沈国平

宜兴市肿瘤医院 设备科，江苏宜兴 214206

数码调光暗室灯的设计

沈国平

宜兴市肿瘤医院 设备科，江苏宜兴 214206

目的 暗室灯亮度可根据需要调节，是暗室冲洗胶片时的理想工具。方法 应用单片机去量化控制晶闸管的导通角，从而达到调光的目的。结果 白炽灯的亮度得到了近乎连续调光的效果，而且很明确是百分之几的功率。结论 微处理器的编程相当灵活，可编程性非常好，内部资源比较丰富，成本低，功耗更低，可扩充性好，也可以反复编程。

单片机；微控制器；暗室灯；数码调光

暗室灯选用特殊滤光片，适用于冲洗感蓝和感绿X射线胶片时的照明[1-2]。既能作为暗室内作业时照明使用又不致使胶片曝光。但电网的电压有时会有较大波动，例如空调高峰与否就是1个因素，但目前市场上能见到的可调光暗室灯几乎都是用旋钮来连续调节的，重复某一亮度几乎不可能，解决这一问题的最好方法就是用数字去量化它。笔者应用单片机技术把全功率分成100等分，增减亮度以1%作为步长，可以是最宽范围的0%～100%。

1 方案与选材

数码调光暗室灯电路方案，见图1。用电阻分压采样交流供电[3-4]，再用一个电压比较器去比较这个采样交流电压与0参考电位，这样见到的输出就是1个与交流同相位的方波信号了，高低电平的跳变处即为交流电的过0点，用过0后延时了的触发信号去导通双向可控硅，就能达到调光的目的。当然绝对不能简单地将交流电的半周期去按时间100等分，然后再以每1等分作为步长，而要以变步长来达到等分功率的目的，准备以50μs为最小的时间计量单位，在10ms半周期内可以容纳200个时间计量单位，对于纯电阻的普通灯泡，其工作电压分析如下：

图1 数码调光暗室灯电路方案图

现在来分析过0后时间t再触发获得的功率百分比:

可以编写一个程序，运用数值解法将其解出，然后建立1个一维数组，便于单片机程序去查表。

percent[50]=100，意思就是过0后延时100个时间计量单位，再去触发导通双向可控硅，等于电压的峰谷处触发，得到50%的功率；

percent[100]=0，意思就是过0后延时0个时间计量单位去触发导通双向可控硅，等于立即触发得到的功率为100%全功率；

percent[0]= 200，意思就是过0后延时200个时间计量单位再去触发导通双向可控硅，等于没有触发，得到的功率为0；

用这样的方法去控制220V、15W普通灯就能获得15W的1%步长量子化调光效果，分辨率为0.15W，近乎连续调光0～15W的效果，配合单片机用红色LED显示其亮度百分比，因为白炽灯是电流的热效应发光，且它具有热惯性，所以光源照样稳定，操作方便，调光型暗室灯亮度可根据需要调节，是暗室冲洗胶片时的理想工具。

1.1 单片机的选型

由于需要电压比较器以及EEPROM，所以选AVR单片机ATMEGA8/48/88均可，省去了外围的器件， 性价比高[5-6]。

1.2 安全的方案

为了安全起见，单片机工作电压与双向可控硅触发电压通过光耦完全隔离，用次级隔离的电源变压器分别供电即可。

1.3 显示的方案

用4位数码管动态扫描方式显示数码，最高位作为标示位，后3位是功率百分比值，用4位一体的只有12个管脚，管脚比4个独立数码管少了许多。单片机用部分PC、PD口作为段选位，4个PD口作为位选。

1.4 控制的方案

用1个PB0口作为控制位去控制1个光耦，再用这个光耦去控制双向可控硅的导通角，最后用这个可控硅去控制白炽灯的交流供电，进而达到控制白炽灯亮度的目的。

2 结果

当百分比在10%以下时，就看不到灯光，这完全可以让EEPROM记住功率有效的上下限范围与上电的默认功率百分比，控制器本身由于功耗低，一般不会出现故障，它的抗干扰能力强，程序从没跑飞过，启用内部看门狗后，控制电路会更可靠，双向可控硅的最高耐压取400V以上，电流取1A以上就足矣，不会因为过载出现故障，大大延长了双向可控硅的使用寿命。

3 讨论

数码管上显示的是相对百分功率，要显示绝对实时功率很复杂，也没有必要，考虑到15W白炽灯全亮也不过如此，高低功率两头的上下限设置也可以省略，这样一来程序可以简化一些。

[1] 王彦平,任延群,危胜军,等.Protel99电路设计指南[M].北京:清华大学出版社,2000.

[2] 刘海成.AVR单片机原理及测控工程应用-基于ATmega48/ ATmega16[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.

[3] 马忠梅,籍顺心,张凯,等.单片机的C语言应用程序设计[M].3版.北京:北京航空航天大学出版社,2003.

[4] 周立功.单片机实验与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.

[5] 胡健.单片机原理及接口技术实践教程[M].北京:机械工业出版社,2004.

[6] 沈国平.基于单片机倒计时方式下的间歇供电控制[J].中国医疗设备,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

作者邮箱：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