和通信接口的全数字化水下灯调光装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

全数字化水下灯调光装置，包括：单片机、通信总线模块、光电隔离电路模块及主电路模块，以单片机为核心，所述单片机通过通信总线模块接收主控计算机的数字控制信号，所述数字控制信号经单片机处理后通过隔离触发电路模块触发主电路模块的可控硅导通；所述单片机还通过隔离同步电路模块采集总电源输入模块的数字中断信号，作为可控硅触发的同步信号；所述主电路模块的可控硅按接收到的触发信号调控水下灯电压；所述总电源输入模块通过AC/DC变换模块与单片机连接实现主电路模块与单片机隔离供电，所述总电源输入模块经主控电路模块供电至水下灯。

所述通信总线模块采用通用的接口类型CAN总线/RS-485总线，采用上述总线的接口设计，实现按需增减水下灯数量。

所述隔离同步电路模块为电阻与光耦隔离器串联，其产生的信号作为单片机触发可控硅的同步信号。

所述主控电路的可控硅分别对应每路水下灯，单片机通过可控硅分别控制每路水下灯的亮度。

单片机主程序的流程为：

先执行初始化，然后处于循环状态；

在循环中判断是否有CAN中断标志，如有则清除CAN中断标志，计算四路可控硅计时器控制时间变量，执行CAN指令接收与CAN数据发送处理；如没有CAN中断标志，判断是否有串口通信模式，如有串口通信模式，则清除串口中断标志，计算四路可控硅计时器控制时间变量，执行接收串口指令和回送串口数据；如没有串口通信模式，主程序返回到判断是否有CAN中断标志，程序循环。

所述中断服务处理程序执行CAN中断，从通信总线接收CAN数据，置入CAN中断标志，程序处理完相应的任务后，返回到中断时的主程序。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用全数字化设计，提高了调光装置的可靠性及抗干扰能力，调光信号通过CAN总线或RS-485总线传递，而可控硅同步与触发信号则通过及单片机的数字I/O口来实现，提高了整个装置的抗干扰的能力，克服了模拟信号易受干扰的缺点，并且这些信号与单片机接口间通过光耦进行光电隔离提高了调光装置的可靠性、安全性高。

2、本发明直接利用输入的主电路的电源，采用光电耦合器件与单片机中断的方式实现了可控硅调节所需的同步信号，该方式既节省了传统的同步脉冲变压器，又节省了相应的处理信号及导线，因此减小了该装置的体积和重量并提高了装置的可靠性。

3、本发明采用光耦器件来实现可控硅的脉冲触发，省去了传统电路上采用的可控硅脉冲变压器，减少了本装置的尺寸、体积和重量。

4、本发明采用通用的接口设计，各种类型的水下机器人均可采用该装置，无须再进行新开发和设计，直接可以利用，因此可以降低新型水下机器人再开发的成本，缩短了开发的时间。

5、本发明接口简单，而且功能独立，因此可分布式布置，与集中式控制相比分散和降低了风险，易于安装和扩展，合理的利用水下机器人上的有效空间。