CN102204410B - 控制0-10v调暗接口电路与dali电路以调暗照明装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了便于作为在镇流器被断电之前存储的控制状态的信息以及由镇流器电路的接口电路接收的控制信息的函数而在DALI与模拟控制状态之间切换灯镇流器的系统以及方法。去极化电路与接口电路耦合并且确保跨整流器电路的一致极性而不管与在接口电路中错配线保护电路耦合的两条控制电线的极性。以这种方式，单个的接口电路提供双0-10V模拟与DALI控制以用于调暗照明装置而不管与接口电路耦合的壁挂式控制器是模拟还是DALI类型的控制器，因此削减了对当在DALI与模拟类型的控制器之间改变时切断与照明装置耦合的镇流器电路的需要。
Description
背景技术
本应用针对电子接口电路。它连同数字可寻址照明接口(DALI)电路以及0-10V调暗(dimming)接口电路获得特定应用，并且通过对其特定参考来说明。
经典0-10V调暗接口电路采用0-10V控制信号以在输出功率的实际范围内调暗照明装置。光亮水平通过由用户在0-10V的范围内设置的模拟电压水平来确定。这样的电路具有正-负极，其必须被遵循以便系统适当工作。该接口电路被要求提供可控电流，其与照明装置的电子元件电隔离，使得无源控制部件(例如触点以及电位计)可被用以调暗照明装置。
其他接口电路允许照明装置使用DALI标准协议来调暗。这样的电路一般不用极化，从而允许控制电线互换。光亮水平由传送至DALI控制总线的数字消息来控制(根据标准在高达22V处)。
去极化0-10V电源接口的尝试因此早就包括使用同步整流桥，其要求连续的通信以及在去极化电路中的二极管电桥。
接下来预期的新方法以及设备，其克服了以上提到的问题以及其他。
发明内容
根据一个方面，双控模拟与DALI接口电路包括隔离逆变器电路(其与电流调节器以及电压调节器耦合)，以及微控制器(其与隔离逆变器电路、电流调节器、以及电压调节器耦合)。该接口电路进一步包括去极化电路，其确保在与隔离逆变器电路电感耦合的整流器电路处的期望极性。
根据另一方面，提供镇流器电路的双0-10V模拟与DALI控制以用于调暗照明装置的方法包括：将该镇流器电路通电，读取存储在存储器中的控制状态信息并且在进入关断状态之前描述镇流器电路的控制状态，以及确定在进入关断状态之前该镇流器电路是否处于DALI控制状态。该方法进一步包括如果该镇流器电路在进入关断状态之前处于DALI控制状态则采用接收的DALI命令来控制镇流器电路，以及如果该镇流器电路在进入关断状态之前处于模拟控制状态则采用接收的模拟控制命令来控制该镇流器电路。
根据又另一方面，计算机可读媒介存储计算机可执行指令以供处理器执行，该指令包括当对照明装置镇流器电路通电时读取存储在存储器中的控制状态信息并且在进入关断状态之前描述镇流器电路的控制状态，以及确定在进入关断状态之前镇流器电路是否处于DALI控制状态。该指令进一步包括采用接收的DALI命令来控制镇流器电路(如果该镇流器电路在进入关断状态之前处于DALI控制状态)，以及采用接收的模拟控制命令来控制镇流器电路(如果该镇流器电路在进入关断状态之前处于模拟控制状态)。另外，该计算机可读媒介存储指令以用于当镇流器处于模拟控制状态时监视入局的对于DALI控制命令的控制信号，一旦探测到有效的DALI控制命令则更新在存储器中的控制状态信息以指示镇流器电路处于DALI控制状态。而且，该计算机可读媒介存储指令用于当镇流器处于DALI控制状态时监视入局的对于模拟控制命令的控制信号，以及一旦探测到模拟控制命令则更新在存储器中的控制状态信息以指示镇流器电路处于模拟控制状态。
附图说明
图1A以及1B图示了接口电路或者镇流器，其包括电流调节器，电流调节器包含在DALI镇流器板上的正电压总线与在接口电路中的隔离逆变器之间的一对串联电阻器。
图2图示了接口电路的一部分，其包括隔离变压器、整流器电路以及去极化电路。
图3图示了错配线保护电路(MPC)，其是0-10V-DALI接口电路的一部分。
图4图示了对照明装置(如，放电灯或者类似物)提供双0-10V与DALI控制的方法，例如可通过使用关于图1A-3所描述的以及根据本文所描述的各个方面的电路来采用该方法。
具体实施方式
参考图1A-3，图示了双模式接口电路或者镇流器电路10，其便于使用0-10V控制信号以及DALI控制信号或者任一或者二者以控制单个灯的调暗。接口电路10包括去极化电路110(图2)，其允许0-10V接口在非极化方式中被使用。类似DALI控制电路，0-10V接口的导线可不影响电路性能而被互换。即是，去极化电路140允许两条控制电线从电路10应用到灯或者其他装置而不管其极性。接口10还包括错配线保护电路140(图3)，其防止镇流器10由于控制电线与干线(mains)或者其他高压电线的意外连接而被损坏。即是，即便控制电线在安装期间不经意地被接线至干线，该错配线保护电路会保护接口电路。该错配线保护电路被配置使得它确保镇流器电路不管与错配线保护电路以及与控制装置耦合的两条可互换的控制电线的配线而运行。
在该方式中，接口电路10提供快速的、电隔离接口，其允许AC以及/或者DC信号被微控制器(其调节与其耦合的装置的参数，例如照明装置的发光度)接收。例如，接口电路10允许数据从微控制器传输至控制电线(如由DALI标准所要求的)，也允许低水平的电流穿过隔离障碍到控制导线(如由0-10V调暗标准所要求的)。两条控制电线仅需要被应用于照明装置(如，放电灯、白炽灯、高亮度放电灯、荧光灯、等等)，并且该照明装置不管哪种控制方法(如，0-10V或者DALI)被采用都对控制电线的极性不敏感。在0-10V调暗的例子中，接口电路提供低水平的电流供应给控制电线以提供无源调暗控制。在DALI调暗的例子中，控制接口允许照明装置通过用于0-10V调暗的相同两条控制电线按照IEC标准来接收并且传输编码的DALI包。在两者的例子中，控制电线与供应照明装置功率的干线电隔离。
双0-10V-DALI镇流器电路10允许照明装置例如在非指定时间期间(如，星期、月、年、等等)在模拟0-10V模式中被采用。如果并且当壁挂式模拟控制单元被替换成DALI控制器，该变化被感测并且不要求操作者更换与照明装置(如，在天花板内或者其他相对难以接近的地方)耦合的镇流器，该镇流器就持续工作。另一个优点存在于购买者(如，建筑公司或类似物)能够购买大量的镇流器电路而不必预先了解模拟或者DALI控制器是否将与其一起使用。即是，购买者可购买许多镇流器并且然后采用模拟、DALI、或者二者的控制机制以控制与镇流器耦合的照明装置。
另一个优点存在于对零售商或者厂商维持DALI以及模拟镇流器单独库存的需要的缓解，因为双模式镇流器10能在任一种模式中运行。而且电路10的双模式能被调整以用模拟以及任何合适的数字控制逻辑来执行，并且不限制于DALI控制。
相应地，图1A以及1B图示了接口电路10，其包括电流调节器12，电流调节器12包含一对在DALI镇流器板上的正电压总线与在接口电路10中的隔离逆变器40之间串联的电阻器14、16。在一个示例中，电阻器14、16是1MΩ的电阻器。在另一个示例中，单个的2MΩ电阻器被用于代替两个1MΩ的电阻器，应了解，电阻器在前的电阻器值以及本文所呈现的任何其他的部件值被提供仅用于示例性目的，并且本文所描述的实施例不限制于所提供的部件值，而是可包含任何合适的部件值以实现期望电路特征以及/或者功能性。
电压调节器20与电路的隔离逆变器部分40以及与在DALI镇流器上的正电压总线耦合。该电压调节器20包括钳位二极管22，其与隔离逆变器40耦合。该二极管22以及齐纳二极管24都与电阻器26以及DC输出调节供应电压28耦合。该齐纳二极管进一步与信号地线耦合。在一个示例中，电阻器26是3.3kΩ的电阻器。在另一个示例中，DC输出供应28是5V的供应电压。在又另一示例中二极管22是1N4148二极管。
隔离逆变器40包括变压器线圈T1a(如，20mH或者类似物)，其与集成电路U1(例如16-pin小外形集成电路(SOIC))耦合。在一个示例中，集成电路U1是CD4053芯片。线圈T1a在通往pin14的一端处耦合至微芯片U1并且在另一端处耦合至pin15。Pin14通过开关41与pin13耦合并且通过开关42与pin12耦合。Pin15通过开关43与pin1耦合并且通过开关44与pin2耦合。开关41以及42都进一步都与芯片U1的pin11耦合，并且开关43以及44与其pin10连接。Pin10还与pin11耦合。Pin3、4、以及5不连接，并且pin6、7、8以及9与大地地线(earth ground)耦合。电容器45跨隔离逆变器40被提供，并且通过总线46在一端与pin2以及13耦合，并且通过总线47在另一端与pin1以及12耦合。在一个示例中，电容器45是2.2nF的电容器。在另一个示例中，电容器具有大约12kHz的截止频率(cutoff frequency)。然而，应了解，电容器可具有任何合适的电容，其允许DALI信号通过。总线47与镇流器控制地线(未示出)，以及与信号地线耦合。
接口电路10进一步包括除以8计数器(DB8C)50，其与芯片U1以及与微控制器芯片60耦合。在一个实施例中，BD8C50是SOIC16-pin芯片，例如MC14018B或者类似物，并且微控制器60是可编程智能计算机(PIC)，例如20-pin SOIC(如，PIC16F690或者类似物)。DB8C的pin1以及11彼此耦合，与芯片U1的pin11，以及与芯片U1的pin10都耦合。DB8C的pin8、10、以及15与芯片U1的pin12耦合。
微控制器60的pin1以及DB8C50的pin16彼此耦合，与DC源62(如，在一个实施例中，源62是来自电压调节器20的调节供应电压输出28)耦合，以及与电容器64耦合。在一个示例中，DC源是5V的DC源。电容器64跨控制器60的pin1(Vdd)以及pin20(Vss)耦合，以及与信号地线耦合。在一个示例中，电容器64是0.1μF的电容器。
微控制器60的pin3(RA3)与DB8C50的pin14耦合。微控制器60的pin5(PIA)与在镇流器功率调节控制电路(未示出)中的脉宽调制(PWM)部件耦合。Pin6(RC4)传输至节点B，其与关于图3更细节描述的错配线保护电路耦合。Pin8(RC6)与电阻器66耦合，其进而与节点A耦合。节点A与关于图3更细节描述的错配线保护电路耦合，在一个示例中，电阻器66是10kΩ的电阻器。
微控制器60的pin14(AN6)接收0-10V输入并且与微控制器60的pin18(AN1)以及与隔离逆变器40的总线46耦合。Pin15(AN5)与灯镇流器电路耦合并且在灯故障发生的情况下接收灯故障信号。微控制器的其余的pin(pin2、4、7、9、10、11、12、13、16、17、以及19)不连接。
图2图示了接口电路10的一部分80，其包括隔离变压器T1b、整流器电路90、以及去极化电路110。隔离变压器T1b与图1A的变压器线圈T1a电感耦合，并且与整流器电路90耦合。即是，隔离变压器T1b在二极管92与94之间的第一端耦合，并且在二极管96与98之间的第二端耦合。电容器100与二极管92与96在第一端处耦合，并且与二极管94与98在第二端处耦合。电容器100进一步与去极化电路110的负极端子101耦合。二极管92以及94与去极化电路110的正极端子102耦合。在一个示例中，二极管92、94、96、98是1N4148二极管，并且电容器是2.2nF的电容器。
去极化电路110包括集成电路U3。在一个示例中该集成电路U3是CD4053芯片。集成电路U3包含多个开关，其选择性地被合上以确保跨端子101与102的极性保持不变，其确保整流器电路(以及因此镇流器10)不管与错配线保护电路耦合的两条控制导线或者电线(图3)的配置而适当的运行。
芯片U3的pin2与正极端子102以及与开关112耦合。Pin2进一步与芯片U3的pin13耦合，其进而与开关114耦合。芯片U3的pin10与开关112以及114耦合。
芯片U3的pin1与负极端子101、与开关116、以及与芯片U3的pin12耦合。Pin12与开关118耦合。Pin1以及12还与大地地线耦合。芯片U3的pin11与开关116以及开关118二者耦合。
芯片U3的pin14与开关114以及118耦合，以及与端子C1(其与错配线保护电路140耦合(图3))耦合。芯片U3的pin15与开关112以及开关116耦合，以及与错配线保护电路140的端子C2耦合(图3)。芯片U3的pin15进一步与电阻器120耦合，其进而与比较器122的pin1耦合。芯片U3的pin3、4以及5不连接，并且pin6、7、8以及9与大地地线连接。
在一个示例中，比较器122是LM397电压比较器。比较器122的pin2与大地地线耦合。比较器122的pin3与电阻器124耦合，电阻器124进而与芯片U3的pin14耦合。比较器122的pin4与芯片U3的pin10以及11耦合。比较器122的pin5与电阻器126耦合，电阻器126进而与电压源或者端子128耦合。根据一个示例，电阻器120以及124是150kΩ的电阻器，电阻器126是100kΩ的电阻器，并且电压源128是19V的源。
仍参考图2，隔离电源电路130被图示，其驱动芯片U3的开关。电路130包括变压器线圈T1c，其与线圈T1b以及T1a电感耦合(图1A)。线圈T1c的第一端与电容器131耦合，电容器131进而与二极管132的阳极以及与二极管133的阴极耦合。二极管132的阴极与电容器134、与齐纳二极管135的阴极、以及与端子136耦合。变压器线圈T1c的第二端与二极管133的阳极、电容器134、以及齐纳二极管135的阳极耦合。在一个示例中，电容器131是0.01nF的电容器、以及电容器134是10μF电容器。在另一个示例中，二极管132、133是1N4148二极管，以及齐纳二极管是19V齐纳二极管。在另一个示例中，端子136是19V端子。
图3图示了错配线保护电路(MPC)140，其是0-l0V-DALI接口电路10的一部分。MPC140包括8-pin SOIC光敏晶体管142，其具有发光二极管(LED)144，发光二极管144与光敏晶体管142的pin1耦合，光敏晶体管142的pin1进而与节点A(如，图1B的电阻器66)耦合。LED144进一步与光敏晶体管142的pin2耦合，光敏晶体管142的pin2与节点B(如，图1B的微控制器60的pin6)耦合。光敏晶体管142的pin5与晶体管146的发射极、以及与电阻器148(其在第二端与大地地线耦合)的第一端耦合。在一个示例中电阻器148是100kΩ的电阻器。光敏晶体管142的pin6与电阻器150耦合，电阻器150进而与电压源152耦合。在一个示例中，电阻器150是100kΩ的电阻器，并且电压源152是19V的源。
Pin5另外与第一金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)154的栅极以及与第二MOSFET156的栅极耦合。电阻器148的第二端与每个MOSFET154、156的源极耦合。MOSFET154的漏极与电阻器158(如，910Ω的电阻器或者类似物)耦合，而MOSFET156的漏极与正温度系数(PTC)热敏电阻160(如，500Ω或者类似物)耦合，热敏电阻160进而与第一控制电线161耦合。MOSFET156的漏极以及热敏电阻160另外与在双齐纳二极管部件164中的第一齐纳二极管162、以及与端子C1(其与芯片U3的pin15耦合(图2))耦合。
电阻器158与在双齐纳二极管部件164中的第二齐纳二极管166、以及端子C2(其与芯片U3的pin14耦合(图2))耦合。电阻器158、第二齐纳二极管166、以及端子C2进一步与第二控制电线167耦合。在一个示例中，齐纳二极管162、166是18V的齐纳二极管。
一对双肖特基二极管部件168、174跨端子C1与C1耦合。例如，第一双肖特基二极管部件168包含肖特基二极管170，其具有在端子C1与热敏电阻160之间连接的、并且与肖特基二极管172的阴极连接的阳极。肖特基二极管170的阴极与在第二双肖特基二极管部件174中的肖特基二极管176的阴极耦合。肖特基二极管176的阳极与肖特基二极管178的阴极耦合，肖特基二极管178的阴极进而与在端子C2与第二控制电线167之间的总线耦合。二极管172以及178的阳极与大地地线耦合，并且二极管170以及176的阴极与电压端子(如，19V或者类似物)耦合。
图4图示了对照明装置(如，放电灯或者类似物)提供双0-10V与DALI控制的方法，例如可使用关于图1A-3所描述的电路以及根据本文所描述的各个方面来采用该方法。当第一次镇流器在用户现场处被通电，它被认为处于0-10V控制模式。在该假设下，如果镇流器是在0-10V控制器上，它将立即工作。如果镇流器是在DALI控制器上，它将全开启(如，在最亮的状态)。一旦合法的DALI消息第一次出现，该镇流器将返回到运行的DALI模式。镇流器的状态(DALI或者0-10V)能在非易失性存储器(未示出)中被记录，使得在电中断之后，该镇流器将以适当的状态恢复运行。因为对DALI镇流器来说使用干线来开启/关闭不是正常状况，通电之后而直接到0-10V控制模式也是可以接受的。使用图4的算法，通过交换控制器以及用它们发出适当简单的控制请求在0-10V运行与DALI运行之间随意地切换通电的镇流器是可能的。如果功率是循环的，该镇流器则保持它之前在电可编程只读存储器(EPROM)中的状态。
相应地，在220处，镇流器通电。在222处，关于镇流器在断电之前是否处于DALI模式做出确定。该确定能通过读取来自所采用以存储镇流器控制状态的存储器或者计算机可读媒介的最新近存储的镇流器控制的状态而做出。如果确定了在断电之前该镇流器处于DALI模式，那么该方法进入到230，其中当监视到可能指示切换到0-10V控制模式的A/D信号时，该镇流器根据接收的DALI消息被控制(如，调暗以及/或者调亮)。
如果确定在关闭之前该镇流器不处于DALI模式，则在224处，当监视入局的可能指示切换到DALI模式的DALI消息该镇流器使用A/D信号(如，0-10V控制模式)来控制。在226处，关于DALI消息是否被探测到做出确定。如果无DALI消息被探测到，该方法返回至224用于镇流器的持续的0-10V控制。
如果在226处探测到DALI消息，则在228处该镇流器被认为是处于DALI控制模式，并且存储器被更新以反映镇流器控制的状态。在230处，当监视指示切换到0-10V模式的A/D信号时，镇流器以DALI模式被控制。在232处，关于所监视的或者所探测的A/D电压是否在预定的时间期间T1少于预定的阈值电压V1做出确定。在一个实施例中，预定的阈值电压是大约9V，而且预定的时间期间是大约20ms。如果所探测的A/D电压对于至少的T1不在V1之下，则该镇流器仍处于DALI模式并且该方法返回至230以在DALI控制模式中持续运行。如果所探测的A/D电压对于至少的时间期间T1在V1之下，则所探测的电压与有效DALI消息不一致，该镇流器被确定处于0-10V控制模式，并且存储器被更新以反映该镇流器处于0-10V控制模式。当监视DALI消息时，该方法则返回至224以用于0-10V控制。
应了解，对执行图4的方法的一个或者多个计算机可执行算法被存储在与采用镇流器或者接口电路10的装置关联以及/或者集成的永久存储器300。例如，该方法可被存储成一系列计算机可执行指令，其从存储器300被调用并且由处理器302执行。
根据示例，镇流器在工厂现场可被通电以及对该镇流器检查0-10V与DALI功能。当镇流器在工厂测试期间使用EPROM来保存其状态时，该状态在最后的功能测试期间被简单重设成0-10V模式。
在高亮度放电(HID)灯的例子中，数字镇流器能具有在通电与初始调暗命令(它是否是DALI或者0-10V)之间增加的延时(如，15分钟或者某些其他预定的延时)。
应了解，前述的示例出于示例性的目的而提供并且本主题创新不限制于本文呈现值的具体值或者范围。相反，本主题创新可采用或者以别的方式包含任何合适的值或者值的范围，这将被本领域内技术人员所了解。
本发明参考优选的实施例已经被描述。显然，一旦阅读并且理解先前的详细说明，修改以及变更可由本领域内其他技术人员想到。意在是本发明应理解为包括所有这样的修改以及变更。
Claims (12)
1. 一种提供镇流器电路的0-10V调暗接口电路与数字可寻址照明接口DALI电路两种模式的控制以用于调暗照明装置的方法，包括：
将所述镇流器电路通电；
读取存储在存储器中的控制状态信息并且在所述镇流器电路进入关断状态之前描述所述镇流器电路的控制状态；
确定在所述镇流器电路进入所述关断状态之前所述镇流器电路是否处于数字可寻址照明接口DALI控制状态；
如果所述镇流器电路在进入所述关断状态之前处于数字可寻址照明接口DALI控制状态，采用接收的数字可寻址照明接口DALI命令来控制镇流器电路；以及
如果所述镇流器电路在进入所述关断状态之前处于模拟控制状态，采用接收的模拟控制命令来控制该镇流器电路。
2. 如权利要求1所述的方法，进一步包括当所述镇流器处于模拟控制状态时监视入局的对于数字可寻址照明接口DALI控制命令的控制信号。
3. 如权利要求2所述的方法，进一步包括探测有效的入局的数字可寻址照明接口DALI控制命令。
4. 如权利要求3所述的方法，进一步包括当探测到有效的数字可寻址照明接口DALI控制命令，更新在所述存储器中的控制状态信息以指示所述镇流器电路处于数字可寻址照明接口DALI控制状态。
5. 如权利要求1所述的方法，进一步包括当所述镇流器处于数字可寻址照明接口DALI控制状态时，监视入局的对于模拟控制命令的控制信号。
6. 如权利要求5所述的方法，进一步包括探测入局的模拟控制命令。
7. 如权利要求6所述的方法，进一步包括当探测到模拟控制命令时，更新所述存储器中的控制状态信息以指示所述镇流器电路处于模拟控制状态。
8. 如权利要求6所述的方法，其中探测入局的模拟控制命令包括：
比较与入局控制命令关联的模拟电压和预定的阈值电压V1；
确定对于在预定的时间期间T1内所述模拟电压是否小于所述预定的阈值电压V1；以及
如果对于至少在预定的时间期间T1内所述模拟电压小于所述预定的阈值电压V1，则识别所述入局的控制命令为模拟控制命令。
9. 如权利要求8所述的方法，其中所述预定的阈值电压V1是9伏特。
10. 如权利要求8所述的方法，其中所述预定的时间期间是20ms。
11. 一种提供镇流器电路的0-10V调暗接口电路与数字可寻址照明接口DALI电路两种模式的控制以用于调暗照明装置的方法，包括：
当对照明装置镇流器电路通电时，读取存储在存储器中的控制状态信息并且在所述镇流器电路进入关断状态之前描述镇流器电路的控制状态；
确定在所述镇流器电路进入所述关断状态之前所述镇流器电路是否处于数字可寻址照明接口DALI控制状态；
如果所述镇流器电路在进入所述关断状态之前处于数字可寻址照明接口DALI控制状态，则采用接收的数字可寻址照明接口DALI命令来控制所述镇流器电路；
如果所述镇流器电路在进入所述关断状态之前处于模拟控制状态，则采用接收的模拟控制命令来控制所述镇流器电路；
当所述镇流器处于所述模拟控制状态时，监视入局的对于数字可寻址照明接口DALI控制命令的控制信号；
当探测到有效的数字可寻址照明接口DALI控制命令，则更新所述存储器中的控制状态信息以指示所述镇流器电路处于数字可寻址照明接口DALI控制状态；
当所述镇流器处于数字可寻址照明接口DALI控制状态时，监视入局的对于模拟控制命令的控制信号；以及
当探测到所述模拟控制命令，则更新在所述存储器中的控制状态信息以指示所述镇流器电路处于模拟控制状态。
12. 如权利要求11所述的方法，还包括：
比较与入局的控制命令关联的模拟电压和预定的阈值电压V1；
确定对于在预定的时间期间T1内所述模拟电压是否小于所述预定的阈值电压V1；以及
如果对于至少在预定的时间期间T1内所述模拟电压小于所述预定的阈值电压V1，则识别所述入局的控制命令为模拟控制命令。
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