調(diào)光玻璃控制器、調(diào)光玻璃控制系統(tǒng)以及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種調(diào)光玻璃控制器、調(diào)光玻璃控制系統(tǒng)以及控制方法，尤其涉及一種支持矩陣控制的調(diào)光玻璃控制器、調(diào)光玻璃控制系統(tǒng)以及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]調(diào)光玻璃是一種新型特種光電玻璃產(chǎn)品，通過將液晶膜復(fù)合進兩層玻璃中間而形成。使用者能夠通過控制電流的通斷與否來控制玻璃的透明與不透明狀態(tài)。當調(diào)光玻璃關(guān)閉電源時，調(diào)光玻璃里面的液晶分子會呈現(xiàn)不規(guī)則的散布狀態(tài)，此時玻璃呈現(xiàn)透光而不透明的外觀狀態(tài)；當給調(diào)光玻璃通電后，里面的液晶分子呈現(xiàn)整齊排列，光線可以自由穿透，此時調(diào)光玻璃呈現(xiàn)透明狀態(tài)。
[0003]目前，市面上調(diào)光玻璃的控制器功能單一，大多只能實現(xiàn)單一的驅(qū)動電壓和頻率輸出，使調(diào)光玻璃僅能在透明和不透明兩種狀態(tài)中進行切換，無法實現(xiàn)玻璃透明度的逐級調(diào)節(jié)。雖然也有人(中國實用新型專利CN201837859U)嘗試通過交流變壓的方式為調(diào)光玻璃提供不同的驅(qū)動電壓，進而控制玻璃的透明度。但是，這種基于強電環(huán)境的驅(qū)動和調(diào)節(jié)必須采用大功率的器件，電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、成本高，形成的控制器笨重、尺寸大；而且，為了人身和器件的安全，必須采取強弱電隔離和過壓保護等措施，進一步增加了元件的數(shù)量和電路的復(fù)雜性，使得控制器的成本和尺寸很難降低。
[0004]而且，隨著調(diào)光玻璃在交互建筑、新媒體藝術(shù)呈現(xiàn)等領(lǐng)域中的日益廣泛應(yīng)用，對自動調(diào)節(jié)、智能調(diào)節(jié)、交互式調(diào)節(jié)以及各種靈活的控制模式的需求也與日俱增。而目前的控制器只能通過人工參與來實現(xiàn)對調(diào)光玻璃的單向調(diào)節(jié)，無法基于調(diào)光玻璃的狀態(tài)和所在環(huán)境的信息以及對控制模式的需求實現(xiàn)動態(tài)的自動調(diào)節(jié)，也無法實現(xiàn)集群化、矩陣化的自動控制。
[0005]因此，實有必要設(shè)計一種新型的調(diào)光玻璃控制器、調(diào)光玻璃控制系統(tǒng)以及控制方法，用以實現(xiàn)調(diào)光玻璃的互動式的自動調(diào)節(jié)以及矩陣化控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠根據(jù)外界環(huán)境參數(shù)的變化自動、逐級調(diào)節(jié)調(diào)光玻璃透明度的調(diào)光玻璃控制器，同時提供一種能夠?qū)φ{(diào)光玻璃矩陣進行集群化、矩陣化控制的調(diào)光玻璃控制系統(tǒng)以及控制方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種調(diào)光玻璃控制器，包括:感知單元、直流調(diào)壓單元、直交逆變單元以及處理單元，其中，
[0008]感知單元，與處理單元通信連接，用于獲取與外界環(huán)境的一種或多種參數(shù)有關(guān)的環(huán)境信息，并將該環(huán)境信息傳遞給處理單元；
[0009]直流調(diào)壓單元，與處理單元通信連接，用于根據(jù)處理單元輸出的電壓控制指令調(diào)節(jié)輸出的直流電壓；
[0010]直交逆變單元，與直流調(diào)壓單元電連接，用于將直流調(diào)壓單元輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為用來驅(qū)動調(diào)光玻璃的交流電壓；
[0011 ] 處理單元，用于根據(jù)環(huán)境信息生成電壓控制指令。
[0012]優(yōu)選地，所述調(diào)光玻璃控制器還包括矩陣通信單元，所述矩陣通信單元與處理單元通信連接，用于向上位控制系統(tǒng)傳遞環(huán)境信息以及接收來自上位控制系統(tǒng)的上位控制指令，所述處理單元進一步用于根據(jù)上位控制指令來生成電壓控制指令。
[0013]優(yōu)選地，所述感知單元是傳感器或者是用來連接傳感器的接口。
[0014]更優(yōu)選地，所述傳感器為超聲波傳感器。
[0015]優(yōu)選地，所述直流逆變單元的輸出的交流電壓的平均值為零。
[0016]優(yōu)選地，所述直流調(diào)壓單元包括接入于其直流輸入端的常開型繼電器。
[0017]另外，本發(fā)明還提供了一種調(diào)光玻璃控制系統(tǒng)，包括至少一個如上所述的調(diào)光玻璃控制器，以及上位控制器，每個所述調(diào)光玻璃控制器通過自身的矩陣通信單元與所述上位控制器通信連接，所述上位控制器用于接收所述調(diào)光玻璃控制器傳遞的環(huán)境信息，基于所述環(huán)境信息生成相應(yīng)的上位控制指令，并將所述上位控制指令傳遞給所述調(diào)光玻璃控制器。
[0018]優(yōu)選地，所述上位控制器進一步包括輸入單元，用于接收人工輸入的上位控制指令。
[0019]另外，本發(fā)明還提供了一種基于上述的調(diào)光控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:
[0020]通過感知單元接收環(huán)境信息，并將該環(huán)境信息經(jīng)由矩陣通信單元發(fā)送至上位控制器；
[0021]在處理單元處，判斷是否接收到上位控制指令，如果是，則基于上位控制指令生成電壓控制指令，如果否，則基于環(huán)境信息確定控制電壓值，并由此生成電壓控制指令；
[0022]將電壓控制指令輸出至直流調(diào)壓單元；
[0023]將直流調(diào)壓單元輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓；
[0024]將交流電壓輸出至調(diào)光玻璃。
[0025]優(yōu)選地，所述方法進一步包括在上位控制器處基于所述環(huán)境信息生成上位控制指令的步驟。
[0026]本發(fā)明的調(diào)光玻璃控制器，能夠?qū)崟r地響應(yīng)外界環(huán)境參數(shù)的變化，自動調(diào)整調(diào)光玻璃的透明度，實現(xiàn)對調(diào)光玻璃透明度的逐級調(diào)節(jié)；而且，通過本發(fā)明的調(diào)光玻璃控制系統(tǒng)以及控制方法，能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制模式或者實時輸入的控制指令對多個調(diào)光玻璃進行矩陣化的集群控制，實現(xiàn)多個調(diào)光玻璃與環(huán)境參數(shù)以及上位控制指令之間的實時互動式調(diào)節(jié)。此外，本發(fā)明的調(diào)光玻璃控制器，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的自動數(shù)字化調(diào)節(jié)，而且結(jié)構(gòu)簡單、成本低并且安全可靠。
【附圖說明】
[0027]圖1為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的調(diào)光玻璃控制器的結(jié)構(gòu)示意性圖；
[0028]圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的調(diào)光玻璃控制器的直流調(diào)壓單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的調(diào)光玻璃控制系統(tǒng)進行集群控制的工作原理示意圖；以及
[0030]圖4為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的調(diào)光玻璃控制器的處理單元的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0031]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的調(diào)光玻璃控制器10的示意性結(jié)構(gòu)框圖。在該實施例中，調(diào)光玻璃控制器10包括:感知單元11、直流調(diào)壓單元12、直交逆變單元13、矩陣通信單元14以及處理單元15。
[0032]調(diào)光玻璃控制器10與特定的調(diào)光玻璃(未示出)連接，為調(diào)光玻璃提供控制電壓，根據(jù)施加的控制電壓的不同，調(diào)光玻璃的透明度可以在完全透明到不透明之間逐級變化。
[0033]感知單元11用來獲取外界的環(huán)境信息，比如與一個或多個環(huán)境參數(shù)有關(guān)的物理量的大小以及變化情況，并與處理單元15通信連接從而將該環(huán)境信息傳遞給處理單元15，作為調(diào)節(jié)調(diào)光玻璃透明度的依據(jù)。
[0034]在本實施例中，感知單元11為超聲波距離傳感器，其靠近調(diào)光玻璃設(shè)置，并通過RS232接口與處理單元進行連接，用來檢測是否有人靠近調(diào)光玻璃并測量人與調(diào)光玻璃之間的距離，進而可以根據(jù)距離的不同控制調(diào)光玻璃呈現(xiàn)不同的透明度，比如，隨著人與玻璃距離的縮小，讓玻璃變得越來越透明，從而實現(xiàn)一種實時變化的透明度控制效果。
[0035]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認識到，在本發(fā)明的方案中，并不局限于使用超聲波距離傳感器，而是可以采用各種常見類型傳感器，例如紅外距離傳感器、激光測距傳感器、紅外熱釋電傳感器、微波傳感器、照度傳感器等等。
[0036]本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該認識到，在本發(fā)明的方案中，感知單元并不局限于傳感器，其也可以僅僅是與外部傳感器或者其它部件連接的接口，只要能夠接收據(jù)以調(diào)節(jié)調(diào)光玻璃透明度的信號即可。例如，感知單元可以是與諸如手工滑動旋鈕、按鍵等連接的接口，由此可以支持以手動的方式控制玻璃的透明度。根據(jù)實際應(yīng)用的需要，感知單元可以用來提供外界環(huán)境中的任何參數(shù)。
[0037]而且，在將采集到的獲取的環(huán)境信息傳遞給處理單元之前，感知單元11可以對相應(yīng)的信號進行預(yù)處理，將該信號轉(zhuǎn)換為適于處理單元進行處理的形式，比如不同的信號形式和/或信號格式。
[0038]直流調(diào)壓單元12與處理單元15通信連接，用于基于外部的直流輸入，根據(jù)處理單元15提供的電壓控制指令，調(diào)節(jié)其輸出給直交逆變單元的直流電壓。
[0039]在實際應(yīng)用中，針對調(diào)光玻璃的不同型號，直流調(diào)壓單元12可以輸出不同的電壓，典型值為48V。
[0040]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的直流調(diào)壓單元12，其采用支持輸出電壓可調(diào)的低壓差線性降壓直流電源芯片來實現(xiàn)，此類芯片的輸出電壓通常和輸入電壓以及反饋管腳間的電阻比值有關(guān)，因此，例如，在反饋管腳之間連接由數(shù)字電位器構(gòu)成的反饋電阻，并通過處理單元以數(shù)字的方式控制其阻值，即可實現(xiàn)對該降壓電源芯片輸出電壓的調(diào)節(jié)。
[0041]實際上，正是由于直流調(diào)壓單元12允許通過處理單元15以數(shù)字的方式對調(diào)光玻璃的驅(qū)動電壓進行調(diào)節(jié)，使得本發(fā)明的調(diào)光玻璃控制器10能夠?qū)崿F(xiàn)軟件調(diào)壓，從而以更加靈活和智能的方式進行電壓控制和調(diào)節(jié)。
[0042]如圖2所示，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，為保證安全，直流調(diào)壓單元12優(yōu)選地在包括接入于其直流輸入端的一個常開型繼電器，由此在調(diào)光控制器10進入正常工作狀態(tài)前，直流調(diào)壓電路始終保持斷開狀態(tài)。因為，在對直交逆變單元的控制信號還沒有產(chǎn)生前，直交逆變電路的工作狀態(tài)可能是不確定的，如果此時上電，有可能導致輸出短路，導致電路燒毀。
[0043]在該優(yōu)選實施例中，降壓直流電源采用的是LT3012，數(shù)字電位器采用的是MCP41100，繼