一种基于DALI协议的智能照明控制装置的制作方法

一种基于dali协议的智能照明控制装置
技术领域
1.本实用新型涉及智能照明技术领域，尤其涉及一种基于dali协议的智能照明控制装置。


背景技术：

2.随着信息技术与网络技术的快速发展，照明控制系统更加朝着智能化，便捷化、易操作的方向发展。dali数字化可寻址调光接口(digital addressable lighting interface)简称dali，dali系统以其简洁的布线方式、节点设备的接入与移除操作简单等特点，被广泛的应用在照明控制领域。
3.然而，常规的通信电路结构比较复杂，需要将dali信号反复转换多次，导致信号衰减严重，并控制电路往往是由大量的使用直流电源的集成电路组成，无法直接与使用交流电的灯具开关连接，同时缺乏电量的相关计量手段，导致现有的照明控制系统电路结构复杂且功能单一。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于dali协议的智能照明控制装置，其能解决现有的照明控制系统电路结构复杂且功能单一的问题。
5.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
6.一种基于dali协议的智能照明控制装置，包括用于实现通信隔离的通讯模块、用于灯具交流开关的断路器控制模块、用于平滑调光的双色温调光模块、用于电能功耗计算的电能计量模块和主控模块，所述通讯模块和电能计量模块均与断路器控制模块连接，所述通讯模块、断路器控制模块、双色温调光模块和电能计量模块均与主控模块。
7.优选的，所述通讯模块包括整流电路和隔离电路，所述整流电路包括整流器p1、开关稳压器u4、电容c5、电容c17、电容c25、电阻r13、电阻r20、电阻r21、电阻r24、电感l1、二极管d9和熔断器f4，所述整流器p1的输入端与断路器控制模块连接，所述电容c5的一端、电阻r13的一端和开关稳压器u4的电源端vcc均与整流器p1的输出端连接，所述开关稳压器u4的检测端issn、开关稳压器u4的驱动管集电极dre和开关稳压器u4的开关电极sc均与电阻r13的另一端连接，所述二极管d9的负极和电感l1的一端均与开关稳压器u4的开关管发射极se连接，所述电容c17的一端与开关稳压器u4的定时电容端cap连接，所述电阻r20的一端、电阻r24的一端和电容c25的一端均与电感l1的另一端连接，所述电阻r20的另一端和电阻r21的一端均与开关稳压器u4的比较器反向输入端vfb连接，所述电阻r24的另一端和熔断器f4的一端均与隔离电路连接，所述整流器p1的接地端、开关稳压器u4的接地端、电容c5的另一端、电阻r21的另一端、电容c17的另一端、二极管的正极、电容c25的另一端和熔断器f4的另一端均接地。
8.优选的，所述隔离电路包括整流桥d1、光耦u1、光耦u2、电容c1、电容c2、电容c3、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、二极管d3、二极管d4和三极管q1，所述电阻
r24的另一端和熔断器f4的一端均与整流桥d1的输入端连接，所述二极管d3的负极、电阻r4的一端和电阻r5的一端均与整流桥d1的正极连接，所述二极管d3的负极和电容c2的一端均与光耦u1的输出侧的正极连接，所述光耦u1的输出侧的负极与电阻r2的一端连接，所述光耦u1的输入侧的正极与电容c1的一端连接，所述光耦u1的输入侧的负极与主控模块连接，所述电阻r2的另一端和电阻r3的一端均与三极管q1的基极连接，所述电阻r3的另一端、电容c2的另一端、三极管q1的发射极和二极管d4的正极均与整流桥d1的负极连接，所述三极管q1的集电极与电阻r4的另一端连接，所述电阻r5的另一端与光耦u2的输入侧的正极连接，所述二极管d4的负极与光耦u2的输入侧的负极连接，所述光耦u2的输出侧的正极与电容c3的一端连接，所述光耦u2的输出侧的负极和电阻r6的一端均与主控模块连接。
9.优选的，所述断路器控制模块包括电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、场效应管q2、场效应管m1、二极管d7、电容c33、电容c35和继路器jd1，所述电阻r11的一端与主控模块连接，所述电阻r11的另一端与场效应管q2的栅极连接，所述场效应管q2的漏极与电阻r10的一端连接，所述电阻r10的另一端和电阻r9的一端均与场效应管m1的栅极连接，所述电阻r9的另一端和电容c35的一端均与场效应管m1的源极连接，所述电容c33的一端、二极管d7的负极和电阻r12的一端均与场效应管m1的漏极连接，所述电阻r12的另一端与继路器jd1的输入端连接，所述通讯模块的输入端和电能计量模块的输入端均与继路器jd1的输出端连接。
10.优选的，所述双色温调光模块包括第一信号转换器u5、第二信号转换器u7和插接座j2，所述第一信号转换器u5的输入端和第二信号转换器u7的输入端均与主控模块连接，所述第一信号转换器u5的输出端和第二信号转换器u7的输出端均与插接座j2连接。
11.优选的，所述电能计量模块包括电压互感器z1、电流互感器z2、计量芯片u8、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r23、电阻r25、电容c36、电容c37、电容c38和电容c39，所述电压互感器z1输入侧的一端与断路器控制模块连接，所述电压互感器z1输入侧的另一端与电阻r14的一端连接，所述电阻r15的一端和电阻r23的一端均与电压互感器z1输出侧的一端连接，所述电阻r23的另一端和电容c36的一端均与计量芯片u8的电压信号输入端vp连接，所述电流互感器z2的一端和电阻r16的一端均与电阻r17的一端连接，所述电阻r16的另一端和电阻r18的一端均与电流互感器z2的另一端连接，所述电阻r17的另一端和电容c37的一端均与计量芯片u8的电流信号正向输入端ip连接，所述电阻r18的另一端和电容c38的一端均与计量芯片u8的电流信号反向输入端in连接，所述计量芯片u8的数据输出端tx通过电阻r19与主控模块连接，所述计量芯片u8的脉冲输出端pf通过电阻r25与主控模块连接，所述电阻r15的另一端、电压互感器z1输出侧的另一端、电流互感器z2的另一端、电容c37的另一端、电容c38的另一端、电容c39的另一端和计量芯片u8的接地端gnd均接地。
12.优选的，所述主控模块为型号为nuc029的芯片。
13.相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：通过通讯模块实现主机与从机之间的通信隔离，提高dali信号的稳定，同时断路器控制模块通过直流电压控制使用交流电压的灯具开关，简化电路结构，并且利用双色温调光模块根据主控模块输出的信号实现平滑调光，再通过电能计量模块测量用电量以及功率参数，以满足智能照明多功能控制的需求。
附图说明
14.图1为本实用新型所述的整流电路的电路图。
15.图2为本实用新型所述的隔离电路的电路图。
16.图3为本实用新型所述的双色温调光模块的电路图。
17.图4为本实用新型所述的断路器控制模块的电路图。
18.图5为本实用新型所述的电能计量模块的电路图。
19.图6为本实用新型所述的dc-dc模块的电路图。
20.图7为本实用新型所述的主控模块的电路图。
具体实施方式
21.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
22.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：
25.如图1-7所示，一种基于dali协议的智能照明控制装置，包括用于实现通信隔离的通讯模块、用于灯具交流开关的断路器控制模块、用于平滑调光的双色温调光模块、用于电能功耗计算的电能计量模块和主控模块，所述通讯模块和电能计量模块均与断路器控制模块连接，所述通讯模块、断路器控制模块、双色温调光模块和电能计量模块均与主控模块。在本实施例中，通过通讯模块实现主机与从机之间的通信隔离，提高dali信号的稳定，同时断路器控制模块通过直流电压控制使用交流电压的灯具开关，简化电路结构，并且利用双色温调光模块根据主控模块输出的信号实现平滑调光，再通过电能计量模块测量用电量以及功率参数，以满足智能照明多功能控制的需求。
26.优选的，所述断路器控制模块包括电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、场效应管q2、场效应管m1、二极管d7、电容c33、电容c35和继路器jd1，所述电阻r11的一端与主控模块连接，所述电阻r11的另一端与场效应管q2的栅极连接，所述场效应管q2的漏极与电阻r10的一端连接，所述电阻r10的另一端和电阻r9的一端均与场效应管m1的栅极连接，所述电阻r9的另一端和电容c35的一端均与场效应管m1的源极连接，所述电容c33的一端、二极管d7的负极和电阻r12的一端均与场效应管m1的漏极连接，所述电阻r12的另一端与继路器jd1的输入端连接，所述通讯模块的输入端和电能计量模块的输入端均与继路器jd1的输出端连接。在本实施例中，主控模块内嵌电源输出的24v给予供电，向断路器控制模块输出一个
控制信号(pwm3)，使得场效应管q2导通，使得场效应管m1的栅极有电压存在，使得场效应管m1导通，此时场效应管m1的漏极有电压进入继路器jd1中，优选的，继路器jd1的型号为hf115f，使得继路器jd1的常开触点闭合通电，控制灯光交流开关通电，实现小电流控制大电流，不需要可控硅也可以避免灯具光灯后出现微亮现象，电路更简单，提高了可靠性。
27.优选的，所述通讯模块包括整流电路和隔离电路，所述整流电路包括整流器p1、开关稳压器u4、电容c5、电容c17、电容c25、电阻r13、电阻r20、电阻r21、电阻r24、电感l1、二极管d9和熔断器f4，所述整流器p1的输入端与断路器控制模块连接，所述电容c5的一端、电阻r13的一端和开关稳压器u4的电源端vcc均与整流器p1的输出端连接，所述开关稳压器u4的检测端issn、开关稳压器u4的驱动管集电极dre和开关稳压器u4的开关电极sc均与电阻r13的另一端连接，所述二极管d9的负极和电感l1的一端均与开关稳压器u4的开关管发射极se连接，所述电容c17的一端与开关稳压器u4的定时电容端cap连接，所述电阻r20的一端、电阻r24的一端和电容c25的一端均与电感l1的另一端连接，所述电阻r20的另一端和电阻r21的一端均与开关稳压器u4的比较器反向输入端vfb连接，所述电阻r24的另一端和熔断器f4的一端均与隔离电路连接，所述整流器p1的接地端、开关稳压器u4的接地端、电容c5的另一端、电阻r21的另一端、电容c17的另一端、二极管的正极、电容c25的另一端和熔断器f4的另一端均接地。进一步的，所述隔离电路包括整流桥d1、光耦u1、光耦u2、电容c1、电容c2、电容c3、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、二极管d3、二极管d4和三极管q1，所述电阻r24的另一端和熔断器f4的一端均与整流桥d1的输入端连接，所述二极管d3的负极、电阻r4的一端和电阻r5的一端均与整流桥d1的正极连接，所述二极管d3的负极和电容c2的一端均与光耦u1的输出侧的正极连接，所述光耦u1的输出侧的负极与电阻r2的一端连接，所述光耦u1的输入侧的正极与电容c1的一端连接，所述光耦u1的输入侧的负极与主控模块连接，所述电阻r2的另一端和电阻r3的一端均与三极管q1的基极连接，所述电阻r3的另一端、电容c2的另一端、三极管q1的发射极和二极管d4的正极均与整流桥d1的负极连接，所述三极管q1的集电极与电阻r4的另一端连接，所述电阻r5的另一端与光耦u2的输入侧的正极连接，所述二极管d4的负极与光耦u2的输入侧的负极连接，所述光耦u2的输出侧的正极与电容c3的一端连接，所述光耦u2的输出侧的负极和电阻r6的一端均与主控模块连接。在本实施例中，整流器p1为一个整流桥(输入交流电压，输出直流24v)，整流器p1输出的直流24v，经过电容c5过滤低频信号，然后提供给开关稳压器u4供电，优选的，开关稳压器u4的型号为st-mc34063acd-tr，其内部具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器，r—s触发器和大电流输出开关电路等组成，当开关稳压器u4获得直流24v，其内部都会运作起来，开关稳压器u4的开关管发射极se输出的电压经过电感l1中储存起来，当电流变小时，电感l1就会释放电能，输出的电压经过采样电阻r20和电阻r21与开关稳压器u4的比较器反向输入端vfb相连得出最终的电压为uo＝1.25*(1+r20/r21)，再经过电容c35进行滤波。其中电容c17的电容作用是设置工作频率，调节电容c17可使工作频率100-100khz范围内变化。当从机需要发出应答信号时，从机单片机通过光耦u1控制三极管q1的导通/截止将指令发送至总线。其中，整流桥d1实现总线信号的无极性转变，电容c2在总线高电平时充电，在总线电平被拉低时为三极管q1提供工作电源，保证三极管q1的导通，二极管d3防止电容c2通过总线放电，电阻r4的作用是限流及防止线路有震荡。当从节点接收指令时，总线信号经光耦u2传送至从机单片机，二极管d4防止光耦u2误动作，使得通讯模块在
接受及发送dali信号时都采用光电耦合器隔离接法，从而实现主机与从机之间通信隔离目的。以简单的电路结构，优化dali信号转换次数，使得dali信号衰减少，从而实现dali指令信号传输更加稳定、传输距离更远，并兼容osram、philips等国际知名品牌的dali控制系统。进一步的，通过主控模块中内嵌电源输出的24v，经过dc-dc(st-mc34063acd-tr)采样电阻可得到16v输出，通过dali总线输出16v可对无供电的传感器进行供电，从而实现简约，方便使用。
28.优选的，所述双色温调光模块包括第一信号转换器u5、第二信号转换器u7和插接座j2，所述第一信号转换器u5的输入端和第二信号转换器u7的输入端均与主控模块连接，所述第一信号转换器u5的输出端和第二信号转换器u7的输出端均与插接座j2连接。在本实施例中，所述第一信号转换器u5和第二信号转换器u7的型号均为gp8101，通过主控模块内嵌电源输出的24v给予供电，并输入一个0％-100％占空比的pwm信号(pwm1/pwm2)，经过第一信号转换器u5的输出端和第二信号转换器u7能线性转换成0-10v的模拟电压输出，且输出电压误差为《1％，及输出电压线性度误差为《0.5％。从而实现平滑，无闪烁的0-10v调光。
29.优选的，所述电能计量模块包括电压互感器z1、电流互感器z2、计量芯片u8、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r23、电阻r25、电容c36、电容c37、电容c38和电容c39，所述电压互感器z1输入侧的一端与断路器控制模块连接，所述电压互感器z1输入侧的另一端与电阻r14的一端连接，所述电阻r15的一端和电阻r23的一端均与电压互感器z1输出侧的一端连接，所述电阻r23的另一端和电容c36的一端均与计量芯片u8的电压信号输入端vp连接，所述电流互感器z2的一端和电阻r16的一端均与电阻r17的一端连接，所述电阻r16的另一端和电阻r18的一端均与电流互感器z2的另一端连接，所述电阻r17的另一端和电容c37的一端均与计量芯片u8的电流信号正向输入端ip连接，所述电阻r18的另一端和电容c38的一端均与计量芯片u8的电流信号反向输入端in连接，所述计量芯片u8的数据输出端tx通过电阻r19与主控模块连接，所述计量芯片u8的脉冲输出端pf通过电阻r25与主控模块连接，所述电阻r15的另一端、电压互感器z1输出侧的另一端、电流互感器z2的另一端、电容c37的另一端、电容c38的另一端、电容c39的另一端和计量芯片u8的接地端gnd均接地。在本实施例中，继电器jd1闭合后输入的电压u经限流电阻将电压转换为电流，经过电压互感器z1后级输出电流信号，再经过采样电阻r15和r23转化成输出电压信号vp(公式为vp＝(u/r14)*r15*r23))给到计量芯片u8(型号为hlw8032)电压信号输入端vp，同时输入的电流i经电流互感器z2后级输出电流信号，再经过采样电阻r16、r17和r18转化成输出电压信号为ip(公式为ip＝(i/2000)*r16*r17))和in(公式为in＝(i/2000)*r16*r18))(注：2000为此电流互感器z2(型号为zmct103e)内部的匝数比)给到计量芯片u8的电流信号正向输入端ip与电流信号反向输入端in。进一步的，通过一个dc-dc模块u9(型号为xl1509)转5v供电，经过计量芯片u8部集成两个adc和一个高精度的电能计量内核，且通过数据输出端tx和脉冲输出端pf，由此可以测量用电量以外，还可以测量电流、电压、功率等参数
30.优选的，所述主控模块为型号为nuc029的芯片u3，通过一个dc-dc模块转5v供电，引用主控模块的外设功能：1.定时器pwm信号，控制了第一信号转换器u5和第二信号转换器u7的pwm信号的输入0％-100％和控制了继电器jd1的导通或关短。2.通过uart串口通信，主控模块连接计量芯片u8(数据输出端tx和脉冲输出端pf，由此主控模块得到计量数据，可以
计算用电量以外，还可以测量电流、电压、功率等参数。并通过uart串口通信，主控模块相当于dali从机单片机发出0-5v信号通过dali协议收发电路与dali主机单片机稳定通信。并在主控模块的io口中接上一个led，当led闪烁时显示dali在接受信号。
31.对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。