一種基於低壓電力線載波的照明控制裝置的製作方法

2023-11-10 08:00:43

本實用新型涉及智能開關控制照明領域，尤其涉及一種利用低壓電力線載波實現控制、查詢開關狀態以及與上位機通信的基於低壓電力線載波的照明控制裝置。

背景技術：

由於照明管理存在諸多問題，社區管理部門需要一套技術先進、運行可靠、功能完善的智能控制系統，系統能夠對轄區內所有的照明設備實現實時的智能監控與管理，現有的照明控制裝置大多為人工控制照明裝置的開關或者定時照明裝置的開關，但由於存在天氣變化或者人流變大等諸多不確定因素這樣的控制系統往往存在太多的弊端，例如，在天未完全變暗或者人流量過少時開啟照明裝置就會浪費能源，並且認為控制，浪費人力。雖然隨著科技的發展，出現了利用WiFi和藍牙通信方式控制照明，這兩種通信方式主要缺點在於：（1）通信距離短，不能實現大範圍的通信；（2）每一種通信方式都需要相應的硬體配備，如WiFi通信，需要網絡接入和相應的無線設備，一般的大功率的無線設備不僅成本高，而且傳輸距離短，雖然移動或者電信的無線設備通信距離比較長，但顯然設備的成本會相當的高。家庭使用的無線路由傳輸距離一般為10米左右，並且穿透能力很弱。

專利CN105517304A提供了一種基於藍牙網絡的照明控制系統，通過藍牙實現對照明系統的控制，但是藍牙傳輸方式有其缺點：商業用途的藍牙設備價格較高，一般的傳送數據量大，造成功率較大，若用電池續航時間又短，成本高，並且藍牙的傳輸距離短，目前先進的藍牙4.0傳輸距離最大為100m，隨著距離的加大，藍牙信號容易受到幹擾，穩定性差；個人藍牙雖然功耗低，但數據傳輸量小，並且傳輸時間較長，其傳輸距離只有10m左右。

技術實現要素：

針對現有的通信方式不能合理控制照明、不能長距離傳輸、傳輸環境受限、傳輸穩定性差等問題，本實用新型提供一種基於低壓電力線載波的照明控制裝置。

本實用新型的技術方案如下：一種基於低壓電力線載波的照明控制裝置，該裝置包括上位機、通信模塊和若干照明控制部分與照明系統；

所述上位機，用於採集照明系統的工作狀態，並對照明系統實現智能控制；

所述上位機與所述載波通信模塊連接；

所述通信模塊，用於數據的轉發，所述通信模塊分別與所述上位機和所述照明控制部分連接；

所述照明控制部分，用於將採集到照明系統信息發送給上位機，並將接收到的上位機的控制信息用於控制照明系統；所述照明控制部分與所述照明系統連接。

進一步，所述照明控制部分包括電源模塊，微處理器、繼電器模塊、開關面板和數字隔離器模塊；

其中，所述微處理器分別與所述繼電器模塊、開關面板、數字隔離器模塊連接，所述數字隔離器模塊與所述載波通信模塊連接，所述繼電器模塊與所述照明系統連接；

所述電源模塊為繼電器模塊、數字隔離器模塊、通信模塊和微控制器供電。

進一步，所述通信模塊為電電壓力載波通信模塊。

進一步，所述數字隔離模塊為DC/DC數字隔離模塊。

進一步，所述通信模塊為低壓電力線載波通信模塊。

進一步，所述處理器為工業級微處理器STM32F103。

進一步，所述電源模塊將220V轉換為兩路電壓：12V和5V；其中12V一路轉換為5V為低壓電力線載波通信模塊進行供電；5V一路為繼電器模塊控制端供電，並且5V自身轉3.3V供電至微處理器。

本實用新型有如下有益效果：由於採用上述技術方案，本實用新型具有以下特點：

（1） 本實用新型傳輸方式為低壓電力線載波通信，這種通信方式有著其他通信方式無法比擬的優點，電力線分布範圍廣、密度大，不需要重新布線，投資成本低，並且電力線的通信距離一般無中繼的情況下為1km，電力線負載小的時候，可達幾公裡，比普通的WiFi或者藍牙遠。並且由於電力線的自身特點，便於對測量儀的維護，減少很多人力和物力。

（2）本實用新型提供外界控制和上位機控制，方便了人們在不同場合對開關的控制，實現智能化控制照明系統。

（3）本實用新型的通信模塊與微處理器之間設有數字隔離模塊，能有效消除電力線信號幹擾，保護微處理器並維持通信信號的穩定性。

（4）本實用新型結構簡單，操作簡單，運行可靠，成本低，適合與建築照明控制、城市景觀燈領域的大面積應用。

附圖說明

圖1為本實用新型的基於低壓電力線載波的照明控制裝置邏輯框圖。

圖2為本實用新型的照明控制部分的原理框圖。

圖3為本實用新型的微處理器和面板開關的連接原理圖。

圖4為本實用新型的隔離保護模塊的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的技術方案作進一步說明。

如圖1所示，本實用新型一種基於低壓電力線載波的照明控制裝置，該裝置包括上位機、載波通信模塊和若干照明控制部分與照明系統；

所述上位機，用於採集照明系統的工作狀態，並對照明系統實現智能控制；

所述上位機與所述通信模塊連接；

所述通信模塊，用於數據的轉發，所述通信模塊分別與所述上位機和所述照明控制部分連接；，所述通信模塊為低壓電力載波通信模塊。

所述照明控制部分，用於將採集到照明系統信息發送給上位機，並將接收到的上位機的控制信息用於控制照明系統；所述照明控制部分與所述照明系統連接。

如圖2所示，所述照明控制部分包括電源模塊，微處理器、繼電器模塊、開關面板和數字隔離器模塊；

其中，所述微處理器分別與所述繼電器模塊、開關面板、DC/DC數字隔離器模塊連接，所述DC/DC數字隔離器模塊與所述低壓電力載波通信模塊連接，所述繼電器模塊與所述照明系統連接；

所述電源模塊為所述微處理器、繼電器模塊、開關面板、DC/DC數字隔離器模塊和提供電源。

所述微處理器採用的高性能工業級微處理器STM32F103，它是由ST公司研製而成，該晶片內核為ARM公司的32位Cortex-M3處理器。微處理器主要完成對繼電器控制，然後微處理器再把包含開關地址和當前照明群的狀態發送給上位機。

（3）隔離保護模塊

由於系統有強電接入，為了對微處理器進行保護，在微處理器與低壓電力線載波通信模塊通信模塊之間設置了DC/DC數字隔離保護模塊，主要採用工業級Si8663型號的數字隔離晶片。Si8663數字隔離晶片具有六路通道其中三路的傳輸方向由微處理器到低壓電力線載波通信模塊，其餘三路通道的傳輸方向是由低壓電力線載波通信模塊到微處理器；它具有寬範圍的工作溫度，數據傳輸速率150Mbps，是目前業界最高的水平；與同類產品比較，抖動性能最低，可保證具有最低的數據傳輸錯誤和誤碼率。隔離保護模塊電路如圖4所示。

（4）繼電器模塊和照明系統

繼電器模塊，控制端由5V供電和微處理器引出的控制線，工作電路電壓為市電220V。繼電器在兩種情況會吸合或者斷開：（1）當外界對開關面板進行控制，此時微處理器會判斷出開關面板有動作，然後微控制器對繼電器控制迴路進行翻轉（由斷開到吸合或由吸合到斷開），從而實現對照明系統的控制；

電源模塊由220V轉換為兩路電壓：12V和5V。其中12V一路轉換為5V為載波通信模塊進行供電；5V一路為繼電器模塊控制端供電，並且5V自身轉3.3V供電至微處理器。

（5）低壓電力線載波通信模塊

低壓電力線載波通信模塊與微處理器通過串口連接進行數據通信，另外還有IO口線直連實現事件的觸發和設置。載波發送環境數據信號通過模塊耦合到電力線，接收信號通過模塊解耦，整個過程實現數據的收發。載波模塊內部包含數據處理主晶片，發送和接收配置線路，通過變壓器線圈實現與電力線的耦合，主晶片是載波的收發處理晶片，與微處理器之間串行通信。

如圖3所示，開關面板與微控制器連接，微控制器普通的IO口和GND分別連接在開關面板上。如果IO口與GND接通，形成通路IO引腳被拉低，反之，不為低電平。

以上對本實用新型的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認為用於限定本實用新型的實施範圍。凡依本實用新型申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本實用新型的專利涵蓋範圍之內。