专利名称：利用电力载波远程监控灯光的智能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能灯光控制器，尤其涉及一种利用电力载波远程监控灯光的智能控制器。
背景技术：
随着通讯技术的发展，越来越多的信息通过互联网传输，缩短了人们之间的距离；越来越多的智能设备通过互联网控制，加速了人们对设备的控制。而这些通讯技术的应用，必须依赖建立通讯的网络，目前我国建立的相应的通讯网络有光纤网、以太网、双绞线等，这些网络的发展，均需要重新铺设线路，消耗大量的人力物力和时间。
发明内容
本实用新型的目的是为了提供一种利用当前在工业和民用设施中进行能源的传输的电力线网络作为通讯的介质，来进行远程设备控制，从而能节约新建通讯线路的费用、又节约开通时间的利用电力载波远程监控灯光的智能控制器。
本实用新型的目的是这样实现的利用电力载波远程监控灯光的智能控制器，其特点是，包括中央处理单元、通讯及命令解释单元、驱动执行单元以及电源及耦合电路；所述的电源及耦合电路的输出端与中央处理单元的输入端连接；所述的中央处理单元的输出端通过数据总线与通讯及命令解释单元的输入端双向连接；所述的通讯及命令解释单元的输出端通过数据线与驱动执行单元的输入端连接，所述的驱动执行单元的输出端与外接多路调光部件连接。
上述利用电力载波远程监控灯光的智能控制器，其中，所述的中央处理单元主要由神经元芯片、电力线收发器及存储器组成，各器件之间采用数据线双向连接；所述的通讯及命令解释单元主要包括命令分析解释器、亮度值存储器及开关状态寄存器，其中命令分析解释器的输出端分别与亮度值存储器及开关状态寄存器的输出端连接；所述的驱动执行单元由可控硅脉冲移相推动发生器、可控硅、继电器及驱动电路组成，其中可控硅脉冲移相推动发生器的输出端与可控硅的输入端连接，驱动电路的输出端与继电器的输入端连接，可控硅和继电器的输出端分别外接多路调光部件。
由于本实用新型采用了以上的结构，可以通过电力线远程控制灯光的开关及调节光度，而且可以读取灯的状态及实现灯与灯及灯与其它家用电器之间的联动，通过网关联到互联网上就更能发挥其实时监控，具有结构简单、通用、可靠、组网方便、实用性强的优点。
本实用新型的目的和特征由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1为本实用新型的原理方框图。
图2是本实用新型的中央处理单元的电路原理图。
图3为通讯及命令解释单元实施例的电路原理图。
图4是本实用新型单路驱动执行电路实施例之一的电路原理图。
图5是本实用新型单路驱动执行电路实施例之二的电路原理图。
具体实施方式
电力载波是将通讯信号按照一定的方法调制到高压或低压电力线的特定频段，实现信号传输的技术。
请参阅图1。本实用新型利用电力载波远程监控灯光的智能控制器主要由中央处理单元1、通讯及命令解释单元2、驱动执行单元3、电源及耦合电路4组成。电源及耦合电路4的输出端与中央处理单元1的输入端连接；中央处理单元1的输出端通过数据总线与通讯及命令解释单元2的输入端双向连接；通讯及命令解释单元2的输出端通过数据线与驱动执行单元3的输入端连接，所述的驱动执行单元的输出端与外接多路调光部件5或多路继电器6连接。
中央处理单元主要由神经元芯片、电力线收发器及存储器组成。神经元芯片内部固化的LonTalk通讯协议(LonTalk协议是由美国Echelon公司开发的一种通讯协议)提供了OSI参考模型所定义的全部七层服务，使装置中的应用程序能在网上对其他装置发送和接收报文而无需知道网络拓扑、名称、地址或其他装置的功能，从而方便的实现设备之间的互操作，甚至完全的对等通信，另外LonTalk协议能有选择地提供端到端的报文确认、报文证实、和优先级发送以便设定有界事务处理时间，对网络管理业务的支持使远程网络管理工具能通过网络和其他装置相互作用，包括网络地址和参数的重新配置、下载应用程序、报告网络问题和节点应用程序的起始/终止/复位。
该中央处理单元提供11个应用I0口，应用I0口可配置多种工作方式，从而借助于最小的外接电路实现灵活的输入输出功能，11个I0口可配置成任意的输入、输出及串行、并行的I0对象。
通讯及命令解释单元主要包括命令分析解释器、亮度值存储器及开关状态寄存器。这部分由通讯及命令解释芯片中的相应软件软件来实现，命令分析解释器把收到的信号解释编译后传给亮度值存储器及开关状态寄存器，然后驱动可控硅移相推动发生器及继电器推动电路。
驱动执行单元由可控硅脉冲移相推动发生器、可控硅、继电器及驱动电路组成，可外接多路调光和继电器输出图2为中央处理单元的实施例的电路原理图。该中央处理单元主要由神经元芯片、电力线收发器及存储器组成。
神经元芯片IC1是一种三CPU的8位通讯处理及控制芯片，型号例如为TMPN3150，可用于设计复杂的控制系统，共64个引脚，其中A0～A15为地址线，D0～D7为数据线，通过门电路进行外部存储器接口设计；IO0～IO10为11路应用I0口，共有34种预编程设置，可以有效地实现这11个I/O的测量、计时和控制等功能，本实施例配置成串行IO对象；CP0～CP4为5路通讯总线，分别接收发器PLT-22的CP0～CP4(其中CP3悬空)，负责数据出入、发送使能及冲突检测等。
存储器IC2选用32K的Flash闪存AT29C256，其A0～A14分别与CPU的A0～A14相连，～CE与CPU的A15相连作为片选，CPU的R/～W与～E通过一个非门U1A(例如型号74F04)和两个或门(例如型号74F32)U2A、U3A与闪存的～0E与～WE连接，以实现读写和输出使能。IO0～IO10可引出外接继电器及可控硅输出。本实施例仅用了IO8、IO10、IO2、103作为串行输入输出及握手信号。
复位电路IC3采用芯片MC33064D实现自动复位。
电力载波收发器IC4为市售的产品，型号例如为PLT-22，采用扩频及网络阻抗适应技术，以同步全双工通信方式进行高可靠性通信，数据信号采用二相相移键控(BPSK)方法被调制到电力线的110k-140kHZ和70k-95kHZ两个频段上，前者是主频段，后者是备用频段，当主频段的数据由于噪声被破坏，收发器会使用备用频段的数据，保证数据传输的可靠性，减少由于数据破坏重发次数，信号电平可编程选择为3.5v和7v峰值。神经元芯片跟电力线收发器通过CP0～CP4的网络通讯口连接通讯，其中CP0(7脚)、CP1(6脚)负责收发数据，CP2(5脚)为使能信号，CP4(4脚)为冲突检测，CP3在本实施例中不用。10MHZ的晶振负责给收发器提供稳定的时钟频率。
图中J2(型号例如为JP2)为跳线开关。
图3为通讯及命令解释单元实施例的电路原理图。通讯及命令解释单元(包括脉冲移相推动发生器)可由一块通讯及命令解释芯片IC5及相关器件来实现，该芯片的2、3、9、10、16、17、18、19八脚分别可接多路继电器与可控硅输出，6、7两脚接11.059MHZ的晶振，电容C10、C11起去耦作用。该芯片的1脚通过100k欧姆的电阻R4接到电源部分以实现脉冲移动推动发生器与可控硅的电源同步，电源部分有变压器、桥式整流及稳压电路组成，其中脉冲移动推动发生器、亮度值存储器及开关状态寄存器均由软件来实现。11、12、13、14四脚负责进行串口通讯，其中11脚为串行输入RXD(串行输入)，12脚为串行输出TXD(串行输出)，13脚发送响应CTS(发送响应)、14脚为发送请求RTS(发送请求)，它们分别接中央处理单元的IO10、IO8、IO2、IO3以串行通讯的方式传输数据。中央处理器通过串口通讯发送控制信号给通讯及命令解释单元，通讯及命令解释单元解码后将执行命令发送给驱动执行单元以驱动设备，同时又将驱动执行单元的执行状态回传给中央处理单元，从而实现对设备状态的实时读取。
图4、5分别为驱动执行单元实施例的电路原理图。本实施例提供了单路可控硅输出及单路继电器输出，其中可控硅输出的电路使用了光电耦合器件U5(型号MOC3022)进行隔离保护，可控硅电路中电容C1、R4及继电器电路中C3、R2起到滤波及信号保护的作用。输出端口通过接线端子外接电灯，接线端子的一端接电灯，电灯及接线端子的另一端分别接电源的零线与火线。实际上可根据需要有选择的设计成多路可控硅及继电器输出。
本实用新型的工作原理发送端将控制信号以电压注入的方式加载到交流电上，接收端通过耦合电路及电力线收发器调制解调后并经过信号补偿，然后再传给神经元芯片进行处理，神经元芯片与通讯及命令解释芯片之间以串行方式双向通讯，神经元芯片将控制信号发送给通讯及命令解释芯片，通讯及命令解释芯片根据电源的同步信号由软件来实现可控硅的脉冲移相推动，这样可控硅就可驱动与之连接的灯使其开启至相应的亮度，同时通讯及命令解释芯片把控制信号以亮度值的方式存贮在内部存储器中，并可根据请求将此亮度值回传给神经元芯片，神经元芯片再通过耦合电路及电力线收发器将回传信号调制到电力线上，通过电力线传送回发送端，这样就完成了一次调光控制及状态采集。
本实用新型利用电力载波远程监控灯光的智能控制器，结构简单、通用、可靠、组网方便，并可以通过网关联到外部其他网络，包括互联网，以实现在任何时间、任何地方对灯的监控。该控制器不仅可通过电力线远程对灯光进行开关、调光控制，而且可以读取灯的状态及实现灯与灯及灯与其它家用电器之间的联动，具有很强的实用性。
权利要求1.利用电力载波远程监控灯光的智能控制器，其特征在于，包括中央处理单元、通讯及命令解释单元、驱动执行单元以及电源及耦合电路；所述的电源及耦合电路的输出端与中央处理单元的输入端连接；所述的中央处理单元的输出端通过数据总线与通讯及命令解释单元的输入端双向连接；所述的通讯及命令解释单元的输出端通过数据线与驱动执行单元的输入端连接，所述的驱动执行单元的输出端与外接多路调光部件连接。
2.根据权利要求1所述的利用电力载波远程监控灯光的智能控制器，其特征在于，所述的中央处理单元主要由神经元芯片、电力线收发器及存储器组成，各器件之间采用数据线双向连接；所述的通讯及命令解释单元主要包括命令分析解释器、亮度值存储器及开关状态寄存器，其中命令分析解释器的输出端分别与亮度值存储器及开关状态寄存器的输出端连接；所述的驱动执行单元由可控硅脉冲移相推动发生器、可控硅、继电器及驱动电路组成，其中可控硅脉冲移相推动发生器的输出端与可控硅的输入端连接，驱动电路的输出端与继电器的输入端连接，可控硅和继电器的输出端分别外接多路调光部件。
专利摘要本实用新型利用电力载波远程监控灯光的智能控制器，包括中央处理单元、通讯及命令解释单元、驱动执行单元以及电源及耦合电路；电源及耦合电路的输出端与中央处理单元的输入端连接；中央处理单元的输出端通过数据总线与通讯及命令解释单元的输入端双向连接；通讯及命令解释单元的输出端通过数据线与驱动执行单元的输入端连接，驱动执行单元的输出端与外接多路调光部件连接。不仅可通过电力线远程对灯光进行开关、调光控制，而且可以读取灯的状态及实现灯与灯及灯与其它家用电器之间的联动，具有很强的实用性。它主要由神经元芯片、电力线收发器、输出电路及电源电路、耦合电路组成，结构简单、通用、可靠、组网方便，并可以通过网关联到外部其他网络，包括互联网，以实现在任何时间、任何地方对灯的监控。
文档编号H05B37/02GK2547088SQ0221685
公开日2003年4月23日 申请日期2002年4月17日 优先权日2002年4月17日
发明者侯志远, 刘福忠, 陆纯奇 申请人:上海广电信息产业股份有限公司