一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器的製造方法
2023-10-26 19:49:37 4
一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在於：包括：與市電相連的AC/DC電源模塊，所述AC/DC電源模塊分別與第一DC/DC變換模塊、第二DC/DC變換模塊和第三DC/DC變換模塊相連，所述第一DC/DC變換模塊為ZigBee模塊供電，所述ZigBee模塊與MCU控制模塊通訊連接，所述第二DC/DC變換模塊為所述MCU控制模塊供電，所述MCU控制模塊與第一信號輸出口相連。本發明提供的一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，可用手機客戶端軟體進行調控，可實現對LED的開關及0~100%亮度多級調控。
【專利說明】一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，屬於照明【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 隨著目前燈具科技的發展，LED燈具逐漸成為節能的主力軍。LED燈具作為目前較 高效的發光光源而漸漸替代傳統的鎢絲燈以及節能燈，在各個領域都得到了廣泛的應用； LED光源最大的特點就是同等照度條件下的功率比傳統燈具低很多，因此，採用LED燈具能 夠很大程度的節能。節能除了設備上的更新，控制系統的優化也能起到很大的作用。傳統 的照明控制是在靠近迴路處加上開關，由開關來控制照明，這樣室內的照明無法實現靈活 的掌控；LED是一個二極體，它可以實現快速開關。它的開關速度可以高達微秒以上，它是 任何發光器件所無法比擬的；通過控制系統的加入，可實現LED燈具0-100%的亮度調節。
[0003] 隨著社會生活和生產等領域對無線通訊和數據傳輸需求的日益增長，ZigBee協 議標準作為一種全新的無線傳感網絡技術應運而生，並展示了迅猛發展的良好勢頭，引起 了國內外廣大科技工作者的極大興趣和關注。ZigBee技術是一種短距離無線雙向通信技 術，該技術擁有協議簡單、功耗低、組網能力強、網絡容量大、時延短、安全可靠及成本低等 優點，具有路徑選擇、自動連結網絡及自我恢復等功能。ZigBee無線傳感器網絡將傳感器技 術、通訊技術和計算機技術結合在一起，具有信息採集、傳輸和處理的能力。目前已廣泛應 用於智能家居、智能照明領域，達到了很好的效果。
[0004] 申請號為201310214764. 6的專利，該專利闡述的是一種基於物聯網的 樓宇LED智能照明控制系統，其特徵在於：所述基於物聯網的樓宇LED智能照明 控制系統包含樓宇控制系統、OPC伺服器、中央控制計算機、IP網關和各樓層照明 控制模塊；所述各樓層照明控制模塊通過IP網關與中央控制器、OPC伺服器構成 星形網絡拓補結構物聯網；所述樓宇控制系統與OPC伺服器集成。該技術缺點： ①該技術採用的是基於電腦客戶終端對整棟樓的燈具進行控制，這樣造成管理人員不可 實時實地進行對燈具進行關閉，而需要進入控制室進行調節，無法及時看到調控結果；@ 該技術採用通過IP網關與中央控制器、OPC伺服器構成星形網絡拓補結構物聯網，必須大 量的進行布線完成最終的控制，這樣給系統的安裝帶來較多的麻煩；@該技術只強調了物 聯網照明控制系統，未能夠深入研宄燈具節能效果的應用。
[0005] 申請號為201310214764. 6的專利，該專利闡述的是一種基於物聯網技術的無線 智能照明控制裝置，包括照度感應模塊、紅外感應模塊、中央處理器、照明驅動電源、通信模 塊和供電電源。照度感應模塊和紅外感應模塊分別檢測空間的照度和是否有人活動，並將 檢測到的信號傳遞到中央處理器，中央處理器可以根據檢測到的環境狀況或控制中心的指 令控制一個或若干個照明驅動電源的輸出，照明驅動電源的輸出水平可以根據中央處理器 的指令調整，並將工作狀態反饋到中央處理器，通信模塊內置Zigbee晶片，通過物聯網技 術和控制中心實現通訊，供電電源連接到交流商用電源，並為整個裝置提供電源。該技術缺 點：①該技術所闡述的控制系統可替代性較差，對已經安裝的燈具進行控制系統跟換時， 不能夠合理的兼容；?該技術根據實際感應模塊進行光照採集後，反饋給中央處理器進行 處理，然後進行燈具的調光控制，同時也可根據預先設置的程序進行調節，儘管採用了手機 和電腦終端的控制，但也是基於採集模塊的反饋，如果採集有誤差，可能無法進行實際的光 照度調整。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的技術問題是，提供一種可在用戶現有燈具基礎上改造，使之實 現無線式調節且便於安裝的基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器；進一步地，本發明 提供一種無線傳輸距離遠，能夠實現對整個樓層，甚至更遠傳輸距離的燈具進行調節，以實 現更好的聯網控制的基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器；更進一步地，本發明能夠 針對不同的LED調光燈匹配性，只需要根據原有燈具LED電源的特性，即可實現控制系統的 快速接入。
[0007] 為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為： 一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在於：包括：與市電相連的AC/DC電源模塊，所述AC/DC電源模塊分別與第一DC/DC變換模塊、第二DC/DC變換模塊和第 三DC/DC變換模塊相連，所述第一DC/DC變換模塊為ZigBee模塊供電，所述ZigBee模塊與 MCU控制模塊通訊連接，所述第二DC/DC變換模塊為所述MCU控制模塊供電，所述MCU控制 模塊與第一信號輸出口相連，所述第三DC/DC變換模塊與所述轉換模塊相連，所述MCU控制 模塊還通過轉換模塊與第二信號輸出口相連，所述第一信號輸出口和第二信號輸出口分別 與燈具相連；所述ZigBee模塊與網關通訊連接，所述網關與無線路由通訊連接，所述無線 路由與客戶端通訊連接。
[0008] 所述客戶端包括手機或電腦。
[0009] 所述AC/DC電源模塊的輸出電壓為12V。
[0010] 所述第一DC/DC變換模塊的輸出電壓為3. 3V。
[0011] 所述第二DC/DC變換模塊的輸出電壓為5V。
[0012] 所述第三DC/DC變換模塊的輸出電壓為10V。
[0013] 所述第一信號輸出口和第二信號輸出口的輸出電壓分別為0~5￥和0~10V;所述第 一信號輸出口和第二信號輸出口均為PWM信號輸出口。
[0014] 所述轉換模塊為0~5V轉0~10V的轉換器，所述轉換器包括三極體。
[0015] 所述MCU控制模塊包括8位或16位單片機。
[0016] 本發明所設計的物聯網燈具節能控制器，接收手機端發送的指令對燈具進行控制 操作，具體由ZigBee模塊接收指令後轉發給MCU控制模塊，MCU控制模塊經過處理算法輸 出0~5VPWM信號，再經過轉換後得到0-10VPWM信號，0~5VPWM信號和0-10VPWM信號分 別輸入燈具的調光輸入口，實現對LED燈具亮度調節以及開關。
[0017] 電源供電部分是用於整個控制裝置的電源供電，其中包括220V轉12V，12V轉10V， 12V轉 5V，12V轉 3. 3V。
[0018] ZigBee模塊用於接入網關，與網關之間產生通信，當手機向網關發送指令時， ZigBee晶片會根據地址碼校驗結果，判斷是所要接收的指令是否為自己的指令，驗證成功 後會轉發至MCU控制模塊，如果不是，則不讀取。
[0019] MCU控制模塊採用8位或16位單片機，作為數據處理核心部分，通過串口總線讀取 外部發送過來的數據，同時接收到數據後，進行數據指令的數據包解幀，讀取正確指令後， 輸出相應的PWM信號，控制LED電源的功率變化，達到開關和亮度的調整； 針對目前很多LED電源不同的調光方式，本發明配置了 0~5V和0~10V的PWM信號輸出 口，用於匹配不同的電源調光接口。
[0020] 目前的LED控制有很多方式，比如可控矽調光，這種人們使用時需要去調節機械 開關，從而得到調光的效果，但是這種顯然是不方便的；目前有很多把燈具加入了WIFI、 zigbee模塊植入燈具中，這種方式使得已安裝燈具的控制系統可替代性比較差，同時還有 許多做了手機或者電腦終端，人機界面較複雜，調控不直觀。
[0021] 使用本發明的物聯網節能控制器相比傳統的照明控制器具有很大的優越性： 第一，具有良好的節能效果：本發明能夠藉助各種不同的用戶根據自身喜好預先設置 的控制方式和控制元件，對不同時間、不同環境的光照度和範圍進行精確設置和合理管理， 這樣在保證使用的前提下實現節能。能夠根據室內光照需求情況，隨時調節光照強度，利用 最少的能源保證所要求的照度水平，節電效果很明顯，一般可達到30%以上。
[0022] 第二，能延長光源的使用壽命：延長光源壽命不僅可以節約大量資金，而且減少了 更換燈管的工作量，降低了照明系統的運行費用，也使管理維護變得很簡單。本發明的另一 大功效是改善工作環境，提高工作效率。良好的工作環境是提高工作效率的一個必要條件， 這也能間接的帶來巨大的經濟效益。
[0023] 第三，本發明與手機之間進行通信，通過可視化界面拉近了人與燈具的距離：在手 機控制終端可實現對燈具亮度調節，單個或整組燈具的調節，代替傳統的開關控制燈具，如 果用戶休息時可拿出手機對整個房間的燈具進行開關和夜燈模式的控制，給用戶的睡眠帶 來了極大的方便；對於目前辦公樓的燈具，可實現整體的控制開關和亮度調節，如果用戶只 需要辦公室的部分燈具亮著，你可以隨手關閉部分燈具或者調節部分燈具的亮度；如果用 戶是樓層的管理員，可以在員工忘記關燈的情況下，在辦公室外用手機對燈具關燈，達到了 節能的效果。
[0024] 現有LED調光技術已經得到了廣泛的使用，針對LED本身由於其發光效率較高產 生了節能效果，基於LED的較容易實現調光，本發明故在此基礎上進行二次節能，同時為了 能夠創造一個便利而快捷的生活方式，把LED連入網絡，更有效的實現了人與燈的結合，不 僅實現了二次節能，又使人們的生活更加智能化。
[0025] 本發明提供的一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，可替代傳統的機 械式調光控制裝置，實現了無線式調節且便於安裝；針對目前主流的無線技術(如WIFI、藍 牙）的傳輸距離問題，採用ZIGBEE的通信方式，加入放大等措施，實現整個樓層，甚至更遠 的傳輸距離，實現更好的聯網控制；針對目前LED的調光特性，故可在現有LED燈具的基礎 上進行本發明的改造，使家庭用戶更方便的調節燈具的開關和亮度，讓燈具更加節能，創造 更好的生活環境；本發明針對目前整棟辦公樓控制的問題，方便管理人員和巡邏人員對樓 層燈具的合理管理和調節，使樓層的安全係數提高，同時節電率進一步得到提高，增加了可 觀的經濟效益；本發明針對不同的LED調光燈匹配性，只需要根據原有燈具LED電源的特 性，即可實現控制系統的快速接入；本發明提供的一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能 控制器，可用手機客戶端軟體進行調控，可實現對LED的開關及0~100%亮度多級調控，可對 LED實現單個控制或者多個組網控制，也可對LED實現單個區域或者多樓層組網控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0028] 如圖1所示，一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在於：包括： 與市電相連的AC/DC電源模塊，所述AC/DC電源模塊分別與第一DC/DC變換模塊、第二DC/ DC變換模塊和第三DC/DC變換模塊相連，所述第一DC/DC變換模塊為ZigBee模塊供電，所 述ZigBee模塊與MCU控制模塊通訊連接，所述第二DC/DC變換模塊為所述MCU控制模塊供 電，所述MCU控制模塊與第一信號輸出口相連，所述第三DC/DC變換模塊與所述轉換模塊相 連，所述MCU控制模塊還通過轉換模塊與第二信號輸出口相連，所述第一信號輸出口和第 二信號輸出口分別與燈具相連；所述ZigBee模塊與網關通訊連接，所述網關與無線路由通 訊連接，所述無線路由與客戶端通訊連接。
[0029] 所述客戶端包括手機或電腦。
[0030] 所述AC/DC電源模塊的輸出電壓為12V。
[0031] 所述第一DC/DC變換模塊的輸出電壓為3. 3V。
[0032] 所述第二DC/DC變換模塊的輸出電壓為5V。
[0033] 所述第三DC/DC變換模塊的輸出電壓為10V。
[0034] 所述第一信號輸出口和第二信號輸出口的輸出電壓分別為〇~5￥和0~10V;所述第 一信號輸出口和第二信號輸出口均為PWM信號輸出口。
[0035] 所述轉換模塊為0~5V轉0~10V的轉換器，所述轉換器包括三極體。
[0036] 所述MCU控制模塊包括8位或16位單片機。
[0037] 以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對於本【技術領域】的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在於：包括：與市電相連的 AC/DC電源模塊，所述AC/DC電源模塊分別與第一 DC/DC變換模塊、第二DC/DC變換模塊和 第三DC/DC變換模塊相連，所述第一 DC/DC變換模塊為ZigBee模塊供電，所述ZigBee模塊 與MCU控制模塊通訊連接，所述第二DC/DC變換模塊為所述MCU控制模塊供電，所述MCU控 制模塊與第一信號輸出口相連，所述第三DC/DC變換模塊與所述轉換模塊相連，所述MCU控 制模塊還通過轉換模塊與第二信號輸出口相連，所述第一信號輸出口和第二信號輸出口分 別與燈具相連；所述ZigBee模塊與網關通訊連接，所述網關與無線路由通訊連接，所述無 線路由與客戶端通訊連接。
2. 根據權利要求1所述的一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在 於：所述客戶端包括手機或電腦。
3. 根據權利要求1所述的一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在 於：所述AC/DC電源模塊的輸出電壓為12V。
4. 根據權利要求1所述的一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在 於：所述第一 DC/DC變換模塊的輸出電壓為3. 3V。
5. 根據權利要求1所述的一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在 於：所述第二DC/DC變換模塊的輸出電壓為5V。
6. 根據權利要求1所述的一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在 於：所述第三DC/DC變換模塊的輸出電壓為10V。
7. 根據權利要求1所述的一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在 於：所述第一信號輸出口和第二信號輸出口的輸出電壓分別為〇~5V和0~10V ;所述第一信 號輸出口和第二信號輸出口均為PWM信號輸出口。
8. 根據權利要求1所述的一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在 於：所述轉換模塊為〇~5V轉0~10V的轉換器，所述轉換器包括三極體。
9. 根據權利要求1所述的一種基於ZigBee技術的物聯網燈具節能控制器，其特徵在 於：所述MCU控制模塊包括8位或16位單片機。
【文檔編號】H05B37/02GK104507231SQ201410821466
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月25日 優先權日:2014年12月25日
【發明者】李佩佩, 詹文賢, 曹錦亮, 劉華振, 張永, 陳堅, 宋賢傑, 吳聰萍, 鄒志剛 申請人:崑山桑萊特新能源科技有限公司, 南京大學崑山創新研究院