一种基于DALI信号检测的硬件电路的制作方法

本实用新型涉及灯光控制技术领域，特别是涉及一种基于DALI信号检测的硬件电路。

背景技术：

DALI(Digital Addressable Lighting Interface，数字可寻址照明接口)协议是一种常用的灯具调光协议，该协议支持64个地址、16分组及16场景，并且支持直接与间级调光，可以广泛应用于酒店、商场、写字楼等智能照明控制系统中。DALI信号可以通过DALI总线传播信息，总线电压有高低电平的变化，按照协议要求总线上9.5V-22.5V的电压为高电平，0-6.5V的电压为低电平(灯具端)。对于灯具产品来说，有效、精确度地检测总线上电压信号是保证DALI信息顺利传递的必要条件，但是，现有技术中还没有一种能够精确、便捷的检测总线电压信号的电路，因此，急需设计一款精确度高的电压检测电路来保证DALI信息采集的准确性。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于DALI信号检测的硬件电路。

依据本实用新型的一方面，提供了一种基于DALI信号检测的硬件电路，应用于照明灯具中，包括检测电路和与其连接的信号处理器，其中，

所述检测电路，包括恒流电路、第一分压电阻、第二分压电阻以及稳压器件，其中，所述恒流电路连接第一分压电阻的一端、第一分压电阻的另一端连接第二分压电阻的一端和稳压器件的参考端，第二分压电阻的另一端连接稳压器件的阴极和地端，稳压器件的阳极连接所述信号处理器；所述检测电路采用恒流电路接收来自DALI总线上的DALI信号，将DALI信号传递至所述第一分压电阻，经由第一分压电阻和第二分压电阻分压后，依据所述第一分压电阻与恒流电路连接点处的电压值和预设电压值的大小关系检测所述DALI信号的高低电平值，其中，所述预设电压值依据所述第一分压电阻和第二分压电阻的阻值比例及稳压器件的基准电压值确定；所述检测电路利用检测到的DALI信号的高低电平值控制所述稳压器件导通或关断，由所述稳压器件的阳极将DALI信号以高低电平值的形式输出至所述信号处理器进行解析，并根据解析结果对其所在照明灯具进行调光控制。

可选地，所述信号处理器，接收来自检测电路的高低电平值的DALI信号，从所述DALI信号中解析出DALI指令，依据所述DALI指令生成相应的控制信号，利用所述控制信号对其所在照明灯具进行调光控制。

可选地，若来自DALI总线上的DALI信号为高电平，则所述第一分压电阻与恒流电路连接点处的电压值大于所述预设电压值，所述稳压器件导通；若来自DALI总线上的DALI信号为低电平，则所述第一分压电阻与恒流电路连接点处的电压值小于所述预设电压值，所述稳压器件关断。

可选地，所述硬件电路还包括与所述DALI总线连接的信号发射电路，其中，

所述信号处理器，依据解析出的DALI指令生成相应的反馈信号，并将反馈信号传递至所述信号发射电路，其中，所述反馈信号为高低电平信号；

所述信号发射电路包括开关元件，根据接收的反馈信号控制所述开关元件的导通或关断，以控制所述DALI总线上的电压变化，从而实现反馈信号的传输。

可选地，所述硬件电路还包括：

保护电路，与所述信号发射电路共用一个开关元件，还包括稳压管、多个串联的电阻、三极管，其中，所述稳压管具有正极和负极，其正极连接所述三极管的基极，负极连接所述多个串联的电阻，所述三极管的集电极连接所述开关元件；

若所述稳压管上加载的电压大于其稳压值，则稳压管上的电流流经所述多个串联的电阻、稳压管和三极管的基极后，控制所述三极管导通，进而控制所述开关元件关闭，实现硬件电路的过压保护。

可选地，所述保护电路还包括第一电阻，所述第一电阻并联在所述三极管的基极和发射极之间，且连接三极管基极的一端还连接所述开关元件；

若所述开关元件上的导通电流大于预设电流值，则所述第一电阻上的电压值大于所述三极管的导通门限，所述三极管导通，进而限制所述开关元件上的电流继续增大。

可选地，所述开关元件为MOS管，所述MOS管的栅极连接所述三极管的集电极，源极连接所述三极管的基极和所述第一电阻。

可选地，所述硬件电路还包括光耦隔离电路，用于对所述检测电路与信号处理器进行隔离，且对信号发射电路与信号处理器进行隔离，所述光耦隔离电路包括第一光电耦合器和第二光电耦合器，两者均具有输入端和输出端，且输入端和输出端均包括两个引脚，其中，

所述第一光电耦合器的输入端中，一个引脚连接所述检测电路中稳压器件的阳极，另一个引脚连接所述第一分压电阻与恒流电路的连接点；其输出端中，一个引脚连接所述信号处理器，另一个引脚接地端；

所述第二光电耦合器的输入端中，一个引脚连接所述信号处理器，另一个引脚接地端；其输出端中，一个引脚连接所述信号发射电路，另一个引脚连接检测电路。

可选地，若来自DALI总线上的DALI信号为高电平，所述第一分压电阻与恒流电路连接点处的电压值大于所述预设电压值，所述稳压器件导通，且稳压器件控制所述第一光电耦合器导通，所述第一光电耦合器与所述信号处理器连接的引脚向信号处理器输出低电平信号；

若来自DALI总线上的DALI信号为低电平，则所述第一分压电阻与恒流电路连接点处的电压值小于所述预设电压值，所述稳压器件关断，且稳压器件控制所述第一光电耦合器关断，所述第一光电耦合器与所述信号处理器连接的引脚向信号处理器输出高电平信号。

可选地，若所述信号处理器生成的反馈信号为高电平，所述第二光电耦合器导通，所述开关元件导通，所述DALI总线上的电压被拉低至0V；

若所述信号处理器生成的反馈信号为低电平，所述第二光电耦合器关断，所述开关元件关断，所述DALI总线上的电压维持高电平。

可选地，所述硬件电路还包括：

整流电路，连接所述DALI总线和所述检测电路中的恒流电路，对所述DALI总线携带的DALI信号进行整流，并将整流后的DALI信号传递至所述检测电路的恒流电路中。

在本实用新型实施例中，通过在检测电路中设置第一分压电阻、与第一分压电阻、第二分压电阻以及稳压器件，当DALI总线上的DALI信号经恒流电路传递至第一分压电阻后，依据第一分压电阻与恒流电路连接点处的电压值与预设电压值的大小关系检测DALI信号的高低电平值，进而将检测后的DALI信号发送至信号处理器进行解析。由此，本实用新型方案通过在检测电路中设置第一分压电阻、第二分压电阻和稳压器件，各器件之间互相配合作用，能够有效精确的实现对DALI信号所对应的高低电平的识别以及DALI信号的精确传输，从而提高了信号处理器对DALI信号接收的准确率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一个实施例的基于DALI信号检测的硬件电路结构示意图；以及

图2示出了根据本实用新型一个实施例的硬件电路的RX脚与DALI信号的电压的关系示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种基于DALI信号检测的硬件电路，可以应用于照明灯具中。灯具控制端通过DALI总线向照明灯具发送DALI信号，照明灯具通过本实用新型实施例中的硬件电路接收DALI信号，并针对接收的DALI信号做出相应的回应。本实用新型的硬件电路具有两根输入线连接至DALI总线，DALI总线包括DALI+和DALI-两根通讯总线，且DALI信号通过这两根通讯总线进行传输，DALI协议规定两根总线的电压差满足9.5V-22.5V时DALI信号为高电平信号，满足0-6.5V时DALI信号为低电平信号。本实用新型实施例的硬件电路主要应用在DALI调光产品(如基于DALI调光的照明灯具)中，用于准确读取DALI信息帮助通过DALI认证。

参见图1，基于DALI信号检测的硬件电路主要包括检测电路11和与其连接的信号处理器(图中未示出)，其中，检测电路11包括恒流电路、第一分压电阻R100、第二分压电阻R101以及稳压器件U8，其中，恒流电路连接第一分压电阻R100的一端、第一分压电阻R100的另一端连接第二分压电阻R101的一端和稳压器件U8的参考端，第二分压电阻R101的另一端连接稳压器件U8的阴极和地端，稳压器件U8的阳极连接信号处理器。检测电路11采用恒流电路接收来自DALI总线上的DALI信号，将DALI信号传递至第一分压电阻R100，经由第一分压电阻R100和第二分压电阻R101分压后，依据第一分压电阻R100与恒流电路连接点处的电压值(即A点电压)和预设电压值的大小关系检测DALI信号的高低电平值，进而，检测电路11利用检测到的DALI信号的高低电平值控制稳压器件U8导通或关断，由稳压器件U8的阳极将DALI信号以高低电平值的形式输出至信号处理器进行解析，并根据解析结果对其所在照明灯具进行调光控制。

在该实施例中，预设电压值依据第一分压电阻R100和第二分压电阻R101的阻值比例及稳压器件U8的基准电压值(设为Vref)确定，例如，预设电压值＝Vref*(R100+R101)/R101，本实用新型实施例对预设电压值的具体数值不做限定。另外，本实用新型实施例中，稳压器件U8可以采用可控精密稳压源TL431，当然，稳压器件U8也可以采用其他的稳压器件，本实用新型实施例对此不做具体的限定。

在本实用新型一实施例中，根据第一分压电阻R100与恒流电路连接点处的电压值(即A点电压)和预设电压值的大小关系检测DALI信号的高低电平值的规则可以是，若来自DALI总线上的DALI信号为高电平，则A点电压值大于预设电压值，此时稳压器件U8导通；若来自DALI总线上的DALI信号为低电平，则A点电压值小于预设电压值，此时稳压器件U8关断。

在本实用新型一实施例中，信号处理器对DALI信号的处理过程可以是，在接收来自检测电路11的高低电平值的DALI信号后，从DALI信号中解析出DALI指令，依据DALI指令生成相应的控制信号，利用控制信号对其所在照明灯具进行调光控制。本实用新型实施例的信号处理器可以采用单片机等信号处理设备。

在本实用新型一实施例中，恒流电路中包括有三极管Q4、三极管Q5以及电阻R9、R17、R20、R28，其中，电阻R17、R20、R28串联连接，且串联后的电阻R17、R20、R28的一端接地，另一端连接三极管Q5的基极，三极管Q5的基极还连接三极管Q4的集电极，三极管Q5的发射极连接三极管Q4的基极和电阻R9，三极管Q5的集电极连接第一分压电阻R100未与第二分压电阻R101连接的另一端，三极管Q4的发射极可以接收来自DALI总线上的DALI信号。其中，恒流电路中的各个器件之间相互协作，即可以起到对接收的DALI信号恒流的作用，以使后续检测到的电流为恒定的电流，也可以防止图1中的第一光电耦合器U4被烧坏。例如，可以将DALI信号的电流值恒流至1mA左右。并且，三极管Q5还可以通过选择采用高压三极管，以实现对本实用新型硬件电路的高压保护。

继续参见图1，本实用新型实施例的硬件电路还可以包括与DALI总线连接的信号发射电路12。其中，信号处理器依据其解析出的DALI指令生成相应的反馈信号，并将反馈信号传递至信号发射电路12，其中，反馈信号为高低电平信号，用于通过DALI总线向灯具控制端(图1未示出)作出回应。该实施例中，信号发射电路12可以包括开关元件(开关元件可以是图1中的MOS管Q6)，根据接收的反馈信号控制开关元件的导通或关断，以控制DALI总线上的电压变化，从而实现反馈信号的传输。在该实施例中，信号发射电路12中还包括二极管D2、依次串联连接的电阻R13、电容C6、电阻R18。并且，若开关元件采用MOS管Q6，那么电阻R13未连接电容C6的另一端可以连接至MOS管Q6的漏极以及二极管D2的负极。来自信号处理器的反馈信号控制开关元件的导通或关断，以将反馈信号经二极管D2的负极传输至二极管D2的正极，进而由二极管D2的正极将反馈信号输出至DALI总线上。

在本实用新型一实施例中，为了实现对硬件电路的过压保护，还可以在硬件电路中设置保护电路，为了简化硬件电路的器件，将保护电路与信号发射电路12共用一个开关元件，该开关元件可以是图1中的MOS管Q6。此外，保护电路还包括稳压管D4、多个串联的电阻(如图1中的电阻R10、R12、R15)、三极管Q9，其中，稳压管D4具有正极和负极，其正极连接三极管Q9的基极，负极连接多个串联的电阻，三极管Q9的集电极连接MOS管Q6的栅极。保护电路实现过压保护的原理是：当稳压管D4上加载的电压大于其稳压值时，则稳压管D4上的电流流经多个串联的电阻、稳压管D4和三极管Q9的基极后，可以控制三极管Q9导通，进而控制开关元件关闭，实现硬件电路的过压保护。

在本实用新型实施例中，还可以在硬件电路的输入端上设置整流电路，如图1中的整流桥DB1。整流电路分别连接DALI总线和检测电路中的三极管Q4的发射极，接收来自DALI总线携带的DALI信号，并对接收到的DALI信号进行整流，从而将整流后的DALI信号传递至检测电路11的恒流电路中。该实施例的整流电路可以有效的保证DALI信号接反时仍能进行信息传输。

此外，整流电路连接三极管Q4发射极的一端还可以连接信号发射电路12中的二极管D2的正极，通过来自信号处理器的反馈信号控制发射电路12的MOS管Q6导通或关断，以将反馈信号经二极管D2传输至整流电路，整流电路对反馈信号进行整流后传输至DALI总线。

在本实用新型实施例中，若整流电路采用整流桥DB1，那么保护电路实现过压保护的原理是：当整流桥DB1的正负极电压大于稳压管D4的稳压值时，有电流从电阻R10、R12、R15、稳压管D4流经三极管Q9的基极，三极管Q9导通，MOS管Q6的基极电压被拉低，MOS管Q6保持关闭。

在本实用新型另一实施例中，保护电路中还可以包括第一电阻R30，第一电阻R30并联在三极管Q9的基极和发射极之间，且连接三极管Q9基极的一端还连接MOS管Q6的源极。若开关元件(即MOS管Q6)上的导通电流大于预设电流值，则第一电阻R30上的电压值大于三极管Q9的导通门限，三极管Q9导通，进而限制开关元件上的电流继续增大。此处的预设电流值指的可以是开关元件上允许的最大电流值。

在本实用新型一实施例中，硬件电路还可以包括光耦隔离电路13，用于对检测电路11与信号处理器进行隔离，且对信号发射电路12与信号处理器进行隔离，光耦隔离电路13包括第一光电耦合器U4和第二光电耦合器U2，两者均具有输入端和输出端，且输入端和输出端均包括两个引脚。

其中，第一光电耦合器U4的输入端1引脚与电阻R102串联后连接A点，输入端2引脚连接稳压器件U8的阳极，第一光电耦合器U4的输出端3引脚接地，输出端4引脚连接信号处理器。若第一光电耦合器U4导通，检测电路11检测到低电平，若第一光电耦合器U4关断，检测电路11检测到高电平。

第二光电耦合器U2的输入端1引脚与电阻R11串联后连接信号处理器，输入端2引脚接地，输出端3引脚连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接MOS管栅极，输出端4引脚与稳压管D3串联后连接A点。若信号处理器生成的反馈信号为高电平，第二光电耦合器U2导通，若信号处理器生成的反馈信号为低电平，第二光电耦合器U2关断。

电阻R22和三极管Q8的设置是迅速MOS管Q6的关断。由于，当第二光电耦合器U2关断后，MOS管Q6也随之关断，因此设置三极管Q8和电阻R22可以使得MOS管Q6关断更加迅速。具体的，电阻R22并联在三极管Q8的基极和发射极之间。并且，三极管Q8的发射极还连接MOS管Q6栅极，基极还连接第二光电耦合器U2的3引脚，集电极接地。

第一光电耦合器U4和第二光电耦合器U2的作用是实现DALI信号和信号处理器的隔离。

上文介绍可以依据A点电压值与预设电压值的大小关系来检测DALI信号的高低电平值，上文已经介绍了预设电压值的计算方法，即预设电压值＝Vref*(R100+R101)/R101。在本实用新型一实施例中，若来自DALI总线上的DALI信号为高电平，第一分压电阻R100与恒流电路连接点处的电压值大于预设电压值，稳压器件U8导通，且稳压器件U8控制第一光电耦合器U4导通，第一光电耦合器U4的4引脚向信号处理器输出低电平信号，即RX脚的电压被拉低；若来自DALI总线上的DALI信号为低电平，则第一分压电阻R100与恒流电路连接点处的电压值小于预设电压值，稳压器件U8关断，且稳压器件U8控制第一光电耦合器U4关断，第一光电耦合器U4的4引脚向信号处理器输出高电平信号，即RX脚的电压被拉高。

另外，上文还介绍了通过反馈信号控制开关元件的导通或关断，以控制DALI总线上的电压变化，从而实现反馈信号的传输。在该实施例中，若信号处理器生成的反馈信号为高电平，即TX脚为高电平时，第二光电耦合器U2导通，开关元件导通，DALI总线上的电压被拉低至0V；若信号处理器生成的反馈信号为低电平，即TX脚为低电平时，第二光电耦合器U2关断，开关元件关断，DALI总线上的电压维持高电平。该实施例中，需要说明的是，当DALI总线上没有DALI信号传递时，其上的电压通常可以是标准的15V电压。

继续参见图1，为了更加清楚地体现本实用新型电路的特点，现对本实用新型硬件电路中各部分电路的工作过程进行具体介绍。

首先介绍检测电路对DALI信号的检测过程。

上文所介绍的依据第一分压电阻R100与恒流电路连接点处的电压值(即A点电压值)与预设电压值的大小关系来检测DALI信号的高低电平值，其中的预设电压值在此处称为A点的临界电压VL。并且，上文介绍预设电压值依据第一分压电阻R100和第二分压电阻R101的阻值比例及稳压器件U8的基准电压值确定，实际上，其还与总线DALI+和DALI-两端的临界电压有关，此处设定总线DALI+和DALI-两端的临界电压是8V。

当总线上的电压大于8V时，即A点电压高于VL时，通过第一分压电阻R100和第二分压电阻R101的分压能够使稳压器件U8导通，从而进一步使第一光电耦合器U4的发光二极管导通，此时第一光电耦合器U4工作，RX脚的电压被拉低。反之，当总线上的电压小于8V时，即A点电压低于VL时，稳压器件U8和第一光电耦合器U4的发光二极管都关断，RX脚的电压被拉高为5V。RX脚采用高低电平的形式将DALI信号发送至信号处理器，信号处理器从接收到的DALI信号中解析出DALI指令，依据DALI指令生成相应的控制信号，以利用控制信号控制相应的照明灯具的状态。其中，检测电路的精度主要靠稳压器件U8的REF(基准电压)电压来决定，本实用新型实施例的电压检测的精度可以控制在2％甚至1％以内。

实际上，理想的RX脚电压值和DALI信号对应的电压值的关系应该是图2中的虚线部分，图1中方框圈起来的部分为理想的区域范围，即DALI信号在0-7.5V时，RX脚为高电平且需要在2-5V之间，反之，DALI信号在8.5V以上时，RX脚为低电平且需要低于0.8V。采用RX脚的高低电平可以描述DALI总线上的电压，并体现出DALI信号对应的高低电平值。本实用新型的硬件电路中实际测试得到的RX脚电压值和DALI信号对应的电压值的关系为图2中连贯的曲线部分，虽然无法达到理想的状态，但是两者的关系完全满足DALI协议的要求。图2中的横轴代表DALI总线电压值，纵轴代表RX脚的电压值。

另外，本实用新型实施例的硬件电路在接入DALI总线后，采用示波器抓取DALI总线电压情况和RX端口的波形，可以看到反向的波形。当DALI总线电压低至9.5V但大于8.5V时仍能判定为高电平，DALI总线电压高于6.5V但小于7.5V时仍能判定为低电平。

接下来介绍信号发射电路12针对接收的DALI信号进行反馈的过程。

首先信号处理器接收到来自RX脚的DALI信号后，从DALI信号中解析出DALI指令，依据DALI指令生成相应的反馈信号。然后信号处理器将生成的反馈信号以高低电平的形式发送至与其连接的TX脚，TX脚的反馈信号控制第二光电耦合器U2的开通和关断，以控制MOS管Q6的开通和关断。具体的，当信号处理器发送至TX脚的反馈信号为高电平时，第二光电耦合器U2导通，从而控制MOS管Q6导通，此时将DALI总线电压拉低至0V，以通过DALI总线传递低电平信号。反之，当TX脚的反馈信号为低电平时第二光电耦合器U2关断，从而控制MOS管Q6关断，此时DALI总线电压不变维持高电平。

在本实用新型一实施例中，还可以在MOS管Q6栅极和地端之间串联稳压管D6，该稳压管D6的正极连接MOS管Q6的栅极，负极接地，稳压管D6的设置可以有效的防止MOS管Q6的栅极电压过高，即防止MOS管Q6被损坏。在该实施例中，当第二光电耦合器U2关断后，为了进一步地避免MOS管Q6栅极上电压过高，还可以在第二光电耦合器U2的3引脚和地端之间串联电阻R27，以降低MOS管Q6栅极上的电压值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本实用新型的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本实用新型的保护范围。