方案概述

设计内容：全套方案包括：嵌入式系统硬件及程序、服务器数据接口

项目描述：

此系统为紫外LED照射系统，采用365nm紫外LED作为照射光源，用于油墨固化领域，系统由控制器及照射头两部分组成，系统分为4种基本照射方式，由控制器分开4路独立供电控制，每路可独立调节照射功率强度，控制器通过航空插连接照射头，两者连接距离3m，控制器可独立控制或由上位机控制。

包括的模块有中央处理器、图形操作界面、驱动电源、反馈电路、LED面光源阵列

中央处理器：选择STM32F4进行数据处理。

图形操作界面：开关按键、LED指示灯（显示照射器的工作状态）、LCD触摸屏（电容式触摸屏，包括照射时间《time（手动增加）》、照射模式《line or area（small、middle、large）》、强度《power（连续调节）》选择）。

驱动电源：电流可控恒流源，实现功率输出的连续调节，功率调节1%~100%，步长为1%。

反馈电路：流出的电流一路供LED发光用，一路被采集到反馈电路中与原始电流信号进行对比，如果一致表示输出电流正常，不一致则给出补偿信号到DSP，DSP作出相应指示调节输出电流。电流稳定度保持在1%左右。

LED阵列：选用365nmLED芯片，阵列排布如图2，照射面积4种模式（单点亮黑色为线光源照射，单点亮红色区域为小面积照射，点亮红蓝紫色区域为中面积照射，所有灯珠全部点亮为大面积照射），单颗LED最大功率为3w。LED寿命在20000小时以上。

冷却装置：风冷冷却。

配备远程控制接口。

所开发的面光源控制器为完整的设备装置。考虑到图形操作界面和散热，可适当扩大长宽高的比例。

STM32F4

STM32F4是由ST（意法半导体）开发的一种高性能微控制器。ST（意法半导体）推出了以基于ARM® Cortex™-M4为内核的STM32F4系列高性能微控制器，其采用了90 纳米的NVM 工艺和ART（自适应实时存储器加速器，Adaptive Real-Time MemoryAccelerator™）。ART技术使得程序零等待执行，提升了程序执行的效率，将Cortext-M4的性能发挥到了极致，使得STM32 F4系列可达到210DMIPS@168MHz。

自适应实时加速器能够完全释放Cortex-M4 内核的性能；当CPU 工作于所有允许的频率(≤168MHz)时，在闪存中运行的程序，可以达到相当于零等待周期的性能。STM32F4系列微控制器集成了单周期DSP指令和FPU（floating point unit，浮点单元），提升了计算能力，可以进行一些复杂的计算和控制。STM32 F4系列引脚和软件兼容于当前的STM32 F2系列产品。

STM32F4优点

※兼容于STM32F2系列产品，便于ST的用户扩展或升级产品，而保持硬件的兼容能力。

※集成了新的DSP和FPU指令，168MHz的高速性能使得数字信号控制器应用和快速的产品开发达到了新的水平。提升控制算法的执行速度和代码效率。

※先进技术和工艺

- 存储器加速器：自适应实时加速器（ART Accelerator™ ）

- 多重AHB总线矩阵和多通道DMA：支持程序执行和数据传输并行处理，数据传输速率非常快

- 90nm工艺

※高性能

- 210DMIPS@168MHz

- 由于采用了ST的ART加速器，程序从FLASH运行相当于0等待更多的存储器

- 多达1MB FLASH （将来ST计划推出2MB FLASH的STM32F4）

- 192Kb SRAM：128KB 在总线矩阵上，64KB在专为CPU使用的数据总线上高级外设与STM32F2兼容

- USB OTG高速 480Mbit/s

- IEEE1588， 以太网 MAC 10/100

- PWM高速定时器：168MHz最大频率

- 加密/哈希硬件处理器：32位随机数发生器（RNG）

- 带有日历功能的32位RTC：<1 μA的实时时钟，1秒精度

※更多的提升

- 低电压：1.8V到3.6V VDD，在某些封装上，可降低至1.7V

- 全双工I2S

- 12位 ADC：0.41us转换/2.4Msps（7.2Msps在交替模式）

- 高速USART，可达10.5Mbits/s

- 高速SPI，可达37.5Mbits/s

- Camera接口，可达54M字节/s

【相关信息】脉冲紫外线照射系统

脉冲紫外线照射系统是高压脉冲电流激发氙气而产生紫外线的灯，区别于普通水银灯技术。

高压脉冲电流激发氙气而产生紫外线的灯，区别于普通水银灯技术，Lamplic脉冲紫外线技术有很多的优点，无需预热反应快，低耗能，灵活方便，没有温升，无需额外冷却，宽光谱，功率无级连续可调，安全环保等等，完全固化紫外线胶材且不产生过多热量，比如粘接剂，油墨，涂层，颜料固化等。紫外脉冲适合于流水作业，加之精准控制，能够在每一个固化过程中，释放出更充足的固化能量，实现更高的生产效率。

冲照射系统的优势

1.不含汞的发光技术，减少环境污染

2.采用脉冲方式，比传统连续汞灯发光方式节能40-60% 

3.瞬间高能紫外，紫外线穿透性更强不需要热阻断系统

4.热辐射大幅度减少，彻底消除热辐射对被照射产品的影响

5.彻底消除卤化物的重合反应

6.以毫秒为照射时间单位，使紫外硬化控制更精密

7.可以改变发光波长的能量分布，适应更多应用

8.全方位360度方向随意安装，满足更多灵活工艺

9.模块化的设计，易于集成到生产设备中

10快速固化，提高生产率

11. 灯管即时开关，无需预热

脉冲技术参数

1. 照射面积可以定制，目前我们拥有的三种照射面积是：100mm*300mm，R150mm，90mm*560mm。

2. 氙灯灯单脉冲能量为14J---18.2J。频率在1—100赫兹之间可调。紫外光辐射功率：>200mw/cm2(在距离灯灯40mm处)

脉冲紫外线照射系统的参数

脉冲紫外线照射系统的参数

3. 光谱范围：氙灯的光谱非常丰富在190—760nm之间，可以通过镀膜滤掉发热量大的长波段的光波。

4. 使用寿命：灯管寿命可以闪光1000万次以上（使用得当可达到2000万次）；电源的寿命为5000小时以上。按照一天使用十小时，可用3年左右。

5. 电功率：最小输出功率14---18.2瓦（当频率为1Hz），最大输出功率1400瓦---1820瓦（当频率为100Hz）。

6. 灯管尺寸

a. U型灯：灯管直径为8mm，总长度为368mm，有效发光长度为285mm，电极之间距离为25mm。

b. 长直灯管：灯管直径为8mm，总长度610mm，有效发光长度为508mm，电极之间距离为610mm。

c. 螺旋型灯：灯管直径为8mm，最大螺旋外径为120mm，电极之间距离为50mm。

7. 氙灯电源体积为：长*宽*高=420mm*333mm*176mm.

U型管灯箱：长*宽*高=580mm*100mm*150mm。

长直管灯箱：长*宽*高=720mm*220mm*140mm。

主要用途：

蓝光光盘固化、表面和空气消毒、冷却塔消毒、液体糖消毒

紫外线果蔬处理、水处理、实验室用模拟太阳光、家具木材及手机塑料壳紫外油墨、油漆的固化、高密度半导体胶水阵列固化

表面和空气消毒、冷却塔消毒、液体糖消毒