CN103607817B

CN103607817B - 一种混合调光控制系统

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Publication number: CN103607817B
Application number: CN201310569450.8A
Authority: CN
Inventors: 张春明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: CN103607817A

Abstract

本发明公开了一种混合调光控制系统，用于对电灯进行调光控制，包括主控制器单元、开关单元、调压调光单元以及模拟调光单元，开关单元、调压调光单元和模拟调光单元分别与主控制器单元连接；调压调光单元接入电灯的负载电路，用于实现调压调光；模拟调光单元接入电灯的负载电路，用于实现模拟调光。本发明具有以下有益效果：适用于各种电灯，不受电灯类型的限制，具有较强的通用性；兼具调压调光功能和模拟调光功能，为用户提供更多的调光功能，设计更加人性化；结构简单、成本低廉、适于推广应用。

Description

一种混合调光控制系统

技术领域

本发明属于电灯调光技术领域，具体涉及一种混合调光控制系统。

背景技术

目前现有的日常使用的电灯开关不具有调光功能，节能环保型较差。现有的调光开关仅有单一的调光功能，有些只能实现调压调光功能，有些只能实现模拟调光功能。且现有的这些调光开关通常只能针对特定电灯进行调光，有些只能调节白炽灯的灯光，有些则只能调节LED灯的灯光，通用性较差。

发明内容

为了克服现有技术中存在的功能单一且通用性较差的缺陷，本发明提供一种适用于多种电灯的混合调光控制系统。本发明具体的技术方案如下：

一种混合调光控制系统，用于对电灯进行调光控制，其特征在于，包括主控制器单元、开关单元、调压调光单元以及模拟调光单元，所述开关单元、所述调压调光单元以及所述模拟调光单元分别与所述主控制器单元连接；所述调压调光单元接入所述电灯的负载电路，用于实现调压调光；所述模拟调光单元接入所述电灯的负载电路，用于实现模拟调光；所述主控制器单元还与CAN总线连接，所述CAN总线用于向所述主控制器单元远程传输所述调光指令；其中：

所述混合调光控制系统包括两种调光模式：模拟调光模式和混合调光模式；

所述开关单元用于输入所需的调光指令，并根据所述调光指令向所述主控制器单元发送调压开关信号或模拟开关信号；所述主控制器单元用于根据所述开关信号分别对所述调压调光单元和所述模拟调光单元进行控制；

当处于模拟调光模式时：

所述主控制器单元不接收所述调压开关信号；若所述主控制器单元接收到所述模拟开关信号，向所述模拟调光单元发送模拟调光信号；

当处于混合调光模式时：

若所述主控制器单元接收到所述调压开关信号，向所述调压调光单元发送调压调光信号；若所述主控制器单元接收到所述模拟开关信号，向所述模拟调光单元发送模拟调光信号；

所述主控制器单元包括CPU芯片以及与之相连的电压检测电路；所述电压检测电路接入所述电灯的负载电路，所述CPU芯片通过所述电压检测电路对所述电灯电路的电压进行检测，当检测到交流正弦电压相位波时，启用混合调光模式；否则，启用模拟调光模式；所述CPU芯片分别与所述调压调光单元和所述模拟调光单元连接；

所述调压调光单元包括调压调光驱动电路，所述调压调光驱动电路分别接入所述CPU芯片和所述电灯的负载电路；所述调压调光驱动电路用于接收来自所述CPU芯片的调压调光信号，并根据所述调压调光信号对所述电灯进行调光；

所述模拟调光单元包括模拟调光驱动电路，所述模拟调光驱动电路接入所述CPU芯片和所述电灯的负载电路；所述模拟调光驱动电路用于接收来自所述CPU芯片的模拟调光信号，并根据所述模拟调光信号对所述电灯进行调光。

作为优化方案，CPU芯片的型号为STM32F103RX。

作为优化方案，调压调光驱动电路由双向可控硅、电阻、电感和三极管组成。

作为优化方案，所述模拟调光单元还包括比较电路，所述比较电路连接于所述模拟调光驱动电路和所述电灯的负载电路之间；所述模拟调光驱动电路根据所述模拟调光信号输出一模拟驱动信号给所述比较电路，所述比较电路对所述模拟驱动信号进行偏移和比较处理，再输出一模拟控制信号对所述电灯进行调光。

作为优化方案，模拟调光驱动电路包括一模拟驱动芯片，模拟驱动芯片的输入端接入CPU芯片，模拟驱动芯片的输出端与比较电路连接。

作为优化方案，模拟驱动芯片的型号为MCP4706。

作为优化方案，比较电路包括依次连接的偏移电路、一级比较电路和二级比较电路；偏移电路接入模拟驱动芯片的输出端，二级比较电路接入电灯的负载电路。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明适用于各种电灯，不受电灯类型的限制，具有较强的通用性；

(2)本发明兼具调压调光功能和模拟调光功能，为用户提供更多的调光功能，设计更加人性化；

(3)本发明结构简单、成本低廉、适于推广应用。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为CPU芯片的电路原理图；

图3为电压检测电路的电路原理图；

图4为调压调光驱动电路的电路原理图；

图5为模拟调光驱动电路的电路原理图；

图6为比较电路的电路原理图；

图7为开关单元的连接关系图。

上图中序号为：1-主控制器单元、11-CPU芯片、12-电压检测电路、2-开关单元、3-调压调光单元、31-调压调光驱动电路、4-模拟调光单元、41-模拟调光驱动电路、42-比较电路。

具体实施方式

下面结合附图以实施例的方式详细描述本发明。

实施例1：

如图1所示，一种混合调光控制系统，用于对电灯进行调光控制，包括主控制器单元1、开关单元2、调压调光单元3以及模拟调光单元4，开关单元2、调压调光单元3和模拟调光单元4分别与主控制器单元1连接；调压调光单元3接入电灯的负载电路，用于实现调压调光；模拟调光单元4接入电灯的负载电路，用于实现模拟调光。

混合调光控制系统包括两种调光模式：模拟调光模式和混合调光模式；主控制器单元1接入电灯的负载电路，对电灯负载电路的电压进行检测，当检测到交流正弦电压相位波时，启用混合调光模式；否则，启用模拟调光模式。

开关单元2用于输入所需的调光指令，并根据调光指令向主控制器单元1发送调压开关信号或模拟开关信号；主控制器单元1用于根据开关信号分别对调压调光单元3和模拟调光单元4进行控制。

当处于模拟调光模式时：

主控制器单元1不接收调压开关信号；若主控制器单元1接收到模拟开关信号，向模拟调光单元4发送模拟调光信号；模拟调光单元4根据接收到的模拟调光信号，对电灯进行调光。

当处于混合调光模式时：

若主控制器单元1接收到调压开关信号，向调压调光单元3发送调压调光信号，调压调光单元3根据接收到的调压调光信号，对电灯进行调光；若主控制器单元1接收到模拟开关信号，向模拟调光单元4发送模拟调光信号，模拟调光单元4根据接收到的模拟调光信号，对电灯进行调光。

在本实施例中，主控制器单元1包括CPU芯片11以及与之相连电压检测电路12。其中，CPU芯片11的型号为STM32F103RX，见图2。CPU芯片的外围电路包括第一晶振电路、第二晶振电路以及复位电路，所述第一晶振电路由电容C6、C7，晶振CY1以及电阻R13组成，为CPU提供工作时钟，保证CPU芯片稳定快速工作；第二晶振电路为由电容C8、C9，晶振CY2组成的实时时钟(RTC，Real-Time Clock)电路；复位电路由电阻R8和电容C5组成，为CPU芯片计数清零。

电压检测电路12由三极管Q1，电阻R1、R12和R13，以及电容C3组成，见图3。电压检测电路12接入CPU芯片11的管脚K3，且电压检测电路12的管脚N处接入电灯的负载电路，CPU芯片11通过电压检测电路12对电灯电路的电压进行检测。当CPU芯片11通过管脚K3(过零脚)检测到有交流正玄电压相位波时，则系统进入混合调光模式，否则系统进入模拟调光模式。这里根据电压的特性智能调整系统的工作模式，不再根据电灯的种类调整相应的调光模式，使调光控制系统不再局限于特定种类的电灯，增强了调光控制系统的通用性。CPU芯片11分别与调压调光单元3和模拟调光单元4连接。

在本实施例中，调压调光单元3包括调压调光驱动电路31，如图4所示，调压调光驱动电路31由双向可控硅BT，电阻R3、R5、R7和R10，以及电感FT1和三极管Q3组成。调压调光驱动电路31接入CPU芯片11的管脚K1，且调压调光驱动电路31的管脚L1_L接入电灯的负载电路。调压调光驱动电路31用于接收来自CPU芯片11的调压调光信号，并根据调压调光信号对电灯进行调光。

这里调压调光具体的工作原理为：当CPU芯片11通过管脚K3(过零脚)检测到有交流正玄电压相位波时，CPU芯片11通过管脚K1向调压调光驱动电路31发送一个过零触发脉冲，若不发送该过零触发脉冲则调压调光功能是不能使用的，该方案使调压调光的功能仅在模拟调光模式才能使用。该过零触发脉冲每10ms发送一次，因为双向可控硅BT在每一次电网交流电过零的时候会关断，而电网是50HZ，周期20ms，每10ms一次过零。双向可控硅BT接收到触发脉冲后，导通管脚T1和管脚T2，输出交流电压，输出电压的大小起到调光的作用，其大小取决于该过零触发脉冲的相位大小，这里的过零触发脉冲即为调压调光信号。本实施例中的开关单元2即是用于调节该过零触发脉冲的相位大小的，但不限于此，也可以将CPU芯片11的管脚CAN_TX和管脚CAN_RX接入CAN总线，通过CAN总线接收调光指令，进而调节该过零触发脉冲的相位大小。

在本实施例中，模拟调光单元4包括相互连接的比较电路42和模拟调光驱动电路41，模拟调光驱动电路41接入CPU芯片11，比较电路42接入电灯的负载电路。模拟调光驱动电路41用于接收来自CPU芯片11的模拟调光信号，根据模拟调光信号输出一模拟驱动信号给比较电路42，比较电路42对模拟驱动信号进行偏移和比较处理，再输出一模拟控制信号对电灯进行调光。

如图5所示，模拟调光驱动电路41包括一模拟驱动芯片U1，该模拟驱动芯片U1的型号为MCP4706。模拟驱动芯片U1的管脚SCL和管脚SDA通过串行I2C总线分别接入CPU芯片11的管脚K4和管脚K2，模拟驱动芯片U1的输出端接入比较电路42。当CPU芯片11接收到模拟开关信号时，通过管脚K4和管脚K2输出模拟调光信号给模拟驱动芯片U1，模拟驱动芯片U1将该模拟调光信号转换成稳定电压再经放大后从管脚Vout输出一初始调光电压给比较电路42，该初始调光电压即为模拟驱动信号。

如图6所示，比较电路42包括依次连接的偏移电路、一级比较电路和二级比较电路；偏移电路接入模拟驱动芯片的输出端，二级比较电路的管脚L2_L接入电灯的负载电路。其中，偏移电路由电阻R4和R9以及电容C2组成；一级比较电路由放大器U2A以及电阻R11和R14组成；二级比较电路包括放大器U2B。模拟驱动芯片U1将初始调光电压输出给偏移电路，该偏移电路对初始调光电压进行偏移处理，并输出偏移调光电压给一级比较电路，该偏移调光电压依次经过一级比较电路和二级比较电路后，输出一调光控制电压，该调光控制电压即为模拟控制信号。将该调光控制电压输入到电灯负载电路中的模拟调光驱动设备中，即可实现对电灯的模拟调光。该模拟调光驱动设备为市售的设置于电灯负载电路中的驱动设备，模拟调光驱动设备的输入端接入220V市电，偏移电路输出的调光控制电压对该模拟调光驱动设备进行控制，模拟调光驱动设备根据该调光控制电压的大小(0～10V)向电灯负载输出0～220V的交流电，当模拟调光驱动设备向电灯负载输出为0V时，即没有输出，电灯不工作。电灯的亮度是由模拟驱动芯片U1输出的初始调光电压决定的，本实施例中的开关单元2即是用于调节该初始调光电压大小的，但不限于此，也可以将CPU芯片11的管脚CAN_TX和管脚CAN_RX接入CAN总线，通过CAN总线接收调光指令，进而调节该初始调光电压的大小。在本实施例中，模拟驱动芯片U1输出的初始调光电压范围为0V～10V，模拟电灯0～100％的亮度。

在本实施例中，开关单元2接入CPU芯片的管脚37～管脚41，用于输入调压开关信号或模拟开关信号，CPU芯片的管脚37～管脚41是控制调压调光和模拟调光开关和大小的五个管脚。如图6所示，开关单元2设置六个按键，是一个2×3的矩阵按键，该矩阵按键对应的定义为：按键21-调压调光加亮、按键22-模拟调光加亮、按键23-调压调光开/关、按键24-模拟调光开/关、按键25-调压调光变暗、按键26-模拟调光变暗。将矩阵按键的列线分别接到CPU芯片的管脚37和管脚41作为输入线，将行线分别接到CPU芯片的管脚38～管脚40作为输出线，当有按键按下时，行线输出为“0”，读取列线状态为“1”，相应的交叉按键即按下了，否则没有按下。

本发明的工作流程如下：

(1)CPU芯片11通过电压检测电路12对电灯负载电路中的电压进行检测，当检测到交流正弦电压相位波时，启用混合调光模式；否则，启用模拟调光模式。

(2)当处于模拟调光模式时，只能通过开关单元2进行模拟调光，不能进行调压调光；当处于混合调光模式时，通过开关单元2既可以进行模拟调光，也可以进行调压调光。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims

1.一种混合调光控制系统，用于对电灯进行调光控制，其特征在于，包括主控制器单元、开关单元、调压调光单元以及模拟调光单元，所述开关单元、所述调压调光单元以及所述模拟调光单元分别与所述主控制器单元连接；所述调压调光单元接入所述电灯的负载电路，用于实现调压调光；所述模拟调光单元接入所述电灯的负载电路，用于实现模拟调光；所述主控制器单元还与CAN总线连接，所述CAN总线用于向所述主控制器单元远程传输所述调光指令；其中：

当处于模拟调光模式时：

当处于混合调光模式时：

2.根据权利要求1所述的一种混合调光控制系统，其特征在于，所述CPU芯片的型号为STM32F103RX。

3.根据权利要求1所述的一种混合调光控制系统，其特征在于，所述调压调光驱动电路由双向可控硅、电阻、电感和三极管组成。

4.根据权利要求1所述的一种混合调光控制系统，其特征在于，所述模拟调光单元还包括比较电路，所述比较电路连接于所述模拟调光驱动电路和所述电灯的负载电路之间；所述模拟调光驱动电路根据所述模拟调光信号输出一模拟驱动信号给所述比较电路，所述比较电路对所述模拟驱动信号进行偏移和比较处理，再输出一模拟控制信号对所述电灯进行调光。

5.根据权利要求4所述的一种混合调光控制系统，其特征在于，所述模拟调光驱动电路包括一模拟驱动芯片，所述模拟驱动芯片的输入端接入所述CPU芯片，所述模拟驱动芯片的输出端与所述比较电路连接。

6.根据权利要求5所述的一种混合调光控制系统，其特征在于，所述模拟驱动芯片的型号为MCP4706。

7.根据权利要求5所述的一种混合调光控制系统，其特征在于，所述比较电路包括依次连接的偏移电路、一级比较电路和二级比较电路；所述偏移电路接入所述模拟驱动芯片的输出端，所述二级比较电路接入所述电灯的负载电路。