數(shù)碼調(diào)光暗室燈的設(shè)計

沈國平

宜興市腫瘤醫(yī)院 設(shè)備科，江蘇宜興 214206

數(shù)碼調(diào)光暗室燈的設(shè)計

沈國平

宜興市腫瘤醫(yī)院 設(shè)備科，江蘇宜興 214206

目的 暗室燈亮度可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，是暗室沖洗膠片時的理想工具。方法 應(yīng)用單片機(jī)去量化控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而達(dá)到調(diào)光的目的。結(jié)果 白熾燈的亮度得到了近乎連續(xù)調(diào)光的效果，而且很明確是百分之幾的功率。結(jié)論 微處理器的編程相當(dāng)靈活，可編程性非常好，內(nèi)部資源比較豐富，成本低，功耗更低，可擴(kuò)充性好，也可以反復(fù)編程。

單片機(jī)；微控制器；暗室燈；數(shù)碼調(diào)光

暗室燈選用特殊濾光片，適用于沖洗感藍(lán)和感綠X射線膠片時的照明[1-2]。既能作為暗室內(nèi)作業(yè)時照明使用又不致使膠片曝光。但電網(wǎng)的電壓有時會有較大波動，例如空調(diào)高峰與否就是1個因素，但目前市場上能見到的可調(diào)光暗室燈幾乎都是用旋鈕來連續(xù)調(diào)節(jié)的，重復(fù)某一亮度幾乎不可能，解決這一問題的最好方法就是用數(shù)字去量化它。筆者應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)把全功率分成100等分，增減亮度以1%作為步長，可以是最寬范圍的0%～100%。

1 方案與選材

數(shù)碼調(diào)光暗室燈電路方案，見圖1。用電阻分壓采樣交流供電[3-4]，再用一個電壓比較器去比較這個采樣交流電壓與0參考電位，這樣見到的輸出就是1個與交流同相位的方波信號了，高低電平的跳變處即為交流電的過0點，用過0后延時了的觸發(fā)信號去導(dǎo)通雙向可控硅，就能達(dá)到調(diào)光的目的。當(dāng)然絕對不能簡單地將交流電的半周期去按時間100等分，然后再以每1等分作為步長，而要以變步長來達(dá)到等分功率的目的，準(zhǔn)備以50μs為最小的時間計量單位，在10ms半周期內(nèi)可以容納200個時間計量單位，對于純電阻的普通燈泡，其工作電壓分析如下：

圖1 數(shù)碼調(diào)光暗室燈電路方案圖

現(xiàn)在來分析過0后時間t再觸發(fā)獲得的功率百分比:

可以編寫一個程序，運用數(shù)值解法將其解出，然后建立1個一維數(shù)組，便于單片機(jī)程序去查表。

percent[50]=100，意思就是過0后延時100個時間計量單位，再去觸發(fā)導(dǎo)通雙向可控硅，等于電壓的峰谷處觸發(fā)，得到50%的功率；

percent[100]=0，意思就是過0后延時0個時間計量單位去觸發(fā)導(dǎo)通雙向可控硅，等于立即觸發(fā)得到的功率為100%全功率；

percent[0]= 200，意思就是過0后延時200個時間計量單位再去觸發(fā)導(dǎo)通雙向可控硅，等于沒有觸發(fā)，得到的功率為0；

用這樣的方法去控制220V、15W普通燈就能獲得15W的1%步長量子化調(diào)光效果，分辨率為0.15W，近乎連續(xù)調(diào)光0～15W的效果，配合單片機(jī)用紅色LED顯示其亮度百分比，因為白熾燈是電流的熱效應(yīng)發(fā)光，且它具有熱慣性，所以光源照樣穩(wěn)定，操作方便，調(diào)光型暗室燈亮度可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，是暗室沖洗膠片時的理想工具。

1.1 單片機(jī)的選型

由于需要電壓比較器以及EEPROM，所以選AVR單片機(jī)ATMEGA8/48/88均可，省去了外圍的器件， 性價比高[5-6]。

1.2 安全的方案

為了安全起見，單片機(jī)工作電壓與雙向可控硅觸發(fā)電壓通過光耦完全隔離，用次級隔離的電源變壓器分別供電即可。

1.3 顯示的方案

用4位數(shù)碼管動態(tài)掃描方式顯示數(shù)碼，最高位作為標(biāo)示位，后3位是功率百分比值，用4位一體的只有12個管腳，管腳比4個獨立數(shù)碼管少了許多。單片機(jī)用部分PC、PD口作為段選位，4個PD口作為位選。

1.4 控制的方案

用1個PB0口作為控制位去控制1個光耦，再用這個光耦去控制雙向可控硅的導(dǎo)通角，最后用這個可控硅去控制白熾燈的交流供電，進(jìn)而達(dá)到控制白熾燈亮度的目的。

2 結(jié)果

當(dāng)百分比在10%以下時，就看不到燈光，這完全可以讓EEPROM記住功率有效的上下限范圍與上電的默認(rèn)功率百分比，控制器本身由于功耗低，一般不會出現(xiàn)故障，它的抗干擾能力強(qiáng)，程序從沒跑飛過，啟用內(nèi)部看門狗后，控制電路會更可靠，雙向可控硅的最高耐壓取400V以上，電流取1A以上就足矣，不會因為過載出現(xiàn)故障，大大延長了雙向可控硅的使用壽命。

3 討論

數(shù)碼管上顯示的是相對百分功率，要顯示絕對實時功率很復(fù)雜，也沒有必要，考慮到15W白熾燈全亮也不過如此，高低功率兩頭的上下限設(shè)置也可以省略，這樣一來程序可以簡化一些。

[1] 王彥平,任延群,危勝軍,等.Protel99電路設(shè)計指南[M].北京:清華大學(xué)出版社,2000.

[2] 劉海成.AVR單片機(jī)原理及測控工程應(yīng)用-基于ATmega48/ ATmega16[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.

[3] 馬忠梅,籍順心,張凱,等.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計[M].3版.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.

[4] 周立功.單片機(jī)實驗與實踐[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.

[5] 胡健.單片機(jī)原理及接口技術(shù)實踐教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[6] 沈國平.基于單片機(jī)倒計時方式下的間歇供電控制[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2 0 1 0,(9):9 5-9 6.

Design of the Digital Darkroom Lamp Dimmer

SHEN Guo-ping
Equipment Department, Yixing Tumor Hospital, Yixing Jiangsu 214206, China

TM923.3

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.06.044

1674-1633(2012)06-0121-02

2011-09-20

作者郵箱：sh_gp@126.com

Abstract:Objective Darkroom lamp is an ideal tool of film processing, whose brightness can be adjusted as needed. Methods Using MCU to quantitatively control the conduction angle of thyristor, thus to achieve the purpose of dimming. Results The brightness of incandescent lamps has been almost continuously dimmed, and the power percentage is quite clear. Conclusion Microprocessor programming is quite f exible,and the programmability is very good. Its internal resources are relatively abundant, lowcost, lower-power consumption, good-scalability, and can also be programmed repeatedly.

Key words:single chip microcomputer; MCU; darkroom lamp; digital dimmer