液晶光強(qiáng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種液晶光強(qiáng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)組成包括電源模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、液晶顯示器模塊、按鍵模塊、TN-LCD驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)采集模塊和TN-LCD，其連接順序?yàn)殡娫茨K、液晶顯示器模塊、按鍵模塊、TN-LCD驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)采集模塊分別與單片機(jī)最小系統(tǒng)相連接，TN-LCD驅(qū)動(dòng)模塊與TN-LCD相連接，信號(hào)采集模塊與TN-LCD相連接。本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單，可以利用系統(tǒng)液晶盒電光特性測(cè)試功能，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的電光曲線確定預(yù)設(shè)值；液晶的響應(yīng)速度快，能夠根據(jù)外界環(huán)境光強(qiáng)的變化對(duì)環(huán)境強(qiáng)度及時(shí)調(diào)整，避免滯后現(xiàn)象。
【專利說(shuō)明】液晶光強(qiáng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的是電氣設(shè)備及電氣工程中照明領(lǐng)域的裝置，能夠自適應(yīng)的調(diào)節(jié)環(huán)境光強(qiáng)度及環(huán)境的溫度，可以應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)生活中，如溫室種植、定影過(guò)程及液晶顯示
坐寸O
【背景技術(shù)】:
[0002]在某些生產(chǎn)以及生活中，產(chǎn)生并維持一個(gè)恒定光強(qiáng)的環(huán)境是非常必要的，例如膠片的定影過(guò)程、液晶顯示、精密科學(xué)實(shí)驗(yàn)等。現(xiàn)有光強(qiáng)自適應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是采用光電板并通過(guò)光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)米集電路控制光強(qiáng)，存在兩個(gè)缺陷:(I)光電板的響應(yīng)速度慢；(2)光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)采集在設(shè)計(jì)時(shí)容易產(chǎn)生誤差。
[0003]對(duì)扭曲向列相液晶液晶盒(TN-LCD)施加不同的電壓，即使入射光強(qiáng)不變，其透射光強(qiáng)也會(huì)發(fā)生變化，因此可以通過(guò)控制施加的電壓來(lái)選擇不同的光強(qiáng)，而且TN-1XD的響應(yīng)速度相對(duì)較快，能夠達(dá)到毫秒量級(jí)。但是，對(duì)于光強(qiáng)在一定范圍內(nèi)發(fā)生頻繁變化的外界環(huán)境，如果不斷地人工調(diào)節(jié)TN-1XD上的驅(qū)動(dòng)電壓是相當(dāng)麻煩甚至是不可能做到的。因此，我們希望系統(tǒng)能夠在自主判斷光強(qiáng)的基礎(chǔ)上自動(dòng)調(diào)節(jié)TN-LCD上的驅(qū)動(dòng)電壓，達(dá)到與外界環(huán)境自適應(yīng)的效果。為此，我們開發(fā)了利用TN盒自適應(yīng)控制光強(qiáng)的系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容:
[0004]為了解決在特定空間內(nèi)光照強(qiáng)度保持不變或者保持在很小的范圍內(nèi)以致可以忽略光照強(qiáng)度的變化，本實(shí)用新型提供了一種新型的液晶自適應(yīng)光強(qiáng)控制系統(tǒng)。所述液晶光強(qiáng)自適應(yīng)系統(tǒng)包括:電源、TN-LCD, TN-1XD驅(qū)動(dòng)電路、液晶顯示屏、反饋電路、主控電路。該裝置通過(guò)信號(hào)采集模塊中的傳感器，采用的是線性的，即電流隨光照強(qiáng)度線性變化，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和控制特定環(huán)境內(nèi)光強(qiáng)的變化，而且可以測(cè)量液晶盒的電光特性并由此選擇控制電壓并顯示當(dāng)前工作狀態(tài)，充分體現(xiàn)了新材料應(yīng)用領(lǐng)域人性化與智能化的設(shè)計(jì)思想。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0006]一種液晶光強(qiáng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)組成包括電源模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、液晶顯示器模塊、按鍵模塊、TN-1XD驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)采集模塊和TN-LCD，其連接順序?yàn)殡娫茨K、液晶顯示器模塊、按鍵模塊、TN-LCD驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)采集模塊分別與單片機(jī)最小系統(tǒng)相連接，TN-LCD驅(qū)動(dòng)模塊與TN-LCD相連接，信號(hào)采集模塊與TN-LCD相連接；
[0007]所述的TN-1XD驅(qū)動(dòng)模塊的組成包括IkHz方波發(fā)生器、TN-1XD驅(qū)動(dòng)電壓幅度控制器、180°相移器、A路DA轉(zhuǎn)換、B路DA轉(zhuǎn)換和減法器六個(gè)部分；其連接關(guān)系為IKHz方波發(fā)生器與180°相移器、A路DA轉(zhuǎn)換分別相連接，TN-1XD驅(qū)動(dòng)電壓幅度控制器與A路DA轉(zhuǎn)換、B路DA轉(zhuǎn)換和單片機(jī)最小系統(tǒng)分別相連接，180°相移器與IKHz方波發(fā)生器、B路DA轉(zhuǎn)換分別相連接，A路DA轉(zhuǎn)換、B路DA轉(zhuǎn)換分別與減法器相連接。
[0008]所述的電源模塊為型號(hào)為L(zhǎng)7805CV的穩(wěn)壓管；信號(hào)采集模塊主要由型號(hào)為L(zhǎng)XD/GB3-ASLDPB的光敏傳感器組成，TN-LCD液晶盒由河北冀雅電子有限公司購(gòu)得，灌注的液晶材料為P0616A(E7)，由石家莊誠(chéng)志永華顯示材料有限公司購(gòu)得。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0010]本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單，根據(jù)用戶的需求設(shè)置初始狀態(tài)，系統(tǒng)能夠自適應(yīng)的調(diào)節(jié)環(huán)境光強(qiáng)，達(dá)到勻強(qiáng)或某一強(qiáng)度范圍不變，同時(shí)配備了液晶顯示功能，能夠顯示當(dāng)前工作狀態(tài)，便于用戶了解環(huán)境的狀態(tài)；對(duì)于初始狀態(tài)設(shè)置模糊的用戶，可以利用系統(tǒng)液晶盒電光特性測(cè)試功能，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的電光曲線確定預(yù)設(shè)值；液晶的響應(yīng)速度快，能夠根據(jù)外界環(huán)境光強(qiáng)的變化對(duì)環(huán)境強(qiáng)度及時(shí)調(diào)整，避免滯后現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0011]圖1本實(shí)用新型液晶光強(qiáng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
[0012]圖2本實(shí)用新型TN-1XD驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)圖
[0013]圖3本實(shí)用新型IkHz方波發(fā)生器原理圖
[0014]圖4本實(shí)用新型TN-1XD驅(qū)動(dòng)電壓幅度控制器原理圖
[0015]圖5本實(shí)用新型A路DA轉(zhuǎn)換原理圖
[0016]圖6本實(shí)用新型B路DA轉(zhuǎn)換原理圖
[0017]圖7本實(shí)用新型減法器原理圖
[0018]圖8本實(shí)用新型單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖
[0019]圖9本實(shí)用新型按鍵模塊原理圖
[0020]圖10本實(shí)用新型TN-LCD電壓-透過(guò)率理論曲線
[0021]圖11本實(shí)用新型系統(tǒng)測(cè)量得到的TN-LCD電壓-透過(guò)率實(shí)驗(yàn)曲線
【具體實(shí)施方式】:
[0022]如圖1，本實(shí)用新型系統(tǒng)組成包括電源模塊⑴、單片機(jī)最小系統(tǒng)⑵、液晶顯示器模塊(3)、按鍵模塊(4)、TN-LCD驅(qū)動(dòng)模塊(5)、信號(hào)采集模塊(6)和TN-LCD (7)，其連接順序?yàn)殡娫茨K(I)、液晶顯示器模塊(3)、按鍵模塊(4)、TN-LCD驅(qū)動(dòng)模塊(5)、信號(hào)采集模塊(6)分別與單片機(jī)最小系統(tǒng)(2)相連接，TN-1XD驅(qū)動(dòng)模塊(5)與TN-LCD (7)相連接，信號(hào)采集模塊(6)與TN-LCD (7)相連接；
[0023]其中電源模塊(I)主要由型號(hào)為L(zhǎng)7805CV的穩(wěn)壓管組成，信號(hào)采集模塊(6)主要由型號(hào)為L(zhǎng)XD/GB3-ASLDPB的光敏傳感器組成，TN-LCD(7)液晶盒由河北冀雅電子有限公司購(gòu)得，灌注的液晶材料為P0616A(E7)，由石家莊誠(chéng)志永華顯示材料有限公司購(gòu)置。
[0024]如圖2，所述的TN-1XD驅(qū)動(dòng)模塊(5)的組成包括IkHz方波發(fā)生器(8)、TN_IXD驅(qū)動(dòng)電壓幅度控制器(9)、180°相移器(10)、A路DA轉(zhuǎn)換(11)、B路DA轉(zhuǎn)換(12)和減法器(13)六個(gè)部分；其連接關(guān)系為IkHz方波發(fā)生器(8)與180°相移器(10)、A路DA轉(zhuǎn)換
(11)分別相連接，TN-LCD驅(qū)動(dòng)電壓幅度控制器(9)與A路DA轉(zhuǎn)換(11)、B路DA轉(zhuǎn)換(12)和單片機(jī)最小系統(tǒng)⑵分別相連接，180°相移器(10)與IkHz方波發(fā)生器(8)、B路DA轉(zhuǎn)換(12)分別相連接，A路DA轉(zhuǎn)換(11)、B路DA轉(zhuǎn)換(12)分別與減法器(13)相連接。
[0025]所述的單片機(jī)最小系統(tǒng)由型號(hào)為STC12C5A60S2的單片機(jī)、型號(hào)分別為0.luF、IOuF的電容各一個(gè)、型號(hào)為1ΚΩ、10ΚΩ、20ΚΩ的電阻各一個(gè)、型號(hào)為22pF的電容兩個(gè)、24MHz晶振一個(gè)組成，其連接關(guān)系如圖8所示。[0026]所述的按鍵模塊由三個(gè)型號(hào)為IOKΩ的電阻和三個(gè)按鍵組成，其連接關(guān)系如圖9所示。
[0027]其中IkHz方波發(fā)生器(8)主要由型號(hào)為NE555的芯片組成，如圖3所示。180°相移器(10)為型號(hào)為74HC04的芯片，如圖6所示。TN-1XD驅(qū)動(dòng)電壓幅度控制器(9)、A路DA轉(zhuǎn)換(11)和B路DA轉(zhuǎn)換(12)主要由型號(hào)為DA⑶832的芯片和型號(hào)為L(zhǎng)M358的芯片組成，其中(9)中的DA⑶832的DO?D7引腳與單片機(jī)的PO端口對(duì)應(yīng)相連接，DA⑶832的1utK 1ut2引腳分別與LM358中的一個(gè)運(yùn)放的反相輸入端、同相輸入端相連接，DA⑶832的Rfb引腳與前述的運(yùn)放的輸出端相連接，DA⑶832的CE、WR1、WR2、XFAL引腳都與GND相連接，DA⑶832的ILE引腳與VCC相連接。(11)與(9)的區(qū)別為(11)的DO?D7連在一起且與(8)的輸出相連接，(12)與(9)的區(qū)別為DO?D7連在一起且與(10)的輸出端相連接，(12)中的DA輸出經(jīng)過(guò)兩個(gè)反相器(分別由LM358組成)后輸出。其連接關(guān)系分別為圖4、圖5、圖6所示。減法器(13)主要由型號(hào)為L(zhǎng)M358的芯片組成，如圖7所示。
[0028]由于該系統(tǒng)中的單片機(jī)引腳有限，所以只能采用分辨率為128*64及以下的液晶顯示器，在本系統(tǒng)中采用的是分辨率為128*64的液晶顯示器。
[0029]上電后由電源模塊(I)給其他各個(gè)模塊供電，系統(tǒng)工作在自動(dòng)調(diào)節(jié)模式，預(yù)置驅(qū)動(dòng)電壓為2.5V，光照強(qiáng)度由信號(hào)采集模塊(6)將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)分析信號(hào)采集模塊(6)傳來(lái)的電信號(hào)后去控制TN-LCD驅(qū)動(dòng)電壓幅度控制器(9)，從而控制TN-LCD(7)的驅(qū)動(dòng)電壓，使光照強(qiáng)度保持恒定。當(dāng)外界光強(qiáng)增強(qiáng)時(shí)，信號(hào)采集模塊(6)輸出電壓減小，經(jīng)單片機(jī)分析后，通過(guò)TN-1XD驅(qū)動(dòng)電壓幅度控制器(9)增加TN-LCD (7)的驅(qū)動(dòng)電壓，降低TN-LCD (7)的透光率，從而使得光強(qiáng)維持不變。相反，當(dāng)外界光強(qiáng)減小時(shí)，信號(hào)采集模塊(6)輸出電壓增大，經(jīng)單片機(jī)分析后，通過(guò)TN-LCD驅(qū)動(dòng)電壓幅度控制器(9)減小TN-LCD (7)的驅(qū)動(dòng)電壓，提高TN-LCD (7)的透光率，從而使得光強(qiáng)維持不變。
[0030]單片機(jī)通過(guò)對(duì)按鍵模塊(4)的掃描分析來(lái)實(shí)現(xiàn)增加TN-LCD (7)的驅(qū)動(dòng)電壓、減小TN-LCD(7)的驅(qū)動(dòng)電壓、液晶特性測(cè)試功能。液晶特性的測(cè)試是由單片機(jī)產(chǎn)生以0.1V為步進(jìn)電壓從0.1V到5.0V的驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)TN-LCD，經(jīng)過(guò)信號(hào)采集模塊(6)將信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)將這些數(shù)據(jù)經(jīng)液晶顯示器模塊(3)顯示數(shù)據(jù)。
[0031]如圖10，所述的TN-1XD施加電壓時(shí)透射光強(qiáng)變化的理論曲線，對(duì)應(yīng)常白模式TN-LCD的電光曲線，也就是在不加電壓時(shí)液晶盒是透光的，并且透過(guò)率最大，施加電壓超過(guò)閾值電壓，透射光變小，當(dāng)施加電壓超過(guò)飽和電壓時(shí)，透射光達(dá)到最小，并且保持不變。因此，可以控制施加在TN-1XD上的電壓(閾值電壓與飽和電壓之間)改變透射光強(qiáng)。理論曲線計(jì)算步驟如下:
[0032]I)由液晶彈性理論推導(dǎo)得到液晶盒系統(tǒng)在施加某一電壓達(dá)到平衡時(shí)的平衡態(tài)方程，利用差分迭代方法數(shù)值模擬液晶分子在液晶盒內(nèi)的分布，即液晶指向矢分布。
[0033]2)由液晶指向矢的分布可以得到每一個(gè)液晶子層的瓊斯矩陣，通過(guò)擴(kuò)展瓊斯矩陣方法數(shù)值模擬可以得到液晶盒透過(guò)率理論曲線。
[0034]如圖11，本實(shí)用新型系統(tǒng)測(cè)量得到的實(shí)驗(yàn)曲線，具體測(cè)量過(guò)程如下:
[0035]I)外界提供勻強(qiáng)光。
[0036]2) TN-1XD驅(qū)動(dòng)電壓從0.1V到5.0V以0.1V為步進(jìn)電壓遞增測(cè)得的。
[0037]圖10和圖11是TN-LCD電光特性的理論和實(shí)驗(yàn)對(duì)比，其形狀基本一致，這一結(jié)果也證實(shí)了采用線性光敏傳感器的必要性。只是在理論計(jì)算和實(shí)際的測(cè)量中TN-1XD的參數(shù)設(shè)置稍微有些差別，導(dǎo)致兩圖存在小的差異。通過(guò)對(duì)比說(shuō)明本系統(tǒng)能夠很好地測(cè)量液晶的電光特性，并由此確定本系統(tǒng)工作的選擇電壓。
【權(quán)利要求】
1.一種液晶光強(qiáng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征為該系統(tǒng)組成包括電源模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、液晶顯示器模塊、按鍵模塊、TN-1XD驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)采集模塊和TN-LCD，其連接順序?yàn)殡娫茨K、液晶顯示器模塊、按鍵模塊、TN-LCD驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)采集模塊分別與單片機(jī)最小系統(tǒng)相連接，TN-LCD驅(qū)動(dòng)模塊與TN-LCD相連接，信號(hào)采集模塊與TN-LCD相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶光強(qiáng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征為所述的TN-LCD驅(qū)動(dòng)模塊的組成包括IkHz方波發(fā)生器、TN-1XD驅(qū)動(dòng)電壓幅度控制器、180°相移器、A路DA轉(zhuǎn)換、B路DA轉(zhuǎn)換和減法器六個(gè)部分；其連接關(guān)系為IkHz方波發(fā)生器與180°相移器、A路DA轉(zhuǎn)換分別相連接，TN-LCD驅(qū)動(dòng)電壓幅度控制器與A路DA轉(zhuǎn)換、B路DA轉(zhuǎn)換和單片機(jī)最小系統(tǒng)分別相連接，180°相移器與IkHz方波發(fā)生器、B路DA轉(zhuǎn)換分別相連接，A路DA轉(zhuǎn)換、B路DA轉(zhuǎn)換分別與減法器相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶光強(qiáng)自適應(yīng)控制系統(tǒng)，其特征為所述的電源模塊為型號(hào)為L(zhǎng)7805CV的穩(wěn)壓管；信號(hào)采集模塊主要由型號(hào)為L(zhǎng)XD/GB3-ASLDPB的光敏傳感器組成，TN-LCD液晶盒由河北冀雅電子有限公司購(gòu)得，灌注的液晶材料為P0616A(E7)，由石家莊誠(chéng)志永華顯示材料有限公司購(gòu)得。
【文檔編號(hào)】G05D25/02GK203606714SQ201320686529
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】馬志達(dá), 葉文江, 蘇軍紅, 黃媛媛 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)