专利名称：长距离串联led灯通信系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及LED灯通信技术。
背景技术：
近几年来，可实现全彩变化的LED光源基本取代了霓虹灯，成为城市景观照明的 主流产品。目前，市场上的LED景观照明控制系统主要有以下两种类型1. RS485并联控制系统每个LED灯具内置一片单片机进行控制并连接到RS485总线上，通过一台控制器 对RS485总线上的每个单片机进行控制。该控制方式的优点是RS485技术成熟实现简单，控 制距离长，缺点在于1)这种控制方式需要对每个 灯具设定地址；2)RS485并联设计总线采 用手牵手的总线拓扑结构，LED工程上最常见的星型结构会产生反射信号，从而限制了 LED 系统的像素数量；3)节点数量少。根据RS485标准，它的标准驱动节点数为32，虽然有些芯 片节点数可达到256，但这显然无法满足像素数量上万的LED项目的需求；4) 一个节点的损 坏会导致整个总线的瘫痪，排除故障比较困难。2.串行SPI控制系统它使用内含移位缓存器，数据锁存功能的芯片，通过类似移位寄存的方式，使每个 LED像素首尾相连，收到一个字节数据后进行寄存，然后向下发出上一个字节的数据。该控 制方式的优点是1)节点数量大。一般如DM413或LPD6803这类芯片可以达到1000个以 上的节点数量；2)没有地址的约束，安装和维护比较简单，非常适合大型电视屏的使用。但 是，该控制方式也具有一些缺点1)通信距离短。这种控制方式属于单端信号传送，存在共 地噪声和不能抑制共模干扰等问题，使两个接点不能超过5 10米，大大限制了其应用范 围；2)出线较多。由于大多数芯片使用SPI方式，这就至少需要3根控制线(时钟，数据， 锁存信号)及数据地线，这样将使防水、防尘等设计难度加大；3)标准无法统一，由于市面 上这类芯片数量众多，应用层标准还未统一，所以造成各类产品无法兼容。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可实现远距离通信的长距离串联 LED灯通信系统。本实用新型所采用的技术方案是一种长距离串联LED灯通信系统，包括一主节 点和多个从节点，主节点和多个从节点通过信号线依次串联，其中，主节点包括主控制器， 各从节点包括从控制器和LED灯，从控制器与LED灯相连；其特点是，主节点还包括一输出 差分单元，各从节点还包括一输入差分单元和一输出差分单元；主节点的输出差分单元接 收主控制器的发出的逻辑电平信号，并将该逻辑电平信号转换为差分电平信号后发送给串 联于该主节点的从节点的输入差分单元；各从节点的输入差分单元将接收的差分电平信号 转换为逻辑电平信号后发送给该从节点的从控制器，输出差分单元接收从控制器发出的逻 辑电平信号，并将该逻辑电平信号转换为差分电平信号后发送给串联于该从节点的下一从节点的输入差分单元；信号线为双绞线。本实用新型具有以下优点1.本实用新型采用串联结构，无需进行地址编码，降低了 LED安装和维护的难度。2.本实用新型在主节点和从节点中设置了差分单元，通过将逻辑电平信号转换为 差分电平信号进行传输，能够抑制共地噪声和共模干扰，从而大大增加了通信距离，并提高 了通信的可靠性。3.采用双绞线作为信号线，减少了系统的数据线数量。4.兼容性好。由于本实用新型的核心是硬件结构，因而适用于目前市场上的大多 数通信协议。5.由于数据寄存的软件应用可以使LED系统像素数量大大增加，省去了传统的布 线要求。
图1为本实用新型的原理框图。图2和图3分别为本实用新型的输入差分单元和输出差分单元的一种实施方式的 示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做出进一步说明。如图1所示，本实用新型的长距离串联LED灯通信系统，包括一主节点1和多个从 节点2，主节点1和多个从节点2通过信号线3依次串联。其中，主节点1包括主控制器11 和一输出差分单元13，各从节点2包括从控制器21、一输入差分单元22和一输出差分单元 23和LED灯24。从控制器21与LED灯24相连，主节点1的输出差分单元13接收主控制器11的发出的逻辑电平信号，并将该逻 辑电平信号转换为差分电平信后发送给串联于该主节点的从节点的输入差分单元22。各从 节点2的输入差分单元22将接收的差分电平信号转换为逻辑电平信号后发送给该从节点 的从控制器21，输出差分单元23接收从控制器21发出的逻辑电平信号，并将该逻辑电平信 号转换为差分电平信后发送给串联于该从节点的下一从节点的输入差分单元22。信号线3 为双绞线。图1中仅仅示意性地示出了三个从节点2，在实际应用中，从节点的数量可根据需 求进行增加。由于本实用新型在主节点和从节点中设置了差分单元，通过将逻辑电平信号 转换为差分电平信号后利用双绞线进行传输，能够抑制共地噪声和共模干扰，从而使得本 实用新型能够实现远距离通信。在实验室条件下，本实用新型的两个节点之间的通信距离 可达到2000米左右，而在LED工程时间中，在满足通信可靠性的要求下，本实用新型的两个 节点之间的通信距离也可达到800米。本实用新型的差分单元可采用运放电路，也可以采用已有的通信芯片，例如 MAX13085。图2示出了本实用新型的差分输入单元采用运放电路的电路示意图，图中，来自 从控制器的逻辑电平信号经过运放的变换输出为VOUT+，V0UT-, VOUT+与VOUT-之间的电压 差为+2 +6V时代表一个逻辑状态，为_6 -2V时代表另外一个逻辑状态，从而实现逻辑电平信号到差分电平信号的变换。图3示出了本实用新型的差分输出单元的一个实施例， 图中，差分电平输入信号RA、RB经过电压比较，产生输出到从控制器的逻辑电平。 本实用新型的主控制器和从控制器均可采用MCU、ARM或FPGA。通过软件可使MCU 实现缓存器及数据锁存的功能。用软件实现锁存的方法大致如下步骤1，分配寄存空间和 锁存空间。其中，寄存空间使用FIFO的排列结构，FIFO的深度由LED的像素位数决定。步 骤2，当MCU接收1个字节数据时，将寄存空间中数据向尾部移动1个字节，新的数据被存入 寄存空间首部，最尾部的数据发向下一个节点；当接收到锁存信号时，将寄存空间中的所有 数据存入锁存空间并进行PWM调制，向下一个节点发送锁存信号，并将寄存空 间清空。
权利要求一种长距离串联LED灯通信系统，包括一主节点和多个从节点，所述主节点和所述多个从节点通过信号线依次串联，其中，主节点包括主控制器，各从节点包括从控制器和LED灯，所述从控制器与所述LED灯相连，其特征在于，所述主节点还包括一输出差分单元，各所述从节点还包括一输入差分单元和一输出差分单元；主节点的输出差分单元接收主控制器的发出的逻辑电平信号，并将该逻辑电平信号转换为差分电平信号后发送给串联于该主节点的从节点的输入差分单元；各所述从节点的输入差分单元将接收的差分电平信号转换为逻辑电平信号后发送给该从节点的从控制器，输出差分单元接收从控制器发出的逻辑电平信号，并将该逻辑电平信号转换为差分电平信号后发送给串联于该从节点的下一从节点的输入差分单元；所述信号线为双绞线。
2.如权利要求1所述的LED灯通信系统，其特征在于，所述主控制器和所述从控制器均 为 MCU。
专利摘要一种长距离串联LED灯通信系统，包括通过信号线依次串联的一个主节点和多个从节点。其中，主节点包括主控制器和一输出差分单元，各从节点包括从控制器、LED灯、一输入差分单元和一输出差分单元。主节点的输出差分单元接收主控制器的发出的逻辑电平信号，并将该逻辑电平信号转换为差分电平信后发送给串联于该主节点的从节点的输入差分单元；各从节点的输入差分单元将接收的差分电平信号转换为逻辑电平信号后发送给该从节点的从控制器，输出差分单元接收从控制器发出的逻辑电平信号，并将该逻辑电平信号转换为差分电平信后发送给串联于该从节点的下一从节点的输入差分单元。本实用新型以差分电平信号进行传输，大大增加了通信距离。
文档编号H05B37/02GK201563264SQ20092021047
公开日2010年8月25日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者黄文君 申请人:上海耐诺贸易有限公司