基本信息
- 项目名称：
- 基于RS485总线的多功能演播厅布光系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 目前的布光系统多采用由PLC为核心的控制系统，成本高昂，通过矩阵方式虽然可以降低了成本，但那是以牺牲系统稳定性为代价的，且PLC控制系统存在布线复杂的问题，针对这些问题，我们采用RS485总线网络构成的控制系统，不但使用更加灵活，具备可扩展性，而且设备通用化，维修更换更加方便。
- 详细介绍：
- 随着我国广播电视事业的发展，近年来各地电视台陆续对原有演播厅进行了技术改造，目前电视演播厅灯光控制系统包括调光和布光两个独立的系统，它直接影响电视节目的录制质量，目前的布光系统多采用由PLC为核心的控制系统，成本高昂，通过矩阵方式虽然可以降低了成本，但那是以牺牲系统稳定性为代价的，且PLC控制系统存在布线复杂的问题，针对这些问题，我们采用RS485总线网络构成的控制系统，不但使用更加灵活，具备可扩展性，而且设备通用化，维修更换更加方便。 以控制机械三动作聚光灯为例，每个机械三动作聚光灯有3个直流伺服电机，分别控制仰、俯、左、右旋转和聚焦散焦，由矩阵控制继电器线圈，通过继电器控制直流伺服电机。 由以上可见，PLC矩阵控制系统的布线非常复杂，一旦出现问题很难查找，灯具及控制对象数量不能随意增减。通过使用RS485总线技术，不但可以极大的简化线路，而且控制对象可以随意增减，维护简单，一旦有灯具失灵只需更换相应控制器即可 基于485总线结构的控制信号线只需一根屏蔽双绞线连接至各个灯具控制器即可，相对于PLC矩阵控制器，每个三动作机械聚光灯至少6根信号线有明显的布线优势，且基于总线结构的灯具控制器数量是可以随意增减的，每个灯具控制器由独立的ID编码对应实际三动作机械聚光灯或升降吊杆的编号。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 基于485总线结构的控制信号线只需一根屏蔽双绞线连接至各个灯具控制器即可，相对于PLC矩阵控制器，每个三动作机械聚光灯至少6根信号线有明显的布线优势，且基于总线结构的灯具控制器数量是可以随意增减的，每个灯具控制器由独立的ID编码对应实际三动作机械聚光灯或升降吊杆的编号。 创新点、技术关键： （1）、布光控制采用RS485现场总线结构，接口芯片使MAX1482，具有驱动256个节点的驱动能力，能承受高达8kV的静电放电冲击。 （2）、无线手持控制器，以NRF905为核心，可工作于433/868/915Mhz等ISM频段（可以免费使用）。后级高频功率放大，传输距离达到500-1000m。 （3）、灯具控制器通用模块化设计，方便维修更换。 （4）、采用AVRMega16单片机，内置自动奇偶校验，具有多处理器通信模式，方便组网，且抗干扰能力强。 主要技术指标： 控制台工作电压 DC-5V 控制台工作电流 600mA 电机驱动电压 DC-24V 电机驱动方式 继电器驱动 遥控器工作电压 DC-4.5V 遥控距离 1km 操作延时 ≤30ms 最大灯具控制器数量 255 电机最大可通过电流 10A 灯具控制器工作电压 24V
科学性、先进性
- （1）、基于485现场总线的布光控制器，相对图1-1所示矩阵控制器，结构简单，受控端编码灵活。 （2）、基于现场总线结构布线量，相对于PLC控制器布线量小，降低了系统成本。 （3）与PLC控制器相比，对系统模块化程度高，检修难度小。 （4）方便的遥控器操作，通过手持无线终端，可以方便的在布光现场的各个角落操作灯具，所有在操作台上可以实现的功能，在遥控器上也都可以实现，且遥控距离可以达到1千米以上。
获奖情况及鉴定结果
- 在河南理工大学计算机学院产品鉴定时，李泉浠教授极力推荐，对此作品给予极力好评！ 在院科技产品评比时电气系吴冰教授给予大力表彰；
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 双方协商
作品可展示的形式
- 实物、产品；现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 该系统有操作台控制方式和遥控控制方式，工作人员可以通过操作台上的操作按钮来调节布光系统。当系统切换至遥控方式时，操作台开始接收遥控指令，这时工作人员便可以使用遥控器对系统进行操作。 该作品的技术特点与优势： （1）、布光控制采用RS485现场总线结构，使布光系统有更强的适应性和可拓展性。 （2）、无线手持控制器，工作人员在演播厅内可以用它遥控控制相应的灯具，提高工作效率。 （3）、灯具控制器通用模块化设计，方便维修更换。 （4）、采用AVR单片机，稳定性好，抗干扰能力强，系统稳定可靠。 基于RS485总线布光系统适用于大中型演播厅，在机械三动作聚光灯、升降吊杆数量多的演播厅，总线结构控制系统在成本上明显低于PLC控制系统，它的易维护性和系统的可扩展性也是PLC控制系统不能比拟的。因此基于RS485总线的演播厅布光系统有良好的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 上个世纪70年代，我国开始研发演播厅悬吊装置和机电一体化灯具，并将二进制编码技术应用于布光控制系统，并在各地的电视演播厅得以成功使用；80年代，布光系统由原来的模拟信号控制向数字化控制方向发展，并为DM512信号提供通道。目前我国中型以上的电视演播厅多采用分布式布光控制系统，但总体的智能化程度比较低，系统结构复杂。 目前，布光系统正向着网络化方向发展，出现了基于总线结构的布光系统，如RS485，CAN等。这些基于总线结构的布光系统，不但具备良好的系统可拓展性，而且维修简易。相对于早期使用双音多频，PLC矩阵等方法，布光系统的布线量也大大减小，故障率明显降低。
