一种基于电力线通信的照明控制器

1.一种基于电力线通信的照明控制器，其特征在于：包括各自具有唯一地址码的一控制主机以及多个控制子机；
该控制主机包括主机灯饰编解码板以及分别与主机灯饰编解码板连接的按键面板、LCD显示屏，按键面板用于键入控制信号给主机灯饰编解码板去输出，LCD显示屏用于显示主机灯饰编解码板所接收的信号；
所述控制子机包括子机灯饰编解码板以及与该子机灯饰编解码板连接的灯具，该子机灯饰编解码板通过电力线与所述主机灯饰编解码板通信连接，以解码主机灯饰编解码板的控制信号去控制灯具的开关，并调制灯具的状态信号经电力线反馈给主机灯饰编解码板；
所述主机灯饰编解码板包括主机MCU、主机编解码模块、主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路、主机电力变换电路，该主机MCU分别与按键面板、LCD显示屏、主机编解码模块、主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路连接，主机编解码模块分别与主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路连接，主机电力变换电路分别与电力线、主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路连接；
所述子机灯饰编解码板包括子机MCU、子机编解码模块、子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路、子机电力变换电路、控制电路，该子机MCU分别与控制电路、子机编解码模块、子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路连接，子机编解码模块分别与子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路连接，子机电力变换电路分别与电力线、子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路连接，控制电路与灯具、电力线构成串联回路；
所述主机信号输出放大滤波电路与子机信号输出放大滤波电路均包括第一滤波器U3以及分别与第一滤波器U3输出端连接的第一高频功率放大器U5和第二高频功率放大器U6，该第一滤波器U3输入端与各自的主机编解码模块和主机MCU/子机编解码模块和子机MCU连接；所述主机信号输入放大滤波电路与子机信号输入放大滤波电路均包括第二滤波器U4以及分别与第二滤波器U4输入端连接的第三高频功率放大器U7，该第二滤波器U4输出端与各自的主机编解码模块和主机MCU/子机编解码模块和子机MCU连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力线通信的照明控制器，其特征在于:所述主机编解码模块和子机编解码模块连接均包括调制器、发送滤波器、解调器、接收滤波器以及外接晶振Y1，该外接晶振Y1用于提供载波频率信号，调制器用于将主机MCU/子机MCU的输出信号调制到载波频率信号并传输给发送滤波器；解调器用于解码接收滤波器所接收的信号并反馈给主机MCU/子机MCU。
3.根据权利要求1所述的一种基于电力线通信的照明控制器，其特征在于:所述主机电力变换电路与子机电力变换电路均包括变压器T1、整流桥以及供电电路，该变压器T1原边绕组与电力线连接，且具有两路副边绕组，其中一路副边绕组为信号传输端，另一路副边绕组依次整流桥、供电电路以供电给主机MCU/子机MCU。

一种基于电力线通信的照明控制器\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电力电子技术，尤其是一种基于电力线通信的照明控制器。\n背景技术\n[0002] 现有家居照明与商业照明系统中对灯饰/灯具的控制方式主要分为三种，一种是灯具与开关点对点控制，也就是一个开关控制一个灯具的开关，当然也包括多个开关控制一个灯，这是我们日常最为常规的控制方式；第二种是多个开关组成的总开关分别控制分布在不同场所的灯具，灯具配置有控制器，而总开关与灯具的控制器之间必须设置信号线来进行信号传输，显然，这种有线控制方式必然要付出大量的线材成本以及铺设线路所带来的人力成本；第三种则是采用无线控制方式，虽然一定程度上能克服线材和人力成本，但是实施无线控制的发射器与接收器成本也是十分高昂，普通消费者也无法承受，并且无线控制信号也受到距离的局限，无法实现远距离的控制。\n[0003] 如果能利用普通电力线在传输电能的同时也能传输控制信号，那么就能有效解决上述问题，然而，220VAC电力线是为传输50HZ的工频电能而铺设的，由于不是为通信铺设的，所以很难满足通信要求，表现为：1：电力网络的阻抗特性及其衰减，制约了信号传输距离；220V电力线的噪音干扰，制约了信号传输的质量。\n发明内容\n[0004] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种利用交流电力线传输控制信号以节约线材的灯饰控制系统。\n[0005] 本发明采用的技术方案是：\n[0006] 一种基于电力线通信的照明控制器，包括各自具有唯一地址码的一控制主机以及多个控制子机；\n[0007] 该控制主机包括主机灯饰编解码板以及分别与主机灯饰编解码板连接的按键面板、LCD显示屏，按键面板用于键入控制信号给主机灯饰编解码板去输出，LCD显示屏用于显示主机灯饰编解码板所接收的信号；\n[0008] 所述控制子机包括子机灯饰编解码板以及与该子机灯饰编解码板连接的灯具，该子机灯饰编解码板通过电力线与所述主机灯饰编解码板通信连接，以解码主机灯饰编解码板的控制信号去控制灯具的开关，并调制灯具的状态信号经电力线反馈给主机灯饰编解码板。\n[0009] 进一步，所述主机灯饰编解码板包括主机MCU、主机编解码模块、主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路、主机电力变换电路，该主机MCU分别与按键面板、LCD显示屏、主机编解码模块、主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路连接，主机编解码模块分别与主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路连接，主机电力变换电路分别与电力线、主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路连接；\n[0010] 所述子机灯饰编解码板包括子机MCU、子机编解码模块、子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路、子机电力变换电路、控制电路，该子机MCU分别与控制电路、子机编解码模块、子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路连接，子机编解码模块分别与子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路连接，子机电力变换电路分别与电力线、子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路连接，控制电路与灯具、电力线构成串联回路。\n[0011] 进一步，所述主机信号输出放大滤波电路与子机信号输出放大滤波电路均包括第一滤波器U3以及分别与第一滤波器U3输出端连接的第一高频功率放大器U5和第二高频功率放大器U6，该第一滤波器U3输入端与各自的主机编解码模块和主机MCU/子机编解码模块和子机MCU连接；所述主机信号输入放大滤波电路与子机信号输入放大滤波电路均包括第二滤波器U4以及分别与第二滤波器U4输入端连接的第三高频功率放大器U7，该第二滤波器U4输出端与各自的主机编解码模块和主机MCU/子机编解码模块和子机MCU连接。\n[0012] 进一步，所述主机编解码模块和子机编解码模块连接均包括调制器、发送滤波器、解调器、接收滤波器以及外接晶振Y1，该外接晶振Y1用于提供载波频率信号，调制器用于将主机MCU/子机MCU的输出信号调制到载波频率信号并传输给发送滤波器；解调器用于解码接收滤波器所接收的信号并反馈给主机MCU/子机MCU。\n[0013] 进一步，所述主机电力变换电路与子机电力变换电路均包括变压器T1、整流桥以及供电电路，该变压器T1原边绕组与电力线连接，且具有两路副边绕组，其中一路副边绕组为信号传输端，另一路副边绕组依次整流桥、供电电路以供电给主机MCU/子机MCU。\n[0014] 本发明的有益效果：\n[0015] 本发明的灯饰控制系统通过在电力线两个终端设置编解码板，利用编解码板的自动频率与等级控制解决信号传输与电力线阻抗匹配的问题，实现了普通电力线在传输电能的同时也能传输控制信号，应用在灯饰控制系统上便能节约传统有线传输的信号线与布线成本，创造性的革新了电力线的使用价值，并且具有广泛的市场前景和商业价值。\n附图说明\n[0016] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。\n[0017] 图1是本发明灯饰控制系统的原理框图；\n[0018] 图2是本发明控制主机的原理框图；\n[0019] 图3是本发明控制子机的原理框图；\n[0020] 图4是本发明编解码板的线路图；\n[0021] 图5是本发明控制电路的线路图；\n[0022] 图6是本发明供电电路的线路图。\n具体实施方式\n[0023] 如图1所示，为本发明的一种基于电力线通信的照明控制器，包括各自具有唯一地址码的一控制主机以及多个控制子机；\n[0024] 该控制主机包括主机灯饰编解码板以及分别与主机灯饰编解码板连接的按键面板、LCD显示屏，按键面板用于键入控制信号给主机灯饰编解码板去输出，LCD显示屏用于显示主机灯饰编解码板所接收的信号；\n[0025] 所述控制子机包括子机灯饰编解码板以及与该子机灯饰编解码板连接的灯具，该子机灯饰编解码板通过电力线与所述主机灯饰编解码板通信连接，以解码主机灯饰编解码板的控制信号去控制灯具的开关，并调制灯具的状态信号经电力线反馈给主机灯饰编解码板。\n[0026] 可以看出，我们的灯饰控制主机可以通过主机灯饰编解码板把我们要发送的控制指令，通过220VAC电线传输到其他的子机灯饰编解码板，从而控制每一盏灯的开或关；反之，每盏灯的工作状态等信号也可以通过子机灯饰解码板和220VAC电线传输到灯饰控制主机来，从而节约传统灯饰控制系统的很多线材和人工成本。\n[0027] 具体的，如图2所示，主机灯饰编解码板包括主机MCU、主机编解码模块、主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路、主机电力变换电路，该主机MCU分别与按键面板、LCD显示屏、主机编解码模块、主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路连接，主机编解码模块分别与主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路连接，主机电力变换电路分别与电力线、主机信号输出放大滤波电路、主机信号输入放大滤波电路连接。\n[0028] 相应的，子机灯饰编解码板如图3所示，包括子机MCU、子机编解码模块、子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路、子机电力变换电路、控制电路，该子机MCU分别与控制电路、子机编解码模块、子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路连接，子机编解码模块分别与子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路连接，子机电力变换电路分别与电力线、子机信号输出放大滤波电路、子机信号输入放大滤波电路连接，控制电路与灯具、电力线构成串联回路，见图5。\n[0029] 如图4所示，为本发明的主机灯饰编解码板和子机灯饰编解码板的具体线路图，由于主机灯饰编解码板和子机灯饰编解码板基本相同，区别仅在于控制主机具有LCD显示屏和按键面板，而控制子机具有控制电路与灯具，故本电路图以控制主机为例，其中U2代表主机MCU/子机MCU，U1代表主机编解码模块/子机编解码模块，而主机信号输出放大滤波电路与子机信号输出放大滤波电路均包括第一滤波器U3以及分别与第一滤波器U3输出端连接的第一高频功率放大器U5和第二高频功率放大器U6，该第一滤波器U3输入端与各自的主机编解码模块和主机MCU/子机编解码模块和子机MCU连接；所述主机信号输入放大滤波电路与子机信号输入放大滤波电路均包括第二滤波器U4以及分别与第二滤波器U4输入端连接的第三高频功率放大器U7，该第二滤波器U4输出端与各自的主机编解码模块和主机MCU/子机编解码模块和子机MCU连接。\n[0030] 更具体的，所述主机编解码模块和子机编解码模块连接均包括调制器、发送滤波器、解调器、接收滤波器以及外接晶振Y1，该外接晶振Y1用于提供载波频率信号，调制器用于将主机MCU/子机MCU的输出信号调制到载波频率信号并传输给发送滤波器；解调器用于解码接收滤波器所接收的信号并反馈给主机MCU/子机MCU。\n[0031] 本发明的工作原理为：\n[0032] U1外接晶振Y1的频率为20MHZ，通过U2分频后，我们得到270K的载波频率，由U2通过我们固有协议数据，调制到270KHZ的载波频率上，频带宽度是30KHZ，通信速率为\n1200bps。\n[0033] U1内部有自动频率控制：可以自动调节信号输入、输出时的频段滤波器的中心频率，保证信号的稳定性；\n[0034] U1内部有自动等级控制输入：U1对电力线阻抗的变化情况，来调整U3，U5，U6放大器的工作情况，使之与电力线的阻抗匹配.电力线电阻一般为50-100欧姆，如果电力线的电阻改变，则放大器U5，U6的输出而相应改变。\n[0035] 本发明灯饰控制系统的信号发送模式为：U2的信号数据TXD在U1时钟（CLR/T）的上升沿被采样，然后信号数据进入FSK调整器（工作频率为270KHZ），被调整的信号数据送到U1的发送滤波器，发送滤波器是一个可切换的电容频段滤波器；U2通过U1的自动频率控制(AFC)来设置这个滤波器的中心频率。滤波后，待发送信号数据进入U1的自动等级控制（ALC），配合U3滤波器，U5，U6高频功率放大器，使电力线的阻抗匹配，使信号数据有效的进入电力线。\n[0036] 本发明灯饰控制系统的信号接收模式为：电力线的信号数据，通过高频功率放大器U7，滤波器U4，进入U1的接收输入引脚(RAI).被送到U1的接收滤波器，接收滤波器是可切换的电容频段滤波器。U2通过U1的自动频率控制(AFC)来设置这个滤波器的中心频率。这样处理后的信号被送到FSK解调器。U1的时钟复位电路从FSK解调器的解调输出中得到接收时钟（CLR/T），同步接收到的数据（RXD)在时钟的上升沿被有效的发送到U2，U2通过协议数据分析来工作。\n[0037] U2通过发送和接收本协议数据，就可以在控制主机和控制子机间建立通信。通过控制主机和控制子机的地址码，可以把相应的数据定点接收或者发送，从而实现220VAC电力线的数据通信，从而控制和查看每个子机的工作状态。\n[0038] 此外，所述主机电力变换电路与子机电力变换电路均包括变压器T1、整流桥以及供电电路，该变压器T1原边绕组与电力线连接，且具有两路副边绕组，其中一路副边绕组为信号传输端以连接主机或子机的信号输出放大滤波电路/信号输入放大滤波电路，起到隔离耦合作用，可以有效防止电力线的浪涌震荡；另一路副边绕组依次整流桥D1、供电电路以供电给主机MCU/子机MCU，供电电路见图6。\n[0039] 以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。