小型自動亮度調節(jié)設備設計

黃勇興

摘 要： 飛機上的環(huán)境光線的照度變化范圍非常大：在白天照度最高可以達到幾萬lx，而在夜間照度最低只有零點幾個lx；且照度的變化動態(tài)也很大，例如飛機在穿越對流層的云層時，飛機周圍的環(huán)境光線的照度在數(shù)分鐘內變化可以達到幾千倍。為了在周圍環(huán)境光變化時人眼仍然能夠清晰且舒適地查看機上設備，設計了本小型自動亮度調節(jié)設備。

本文設計一種小型自動亮度調節(jié)設備，能夠根據(jù)飛機環(huán)境光自動調節(jié)機上照明設備亮度。有效降低飛行員的負擔，使飛行員將注意力和精力集中在飛行任務上。

關鍵詞： 照度；光環(huán)境；自動亮度調節(jié)；調光曲線

1 引言

目前，直升機憑借著自身靈活、輕質、可在小面積場地垂直起降等特點，軍用領域廣泛應用于對地攻擊、機降登陸、武器運送、后勤支援、戰(zhàn)場救護、偵察巡邏、指揮控制、通信聯(lián)絡、反潛掃雷、電子對抗等。在民用方面應用于短途運輸、醫(yī)療救護、救災救生、緊急營救、吊裝設備、地質勘探、護林滅火、空中攝影等。因此，直升機飛行環(huán)境復雜多變，尤其是直升機頻繁穿越云層、白天飛行、夜間航行等，駕駛艙的光環(huán)境多變。

小型自動亮度調節(jié)設備是根據(jù)直升機的特點進行設計的。自動亮度調節(jié)，可以讓艙內照明設備的亮度根據(jù)外部光環(huán)境自動變化，減輕飛行員負擔，無需頻繁地調節(jié)亮度，專心進行作戰(zhàn)或是完成其他飛行任務；小型化設計，是考慮到直升機輕質化要求，對自動亮度調節(jié)設備尺寸、重量進行優(yōu)化。

2 自動亮度調節(jié)設備構架

設備由1路機上正常供電和1路應急供電同時提供電源，這兩路電源直接送給電源轉換模塊，經(jīng)電源處理和轉換后給內部的信號采集模塊、調光控制模塊以及調光驅動模塊供電。

光傳感器負責測量周圍環(huán)境光的照度；“自動/手動”切換開關用于切換自動調光工作模式或者手動調光工作模式；亮度調節(jié)旋鈕在自動調光工作模式下用于微調照明設備的亮度，在手動調光工作模式下用于手動調節(jié)照明設備的亮度。

信號采集模塊的功能是采集光傳感器輸出的信號，采集“自動/手動”開關信號，以及亮度調節(jié)光編碼器信號，將采集的數(shù)據(jù)通過總線發(fā)送給調光控制模塊。

3 調光控制模塊

調光控制模塊的功能是接收信號采集模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)，根據(jù)光傳感器的數(shù)據(jù)，“自動/手動”開關的位置，以及亮度調節(jié)編碼器信號，結合內置的符合人眼感光特性的“照度-亮度”曲線，通過調光控制算法計算出當前的亮度控制數(shù)據(jù)，通過總線發(fā)送給調光驅動模塊。

4 小型化設計

針對直升機照明負載，設計的小型自動亮度調節(jié)設備，尺寸為204mm×140mm×74mm。重量不大于1.5Kg。具備5路調光輸出。

結構上采用了小型計算機機箱結構，內部利用自復位楔形鎖緊裝置，保證印制板連接可靠。產(chǎn)品采用了散熱齒設計，有效增加散熱面積，提高散熱效果。在箱體零件的拼接處及螺孔處，涂覆導電膠，保證良好的電磁屏蔽效能。

5 應用實例

實際應用時，為了提高亮度調節(jié)的可靠性。應結合自動、手動亮度一體化設計。系統(tǒng)構架建議設計為：調光控制板+調光控制設備。

調光控制板即為調光界面，安裝在駕駛艙操縱臺上，調光控制板上有調光旋鈕、手/自動模式開關。飛行員通過操作調光控制板上的開關和旋鈕，輸出相應信號，給調光控制設備。

調光控制設備安裝在設備艙，通過采集調光控制板的信號，進行綜合處理，并驅動照明負載，達到手動、自動調光的目的。

采用該構架，在自動模式失效后，可以手動調光，大大提高系統(tǒng)的可靠性；同時，在自動模式下，考慮到不同飛行員對亮度的感官差異性，也可以通過調光旋鈕進行亮度微調。

6 結語

本文詳細介紹了一種小型化自動亮度調節(jié)設備及應用。該應用尤其適合直升機調光。利用該設備，配備合適的亮度傳感器，能實現(xiàn)駕駛艙亮度的自動控制，大大提升直升機在復雜環(huán)境飛機的舒適性，同時，減輕了飛行員的操作負擔。

參考文獻

[1]C.C.Lin & L.A.Segel， Mathematics Applied to Deterministic Problems in the Natural Sciences， Macmillan.， New York， 1974.

[2]劉樹棠譯 信號與系統(tǒng)（第二版），西安交通大學出版社，2008，8.

[3]楊素行著 簡明電子技術基礎簡明教程，北京：高等教育出版社，1998，10.

[4]白同云等著 電磁兼容設計，北京：北京郵電大學出版社，2000，9.

[5]于歆杰，朱桂萍，陸文娟編著 電路原理，北京：清華大學出版社，2007，3.