灯具双向信号放大方法及控制系统与流程

本发明属于灯具控制技术领域，具体涉及灯具双向信号放大方法及控制系统。

背景技术：

dmx协议广泛应用于对灯光的控制，其可以实现对灯光的单向通信控制。双向通信协议，例如rdm(remotedevicemanagement)协议是dmx协议的增加版本，其允许对灯光的双向通信控制。

传统的dmx放大器，信号放大部分设计，是纯硬件方式，无法判断通信信号类型是为单向通信信号还是双向通信信号，只能单方向传输信号，因此，只能满足单向传输协议如dmx信号，而不能传输要求双向通信的信号(如rdm信号等其他双向通信控制信号)。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种灯具双向信号放大方法及控制系统，该灯具双向信号放大方法能实现对灯具的通信信号整形放大以及双向通信控制，可了解灯具的状态信息，便于对灯具进行统一管理。

其技术方案如下：

灯具双向信号放大方法，包括以下步骤：

控制台向信号放大器发送控制信号；

信号放大器接收控制台发送的控制信号，对控制信号进行分析并判断控制信号类型；

信号放大器根据控制信号类型的判断结果，自身执行对应的工作指令，并根据工作指令控制其自身工作状态；

当控制信号类型为单向通信控制信号时，信号放大器执行第一工作指令，对控制信号进行整形放大后传输至灯具，完成传输；

当控制信号类型为双向通信控制信号时，信号放大器执行第二工作指令，对控制信号进行整形放大传输至灯具后，等待灯具返回反馈信号；

灯具向信号放大器传送反馈信号，信号放大器接收灯具的反馈信号；

信号放大器对反馈信号进行整形放大后传送回控制台。

通过以上方法，信号放大器接收控制台发送的控制信号，能对控制信号进行整形放大输出，可以对控制信号进行分析并判断其为单向通信控制信号还是双向通信控制信号，并可以根据控制信号的类型控制信号放大器的工作状态，即可以实现单向通信控制信号传输，也可以实现双向通信控制信号传输，通过双向通信传输接收灯具的反馈信息，可以了解灯具的状态信息，便于对灯具进行统一管理。

在其中一个实施例中，信号放大器工作步骤包括，

第一信号单元接收控制台发送的控制信号，并向控制单元传送控制信号；

控制单元接收控制信号，对控制信号进行分析并判断控制信号类型；

控制单元根据控制信号类型的判断结果，向第二信号单元发送对应的工作指令，控制第二信号单元的工作状态；

当控制信号类型为单向通信控制信号时，控制单元向第二信号单元发送第一工作指令，第二信号单元接收第一工作指令，对控制信号进行整形放大后传输至灯具，完成传输；

当控制信号类型为双向通信控制信号时，控制单元向第二信号单元发送第二工作指令，第二信号单元接收第二工作指令，对控制信号进行整形放大传输至灯具后，等待灯具返回反馈信号；

灯具向第二信号单元传送反馈信号，第二信号单元接收灯具传送的反馈信号，并传送回第一信号单元；

第一信号单元接收反馈信号，对反馈信号进行整形放大后传送回控制台，完成传输。

通过信号放大器内控制单元对控制信号的分析及判断信号类型，控制第一信号单元以及第二信号单元配合工作，即实现对灯具的单向通信控制，又可以实现双向通信控制。

在其中一个实施例中，

控制单元根据控制信号类型的判断结果，向第二信号单元发送对应的工作指令，控制第二信号单元的工作状态，包括，

若控制信号为单向通信控制信号，控制单元向第二信号单元发送第一工作指令，控制第二信号单元的工作状态为输出状态；

若控制信号为双向通信控制信号，控制单元向第二信号单元发送第二工作指令，控制第二信号单元由输出状态切换为接收状态。

通过控制信号判断控制信号类型，并针对信号类型，向第二信号单元发送工作指令以控制第二信号单元的工作状态，以实现单向控制控制信号传输以及双向控制信号信号传输。

在其中一个实施例中，还包括以下步骤，

控制单元通过串口中断快速接收缓存第一信号单元的信号数据，并分析判断第二信号单元是否处于空闲状态；

当第二信号单元处于空闲状态时，则将信号数据通过第二信号单元整形放大输出；或，

控制单元通过串口中断快速接收缓存第二信号单元的信号数据，并分析判断第一信号单元是否处于空闲状态；

当第一信号单元处于空闲状态时，则将信号数据通过第一信号单元整形放大输出。

控制单元通过串口中断快速接收缓存信号一单元或信号二单元的信号数据，并分析判断另一个信号单元是否处于空闲状态，若是，则将信号数据通过另一个信号单元整形放大输出，以实现双向信号放大。

在其中一个实施例中，还包括以下步骤，

控制单元控制第一信号单元或第二信号单元处于信号接收状态；

控制单元接收第一信号单元传送的控制信号后，控制单元与第一信号单元连接的串口产生串口中断；或，

控制单元接收第二信号单元传送的反馈信号后，控制单元与第二信号单元连接的串口产生串口中断；

控制单元缓存接收到第一信号单元/第二信号单元传输的信号数据，并判断另一个信号单元是否处于空闲状态，其中，第一信号单元/第二信号单元在处理串口中断接收到的数据时处于忙碌状态，无数据处理则处于空闲状态；

当另一个信号单元处于空闲状态，控制单元将其由接收状态切换为输出状态，并将缓存的信号数据整形放大输出；

当信号数据全部输出完成后，控制单元将该信号单元由输出状态切换为接收状态。

通过控制单元处理接收到的信号数据，判断两个信号单元是否空闲状态，灵活切换两个信号单元的输出、接收状态，并最终将接收到的信号数据整形放大传送回到控制台，从而实现控制信号的双向透明传输。

灯具控制系统，包括，

控制台、至少一个信号放大器以及至少一台灯具，所述信号放大器的一端与控制台连接，另一端与灯具连接；

控制台，用于向灯具发送控制信号，接收灯具实现控制灯具；

信号放大器，用于接收控制信号并判断控制信号类型；用于根据控制信号类型控制其自身工作状态，其中，当控制信号类型为单向通信控制信号时，信号放大器对控制信号进行整形放大后传输至灯具，完成传输；当控制信号类型为双向通信控制信号时，对控制信号进行整形放大传输至灯具后，等待并接收灯具返回的反馈信号；用于整形放大反馈信号后传送回控制台。

灯具控制系统能有效实现控制信号的整形放大，通过信号放大器判断控制信号类型以及根据控制信号类型控制自身的工作状态，还能有效实现对灯具的单向通信控制以及双向通信控制，通过双向通信传输接收灯具的反馈信息，可以了解灯具的状态信息，便于对灯具进行统一管理。

在其中一个实施例中，

所述信号放大器包括第一信号单元、控制单元以及第二信号单元，所述第一信号单元与控制台连接，所述第二信号单元与灯具连接，所述控制单元一端与第一信号单元连接，另一端与第二信号单元连接；

第一信号单元，用于接收控制台发送的控制信号，并向控制单元传送控制信号；用于接收第二信号单元传送的灯具的反馈信号，对反馈信号进行整形放大后传送回控制台；

第二信号单元，用于接收控制单元传送的控制信号，对控制信号进行整形放大后输出至灯具；用于接收灯具传送的反馈信号，并将反馈信号传送回第一信号单元；

控制单元，用于作为信号放大器的控制核心，用于接收/传送控制信号或灯具的反馈信号的信号数据；用于判断控制信号类型；用于判断第一信号单元或第二信号单元是否为空闲状态；用于控制第一信号单元以及第二信号单元的工作状态。

通过控制单元判断信号类型以及判断信号单元是否处于空闲状态，控制第一信号单元以及第二信号单元配合工作，即实现对灯具的单向通信控制，又可以实现双向通信控制。

在其中一个实施例中，

所述第一信号单元内设有第一信号隔离放大模块以及第一电源隔离模块，所述第二信号单元内设有第二信号隔离放大模块以及第二电源隔离模块；

第一信号隔离放大模块，用于整形放大灯具的反馈信号；用于将第一信号单元信号、第一信号单元与控制单元的连接串口隔离；

第二信号隔离放大模块，用于整形放大控制信号；用于将第二信号单元信号、第二信号单元与控制单元的连接串口隔离；

第一电源隔离模块，用于将第一信号单元以及控制单元的供电电源地、电压正进行隔离；

第二电源隔离模块，用于将第二信号单元以及控制单元的供电电源地、电压正进行隔离。

通过设有第一信号隔离放大模块以及第二信号隔离放大模块，可以提高第一信号单元以及第二信号单元的信号抗干扰能力，减少对信号干扰，有利于信号的正常传输；通过设有第一电源隔离模块以及第二电源隔离模块，有利于保护控制单元，避免控制单元损坏，从而有利于保护信号放大器，延长其工作寿命，同时有利于保护灯具。

在其中一个实施例中，所述第一信号单元以及第二信号单元内均设有第一esd瞬态抑制二极管与第二esd瞬态抑制二极管。以上设置，有利于保护与信号放大器连接的总线被反复性esd静电干扰，从而有利于灯具控制系统的正常运行。

本发明所提供灯具双向信号放大方法能对控制信号进行整形放大输出，可以对控制信号进行分析并判断其为单向通信控制信号还是双向通信控制信号，并可以根据控制信号的类型控制信号放大器的工作状态，即可以实现单向通信控制信号传输，也可以实现双向通信控制信号传输，通过双向通信传输接收灯具的反馈信息，可以了解灯具的状态信息，便于对灯具进行统一管理；另外，该双向传输为双向透明传输，可满足任何需要双向传输的信号(包括且不仅限于rdm信号)，可提高该灯具控制系统的适用范围。

附图说明

此处的附图，示出了本发明所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本发明的技术方案、原理及效果。

除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。

图1是本发明实施例灯具双向信号放大方法的流程图；

图2是本发明实施例控制单元的工作流程图；

图3是本发明实施例中第一信号单元、控制单元以及第二信号单元的连接示意图；

图4是本发明实施例灯具控制系统的连接示意图；

图5是本发明实施例中第一信号单元、控制单元以及第二信号单元的电路原理图。

附图标记说明：

10、控制单元；20、第一信号单元；21、第一信号隔离放大模块；22、第一电源隔离模块；30、第二信号单元；31、第二信号隔离放大模块；32、第二电源隔离模块。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照说明书附图对本发明的具体实施例进行更详细的描述。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在结合本发明的技术方案以现实的场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本发明的技术方案的目的相对应的含义。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“所述”、“该”为相应位置之前所提及或描述的技术特征或技术内容，该技术特征或技术内容与其所提及的技术特征或技术内容可以是相同的，也可以是相似的。

毫无疑义，与本发明的目的相违背，或者明显矛盾的技术内容或技术特征，应被排除在外。

如图1所示，灯具双向信号放大方法，包括以下步骤：

控制台向信号放大器发送控制信号；

信号放大器接收控制台发送的控制信号，对控制信号进行分析并判断控制信号类型；

信号放大器根据控制信号类型的判断结果，自身执行对应的工作指令，并根据工作指令控制其自身工作状态；

当控制信号类型为单向通信控制信号时，信号放大器执行第一工作指令，对控制信号进行整形放大后传输至灯具，完成传输；

当控制信号类型为双向通信控制信号时，信号放大器执行第二工作指令，对控制信号进行整形放大传输至灯具后，等待灯具返回反馈信号；

灯具向信号放大器传送反馈信号，信号放大器接收灯具的反馈信号；

信号放大器对反馈信号进行整形放大后传送回控制台。

本发明提供的灯具双向信号方法，信号放大器接收控制台发送的控制信号，能对控制信号进行整形放大输出，可以对控制信号进行分析并判断其为单向通信控制信号还是双向通信控制信号，并可以根据控制信号的类型控制信号放大器的工作状态，即可以实现单向通信控制信号传输，也可以实现双向通信控制信号传输，通过双向通信传输接收灯具的反馈信息，可以了解灯具的状态信息，便于对灯具进行统一管理。

其中，信号放大器工作步骤具体包括，

第一信号单元20接收控制台发送的控制信号，并向控制单元10传送控制信号；

控制单元10接收控制信号，对控制信号进行分析并判断控制信号类型；

控制单元10根据控制信号类型的判断结果，向第二信号单元30发送对应的工作指令，控制第二信号单元30的工作状态；其中，

当控制信号类型为单向通信控制信号时，控制单元10向第二信号单元30发送第一工作指令，控制第二信号单元30的工作状态为输出状态，对控制信号进行整形放大后传输至灯具，完成传输；

当控制信号类型为双向通信控制信号时，控制单元10向第二信号单元30发送第二工作指令，控制第二信号单元30由输出状态切换为接收状态，对控制信号进行整形放大传输至灯具后，等待灯具返回反馈信号；

灯具向第二信号单元30传送反馈信号，第二信号单元30接收灯具传送的反馈信号，并传送回第一信号单元20；

第一信号单元20接收反馈信号，对反馈信号进行整形放大后传送回控制台，完成传输。

其中，控制单元10为设置于信号放大器内的mcu单片机的控制单元，通过信号放大器内控制单元10对控制信号的分析及判断信号类型，控制第一信号单元20以及第二信号单元30配合工作，即实现对灯具的单向通信控制，又可以实现双向通信控制。

如图2所示，控制单元具体工作步骤，还包括，

控制单元控制第一信号单元或第二信号单元处于信号接收状态；

控制单元接收第一信号单元传送的控制信号后，控制单元与第一信号单元连接的串口产生串口中断；或，

控制单元接收第二信号单元传送的反馈信号后，控制单元与第一信号单元连接的串口产生串口中断；

控制单元缓存接收到第一信号单元/第二信号单元传输的信号数据，并判断另一个信号单元是否处于空闲状态，其中，第一信号单元/第二信号单元在处理串口中断接收到的数据时处于忙碌状态，无数据处理则处于空闲状态；

当另一个信号单元处于空闲状态，控制单元将其由接收状态切换为输出状态，并将缓存的信号数据整形放大输出；

当信号数据全部输出完成后，控制单元将该信号单元由输出状态切换为接收状态；重复以上步骤。

需要说明的是，控制单元判断信号类型以及判断信号单元是否处于空闲状态并不冲突，当控制单元通过判断信号类型以及判断信号单元是否处于空闲状态完成后，才发送相应的工作指令以切换信号单元的工作状态(即输出/接收状态)；另外，本发明提供的灯具双向信号放大方法不仅限于rdm信号，还可以为其他第三方需要双向通信的协议，在实现控制信号的传输时，不管控制信号为单向通信的dmx信号，双向通信的rdm信号或软件升级信号等其他内部控制协议信号，mcu单片机控制单元会迅速处理接收到的信号数据，判断两个信号单元是否为空闲状态，灵活切换两个信号单元的输出或接收的工作状态，并最终将接收到的信号数据整形放大传送回到控制总线上，从而实现控制信号的双向透明传输。

灯具控制系统，包括，

控制台、至少一个信号放大器以及至少一台灯具，所述信号放大器的一端与控制台连接，另一端与灯具连接；

控制台，用于向灯具发送控制信号，接收灯具实现控制灯具；

信号放大器，用于接收控制信号并判断控制信号类型；用于根据控制信号类型控制其自身工作状态，其中，当控制信号类型为单向通信控制信号时，信号放大器对控制信号进行整形放大后传输至灯具，完成传输；当控制信号类型为双向通信控制信号时，对控制信号进行整形放大传输至灯具后，等待并接收灯具返回的反馈信号；用于整形放大反馈信号后传送回控制台。

灯具控制系统能有效实现控制信号的整形放大，通过信号放大器判断控制信号类型以及根据控制信号类型控制自身的工作状态，还能有效实现对灯具的单向通信控制以及双向通信控制，通过双向通信传输接收灯具的反馈信息，可以了解灯具的状态信息，便于对灯具进行统一管理。

如图3所示，所述信号放大器包括第一信号单元20、控制单元10以及第二信号单元30，所述第一信号单元20与控制台连接，所述第二信号单元30与灯具连接，所述控制单元10一端与第一信号单元20连接，另一端与第二信号单元30连接；

第一信号单元20，用于接收控制台发送的控制信号，并向控制单元10传送控制信号；用于接收第二信号单元30传送的灯具的反馈信号，对反馈信号进行整形放大后传送回控制台；

第二信号单元30，用于接收控制单元10传送的控制信号，对控制信号进行整形放大后输出至灯具；用于接收灯具传送的反馈信号，并将反馈信号传送回第一信号单元20；

控制单元10，用于作为信号放大器的控制核心，用于接收/传送控制信号或灯具的反馈信号；用于判断控制信号类型；用于判断第一信号单元20或第二信号单元30是否为空闲状态；用于控制第一信号单元20以及第二信号单元30的工作状态。

通过控制单元10判断信号类型以及第一信号单元20或第二信号单元30是否为空闲状态，控制第一信号单元20以及第二信号单元30配合工作，即实现对灯具的单向通信控制，又可以实现双向通信控制。

如图4所示，在其中一个实施例中，控制台与第一台信号放大器的第一信号单元20连接，第二信号单元30和灯具的信号线连接，灯具1-32的信号线间握手方式相连，灯具32信号线和第二信号放大器的第一信号单元20连接，第二信号单元30和灯具33信号线相连，以此类推，每隔32台灯具连接一台信号放大器，最后一台灯具信号加回路插。控制台发送的控制信号传输至最后一台灯具的传输路径为第一链路，灯具返回控制台的传输路径为第二链路，单向信号传输(dmx信号传输)时只需用第一链路；双向信号传输(rdm信号等其他控制信号)时，控制信号经过第一链路传输，信号放大器接收到控制信号后，将第二信号单元30切换到输出状态传输控制信号到灯具，然后将第二信号单元30处于接收状态，等待灯具返回反馈信号(即查询指令信息等)，收到灯具返回的反馈信号后，切换第一信号单元20为输出状态，将此反馈信号通过第一信号单元20发送回控制台，传输完成后再将第一信号单元处于接收状态，继续等待下一轮信号传输。

如图5所示，所述第一信号单元20内设有第一信号隔离放大模块21以及第一电源隔离模块22，所述第二信号单元30内设有第二信号隔离放大模块31以及第二电源隔离模块32；

第一信号隔离放大模块21,即图5中u1，用于整形放大灯具的反馈信号；用于将第一信号单元20信号、第一信号单元20与控制单元10的连接串口隔离；

第二信号隔离放大模块31，即图5中u2，用于整形放大控制信号；用于将第二信号单元30信号、第二信号单元30与控制单元10的连接串口隔离；

第一电源隔离模块22，即图5中u3，用于将第一信号单元20以及控制单元10的供电电源地、电压正进行隔离；

第二电源隔离模块32，即图5中u4，用于将第二信号单元30以及控制单元10的供电电源地、电压正进行隔离。

通过设有第一信号隔离放大模块21以及第二信号隔离放大模块31，可以提高第一信号单元20以及第二信号单元30的信号抗干扰能力，减少对信号干扰，有利于信号的正常传输；通过设有第一电源隔离模块22以及第二电源隔离模块32，使第一信号单元20、第二信号单元30以及控制单元10的供电电源地、电压正，全部隔离，就算输入信号总线带电，既不会损坏控制单元10，有利于保护控制单元10，从而有利于保护信号放大器，延长其工作寿命，同时避免因信号总线意外跟其他强电短路，导致信号总线有强电损坏挂在信号总线的灯具损坏，延长灯具的工作寿命，另外，通常信号总线的灯具数量少则几台多则几十上百台，有利于降低损失。

所述第一信号单元20以及第二信号单元30内均设有第一esd瞬态抑制二极管与第二esd瞬态抑制二极管。以上设置，有利于保护与信号放大器连接的总线被反复性esd静电干扰，从而有利于灯具控制系统的正常运行。

本发明提供的灯具控制系统，能有效实现对通信信号的整形放大，且既能实现对灯具的单向通信控制，又能实现双向通信控制，可以了解灯具的状态信息，便于对灯具进行统一管理；该双向传输为双向透明传输，可满足任何需要双向传输的信号(包括且不仅限于rdm信号)，提高该灯具控制系统的适用范围；另外，能对第一信号单元20、控制单元10以及第二信号单元30进行信号隔离以及供电隔离，能提高信号抗干扰能力，且能对信号放大器以及灯具进行保护。以上实施例的目的，是对本发明的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本发明的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本发明的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本发明的保护范围。

以上实施例也并非是基于本发明的穷尽性列举，在以上实施例，只描述了第一信号单元以及第二信号单元，既信号一进一出模式，所述模式仅为本发明优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式，例如多个信号单元、信号一进多出、信号多进一出的模式。在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。