LED燈具老練測試平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

唐普英，耿浩然，郝豫魯，崔克楠，張志鵬，朱 彤

眾所周知,全球氣候變暖是目前人類面臨的主要問題之一,二氧化碳排放量的增加是全球變暖的主要原因,因此,低碳生活和節(jié)能減排已成為各國政府節(jié)約能源的基本政策。創(chuàng)建節(jié)約型社會已成為人們的共識[1]。LED光源因其綠色節(jié)能、高亮度、壽命長[2]、可控性強(qiáng)、可循環(huán)利用等絕對優(yōu)勢,符合綠色照明與顯示工程節(jié)能與環(huán)保的要求[3],已成為目前主推綠色照明的最有競爭力的光源產(chǎn)品之一,在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的推廣和應(yīng)用[4-6]。

為了提高LED燈具產(chǎn)品的可靠性和壽命,LED燈具出廠前通常都要對其進(jìn)行老練測試。老練測試是一種讓產(chǎn)品在應(yīng)力下工作一段時(shí)間以穩(wěn)定其特性的方法[7]。LED燈具老練測試就是讓LED燈具分別在低壓、常壓和高壓情況下按某種定時(shí)的開和關(guān)的方式進(jìn)行自動測試,使燈具的不良特性在老練期間被充分暴露出來。存在問題的LED燈具就可以很容易地在老練過程中被檢測出來,避免不合格產(chǎn)品流入市場。LED燈具經(jīng)過老練測試后,其質(zhì)量和使用壽命均能得到保證。因此,老練測試是LED燈具出廠前必須經(jīng)歷的一個(gè)環(huán)節(jié),對保障LED燈具產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義,迫切需要研究一種具備較強(qiáng)可操作性的老練測試平臺。

本文的工作主要是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)LED燈具老練測試平臺(以下簡稱為測試平臺),通過傳感器采集LED燈具組的工作參數(shù)(工作電流、老練室的溫度),利用串口RS-232把相關(guān)參數(shù)上傳到主控機(jī)進(jìn)行分析處理。測試平臺具有自定義參數(shù)設(shè)置模式和3種自動預(yù)置參數(shù)測試模式,提高了測試效率和自動化程度。

1 測試平臺

如圖1所示,是測試平臺結(jié)構(gòu)的示意圖,圖中左側(cè)是LED燈具組測試區(qū)域,其內(nèi)部分4層,可以同時(shí)測試20組LED燈具,每組安排10個(gè)規(guī)格相同的插座,整個(gè)測試區(qū)域一次可以同時(shí)測試200支LED燈具?！帮@示屏”(LCD)用于顯示老練測試過程中的動態(tài)參數(shù),“鍵盤”(如圖2所示)用于設(shè)置老練參數(shù)和啟動老練測試,“電壓調(diào)節(jié)”用于調(diào)節(jié)各燈具組的工作電壓。

圖1 測試平臺結(jié)構(gòu)的示意圖

圖2 測試平臺的鍵盤

2 測試平臺的硬件設(shè)計(jì)

如圖3所示,是測試平臺的硬件組成框圖,圖中MCU是單片機(jī),是測試平臺的主控芯片。設(shè)計(jì)中采用了兩個(gè)單片機(jī),用于控制測試平臺的參數(shù)設(shè)置、采集、顯示,并與上位機(jī)通信等工作[8]。當(dāng)3個(gè)條件 (老練時(shí)間已到、某組燈具電流過高、老練室溫度超過預(yù)置值)滿足其中之一時(shí),系統(tǒng)自動切斷老練室LED燈具組的電源,并觸發(fā)聲音報(bào)警裝置。單片機(jī)與上位機(jī)之間的通信采用RS-232通信協(xié)議[9],單片機(jī)與時(shí)鐘管理芯片和存儲器芯片之間的通信采用I2C通信協(xié)議[10]。

圖3 測試平臺的硬件組成框圖

3 測試平臺的軟件設(shè)計(jì)

如圖4所示,是測試平臺軟件的工作流程圖,利用Keil uVision4[11-12]軟件開發(fā)工具和C語言進(jìn)行測試平臺的軟件開發(fā)。模式1～模式3分別代表低壓(200 V)、常壓(220 V)和高壓(240 V)模式,均采用預(yù)設(shè)置的參數(shù)。低壓和高壓模式的工作時(shí)間都是6小時(shí)25分,常壓模式的工作時(shí)間是24小時(shí)25分,老練室報(bào)警溫度的預(yù)置值是40℃。

圖4 測試平臺軟件的工作流程

如表1所示,是模式3的老練時(shí)間設(shè)置表,其中的 “開” 和 “關(guān)” 分別表示 “接通” 和 “斷開”燈具的電源。表1的參數(shù)從左到右,先 “開”后 “關(guān)”,依次表示 “開”60 min,然后 “關(guān)”5 min,再 “開”60 min……,直到 “結(jié)束”為止。

表1 模式3的老練時(shí)間設(shè)置表

模式1～模式3提供了 “一鍵”自動老練測試模式,若自動測試模式的參數(shù)不符合需求,則測試平臺提供了 “自定義”老練測試模式,可以自定義設(shè)置老練過程中的工作電壓、報(bào)警溫度、燈具組電源 “開”和 “關(guān)”的時(shí)間等參數(shù)。

4 測試平臺的實(shí)現(xiàn)

如圖5所示,是 “自定義”模式參數(shù)設(shè)置時(shí),在測試平臺的液晶顯示器 (LCD)中顯示的初始界面,用戶可以根據(jù)燈具老練的實(shí)際要求,設(shè)置工作電壓,每個(gè)時(shí)段電源 “開”和 “關(guān)”的時(shí)間,老練室報(bào)警溫度等參數(shù)。如圖6所示,是模式3(高壓240 V)的老練測試過程中動態(tài)參數(shù)顯示的一個(gè)界面,顯示了當(dāng)前的工作模式、4個(gè)通道的工作電壓、工作電流、工作時(shí)段、該工作時(shí)段需運(yùn)行的時(shí)間和已經(jīng)歷的時(shí)間、當(dāng)前老練室的溫度、該模式已經(jīng)歷的總運(yùn)行時(shí)間。測試平臺把20個(gè)通道的工作參數(shù)分為5幀,每幀顯示15 s,循環(huán)顯示。顯示期間若需顯示預(yù)設(shè)的模式參數(shù),則可按 “模式顯示”鍵 (如圖2所示)進(jìn)行顯示界面切換,15 s后自動進(jìn)入動態(tài)參數(shù)的循環(huán)顯示過程。老練測試平臺的實(shí)物圖如圖7所示。

圖5 “自定義”模式參數(shù)設(shè)置界面

圖6 模式3的動態(tài)參數(shù)顯示界面

圖7 測試平臺實(shí)物圖

5 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種LED燈具老練測試平臺,能夠?qū)崟r(shí)地控制、采集、顯示各組燈具老練測試參數(shù),提供了自定義測試模式和3種自動測試模式。經(jīng)過較長時(shí)間的運(yùn)行實(shí)踐,該測試平臺表現(xiàn)出了較好的穩(wěn)定性。若把測試平臺中的燈具換為其他類型的燈具時(shí),則成為相應(yīng)燈具的老練測試平臺,具有較好的適應(yīng)性。

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[9]百度百科.RS-232[DB/OL].[2016-2-20].http：//baike.baidu.com/link?url＝NgbUtopZsU6sNu3Ey1 Rj0dPJLMs2ytf4uZW4loov4J-ZFwW-eFYSKSJUb0ZptJX FEF1Wn3PKDWQy88LkˉBJVKq.

[10]百度百科.I2C總線[DB/OL]. [2016-2-20].http：//baike.baidu.com/item/I2CE680BBE7BABF?fromtitle＝ I2C＆fromid＝ 1727975＆type＝syn.

[11]ARM Group.Vision IDE[DB/OL]. [2016-2-20].http：//www2.keil.com/mdk5/uvision/.

[12]孔維功.C51單片機(jī)編程與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社,2011.