智能家居照明系统的制作方法

本发明涉及智能家居领域，特别涉及一种智能家居照明系统。

背景技术：

智能家居的照明控制系统，其实就是根据某一区域的功能、每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途来自控制照明，是整个智能家居的基础部分。智能照明系统可进行预设，即具有将照明亮度转变为一系列设置的功能。这些设置也称为场景，可由调光器系统或中央建筑控制系统自动调用。在家庭内使用时，可以采用集成中央控制器的形式，并可能带有一个触屏界面。

总体而言，智能照明系统作为整个智能家居的核心部分，特别适合于大面积住房，它将使生活更加方便和舒适。照明控制系统分为独立式、特定于房间式或大型的联网系统，在联网系统中，调光设备安装在电气柜中，由诸如传感器和控制面板组成的外部设备网络来操作。联网系统的优势是可从许多点来控制不同的房间中区域。在家庭中，可以在靠近主进口的墙上安装一个控制面板，以此作为多外房间的主控制点。传统智能照明系统的供电电路使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统智能照明系统的供电电路缺少相应的电路保护功能，例如：限流保护功能和防止干扰信号功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的智能家居照明系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能家居照明系统，包括led灯具、协调器和监控中心，所述led灯具内置有电路板，所述电路板上设有单片机、温度传感器、光照度传感器、红外传感器、继电器电路、无线通信模块、led驱动电路和电源模块，所述温度传感器、光照度传感器、红外传感器、继电器电路、无线通信模块、led驱动电路和电源模块均与所述单片机连接，所述无线通信模块与所述协调器连接，所述协调器通过rs422接口与所述监控中心连接；

所述电源模块包括电压输入端、第一电阻、第二电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三二极管、第三电阻、第一运算放大器、直流电源、第一三极管、第二三极管、第一电容、第一mos管和电压输出端，所述电压输入端的正极分别与所述第一电阻的一端、第三二极管的阳极和电压输出端的正极连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端和第一运算放大器的反相输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述电压输入端的负极连接，所述第三二极管的阴极分别与所述第一稳压二极管的阴极、第三电阻的一端、直流电源、第一运算放大器的电源端和第一三极管的集电极连接，所述第三电阻的另一端分别与所述第二稳压二极管的阴极和第一运算放大器的同相输入端连接，所述第二稳压二极管的阳极、第一稳压二极管的阳极和第一运算放大器的接地端均与所述第二电阻的另一端连接，所述第一运算放大器的输出端分别与所述第一三极管的基极和第二三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极分别与所述第二三极管的发射极和第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述第一mos管的栅极连接，所述第二三极管的集电极分别与所述第一运算放大器的接地端和第一mos管的源极连接，所述第一mos管的漏极与所述电压输出端的负极连接，所述第三二极管的型号为s-202t，所述第一电容的电容值为360pf。

在本发明所述的智能家居照明系统中，所述电源模块还包括第四二极管，所述第四二极管的阳极与所述直流电源连接，所述第四二极管的阴极与所述第一三极管的集电极连接，所述第四二极管的型号为e-101l。

在本发明所述的智能家居照明系统中，所述电源模块还包括第五二极管，所述第五二极管的阳极与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第五二极管的阴极分别与所述第一三极管的基极和第二三极管的基极连接，所述第五二极管的型号为l-1822。

在本发明所述的智能家居照明系统中，所述电源模块还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第四电阻的另一端与所述第一mos管的源极连接，所述第四电阻的阻值为43kω。

在本发明所述的智能家居照明系统中，所述第一三极管为npn型三极管，所述第二三极管为pnp型三极管，所述第一mos管为p沟道mos管。

在本发明所述的智能家居照明系统中，所述无线通信模块为蓝牙模块、wifi模块、gsm模块、gprs模块、cdma模块、cdma2000模块、wcdma模块、td-scdma模块、zigbee模块或lora模块。

实施本发明的智能家居照明系统，具有以下有益效果：由于设有led灯具、协调器和监控中心，led灯具内置有电路板，电路板上设有单片机、温度传感器、光照度传感器、红外传感器、继电器电路、无线通信模块、led驱动电路和电源模块，电源模块包括电压输入端、第一电阻、第二电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三二极管、第三电阻、第一运算放大器、直流电源、第一三极管、第二三极管、第一电容、第一mos管和电压输出端，该电源模块相对于传统智能照明系统，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第三二极管用于进行限流保护，第一电容用于防止第一三极管、第二三极管和第一mos管之间的干扰，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明智能家居照明系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中电源模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明智能家居照明系统实施例中，该智能家居照明系统的结构示意图如图1所示。图1中，该智能家居照明系统包括led灯具1、协调器2和监控中心3，led灯具1内置有电路板，电路板上设有单片机11、温度传感器12、光照度传感器13、红外传感器14、继电器电路15、无线通信模块16、led驱动电路17和电源模块18，其中，温度传感器12、光照度传感器13、红外传感器14、继电器电路15、无线通信模块16、led驱动电路17和电源模块18均与单片机11连接，无线通信模块16与协调器2连接，协调器2通过rs422接口与监控中心3连接。

具体而言，led灯具1作为一个智能化的设备，它不仅是发光源，同时是光源的控制器。led灯具1主要负责与协调器2进行信息传输及智能照明控制。温度传感器12负责检测led灯具1的温度，为led灯具1的过温保护提供数据依据。光照度传感器13负责采集环境照度，为恒照度照明提供数据依据。在节能照明模式下，红外传感器14负责对感应范围内的人员情况进行检测，如果检测到人员信息，则将此信息反馈给单片机11，单片机11通过对继电器电路15的控制，实现对led灯具1的开关控制。温度传感器12将采集的led灯具1的温度传送给单片机11，光照度传感器13将采集的环境照度送给单片机11，单片机11对其进行相应处理，然后通过无线通信模块16将数据信息传送给协调器2。

本实施例中，无线通信模块16可以为蓝牙模块、wifi模块、gsm模块、gprs模块、cdma模块、cdma2000模块、wcdma模块、td-scdma模块、zigbee模块或lora模块等。通过设置多种无线通信方式，不仅可以增加无线通信方式的灵活性，还能满足不同用户和不同场合的需求。尤其是采用lora模块时，其通信距离较远，且通信性能较为稳定，适用于对通信质量要求较高的场合。

led驱动电路17根据单片机11输出的pwm控制信号改变输出电流的大小，进而实现对led灯具1亮度的调节，单片机11通过检测反馈的电压信号，判断led灯具1是否故障。协调器2接收led灯具1上传的数据信息及状态信息，并将信息进行存储。当协调器2收到监控中心3的数据请求命令时，通过rs422接口将数据上传给监控中心3。协调器2通过rs422接口接收监控中心3发送的控制命令，协调器2根据控制命令对led灯具1进行控制。协调器2可以脱离监控中心3独立工作，在接收到新的控制命令之前，按照之前的控制模式实现对led终端节点3的照明控制。此外，协调器2还具有对led灯具1的通信状态进行监测，如果出现通信故障，则将通信故障信息上传给监控中心3的功能。

在监控中心3，管理员根据需求通过rs422接口向协调器2发送控制命令，完成照明模式及相关参数的设置，协调器2实现对led灯具1的照明控制。在监控中心3还可以实时查询led灯具1的环境照度、照明模式及工作状态，也可以查询led灯具1相关的历史数据。如果led灯具1工作异常，监控中心3发出报警信号，通知用户及时维修。

图2为本实施例中电源模块的电路原理图，图2中，该电源模块18包括电压输入端vin、第一电阻r1、第二电阻r2、第一稳压二极管d1、第二稳压二极管d2、第三二极管d3、第三电阻r3、第一运算放大器u1、直流电源vcc、第一三极管、第二三极管、第一电容、第一mos管和电压输出端vo，电压输入端vin的正极分别与第一电阻r1的一端、第三二极管d3的阳极和电压输出端vo的正极连接，第一电阻r1的另一端分别与第二电阻r2的一端和第一运算放大器u1的反相输入端连接，第二电阻r2的另一端与电压输入端vin的负极连接，第三二极管d3的阴极分别与第一稳压二极管d1的阴极、第三电阻r3的一端、直流电源vcc、第一运算放大器u1的电源端和第一三极管q1的集电极连接，第三电阻r3的另一端分别与第二稳压二极管d2的阴极和第一运算放大器u1的同相输入端连接，第二稳压二极管d2的阳极、第一稳压二极管d1的阳极和第一运算放大器u1的接地端均与第二电阻r2的另一端连接，第一运算放大器u1的输出端分别与第一三极管q1的基极和第二三极管q2的基极连接，第一三极管q1的发射极分别与第二三极管q2的发射极和第一电容c1的一端连接，第一电容c1的另一端与第一mos管m1的栅极连接，第二三极管q2的集电极分别与第一运算放大器u1的接地端和第一mos管m1的源极连接，第一mos管m1的漏极与电压输出端vo的负极连接。

该电源模块18相对于传统智能照明系统，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第三二极管d3为限流二极管，用于进行限流保护；第一电容c1为耦合电容，用于防止第一三极管q1、第二三极管q2和第一mos管m1之间的干扰，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第三二极管d3的型号为s-202t，第一电容c1的电容值为360pf，当然，在实际应用中，第三二极管d3可以采用其他型号具有类似功能的二极管，第一电容c1的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第一电容c1的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

在电源电压正常情况下，电流通过第三二极管d3到第一稳压二极管d1，直流电源vcc给第一运算放大器u1提供供电电压，第一运算放大器u1正常工作，此时第二稳压二极管d2给第一运算放大器u1的同相输入端提供固定的电压v1，第二电阻r2的压降v2为第一运算放大器u1的反相输入端的电平，由于v2＜v1，第一运算放大器u1正向导通，其输出高电平，给第一三极管q1和第二三极管q2组成放大驱动电路提供基极电平，第一三极管q1导通，第二三极管q2截止，从而驱动第一mos管m1导通，电源的供电回路导通。

当电源电压过压时，由于电阻第一电阻r1和第二电阻r2串联分压，此时第二电阻r2的压降升高，即v2升高，而v1由于第二稳压二极管d2稳压，v1保持不变，当v2升高到大于v1的时候，第一运算放大器u1反向导通，其输出低电平，第一三极管q1截止，第二三极管q2导通，第一mos管m1由此截止，电源的供电回路被切断，从而保护用电电路不被高电压损坏。

当电源电压恢复正常时，第二电阻r2的压降v2降低至小于v1，第一运算放大器u1恢复至正向导通的状态，第一运算放大器u1输出高电平，第一三极管q1导通，第二三极管q2截止，从而驱动第一mos管m1导通，电源的供电回路恢复导通。

本实施例中，第一三极管q1为npn型三极管，第二三极管q2为pnp型三极管，第一mos管m1为p沟道mos管。当然，在实际应用中，第一三极管q1也可以为pnp型三极管，第二三极管q2也可以为npn型三极管，第一mos管m1也可以为n沟道mos管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该电源模块18还包括第四二极管d4，第四二极管d4的阳极与直流电源vcc连接，第四二极管d4的阴极与第一三极管q1的集电极连接。第四二极管d4为限流二极管，用于对第一三极管q1的集电极电流进行限流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第四二极管d4的型号为e-101l，当然，在实际应用中，第四二极管d4也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

本实施例中，该电源模块18还包括第五二极管d5，第五二极管d5的阳极与第一运算放大器u1的输出端连接，第五二极管d5的阴极分别与第一三极管q1的基极和第二三极管q2的基极连接。第五二极管d5为限流二极管，用于进行限流保护，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第五二极管d5的型号为l-1822，当然，在实际应用中，第五二极管d5也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

本实施例中，该电源模块18还包括第四电阻r4，第四电阻r4的一端与第二三极管q2的集电极连接，第四电阻r4的另一端与第一mos管m1的源极连接。第四电阻r4为限流电阻，用于对第二三极管q2的发射极电流进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第四电阻r4的阻值为43kω，当然，在实际应用中，第四电阻r4的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电阻r4的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，单片机11、温度传感器12、光照度传感器13、红外传感器14、继电器电路15和led驱动电路17均采用现有技术中能够实现其功能的任意结构，这里不再獒述。

总之，本实施例中，该电源模块18相对于传统智能照明系统，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该电源模块18中设有限流二极管和耦合电容，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。