本實(shí)用新型主要涉及一種智能照明系統(tǒng),尤其涉及一種可調(diào)光燈控制器。
背景技術(shù):
隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高,對(duì)照明的舒適度和節(jié)能性的要求也在日益提高,尤其是近年來(lái)快速發(fā)展的智能物聯(lián)系統(tǒng)的搭建和使用。人們對(duì)照明的要求不僅僅是在本地的簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)控制,而且需要更人性化、個(gè)性化的控制。目前絕大多數(shù)照明系統(tǒng)中的照明燈沒(méi)有遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制和調(diào)光控制的功能,導(dǎo)致在無(wú)人或不需要照明的時(shí)候無(wú)法關(guān)燈,電能量白白浪費(fèi)。而在有些自然光線尚可的場(chǎng)合下,無(wú)調(diào)光功能的照明也會(huì)導(dǎo)致電能量的浪費(fèi)。城市化的快速發(fā)展也同時(shí)在推進(jìn)著城市智能路燈照明系統(tǒng)的快速發(fā)展和完善。智能路燈照明系統(tǒng)更需要遠(yuǎn)程的開(kāi)關(guān)控制和調(diào)光控制,以及實(shí)現(xiàn)路燈運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程查看,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約人力成本、故障快速定位和統(tǒng)一排除的目標(biāo)。
現(xiàn)有技術(shù)很多采用Zigbee或小無(wú)線等通信方式,對(duì)照明燈進(jìn)行遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制或調(diào)光控制。但是無(wú)線通信方式存在一些明顯的缺點(diǎn)。例如,占用專用無(wú)線信道,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性相對(duì)較差,通信傳輸容易受障礙物的遮擋而快速衰減,成本相對(duì)較高,且對(duì)人體有一定的電磁波輻射影響等。這就對(duì)帶有通信功能的智能照明系統(tǒng)提出更高的要求,也要求可調(diào)光燈控制器具備更穩(wěn)定可靠的通信性能。此外,現(xiàn)有的可調(diào)光燈控制器只設(shè)計(jì)有通信功能,缺乏對(duì)可調(diào)光燈控制器所負(fù)載的設(shè)備進(jìn)行電能量用量統(tǒng)計(jì)的功能,不能進(jìn)行能耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析,也無(wú)法檢測(cè)所負(fù)載設(shè)備是否處于正常的工作電壓、電流狀態(tài),不能及時(shí)預(yù)警可能發(fā)生的過(guò)熱、火災(zāi)等用電險(xiǎn)情。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決現(xiàn)有采用無(wú)線通信技術(shù)的可調(diào)光燈控制器穩(wěn)定性較差,控制器無(wú)法計(jì)量所負(fù)載設(shè)備的用電量,不能預(yù)警負(fù)載設(shè)備超電壓電流工作等險(xiǎn)情問(wèn)題,本實(shí)用新型提供了一種基于電力線載波通信的可調(diào)光燈控制器、控制系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的一個(gè)方面提供一種可調(diào)光燈控制器,包括微控制器、電力線載波通信模塊、繼電器以及輸出模塊:
該電力線載波通信模塊與該微控制器、火線輸入端、零線輸入端分別連接,該微控制器通過(guò)該電力線載波通信模塊與采集控制器相互通信;
該繼電器與該火線輸入端、火線輸出端、該微控制器分別連接,該微控制器控制該繼電器的開(kāi)/閉狀態(tài);
該輸出模塊與該微控制器連接,該微控制器通過(guò)該輸出模塊輸出可調(diào)光燈控制信號(hào)。
在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中,還包括計(jì)量電路;
該計(jì)量電路與該火線輸出端、零線輸出端、該繼電器以及該微控制器分別連接;
該計(jì)量電路檢測(cè)該火線輸出端與該零線輸出端之間的電壓、該火線輸出端與該繼電器之間的電流,并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給該微控制器。
在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中,還包括火線輸入檢測(cè)電路;
該火線輸入檢測(cè)電路與火線檢測(cè)端、零線輸入端以及該微控制器分別連接;
該微控制器根據(jù)該火線輸入檢測(cè)電路的檢測(cè)結(jié)果確定該繼電器的開(kāi)/閉狀態(tài)。
在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中,該電力線載波通信模塊包括通信芯片以及耦合電路;
該通信芯片與該微控制器、該耦合電路分別連接;該通信芯片對(duì)從該微控制器接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制,并將調(diào)制后的數(shù)據(jù)發(fā)送給該耦合電路;該通信芯片還對(duì)從該耦合電路接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào),并將解調(diào)后的數(shù)據(jù)發(fā)送給該微控制器;
該耦合電路與該通信芯片、該火線輸入端、該零線輸入端分別連接;該耦合電路將從該通信芯片接收到的調(diào)制后的數(shù)據(jù)加載到電力線上;該耦合電路還將電力線上的數(shù)據(jù)發(fā)送給該通信芯片。
在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中,該輸出模塊包括PWM輸出模塊和/或模擬輸出模塊;
其中,該P(yáng)WM輸出模塊與該微控制器、PWM輸出端口分別連接,該P(yáng)WM輸出模塊根據(jù)該微控制器輸出的PWM信號(hào),輸出PWM信號(hào)至該P(yáng)WM輸出端口;
該模擬輸出模塊與該微控制器、模擬輸出端口分別連接,該模擬輸出模塊根據(jù)該微控制器輸出的PWM信號(hào),輸出模擬電壓至該模擬輸出端口。
在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中,該P(yáng)WM輸出模塊和/或該模擬輸出模塊和該微控制器之間還設(shè)置有數(shù)字光耦。
在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中,還包括電源模塊;該電源模塊與該微控制器、該電力線載波通信模塊、該繼電器、該輸出模塊分別連接,以為其供電。
在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中,該電源模塊包括AC-DC電源模塊以及低壓差線性穩(wěn)壓器;
該AC-DC電源模塊包括AC輸入端、第一DC輸出端、第二DC輸出端,該AC輸入端與火線輸入端、零線輸入端連接,該第一DC輸出端與該輸出模塊連接,該第二DC輸出端與該電力線載波通信模塊、該低壓差線性穩(wěn)壓器分別連接;
該低壓差線性穩(wěn)壓器將第二DC轉(zhuǎn)換成第三DC,并將該第三DC分別提供給該微控制器、該繼電器和該計(jì)量電路。
本實(shí)用新型的另一方面是提供一種可調(diào)光燈控制系統(tǒng),包括至少一個(gè)可調(diào)光燈控制器、至少一個(gè)可調(diào)光電源、至少一個(gè)可調(diào)光照明燈具以及采集控制器,其中:
該可調(diào)光燈控制器、該可調(diào)光電源以及該可調(diào)光照明燈具依次連接構(gòu)成一個(gè)可調(diào)光照明單元,該可調(diào)光燈控制器與電力線連接;
該采集控制器與電力線連接;
該采集控制器與該可調(diào)光燈控制器通過(guò)電力線載波相互通信。
在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中,該采集控制器包括至少如下之一:GPRS模塊、WIFI模塊、以太網(wǎng)模塊,用以將該可調(diào)光燈控制器采集的數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息發(fā)送給遠(yuǎn)程PC、智能移動(dòng)終端和服務(wù)器至少之一。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):由于本實(shí)用新型采用了低壓電力線載波通信技術(shù),設(shè)備在安裝使用時(shí),無(wú)需布設(shè)專線或?qū)S脽o(wú)線通信信道,規(guī)模膨大的電網(wǎng)配電系統(tǒng)即可成為通信的載體和信道,有效地降低施工和維護(hù)成本。本可調(diào)光燈控制器具備可調(diào)光輸出功能,可與可調(diào)光電源配合使用,根據(jù)不同的照明應(yīng)用場(chǎng)合和需求,可遠(yuǎn)程開(kāi)、關(guān)照明,調(diào)節(jié)照明的亮度,實(shí)現(xiàn)智能電能節(jié)能減排。本可調(diào)光燈控制器有主動(dòng)檢測(cè)所接負(fù)載的工作電壓、電流功能,能進(jìn)行電能量的耗能計(jì)量與統(tǒng)計(jì),能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作異常的負(fù)載。當(dāng)負(fù)載電壓、電流異常超限時(shí),本可調(diào)光燈控制器可主動(dòng)切斷對(duì)負(fù)載的供電,使其停止工作,同時(shí)可將故障信息主動(dòng)上報(bào)給采集控制器,以發(fā)送給遠(yuǎn)程PC、智能移動(dòng)終端和服務(wù)器等。本可調(diào)光控制器可以實(shí)現(xiàn)火線電壓輸入檢測(cè),可與傳統(tǒng)的燈控墻面開(kāi)關(guān)聯(lián)動(dòng)控制,以方便同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和本地控制可調(diào)光燈的開(kāi)關(guān)。本可調(diào)光燈控制器具備PWM和模擬電壓等輸出方式可選,適用性強(qiáng),且?guī)в泄怦罡綦x保護(hù)輸出,避免觸電事故。
附圖說(shuō)明
為讓本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂,以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明,其中:
圖1是本實(shí)用新型的可調(diào)光燈控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的可調(diào)光燈控制器典型應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型,但是本實(shí)用新型還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施,因此本實(shí)用新型不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
圖1是本實(shí)用新型的可調(diào)光燈控制器的結(jié)構(gòu)示意圖,圖2是本實(shí)用新型的可調(diào)光燈控制器典型應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖1、2所示,該可調(diào)光燈控制器100通過(guò)電力線載波(Power Line Carrier-PLC)與遠(yuǎn)端的采集控制器400相互通信,以對(duì)可調(diào)光燈的開(kāi)啟/關(guān)閉、亮度進(jìn)行控制。
參考圖1所示,可調(diào)光燈控制器100包括微控制器(MCU)110、電力線載波通信模塊120、繼電器130、輸出模塊140。
微控制器110可選擇8bit的單片機(jī),但需要有通用異步收發(fā)器(UART)、通用輸入/輸出口(GPIO)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、PWM控制器、定時(shí)器等??梢岳斫獾?,模數(shù)轉(zhuǎn)換器、脈沖寬度調(diào)制器、定時(shí)器可以是微控制器110的外設(shè)。
電力線載波通信模塊120與微控制器110的通用異步收發(fā)器(UART)、火線輸入端Lin、零線輸入端Nin分別連接。微控制器110通過(guò)電力線載波通信模塊120與采集控制器400(圖2中示出)相互通信。電力線載波通信模塊120可包括通信芯片121和耦合電路122。通信芯片121與微控制器110、耦合電路122連接,耦合電路還與火線輸入端Lin、零線輸入端Nin連接。通信芯片121對(duì)從微控制器110接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制,并將調(diào)制后的數(shù)據(jù)通過(guò)耦合電路加載到電力線上。通信芯片121還從耦合電路122接收電力線上的數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)后,發(fā)送給微控制器110。通信芯片121可以采用專用的低壓電力線載波通信芯片,實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)調(diào)制、解調(diào),以便在低壓電力線上傳輸。耦合電路122可采用匹配的信號(hào)耦合線圈、信號(hào)耦合電容等電路來(lái)實(shí)現(xiàn)載波信號(hào)在低壓電力線上的耦合通信。其中,電力線載波通信頻點(diǎn)可以采用76.8KHz,以符合歐盟低壓電力線載波通信頻點(diǎn)要求(3KHz~150KHz)。
繼電器130與微控制器110的通用輸入/輸出口(GPIO)、火線輸入端Lin、火線輸出端Lout分別連接。微控制器110根據(jù)從采集控制器400(圖2中示出)中接收到的控制命令,控制繼電器130的開(kāi)/閉狀態(tài)。其中,繼電器130的常開(kāi)觸點(diǎn)一端可以與火線輸入端Lin連接,另一端可以與火線輸出端Lout連接,以供可調(diào)光燈控制器100所接負(fù)載使用。
輸出模塊140與微控制器110的PWM控制器連接。微控制器110通過(guò)輸出模塊140輸出可調(diào)光燈控制信號(hào)。輸出模塊140可以包括PWM輸出模塊141和/或模擬輸出模塊142。
PWM輸出模塊141與微控制器110的PWM控制器、PWM輸出端口分別連接。其中,PWM輸出端口包括5V PWM、10V PWM輸出端口。PWM輸出模塊141可以根據(jù)PWM控制器輸出的PWM信號(hào),選擇性的從5V PWM輸出端口、10V PWM輸出端口輸出5V PWM、10V PWM信號(hào)。其中,PWM信號(hào)頻率可以為1KHz。
模擬輸出模塊142與微控制器110的PWM控制器、模擬輸出端口分別連接。模擬輸出模塊142根據(jù)PWM控制器輸出的PWM信號(hào),通過(guò)模擬輸出端口輸出0-10V的模擬電壓。模擬輸出模塊142可以采用運(yùn)放調(diào)理電路實(shí)現(xiàn),輸入為PWM信號(hào),通過(guò)LM358等運(yùn)放芯片實(shí)現(xiàn)模擬電壓的輸出。
可選的,在PWM輸出模塊141、模擬輸出模塊142與PWM控制器之間還設(shè)置有數(shù)字光耦,以實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)。
可調(diào)光燈控制器100可選的還包括計(jì)量電路150。計(jì)量電路150與火線輸出端Lout、零線輸出端Nout、繼電器130以及微控制器110分別連接。計(jì)量電路150用于檢測(cè)火線輸出端Lout與零線輸出端Nout之間的電壓、火線輸出端Lout與繼電器130之間的電流。計(jì)量電路150可以采用數(shù)字集成運(yùn)放電路,配合微控制器110中的ADC實(shí)現(xiàn)交流電壓、電流的采集。其中,可以選用10bit的ADC。通過(guò)對(duì)計(jì)量電路進(jìn)行良好的設(shè)計(jì),以及選擇穩(wěn)定性一致的電子器件,可實(shí)現(xiàn)精度誤差小于0.5%。
可調(diào)光燈控制器100還可以包括火線輸入檢測(cè)電路160?;鹁€輸入檢測(cè)電路160與火線檢測(cè)端Lchk、零線輸入端Nin以及微控制器110分別連接??烧{(diào)光燈控制器100可通過(guò)火線輸入檢測(cè)電路160實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)的燈控墻面開(kāi)關(guān)聯(lián)動(dòng)控制,以方便同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和本地控制可調(diào)光燈的開(kāi)關(guān)?;鹁€輸入檢測(cè)電路160采用光耦隔離檢測(cè)電路,交流50Hz或60Hz正弦波信號(hào)通過(guò)光耦隔離檢測(cè)電路后生成數(shù)字方波信號(hào),供微控制器110檢測(cè),以判斷當(dāng)前是否有火線輸入。
可選的,可調(diào)光燈控制器100還包括電源模塊170。電源模塊170的輸入端與火線輸入端Lin、零線輸入端Nin分別連接,輸出端與微控制器110、電力線載波通信模塊120、繼電器130、輸出模塊140、計(jì)量電路150分別連接,以為其供電。電源模塊170可包括AC-DC電源模塊171、低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)172。AC-DC電源模塊171可以采用工業(yè)級(jí)的電源模塊,輸入可以是85V~265V,頻率為50Hz/60Hz的交流電。AC-DC電源模塊171輸出兩組互相隔離的第一DC(100mA 12V)、第二DC(200mA 12V)。其中,第一DC主要用于生成0-10V模擬電壓和5V PWM、10V PWM信號(hào),第二DC主要用于電力線載波通信模塊120以及通過(guò)低壓差線性穩(wěn)壓器172生成第三DC(5V)后用于微控制器110、繼電器130、計(jì)量電路150等電路。
如圖2所示的可調(diào)光燈控制器典型應(yīng)用系統(tǒng)包括至少一個(gè)可調(diào)光燈控制器100(以100-1、……、100-n編號(hào)標(biāo)記)、至少一個(gè)可調(diào)光電源200(以200-1、……、200-n編號(hào)標(biāo)記)、至少一個(gè)可調(diào)光照明燈具300(以300-1、……、300-n編號(hào)標(biāo)記)以及采集控制器400??梢岳斫獾模琻可以取大于等于1的任意整數(shù)。其中,可調(diào)光燈控制器100-m、可調(diào)光電源200-m以及可調(diào)光照明燈具300-m依次連接,構(gòu)成一個(gè)可調(diào)光照明單元,1≤m≤n。各可調(diào)光燈控制器100均與火線L、零線N連接,采集控制器400同樣與火線L、零線N連接,以通過(guò)電力線載波通信技術(shù)進(jìn)行相互通信。
各可調(diào)光燈控制器100用于根據(jù)采集控制器400的控制命令,控制可調(diào)光燈的開(kāi)、關(guān)以及調(diào)節(jié)亮度。各可調(diào)光燈控制器100還用于檢測(cè)負(fù)載當(dāng)前的工作電壓、工作電流以及計(jì)量、統(tǒng)計(jì)負(fù)載所消耗的電能,并根據(jù)采集控制器400的采集命令將檢測(cè)到的工作電壓、工作電流以及負(fù)載的耗能等數(shù)據(jù)發(fā)送給采集控制器400。
各可調(diào)光電源200用于根據(jù)對(duì)應(yīng)的可調(diào)光燈控制器100輸出的PWM信號(hào)或模擬電壓生成可調(diào)光照明燈具300的驅(qū)動(dòng)電壓、電流??烧{(diào)光電源200可以選用明偉牌,型號(hào)為ELG75-48B的可調(diào)光電源模塊。
采集控制器400通過(guò)電力線載波與各可調(diào)光燈控制器100進(jìn)行相互通信,可以下發(fā)控制命令以控制可調(diào)光照明燈具300的開(kāi)、關(guān)以及調(diào)節(jié)亮度,還可以下發(fā)采集命令以獲取各可調(diào)光燈控制器100檢測(cè)到的負(fù)載工作電壓、工作電流以及負(fù)載所消耗的電能等數(shù)據(jù)。其中,對(duì)可調(diào)光照明燈具300亮度的調(diào)節(jié)可以采用無(wú)級(jí)調(diào)光的方式。采集控制器400還可以包括GPRS模塊、WIFI模塊、以太網(wǎng)模塊等,以將各可調(diào)光燈控制器100的采集數(shù)據(jù)、狀態(tài)等信息傳送到遠(yuǎn)程PC、智能移動(dòng)終端、服務(wù)器等以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與數(shù)據(jù)采集。
下面對(duì)圖2所示系統(tǒng)的工作方式進(jìn)行介紹。
1)將各可調(diào)光燈控制器100的火線輸入端Lin、零線輸入端Nin采用專用的強(qiáng)電接線端子或接線帽分別接入110V AC或220V AC電網(wǎng)的交流相線和零線,可調(diào)光燈控制器100即可系統(tǒng)上電工作。
2)將各可調(diào)光燈控制器100的火線輸出端Lout、零線輸出端Nout分別接入對(duì)應(yīng)的可調(diào)光電源200。當(dāng)可調(diào)光燈控制器100接收到控制命令打開(kāi)燈具時(shí),火線輸出端Lout、零線輸出端Nout即有110V AC或220V AC輸出,可調(diào)光電源200上電工作。當(dāng)可調(diào)光燈控制器100接收到控制命令關(guān)閉燈具時(shí),火線輸出端Lout、零線輸出端Nout不再輸出110V AC或220V AC,可調(diào)光電源200即斷電不工作。
3)當(dāng)回路中需要兼容燈控墻面開(kāi)關(guān)的本地控制功能時(shí),將墻面開(kāi)關(guān)的火線通過(guò)接線端子與可調(diào)光燈控制器100的火線檢測(cè)端Lchk連接,即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)墻面開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)不用時(shí),火線檢測(cè)端Lchk不做任何連接。
4)當(dāng)選用的可調(diào)光電源200的調(diào)光輸入信號(hào)為5V PWM輸入信號(hào)時(shí),將可調(diào)光燈控制器100的5V PWM輸出端口、GND端口與可調(diào)光電源200的對(duì)應(yīng)接口進(jìn)行連接。
5)當(dāng)選用的可調(diào)光電源200的調(diào)光輸入信號(hào)為10V PWM輸入信號(hào)時(shí),將可調(diào)光燈控制器100的10V PWM輸出端口、GND端口與可調(diào)光電源200的對(duì)應(yīng)接口進(jìn)行連接。
6)當(dāng)選用的可調(diào)光電源200的調(diào)光輸入信號(hào)為0-10V模擬電壓輸入時(shí),將可調(diào)光燈控制器100的模擬輸出端口、GND端口與可調(diào)光電源200的對(duì)應(yīng)接口進(jìn)行連接。
7)可調(diào)光燈控制器100通過(guò)電力線與采集控制器400進(jìn)行低壓電力線載波數(shù)據(jù)通信,采集控制器400可以下發(fā)控制命令,以控制可調(diào)光照明燈具300的開(kāi)、關(guān)以及亮度,采集控制器400也可以下發(fā)采集命令,以采集可調(diào)光燈控制器100的當(dāng)前檢測(cè)到的負(fù)載工作電壓、工作電流以及電能計(jì)量數(shù)據(jù)。
8)當(dāng)可調(diào)光燈控制器100檢測(cè)到所接負(fù)載的工作電壓或電流異常時(shí),控制繼電器130的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi),主動(dòng)切斷火線輸出,并主動(dòng)上報(bào)異常信息給采集控制器400。
9)采集控制器400可以通過(guò)GPRS、WIFI、以太網(wǎng)等方式將可調(diào)光燈控制器的采集數(shù)據(jù)、狀態(tài)等信息傳送到遠(yuǎn)程PC、智能移動(dòng)終端、服務(wù)器等,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與數(shù)據(jù)采集。
雖然本實(shí)用新型已參照當(dāng)前的具體實(shí)施例來(lái)描述,但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型,在沒(méi)有脫離本實(shí)用新型精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換,因此,只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)對(duì)上述實(shí)施例的變化、變型都將落在本申請(qǐng)的權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。