分布式照明控制系統的製作方法
2023-10-08 01:09:14 2
專利名稱：分布式照明控制系統的製作方法
技術領域：
總體而言，本發明涉及照明系統，尤其涉及在電力線上進行照明控制數據通信的分布式模塊化照明控制系統。
背景技術：
近年來，照明控制系統變得越來越普遍，即使它通常有很高的成本。傳統的照明控制系統允許用戶通過位於住宅/辦公室建築的中央地區遠程控制照明單元的網絡。該類型的照明系統可能包括分散在整個站點的多個控制站，並電耦合到多個控制模塊和可編程中央控制單元(CCU)，其包括中央處理器，在存儲器中保存所有的編程信息，並把來自整個家庭的控制站的按鈕按壓信息轉換成適當的照明變化。CCU是相當昂貴的組件，並可能通過提供數據機以允許遠程系統維護或對照明控制系統做改變。控制站是牆裝小鍵盤，替代傳統的照明開關和調光控制器。比如，在控制站上的按鈕可以同時作為觸發開關和調光開關，並可能具有存儲器用於記憶上次使用的調光級別。控制模塊執行電力負載的實際開關和調光，包括調光白熾燈，低壓燈，螢光燈負載等。
安裝傳統的照明控制系統通常需要大量的重新布線並花費大量的時間和材料。數據通信通常在電力線上使用各種數據傳輸協議實現。對傳統的照明控制系統而言，系統的可靠性仍是問題，即使在過去幾年內該領域引入了大量的系統和通信改進措施。比如，在數據傳輸方面，CCU和控制模塊的標識可能混淆，這樣系統的可靠性就顯著降低。
安裝了照明控制系統之後，安裝者必須配置並在使用前測試所有的系統組件，這通常是相當複雜、費時和費錢的過程。
另外，在電力線上操作典型的照明控制系統不為用戶提供載波頻率和/或傳輸功率級別的選擇。載波頻率的選擇通常是防止意外的線上噪聲源的第一道防線。用戶也應該能夠根據所在的住宅/辦公室建築的線阻調整發射功率級別。
因此，人們需要改善了的在電力線上通信照明控制數據的照明控制系統，該系統不使用中央處理器來監視和控制操作。該系統應該優選用分布式系統結構實施，即，每個控制模塊具有獨立於系統的其它組件的所有系統編程信息和處理能力來執行其功能。該類型的分布式照明系統將徹底改善整個系統的可靠性，降低系統成本，並提供給用戶簡單的安裝和維護服務。另外，每個控制模塊都可以在用戶設定的許多載波頻率和傳輸功率級別上操作。
發明內容
本發明滿足上面的需求並指明了一種照明系統，包括多個分布於交流(AC)電力線上的控制模塊，用於遠程控制在建築物中的電力負載，每個控制模塊耦合到至少一個電力負載，每個控制模塊能夠獨立地處理並與在交流電力線上的其它控制模塊進行數據信號的通信，用於控制一個或一組電力負載，而無需中央處理器來協調照明控制操作。
多個控制模塊中的至少一個包括處理器，通過數據總線耦合到該處理器的數據解碼器，以及用於驅動調光器的裝置。調光器驅動裝置包括用於產生負載控制信號通過光隔離器以驅動調光器的調光器驅動器，以及電耦合到該交流電力線上的調光器。
該照明系統還包括用於驅動調光器驅動器的裝置，包括電耦合到交流電力線上的用於產生整流電壓信號的整流橋，耦合到整流橋用於接收整流電壓信號的分壓器，以及用於產生脈衝信號以輸入到調光器驅動器的裝置。該脈衝信號產生裝置包括操作性耦合到分壓器的比較器，以及操作性耦合到比較器的輸出和調光器驅動器之間的電阻器。
該照明系統還包括用於對多個中的至少一個控制模塊進行編程的裝置。該編程裝置包括操作性耦合到至少一個控制模塊和計算機之間的編程模塊，該計算機用於通過該可編程模塊下載系統配置數據到至少一個控制模塊。照明系統還包括用於評估數據傳輸命令的裝置。該數據傳輸命令評估裝置包括從計算機通過該編程模塊下載到至少一個控制模塊的供處理器使用的響應表，該響應表包括該至少一個控制模塊的地址項以及負載地址項。
多個控制模塊中的至少一個還包括專用集成電路(ASIC)，通過數據總線耦合到該處理器。該ASIC包括現場可編程門陣列(FPGA)，該FPGA包括調光器驅動器和數據解碼器。
本發明還指明了一種照明系統，包括多個分布於建築物中的交流(AC)電力線上的控制模塊。每個控制模塊具有至少一個控制開關和操作性耦合到至少一個控制開關的用於狀態指示的至少一個發光二極體(LED)，每個控制模塊能夠獨立地處理並與在交流電力線上的其它控制模塊進行數據信號的通信，而無需中央處理器來協調照明控制操作。
多個控制模塊中的至少一個包括處理器，通過數據總線耦合到該處理器的數據解碼器，以及開關和操作性耦合到至少一個控制開關和至少一個LED之間的LED接口。
該照明系統還包括用於對多個控制模塊中的至少一個進行編程的裝置。該編程裝置包括操作性耦合到至少一個控制模塊和計算機之間的編程模塊，該計算機用於通過該可編程模塊下載系統配置數據到至少一個控制模塊。
該照明系統還包括用於評估數據傳輸命令的裝置。該數據傳輸命令評估裝置包括從計算機通過該編程模塊下載到至少一個控制模塊的供處理器使用的響應表，該響應表包括該至少一個控制模塊的地址項，至少一個控制開關的地址項以及至少一個LED的地址項。
多個控制模塊中的至少一個還包括專用集成電路(ASIC)，通過數據總線耦合到該處理器。該ASIC包括現場可編程門陣列(FPGA)，該FPGA包括開關和LED接口以及數據解碼器。
本發明還指明了一種照明系統，包括多個分布於交流(AC)電力線上的控制模塊，用於遠程控制建築物中的電力負載。每個控制模塊耦合到至少一個電力負載，並具有至少一個控制開關和操作性耦合到至少一個控制開關的用於狀態指示的至少一個發光二極體(LED)，每個控制模塊能夠獨立地處理並與在交流電力線上的其它控制模塊進行數據信號的通信，用於控制一個或一組電力負載，而無需中央處理器來協調照明控制操作。
多個控制模塊中的至少一個包括處理器，通過數據總線耦合到該處理器的數據解碼器，開關和操作性耦合到至少一個控制開關和至少一個LED之間的LED接口，以及用於驅動調光器的裝置。調光器驅動裝置包括用於產生負載控制信號通過光隔離器以驅動調光器的調光器驅動器，電耦合到該交流電力線上的調光器。
該照明系統還包括用於驅動調光器驅動器的裝置，其包括電耦合到交流電力線上的用於產生整流電壓信號的整流橋，耦合到整流橋用於接收整流電壓信號的分壓器，以及用於產生脈衝信號以輸入到調光器驅動器的裝置。該脈衝信號產生裝置包括操作性耦合到分壓器的比較器以及操作性耦合到比較器的輸出和調光器驅動器之間的電阻器。
該照明系統還包括用於對多個控制模塊中的至少一個進行編程的裝置。該編程裝置包括操作性耦合到至少一個控制模塊和計算機之間的編程模塊，該計算機用於通過該編程模塊下載系統配置數據到至少一個控制模塊。
該照明系統還包括用於評估數據傳輸命令的裝置。該數據傳輸命令評估裝置包括從計算機通過該編程模塊下載到至少一個控制模塊的供處理器使用的響應表，該響應表包括該至少一個控制模塊的地址項，至少一個控制開關的地址項，至少一個LED的地址項，以及負載地址項。
多個控制模塊中的至少一個還包括專用集成電路(ASIC)，通過數據總線耦合到該處理器。該ASIC包括現場可編程門陣列(FPGA)，該FPGA包括調光器驅動器，數據解碼器，以及開關和LED接口。
本發明進一步指明了一種控制模塊，用於分布於建築物中的交流(AC)電力線上的照明系統，該控制模塊包括處理器；通過數據總線耦合到處理器的數據解碼器；開關和操作性耦合到數據解碼器的發光二極體(LED)接口；以及調光器驅動器，該控制模塊電耦合到建築物布線中並能夠在分布式照明系統中獨立地接收和發送通信信號。
根據本發明的一個方面，該控制模塊還包括用於對控制模塊進行編程的裝置。該編程裝置包括操作性耦合到控制模塊和計算機之間的編程模塊，該計算機用於通過該編程模塊下載系統配置數據到控制模塊。該控制模塊還包括用於評估數據傳輸命令的裝置。該數據傳輸命令評估裝置包括從計算機通過該編程模塊下載到控制模塊的供處理器使用的響應表，該響應表包括該控制模塊的地址項。
根據本發明的另一個方面，該控制模塊還包括專用集成電路(ASIC)，通過數據總線耦合到該處理器。該ASIC包括現場可編程門陣列(FPGA)，該FPGA包括開關和LED接口，調光器驅動器，以及數據解碼器。
本發明的這些以及其它方面可以通過參考附圖以及下面對本發明優選實施例的詳細描述而變得清晰。
圖1是根據本發明的分布式照明系統的方框圖；圖2是根據本發明的分布式照明系統中使用的控制模塊的方框圖；圖3是本發明的一個優選實施例的圖表；圖4是本發明的另一個優選實施例的圖表；圖5是本發明的又一個優選實施例的圖表；圖6是本發明的又一個優選實施例的圖表；以及圖7顯示了用於本發明的響應文件/表格式。
具體實施例方式
下面，本發明的一些優選實施例將參照附圖1-7加以詳細描述。本發明的附加的實施例，特徵和/或優勢將從確切的描述中變得清楚或在本發明的實際應用中了解。
在圖中沒有使用比例尺畫圖，參考數字指示了本發明的不同特徵，在整個附圖和描述中同樣的數字指明同樣的特徵。
下面的描述包含了到目前為止所思考的實施本發明的最佳方式。該描述不是為了限制，而只是出於描述本發明的總體原則的目的。
本發明指明了一種分布式照明系統8(圖1)，用於在住宅/辦公室建築結構等的電力線上進行照明控制數據通信。本發明的照明系統8包括了集成的硬體，嵌入式固件，以及所設計的編程軟體允許在60Hz電力線上有效發送和接收高頻數據信號，用於遠程控制電力負載，比如調光白熾燈，低壓燈，螢光燈，電子鎮流螢光燈、氖燈和冷陰極負載等。照明系統8包括多個控制模塊，比如控制模塊1，控制模塊2，控制模塊3，...控制模塊N(其中N可以高達250，參見圖1)分布在建築物如住宅、商用辦公樓等的各個不同位置的雙相配電變壓器的次級(參見圖1的建築物布線9)。每個控制模塊連接到電力負載(參見如圖1中的負載1，負載2，負載3，...負載N)並與其它控制模塊相互通信以控制交流電力線上的一個或一組負載。這種類型的設置允許系統在最小或無需額外的重新布線情況下方便的對現有居所進行花樣翻新。
根據本發明所使用的典型控制模塊，用參照數字10加以引用，如圖2所示，其包括專用集成電路(ASIC)12，包括現場可編程門陣列(FPGA)通過2比特寬的數據總線14電耦合到相對廉價的帶有存儲器18的處理器16。適合於本發明使用的現場可編程門陣列和處理器可以分別從比如位於加州San Jose的Xilinx公司以及荷蘭的Philips Signetics，of Eindhoven公司購買。
如圖2所進一步顯示，ASIC 12包括操作性耦合到處理器16(通過數據總線14)，數字調光器驅動器22以及開關和LED接口24之間的數據解碼器20。開關和LED接口24耦合到控制開關40和用於狀態顯示的發光二極體(LED)42之間。控制模塊10包括四個控制開關(開關1-4)以及二極體42包括綠/黃LED 1，綠/黃LED 2，綠/黃LED 3，以及綠/黃LED 4。所有的開關和負載控制元件獨立作用，並且基本控制模塊類型包括牆裝調光器，牆裝繼電器，吊頂調光器，吊頂繼電器和插入式調光器。使用主機軟體，在系統中的任何開關都可以編程用幾種模式中的一種來控制任何負載或任何組負載，其模式包括觸發，閃亮，調光，定時開，閃爍開，場景預設，主開，主關，主調光，主觸發關。如果沒有偏離本發明的意圖和目的，那麼也可以使用其它模塊類型和/或操作模式。
調光器驅動器22產生負載控制信號，其通過標準的光隔離器26驅動傳統的三端雙向可控矽調光器28。光隔離器26包含砷化鎵紅外發光二極體操作性耦合到矽光三端雙向可控矽開關，其安裝在電絕緣的6端子(針)鉛框架中，它可以從德克薩斯州達拉斯的德州儀器公司購買。整流橋32從交流線30獲取電能並產生全波整流後的直流輸出電壓信號經過其正和負接線端(未示出)傳送過分壓器34。分壓器34的電壓輸出經過傳統的比較器38，其優選具有輕微負偏差，以便經過零點的線電壓結合負偏差把比較器38的非反轉針(未示出)拉到地線以下。過零電阻器36耦合到比較器38和ASIC 12的調光器驅動器22之間，以便在線電壓每次過零時產生一個脈衝。該脈衝重新同步在調光器驅動器22中的數字計數器(未示出)，當計數器超時的時候將設置調光器驅動器輸出到光隔離器26低點火該三端雙向可控矽開關。處理器16給ASIC 12發信號通過選擇ASIC 12中的適當的地址指明所需的調光級別，然後發送2位元組的字進入緩存(未示出)，該字預先裝載數字計數器以便計數。
根據本發明的優選實施例，所發明的照明控制系統不包含中央處理器來監視和協調系統的操作。相反，所發明的照明控制系統採用分布式體系結構實現，即，每個控制模塊(或節點)包含在系統中獨立執行其任務所需的所有的信息和處理能力(參見如圖2中的處理器16)。本領域技術人員能夠方便的認識到該分布式控制系統顯著地改善了系統的可靠性，安裝和維護更簡便，從而降低了該系統的總成本。
由電工來安裝所發明的照明控制系統包括許多步驟。比如，一個步驟涉及電工記錄其序列號，每個控制模塊的位置，以及每個控制模塊在安裝時將來要控制的負載的類型。每個控制模塊都硬連線到指定的負載以便控制。另一個步驟是通過按壓每個模塊(站)的其中一個開關(比如，向上按鈕—調光控制)測試負載，此時每個站都還沒有編程而是作為獨立單元而動作。在控制模塊之間沒有可能的通信。此後，插入編程模塊(未示出)到系統中，並通過RS 232埠連接到計算機(PC)。該編程模塊在電力線通信硬體和軟體方面具有與控制模塊10(圖2)相同的基本結構，但是它沒有調光器，沒有開關，而是具有到位於PC中的編程軟體的RS 232接口。編程模塊的功能是簡單的把通信從PC橋接到分布式控制模塊。安裝者(或使用者)然後裝載主機軟體到PC。該主機軟體被用於在三個步驟中對系統編程。
第一個步驟用表格表示，其標識所有的系統組件，每個所安裝的控制模塊有一個行項，每個模塊的序列號佔一個列項，每個模塊的描述性名稱佔一個列項，每個模塊所控制的負載佔一個列項，以及每個站(模塊)的開關數量佔一個列項。
第二個步驟用開關分配表來表示，其具有關於系統中每個開關和站的索引。負載被分配到每個開關。值得注意的是由於每個模塊都硬連線到指定的負載，所以模塊上的每個開關都可以通過編程控制該負載或系統中的任何負載。因此在開關和所控制的負載之間沒有硬體的關聯。另外，如圖2所示，在控制模塊中的調光對象沒有系統附加到開關，除了向上開關按鈕通常預先編程作為測試目的的調光器使用。所有負載分配的資料庫因此而被創立來指明每個負載在特定開關被按壓時應該如何動作。
主機編程裝配的第三個步驟涉及通過編程模塊下載數據到控制模塊。比如，用戶選擇載波頻率(如115kHz或131kHz)，並選擇傳輸功率級別。具體而言，傳輸功率級別按照每個模塊為基礎進行優化設置。實際的下載包括三個階段。第一個階段包括賦予唯一的站編號和住宅編號到每個模塊對應預先記錄的(電工記錄)模塊的序列號。第二個階段包括發送其配置文件到每個控制模塊地址(通過編程模塊和電力線)，該文件包括開關1，開關2等分別是什麼類型的開關，最大/最小調光級別，調光漸弱速率。第三個階段是下載響應文件(或表)到每個控制模塊，其提供有關開關和對應的負載的信息，這是每個站需要知道的以便能響應來自另一個模塊的通信。因此，每個控制模塊(站)接收地址，配置文件和響應文件。需要握手信號來確保所有的站都正確配置。一旦第一個站確認了所接收的所有系統數據，主機軟體就開始一個接一個配置其它的所有剩餘站直到所有的系統信息被下載。此時，就可以關閉PC並從系統中拔去編程模塊，系統就可以自己運行了。如果以後系統需要重新配置，就還需要按照上面描述的方式使用PC和編程模塊。
根據本發明的另一個優選實施例，每個開關按壓都可能激活一個到三個發射通過交流電力線30進行廣播並被所有其它控制模塊接收。由於所有的控制模塊都必須傾聽該廣播，就不使用握手或其它確認信號來接收該發射。為了改善發射成功的廣播到所有其它模塊的概率，每次發射被重複一次作為包括比特誤差計數的誤差校驗方案的一部分。比特誤差計數是整個發射被廢棄之前所允許的兩次發射拷貝之間的誤差數量。較低的數量減少了錯誤發射的概率，但是增加了丟失通信的可能性。該參數優選在每個模塊的基礎上對最佳適應性進行優化設置。有關在電力線上進行數據信號通信和誤差檢測機制的細節可以在名稱為「電力線上的數據通信(DataCommunication Over Power Lines)」的美國專利申請中找到，與臨時專利申請同時提交，兩個專利申請具有相同的發明人並被轉讓給相同的受讓人，其內容引用在此供參考。
特別的，當用戶按壓開關時，控制模塊處理開關命令並產生系統範圍的發射，它優選包含住宅編碼(唯一標識控制模塊所屬的照明控制系統的16個住宅編碼中的1個)，控制模塊編號(標識250個可能的控制模塊中正在發射的一個)，開關編號(可以是4個開關中的1個，圖2)以及所預期的動作的類型。系統中每個其它的控制模塊都接收該發射並執行一系列檢查。第一個檢查是確定所接收的住宅編碼是否可用，即發射產生於系統的哪個部分。如果發射的住宅編碼不是系統的一部分，就拋棄該發射，該模塊維持其當前的狀態。如果發射的住宅編碼是系統的一部分，每個正在接收的控制模塊就照著響應表(圖7-響應表數據格式)檢查發射模塊和開關編號，確定控制模塊對象(LED和負載)是否應該根據所接收的發射進行可能的狀態改變。響應表是大約1000個字節長的字節表(1位元組＝8比特)。系統中的每個模塊和開關編號在表格中存在一個字節項。具體而言，接收模塊取出發送模塊(或站)編號，對其乘以4，然後加上所發送的編號來創建1/1000索引(唯一編號)，用於標識在響應表中的發射站和開關。最後四比特被用做標誌以告訴接收模塊四個可能的LED的每個是否連接到命令開關。如果沒有連接，標誌位的值就是「0」，LED就沒有什麼動作。如果有連接，標誌位的值就是「1」，處理器(比如，圖1的處理器16)將評估該命令動作並根據LED/開關的類型和所命令的動作設置LED。
類似的，負載對象使用表格字節的第一個4比特來確定其響應。具體而言，在接收模塊的處理器檢查表格字節的第一個4比特，檢查該值是否為「0」。如果該值是0，接收模塊就不考慮該發射，不產生響應。如果該值不是0，就在開關按鈕按壓和接收模塊(或站)所控制的負載之間存在關聯，因此對應的響應就必須產生以改變負載狀態。
絕大部分動作除了第一個4比特具有非零值之外不需要進一步的信息就可以評估，但是如果出現所謂的「場景預設」命令動作，那麼表格字節的第一個4比特是指向單獨的場景預設表的指針，其包括命令預設調光器級別和漸弱時間。「場景預設」功能允許用戶設置開關執行一個或一組負載以創建特定的照明場景。相反的情況也是可能的，即一個負載可以響應一個或任意數量的開關。場景預設表(表1)的例子如下表1-場景預設表
主機軟體編譯編程數據到上面描述的響應表，通過找到每個開關對象影響其表正被產生的模塊中的負載。表格字節的第一個4比特對影響負載的每個開關地址而言保持為非零值。對每個有場景預設的控制開關，主機軟體將遞增該第一個4比特定義場景預設表的特定位置。因此，15個場景預設的最大值可以被賦予到單一負載。LED標誌也在每個開關地址進行設置，其中指定的開關位置在表中，LED/開關所屬的表，控制在該系統中的同一個負載。
本領域技術人員將認為該響應表的產生是相對直接的任務，由於該系統的結構允許所有的LED和負載狀態可以僅根據命令動作和有關對象關聯的命令開關的信息而獨立作出決定。該類型的結構自動保持每個命令下LED和負載的狀態的相互一致。顯然，現有技術系統發射開關動作(比如，開關開，開關關)並記錄該對象本身的最後狀態(LED，開關和負載)，如果丟失了一個通信就會非常容易地失去同步。
圖3描述了在本發明使用的基本開關類型、負載類型和開關動作的表格形式的例子。另外，顯示了26比特通信設計。有關26比特通信設計的詳細信息將在上面描述的同時提交的專利申請中找到。
在圖4中以表格形式提供了所有可能的開關動作的詳細圖。如表所示，實際的發射動作(命令)依賴於開關被賦予的類型。命令還依賴於開關按壓次數以及LED狀態指示的開關的當前狀態。下面是開關按壓次數方案的簡單描述1.LED關或黃色閃爍開關關(sd)當開關按壓的瞬時就發射表中顯示的編碼。
在初始開關按壓之後400ms開關仍處於關閉狀態-表中顯示的編碼被發射。
開關開(su)，當開關被釋放時發射就發生。
在初始開關按壓之後400ms開關仍處於打開狀態-發射被發送出去。
開關在12s內關閉指明動作編碼被發送。
2.LED開開關關(sd)-當開關按壓的瞬時就發射表中顯示的編碼。
在400ms之前開關仍處於打開狀態-發射被發送出去。
在初始開關按壓之後400ms開關仍處於關閉狀態-表中顯示的編碼被發射。
開關開(su)-當開關被釋放時發射就發生。
開關在12s內關閉指明動作編碼被發送。
相關的負載動作在圖5中詳細顯示(以表格形式)。大體上，負載動作是命令動作和被控制的負載類型(比如非調光器負載的調光器)的函數。
圖6顯示所有可能的LED動作，作為命令動作和與被控制的LED相關的開關類型(比如閃亮，調光器，場景預設)的函數。
上面提到的開關動作，負載動作和LED動作表都優選硬連線到每個控制模塊，即該表駐留在模塊固件中。另外，每個控制模塊「傾聽」並同時響應同樣的命令，確保平滑而有效的系統操作。
根據本發明的另一個優選實施例，數據總線定時方案被採用以便最小化數據衝突，當大數據包在交流線30上發送時提供靜默時間。比如站到站，以及全局編程模塊到站的發射在下面表2中顯示。
表2
編程模塊到指定站發射(需要響應)顯示在下面的表3表3
如果站丟失了一個發射，那麼它將扭曲兩個靜默時期。這種設計將保證響應站有至少一個靜默通信來與編程模塊進行通信。
編程模塊數據下栽到站(需要響應)的情況顯示在下面的表4表4
「所有其它站」的靜默時期確保關鍵的下載數據能夠通過響應站。可編程模塊的靜默時間以及響應站給常規的系統操作留有清理的機會。這當在同一變壓器分布上不止一個住宅時尤其重要。
該新穎的控制模塊可以用作牆裝站，吊頂模塊或牆裝模塊。該分布式照明控制系統還可以包括接口橋(未示出)用於互聯照明系統到其它系統比如煙探測器，安全系統等。該接口橋可以包括許多可編程輸入，許多乾燥觸點繼電器輸出以及用於連接到PC或其它照明或AV(音頻視頻)系統的RS 232接口。
本領域的技術人員應該認識到其它組件和/或配置可以被使用到上面描述的實施例中，其前提是這些組件和/或配置不偏離本發明的目的和範圍。
儘管本發明用有關優選實施例進行詳細描述，但是應該認識到各種修改和變化可以應用到本發明中而不偏離本發明的範圍或精神。比如，可以指定其它開關動作來控制HVAC(採暖和空調)或AV系統。其它負載動作可以與繼電器相互鎖定操作以控制用於帘子或屏幕的電動機。另外，象溫度或照明級別等的數據能夠被編碼到發射中。因此在這個意義上，注意到本發明的實現並不限制於上面描述的應用是十分重要的。許多其它的應用和/或修改都可以應用到本發明，前提是它們不偏離本發明的意圖目的。
本領域的技術人員應該認識到某個實施例所描述的特徵可以被用於另一個實施例，從而為另一個實施例提供這樣的特徵而不是限制於上面描述的具體實施例。因此，本發明覆蓋這些修改，實施例和變形只要它們與所附的權利要求及其等同物的範圍一致。
權利要求
1.一種照明系統包括多個分布於交流(AC)電力線上的控制模塊，用於遠程控制在建築物中的電力負載，每個控制模塊耦合到至少一個所述電力負載，每個控制模塊能夠獨立地處理並與在所述交流電力線上的其它控制模塊進行數據信號的通信，用於控制一個或一組所述電力負載，而無需中央處理器來協調所述照明控制操作。
2.一種照明系統包括多個分布於建築物中的交流(AC)電力線上的控制模塊，每個控制模塊具有至少一個控制開關和操作性耦合到所述至少一個控制開關的用於狀態指示的至少一個發光二極體(LED)，每個控制模塊能夠獨立地處理並與在所述交流電力線上的其它控制模塊進行數據信號的通信，而無需中央處理器來協調所述照明控制操作。
3.一種照明系統包括多個分布於交流(AC)電力線上的控制模塊，用於遠程控制在建築物中的電力負載，每個控制模塊耦合到至少一個所述電力負載，並具有至少一個控制開關和操作性耦合到所述至少一個控制開關的用於狀態指示的至少一個發光二極體(LED)，每個控制模塊能夠獨立地處理並與在所述交流電力線上的其它控制模塊進行數據信號的通信，用於控制一個或一組所述電力負載，而無需中央處理器來協調所述照明控制操作。
4.一種控制模塊，用於建築物中的分布於交流(AC)電力線上的照明系統，所述控制模塊包括(a)處理器；(b)通過數據總線耦合到所述處理器的數據解碼器；(c)開關和操作性耦合到所述數據解碼器的發光二極體(LED)接口；以及(d)調光器驅動器，所述控制模塊電耦合到建築物布線中並能夠在所述分布式照明系統中獨立地接收和發送通信信號。
5.根據權利要求4所述的控制模塊，還包括用於對所述控制模塊進行編程的裝置。
6.根據權利要求5所述的控制模塊，其中，所述編程裝置包括操作性耦合到所述控制模塊和計算機之間的編程模塊，所述計算機用於通過所述編程模塊下載系統配置數據到所述控制模塊。
7.根據權利要求6所述的控制模塊，還包括用於評估數據傳輸命令的裝置。
8.根據權利要求7所述的控制模塊，其中，所述數據傳輸命令評估裝置包括從所述計算機通過所述編程模塊下載到所述控制模塊的供所述處理器使用的響應表，所述響應表包括所述控制模塊的地址項。
9.根據權利要求4所述的控制模塊，還包括專用集成電路(ASIC)，通過所述數據總線耦合到所述處理器。
10.根據權利要求9所述的控制模塊，其中，所述ASIC包括現場可編程門陣列(FPGA)，所述FPGA包括所述開關和LED接口，所述調光器驅動器和所述數據解碼器。
11.根據權利要求1所述的照明系統，其中，所述多個控制模塊中的至少一個包括處理器，通過數據總線耦合到所述處理器的數據解碼器，以及用於驅動調光器的裝置。
12.根據權利要求11所述的照明系統，其中，所述調光器驅動裝置包括用於產生負載控制信號通過光隔離器以驅動所述調光器的調光器驅動器，所述調光器電耦合到所述交流電力線上。
13.根據權利要求12所述的照明系統，還包括用於驅動所述調光器驅動器的裝置。
14.根據權利要求13所述的照明系統，其中，所述調光器驅動器驅動裝置包括電耦合到所述交流電力線上的用於產生整流電壓信號的整流橋，耦合到所述整流橋用於接收所述整流電壓信號的分壓器，以及用於產生脈衝信號以輸入到所述調光器驅動器的裝置。
15.根據權利要求14所述的照明系統，其中，所述脈衝信號產生裝置包括操作性耦合到所述分壓器的比較器，以及操作性耦合到所述比較器的輸出和所述調光器驅動器之間的電阻器。
16.根據權利要求11所述的照明系統，還包括用於對所述多個控制模塊中的至少一個進行編程的裝置。
17.根據權利要求16所述的照明系統，其中，所述編程裝置包括操作性耦合到所述至少一個控制模塊和計算機之間的編程模塊，所述計算機用於通過所述編程模塊下載系統配置數據到所述至少一個控制模塊。
18.根據權利要求17所述的照明系統，還包括用於評估數據傳輸命令的裝置。
19.根據權利要求18所述的照明系統，其中，所述數據傳輸命令評估裝置包括從所述計算機通過所述編程模塊下載到所述至少一個控制模塊的供所述處理器使用的響應表，所述響應表包括所述至少一個控制模塊的地址項以及負載地址項。
20.根據權利要求12所述的照明系統，其中，所述多個控制模塊中的至少一個還包括專用集成電路(ASIC)，通過所述數據總線耦合到所述處理器。
21.根據權利要求20所述的照明系統，其中，所述ASIC包括現場可編程門陣列(FPGA)，所述FPGA包括所述調光器驅動器和所述數據解碼器。
22.根據權利要求2所述的照明系統，其中，所述多個控制模塊中的至少一個包括處理器，通過數據總線耦合到所述處理器的數據解碼器，以及開關和操作性耦合到至少一個控制開關和所述至少一個發光二極體之間的LED接口。
23.根據權利要求22所述的照明系統，還包括用於對所述多個控制模塊中的至少一個進行編程的裝置。
24.根據權利要求23所述的照明系統，其中，所述編程裝置包括操作性耦合到所述至少一個控制模塊和計算機之間的編程模塊，所述計算機用於通過所述編程模塊下載系統配置數據到所述至少一個控制模塊。
25.根據權利要求24所述的照明系統，還包括用於評估數據傳輸命令的裝置。
26.根據權利要求25所述的照明系統，其中，所述數據傳輸命令評估裝置包括從所述計算機通過所述編程模塊下載到所述至少一個控制模塊的供所述處理器使用的響應表，所述響應表包括所述至少一個控制模塊的地址項，所述至少一個控制開關的地址項以及所述至少一個LED的地址項。
27.根據權利要求22所述的照明系統，其中，所述多個控制模塊中的至少一個還包括專用集成電路(ASIC)，通過所述數據總線耦合到所述處理器。
28.根據權利要求27所述的照明系統，其中，所述ASIC包括現場可編程門陣列(FPGA)，所述FPGA包括所述開關和LED接口以及所述數據解碼器。
29.根據權利要求3所述的照明系統，其中，所述多個控制模塊中的至少一個包括處理器，通過數據總線耦合到所述處理器的數據解碼器，開關和操作性耦合到所述至少一個控制開關和所述至少一個LED之間的LED接口，以及用於驅動調光器的裝置。
30.根據權利要求29所述的照明系統，其中，所述調光器驅動裝置包括用於產生負載控制信號通過光隔離器以驅動所述調光器，所述調光器電耦合到所述交流電力線上。
31.根據權利要求30所述的照明系統，還包括用於驅動所述調光器驅動器的裝置。
32.根據權利要求31所述的照明系統，其中，所述調光器驅動器驅動裝置包括電耦合到所述交流電力線上的以產生整流電壓信號的整流橋，耦合到所述整流橋用於接收所述整流電壓信號的分壓器，以及用於產生脈衝信號以輸入到所述調光器驅動器的裝置。
33.根據權利要求32所述的照明系統，其中，所述脈衝信號產生裝置包括操作性耦合到所述分壓器的比較器，以及操作性耦合到所述比較器的輸出和所述調光器驅動器之間的電阻器。
34.根據權利要求29所述的照明系統，還包括用於對所述多個控制模塊中的至少一個進行編程的裝置。
35.根據權利要求34所述的照明系統，其中，所述編程裝置包括操作性耦合到所述至少一個控制模塊和計算機之間的編程模塊，所述計算機用於通過所述編程模塊下載系統配置數據到所述至少一個控制模塊。
36.根據權利要求35所述的照明系統，還包括用於評估數據傳輸命令的裝置。
37.根據權利要求36所述的照明系統，其中，所述數據傳輸命令評估裝置包括從所述計算機通過所述編程模塊下載到所述至少一個控制模塊的供所述處理器使用的響應表，所述響應表包括所述至少一個控制模塊的地址項，所述至少一個控制開關的地址項，所述至少一個LED的地址項以及負載地址項。
38.根據權利要求30所述的照明系統，其中，所述多個控制模塊中的至少一個還包括專用集成電路(ASIC)，通過所述數據總線耦合到所述處理器。
39.根據權利要求38所述的照明系統，其中，所述ASIC包括現場可編程門陣列(FPGA)，所述FPGA包括所述調光器驅動器，所述數據解碼器，以及所述開關和LED接口。
全文摘要
本發明披露了一種照明系統包括多個分布於交流電力線上的控制模塊，用於遠程控制在位宅/辦公室建築物中的照明。每個控制模塊硬連線到電力負載並提供調光器和多達4個控制開關和用於狀態指示的LED每個控制模塊具有數據解碼器，開關和LED接口，調光器驅動器以及帶有存儲器的處理器，用於獨立地處理並與在交流電力線上的其它控制模塊進行數據信號的通信，而無需中央處理器來協調照明控制操作。每個控制模塊通過可編程模塊和PC可以實現編程。下載到每個控制模塊的系統數據包括唯一的地址，系統配置文件，以及用於評估系統發射命令的響應文件。每個控制開關可以通過編程來控制硬連線負載或系統中的其它任何負載。
文檔編號H05B37/00GK1739317SQ01818173
公開日2006年2月22日 申請日期2001年10月26日 優先權日2000年10月26日
發明者羅伯特·W·德勒, 羅伯特·C·黑戈伊 申請人:互達奇照明系統公司