WiFi-Mesh组网分段定时调光电源的制作方法

wifi-mesh组网分段定时调光电源
技术领域
1.本实用新型涉及远程灯光亮度调节技术领域，具体涉及一种wifi-mesh组网分段定时调光电源。


背景技术：

2.随着手机等智能移动设备的普及以及物联网技术的飞速发展，电脑互联网手机移动端控制技术越来越受到人们的青睐，同时广告招牌照明及led灯亮化领域在特定时段需要调节不同的亮度，以降低光污染及实现节能环保。
3.当前市场上的电源没有可通过互联网或者手机等智能移动设备设置操作的分段调光、定时开关亮灭的装置，如需要实现分段调光、定时开关亮灭功能，则需要接入开关电源、调光器、定时开关、蓝牙wifi设备等众多的部件，而多各个部件需要人工用线缆连接、设置，因而存在着系统综合效率偏低、接线复杂、调整不便、材料和人工成本高等问题。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种wifi-mesh组网分段定时调光电源，以解决当前综合效率偏低、接线复杂、调整不便、材料和人工成本高等问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.设计一种wifi-mesh组网分段定时调光电源，包括准谐振开关电源模块、降压供电模块、mesh蓝牙wifi模块、实时时钟模块、电子调光模块，所述准谐振开关电源模块包括对应连接的滤波单元、整流单元、电源管理单元、基准电压单元、取样单元、次级稳压单元、mos管开关单元、变压器t1、次级功率输出单元，所述变压器t1包括原边绕组n1和n2、副边绕组n3和n4，所述降压供电模块和所述mesh蓝牙wifi模块、实时时钟模块对应连接，所述mesh蓝牙wifi模块和所述电子调光模块对应连接，所述电子调光模块和所述取样单元对应连接，用于通过调节所述取样单元输入所述电源管理单元的电压进而调节所述电源管理单元的输出电压，所述电子调光模块包括由三极管q2、电阻r24、电阻r25、电容c25组成的电压平滑积分电路，用于控制所述次级稳压单元进行线性调光；所述mesh蓝牙wifi模块和移动终端通信连接或者通过云服务器和移动终端通信连接。
7.优选的，所述滤波单元包括电容cx1、cx2、c10形成的x电容器、电容cy1与cy2形成的y电容器以及共模电感t2、t3。
8.优选的，所述整流单元包括整流桥d4、电容c1、电容c12、电感l2，所述整流桥d4的交流输入端和电容c10并联，整流桥d4的直流电正极和负极并联c11，且直流电正极和电感l2串联后和电容c12连接，电容c12的另一端和整流桥d4的直流电负极连接。
9.优选的，所述基准电压单元包括二极管u6-tl431、电阻r27、电阻r32以及电容c23,所述电阻r27、电阻r32之间的节点和所述二极管u6-tl431的控制端相连接。
10.优选的，所述取样单元包括并联的电阻r28、r29和串联的电阻r16、r30，电阻r28、r29经过电阻r22、c21积分后连接到所述电源管理单元， r16、r30串联后和变压器t1的原边
绕组并联，r16、r30串联的分压点连接到所述电源管理单元的原边电压控制引脚。
11.优选的，所述次级稳压单元由光耦u5，u7-tl431以及次级电压取样r19、r33，光耦偏置电阻r20、r21组成，r19、r20、r21一端并联与输出次级整流滤波c13、c14、c15的正极连接，r19的另外一端和r33、r24以及u7-tl431的3脚连接，u7-tl431的2脚与变压器的副边绕组的同名端连接。
12.优选的，所述mos管开关单元由二极管d7,电阻r17、r15、r18，开关管q1组成，开关管q1的漏极与变压器t1的n1绕组异名端连接，d7、r17并联，d7的阴极端连接所述电源管理单元的开关脉冲输出引脚，d7阳极端连接r15并和开关管q1栅极连接，q1漏极连接变压器t1的异名端，q1的源极与所述取样单元串联，在q1栅极与源极之间并联泄放电阻r18。
13.优选的，所述电源管理单元为u4-zcc7331。
14.优选的，所述次级功率输出单元由二极管d1、d2、电容c13、c14、c15、c8、电阻r7以及变压器t4组成，变压器t1的n3和n4绕组并联后由二极管d1、d2整流以及c13、c14、c15滤波，再经过变压器t4输出到用户负载。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果在于：
16.本实用新型wifi-mesh组网分段定时调光电源集成了开关电源、调光器，定时开关，一台wifi-mesh组网分段定时调光电源就可以完成多种设备组合才能实现的工作，降低了整体成体；通过wifi-mesh组网可以控制调整多个电源装置的输出电压来调光以及定时开关控制，不经过调光器降低了损耗，在多装置状态下将组网分段定时调光电源自动工作在wifi-mesh组网方式，在wifi-mesh组网状态下每个小时都将进行时间校正同步，确保系统中的每个装置的开与关的控制步调一致，消除了各个装置不能同时开关的问题，远程控制用于高空高楼等不方便现场操作时的应用场景此装置坐在办公室即可超远程控制，节省了人工提高了整体电能利用效率；简化了接线施工简单；易操作易使用；分时间段调光以及分时间段定时开关利于减少光污染及绿色节能。
附图说明
17.图1为本实用新型远程控制系统结构示意图。
18.图2为本实用新型本地控制系统结构示意图。
19.图3为本实用新型开关电源电路图。
20.图4为本实用新型dc-dc降压稳压单元电路图。
21.图5为本实用新型mesh蓝牙wifi模块电路图。
22.图6为本实用新型电压调整电路图。
23.图7为本实用新型实时时钟电路图。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。
25.实施例1：一种wifi-mesh组网分段定时调光电源，参见图1至图7，由准谐振开关电源电路，降压供电模块，蓝牙wifi模块，实时时钟模块，电子调光单元几大主要部分组成。开关电源部分由开关电源主控及功率输出、光耦隔离电压采样反馈几个单元组成，控制部分
由 esp32s通讯模块，实时时钟电压采样比例调整这几个单元组成。esp32s通讯模块具备蓝牙和wifi的全部功能，dc-dc降压稳压供电给esp32s通讯模块，实时时钟供电，本系统利用wifi通讯协议或者蓝牙通讯协议，与互联网或者手机等移动终端设备进行通信。
26.准谐振开关电源电路参见图3，开关电源芯片采用u4-zcc7331，具有功率因数校正和准谐振功能，功率因数校正可以提升电网利用效率，谐振功能可以减小开关管的损耗从而降低开关管的发热量，增加了开关管的可能性，又增加开关电源的转换效率。输入emc滤波单元包括cx1、cx2、c10安规电容器、cy1与cy2的y电容器，t2、t3共模电感等组成输入emc滤波可以提高电磁兼容，交流电经过cx1、t2、cx2、t3然后到整流滤波单元。整流滤波单元包括整流桥d4，由c11，c12，l2，低通滤波的准谐振单元，d4d 交流输入端和c10并联经过整流桥d4直流电正极和负极并联c11直流电正极和l2串联后正极和c12以及和变压器同名端连接，c12另外一端和d4直流电负极连接，基准电压单元包括u6 tl431、r27、r32以及c23，它们结合在一起输出5v的稳定基准电压，r14一端和滤波电容器c16正极连接另外一端与c23、r26、r27、以及u6的1脚连接，u6的2脚与r32以及c23的另外一端与整流桥的负极连接，基准电压单元输出的基准电压是否稳定直接影响输出电压的波动从而影响控压精度。取样单元由r28、r29并联组成电流取样经过r22,c21积分后连接到zcc7331第6脚cs引脚，原边电压取样由r16、r30串联然后和开关变压器n2绕组并联，r16、r30串联的分压点连接到zcc7331低5脚dmag原边电压控制引脚，调光单元由q2、r24、r25、c25组成电压平滑积分然后控制次级稳压单元进行线性调光，r24与次级稳压单元r19、r33、u7-3脚连接，r24另外一端与r25串联然后和q2漏极连接，平滑积分电容器c25一端接地另外一端和r24、r25的公共点连接，q2栅极与蓝牙连接次级稳压单元由光耦u5、u7以及次级电压取样r19、r33、光耦偏置电阻r20、r21组成，r19、r20、r21一端并联与输出次级整流滤波c13、c14、c15的正极连接，r19的另外一端和r33、r24以及u7 tl431的3脚连接，tl431的2脚与n3 n4绕组的同名端连接，次级稳压单元主要是限定输出最高电压，以及在调光单元的控制下线性调光或者开关控制。mos管开关激励由 d7、r17、r15、r18、q1组成，q1开关管漏极与变压器n1绕组异名端连接，d7、r17并联d7阴极端连接zcc7331的7脚gate开关脉冲输出引脚，d7阳极端连接rg电阻r15然后和开关管q1栅极连接，q1漏极连接变压器异名端，q1的源极与电流取样电阻r28、r29串联，同时在q1栅极与源极之间并联泄放电阻r18，由r8、r9、c9、d3组成n1绕组反峰吸收电路可以有效的保护开关管，r8、r9、c9并联然后和d3串联，r8、r9、c9的另外一端和d3的另外一端和变压器n1绕组并联。电源管理供电由两路供电一路是上电时刻，交流电经过输入emc滤波单元，整流滤波单元c12正极通过启动电阻r10,r11到 zcc7331供电引脚的8脚经过c17滤波，另外一路是在启动后变压器n2绕组经过d6整流c16滤波在串联d5到zcc7331供电引脚的8脚，电源管理外部调整单元由两个部分组成，一由r23、r34组成电位器手动调整，二由r31、光耦u5和次级稳压单元以及调光单元共同组成电子调整。u4的1脚外接震荡电阻r13, u4的3脚外接震荡电容器c19, u4的2脚与整流桥负极连接，u4的8脚与电源管理供电单元连接，u4的7脚开关管驱动输出经过r17、r15与q1栅极连接控制开关管的开关状态，u4的6脚电流取样反馈脚和电流取样电路c21、r22连接，u4的5脚与电压取样电路r16、r30、c22连接，u4的4脚为外部调整控制脚与r23、r31、c24连接形成手动调整控制，由调光单元，次级稳压单元，基准电压单元和r26、r31共同组成了电子调光，电子开关功能的自动控制单元。次级功率输出由d1、d2、c13、c14、c15、r7、c8以及t4组成，变压器次级n3和n4绕组并联后d1,d2二极管整流以及
c13、c14、c15滤波后经过t4输出到用户负载。
27.降压供电参见图4，由u2和输出电感l1以及自举电容c1、以及电压反馈电阻r5、r6组成，u2的3脚是电压输入端和开关电源的负载输出端c13正极连接，u2的3脚通过r501和u501的5脚工作使能连接，输出电感l1一端连接u2的2脚另外一端3.8v输出连接滤波电容器c7正极，r5 和r6串联组成电压取样，r5 一端连接滤波电容器c7正极另外一端连接u2的4脚，u2的4脚通过r6与c7负极连接，u2的2脚与6脚连接自举电容c1，dc-dc降压稳压供电单元用于将开关电源输出的电压，经降压稳压芯片jw5033s降为3.8v为esp32s蓝牙wifi模块和实时时钟供电。
28.wifi蓝牙模块参见图5，由esp32s模块组成，esp32s模块是wifi和蓝牙功能集成在一起的多功能无线通讯模块，在多装置情况下esp32s模块将自动进入wifi-mesh组网状态，在wifi-mesh状态下每个小时系统下的各个装置都会时间同步一次并且同步后的时间数据将存储，这样就保证了各个装置在到了定时时间后负载led灯同时进行开与关的一致性，esp32s模块把接收到的数据处理后通过wifi蓝牙模块25脚输出pwm信号到由q2电压采样比例调整电路，esp32s蓝牙wifi模块通过i2c总线读取rtc实时时钟发过来的年月周日时秒的数据或者esp32s模块通过互联网获取实时时间，并且和设置指令做运算然后从esp32s模块25脚输出定时调光控制信号控制开关电源的输出电压来改变负载led灯组的亮度实现调光以及开关控制。
29.实时时钟模块参见图6，由sd2403、外部数据保持电池、r3、r4、c2组成，sd2403的5脚6脚为iic数据通讯线通过通讯线可以给实时时钟设置新的年月日时秒数据也可以通过数据线从sd2403读取当前的年月日时秒数据，这些数据可以做时间方面的定时控制应用，在多装置wifi-mesh组网状态下每个小时实时时钟模块的时间将会重新校准且存储，保证各个装置的实时时钟模块时间将保持一致。
30.电压调整参见图7，由mos管q2、r24、r25、c25组成，q2的栅极和蓝牙13脚的pwm输出连接，q2的漏极和r25一端连接，r25另外一端连接r24和c25一端，r24另外一端和开关电源稳压反馈端u7的3脚连接，c25另外一端和dc-dc降压稳压供电单元输出滤波电容器c7负极连接，电压采样比例调整单元是wifi蓝牙ic将相应时间点对应亮度值的pwm信号，经mos管q2和阻容电阻组成的模拟可调电阻电路来调整采样分压比例来调整次级稳压单元的工作状态从而控制开关电源的输出电压，进而改变用户负载led模组灯的亮度实现调光和开关功能。当wifi蓝牙ic将25脚给出持续的低电平信号给q2栅极时q2工作在截止状态这时开关电源输出5v电压，不能点亮负载led灯组从而实现了灭灯关的控制，当wifi蓝牙ic将25脚给出持续的高电平信号给q2栅极时q2工作在导通状态这时开关电源输出12.5v电压，从而点亮负载led灯组从而实现了亮灯开的控制。
31.以12v的led照明模组调光电源为例：
32.pwm信号占空比在0%时，mos管q2完全不导通，电压采样比例调整电路等效为高阻，输出电压 uo=((r19+r33)/r33)*2.5=((12k+12k)/12k)*2.5=5v；低于亮灯电压因此负载灯不亮处于关断状态，而在pwm信号占空比在100%时，mos管q2完全导通，电压采样比例调整电路等效为r24和r25的串联总阻值4k，其与r33的并联等效阻值为(r33*4k)/(r33+4k)=(12k*4k)/(12k+4k)=3k，输出电压 uo=((r19+3k)/3k)*2.5=((12k+3k)/3k)*2.5=12.5v；达到负载亮灯电压处于开的状态，当wifi蓝牙模块25脚输出的pwm信号在0%-100%之间调节时，对
应的输出的电压在5v-12.5v之间调整电压，因为额定电压12v的led模组灯起始工作电压约5.5-6v额定亮度电压12v处于调光状态，故可以实现由wifi蓝牙ic控制的pwm的值来调整开关电源输出指定电压，进而改变用户负载led模组灯的亮度实现调光。
33.本系统通过mesh蓝牙wifi模块通过mesh组网实现远程控制和本地控制，参见图1和图2。
34.远程控制：移动端通过互联网发送控制信号到云服务器，云服务器通过网络把控制信号发送给具有wifi模块的调光电源，调光电源再通过mesh通讯方式把接收到的控制指令分发给网内的设备。电源上传数据的流程与上述流程相反。
35.本地控制下：移动端通过mesh通讯方式发送控制信号到调光电源，调光电源再通过mesh通讯方式把接收到的控制指令分发给网内的设备。mesh网络不与远程服务器建立连接的情况下，移动终端可以与任意一台设备进行连接，通过无线路由器组成wifi-mesh局域网络，进行本地控制。
36.mesh网络与远程服务器建立连接的情况下，移动终端与任意一台设备建立连接，通过无线路由器组成wifi-mesh远程控制网络，进行远程控制。wifi-mesh网络中与移动终端连接的设备叫做根设备。根设备能把移动端发来的数据通过wifi-mesh网络发送到网络中的所有设备，各个设备通过物理地址来解析移动端发来的数据，从而实现移动端连接任一设备就能控制网络中所有设备的功能。wifi-mesh具有多跳功能，这一功能可以实现远距离的组网，实现远距离的控制。wifi-mesh网络中的设备，通讯速率快，这样就可以实现网络中设备的同步功能，实现网络中所有设备的无延时控制。
37.上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关器件、电路结构及材料进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。