CN102254411B - 一种遥控节能灯装置及其遥控控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种遥控节能灯装置，包括至少一个连接到AC电源线网络上的节能灯装置和遥控控制装置，所述节能灯装置包括有节能灯控制电路，所述遥控控制装置包括高频遥控发射器和载波频率信号转换器，所述载波频率信号转换器内设置有脉冲发送电路，所述载波频率信号转换器通过所述脉冲发送电路与所述AC电源线网络连接，所述节能灯控制电路连接第一脉冲接收电路，所述脉冲接收电路与所述AC电源线网络连接。本发明还提供该节能灯装置的遥控控制方法，通过本发明能够通过无线通讯方式对节能灯进行遥控控制，具有遥控距离远，使用方便，同时具有遥控信号接收稳定，抗干扰能力强，方便以后功能扩展等优点。

Description

一种遥控节能灯装置及其遥控控制方法

技术领域

本发明涉及节能灯领域，具体地涉及一种遥控节能灯装置及其遥控控制方法。

背景技术

当今世界的大趋势是推行环保，减低二氧化碳的排放量，这也是对国家可持续发展的一个必走的路向，因此节约能源的紧迫感使许多公司都致力于节能光源如荧光灯及LED灯的研究与生产。随着技术的不断进步，性能不断完善，成本逐渐降低的趋势下，它必须取代便宜但耗能大的白炽灯而作为主要的照明光源之一，随着科技的进步和生活水平的提高，人们对照明系统有着各式各样的要求，例如能对灯光进行遥控开关，光暗调控，延迟关灯，及能对场景的灯光控制等。

现有的照明控制系统多采用有线方式互相连接，其布线、安装及维护等比较繁锁，可扩展性差，欠缺灵活。

而现有的采用无线通讯方式互相联系的灯具与照明系统控制器在某程度上可解决以上问题，但一般市面所见采用无线通讯方式互相联系的灯具与照明系统控制器大都是用一个带有高频载波信号接收功能的电源开关去替换原来的墙掣，当这带有高频载波信号接收功能的电源开关收到来自高频遥控器发射出来的高频载波信号后会输出适当的墙掣开关控制信号来达到可遥控的目的，但这替换墙掣及布线的工作对一般用户来说也比较麻烦，兼且遥控只能操控整组灯具，不能对整组灯具中个别灯泡或灯泡组合进行控制，在应用上有欠灵活。

当然，现在也有一些产品是将整个高频载波信号接收电路和解调控制电路都放进节能灯内，然后通过遥控器发射出高频控制信号来达到直接操控节能灯的目的，这种办法虽然在使用上方便，用户无须做任何更改墙掣或布线的工作，但由于节能灯内空间所限，较难配置合适的高频载波信号接收天线和简单可靠的接收电路，因此采用这种方法的实用遥控操作距离一般较近，约5至15米左右，对那些家居较宽敞或遥控距离较远以及想同时间控制多个灯组的用户来说，该遥控距离不能满足他们的日常使用及日后扩展功能的要求。

由此可见，开发一种遥控距离较远，工作稳定，能够开关、调节亮度、延迟关灯，能对场景的灯光控制及能方便日后扩展、维护等的遥控节能灯系统是具有必要和长远意义的。

发明内容

本发明为解决上述现有节能灯的技术问题，尤其为克服现有遥控节能灯的上述技术缺陷，提供一种遥控节能灯装置及其遥控控制方法。

本发明实现发明目的采用的技术方案是，一种遥控节能灯装置，包括至少一个连接到AC电源线网络上的节能灯装置和遥控控制装置，所述节能灯装置包括有节能灯控制电路，所述遥控控制装置包括高频遥控发射器和载波频率信号转换器，所述高频遥控发射器用以发射带有遥控控制信号的高频载波频率，所述载波频率信号转换器与AC电源线网络连接，用以解调出所述高频载波频率中的遥控控制信号；所述载波频率信号转换器内设置有脉冲发送电路，所述载波频率信号转换器通过所述脉冲发送电路与所述AC电源线网络连接，所述节能灯控制电路连接第一脉冲接收电路，所述脉冲接收电路与所述AC电源线网络连接。

更好地，所述载波频率信号转换器还包括有：

供电电路，用以对所述载波频率信号转换器进行供电；

高频信号接收电路，用以接收所述高频载波频率；

第一MCU芯片，连接所述高频信号接收电路并解调出所述遥控控制信号；

AC电源电压过零点检测电路，输入端连接所述AC电源线网络，输出端连接所述第一MCU芯片；

所述第一MCU芯片与所述脉冲发送电路连接。

更好地，所述脉冲发送电路包括第一充电电容，所述第一充电电容与AC电源连接形成第一充电电路，所述第一充电电容还通过第一单向可控硅与所述AC电源连接，所述第一单向可控硅的信号输入端连接所述第一MCU芯片。

更好地，所述脉冲发送电路还包括第二充电电容，所述第二充电电容与AC电源连接形成第二充电电路，所述第二充电电容还通过第二单向可控硅与所述AC电源连接，所述第二单向可控硅的信号输入端连接所述第一MCU芯片。

更好地，所述脉冲发送电路与所述第一MCU芯片之间还设置有第二脉冲接收电路。

更好地，所述第一脉冲接收电路与所述节能灯控制电路之间设置有第二MCU芯片。

本发明还提供一种节能灯的遥控控制方法，包括以下步骤：

a.通过高频遥控发射器发射带有遥控控制信号的高频载波频率；

b.载波频率信号转换器解调出所述高频载波频率中的遥控控制信号并调制为脉冲信号，然后通过脉冲发送电路将脉冲信号迭加到AC电源线网络上并由AC电源线网络进行传送；

c.通过设置在节能灯装置内的第一脉冲接收电路接收由AC电源线网络进行传送的脉冲信号，并通过节能灯装置内的节能灯控制电路对节能灯进行控制。

更好地，所述b步骤的具体实现步骤是：

b1.设置在载波频率信号转换器中的高频信号接收电路接收来自高频遥控发射器的高频载波频率，并解调出遥控控制信号；

b2.将所述遥控控制信号输入第一MCU芯片，所述第一MCU芯片将所述遥控控制信号调制为脉冲信号；

b3.所述第一MCU芯片通过第一AC电源电压过零点检测电路从AC电源线网络获取AC电源电压过零点的时序，并将已调制的脉冲信号按预定的时序发送到脉冲发送电路，脉冲发送电路将脉冲信号迭加到AC电源线网络上并由AC电源线网络进行传送。

更好地，所述c步骤的具体实现步骤是：

c1.第一脉冲接收电路接收到脉冲信号后，第二MCU芯片将所述脉冲信号译码并解调为电压控制信号；

c2.节能灯控制电路根据第二MCU芯片输出的电压控制信号对节能灯进行控制。

更好地，所述第一MCU芯片将已调制的脉冲信号在AC电源电压过零点时间延后7.5至8.5毫秒的时间范围内按AC电源周期发送到脉冲发送电路，脉冲发送电路将脉冲信号迭加到AC电源线网络上并由AC电源线网络进行传送。

本发明的有益效果是：

1、本发明由于在载波频率信号转换器内空间较大，相对地较容易匹配出合适的天线来接收高频信号，而无须在空间极为紧张且一般用金属作为灯泡外壳的节能灯内设置复杂的高频接收电路接收高频信号，能避免由金属外壳对灯内接收天线产生的屏蔽效应，从而令整个节能灯的电路简化，便利于降低节能灯的成本；

2、在无须做任何更改墙掣或布线工作的条件下，能够通过无线通讯方式对节能灯进行遥控开关、调光、延迟开关及场景控制等，遥控距离远，使用方便，同时具有遥控信号接收稳定，抗干扰能力强，方便以后功能扩展等优点；

3、由于采用了脉冲发送电路将控制信号转为脉冲信号并迭加在AC电源电压上，其脉冲电压幅度较一般在电源线网络上的噪声大得多，因此讯噪比较高，有利于通过AC电源线网络作较远的距离传送，各节能灯的接收可靠性将会大大提高。

附图说明

图1、本发明遥控节能灯结构原理图；

图2、高频遥控发射器原理图；

图3、载波频率信号转换器原理图；

图4、节能灯装置的电路原理图；

图5、50Hz交流电压时序图；

图6、脉冲发送电路转发正半周期脉冲信号时序图；

图7、脉冲发送电路转发负半周期脉冲信号时序图；

图8、50Hz交流电压迭加了脉冲信号的时序图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细地说明。

一种遥控节能灯装置，参看附图1，主要包括：

高频遥控发射器100，用以发射带有遥控控制信号的高频载波频率；

载波频率信号转换器200，与AC电源线网络300连接；

第一脉冲接收电路400，设置于节能灯装置500内，第一脉冲接收电路400的输入端连接AC电源线网络300，第一脉冲接收电路的输出端与节能灯控制电路501连接。

高频遥控发射器100的电路框图参看附图2，包括有键盘101、控制芯片102、高频发射电路103、发射天线104以及显示LED105、背光LED106，遥控控制指令通过高频遥控发射器100上的键盘101输入至遥控器内的控制芯片102，控制芯片102把这些输入指令按既定通讯协议进行编码，然后对遥控器内的高频发射电路103进行调制，并通过遥控内的发射天线104将已调制的高频讯号用频率433.92MHz从空间发射出去。

载波频率信号转换器200的电路原理图参看附图3，包括：

供电电路，由桥式整流电路208、电源滤波电路207和DC稳压电路206组成，桥式整流电路208连接AC电源线网络300，然后依次连接电源滤波电路207和DC稳压电路206，用以对载波频率信号转换器200提供直流供电；

高频信号接收电路202，连接有高频信号接收天线201，用以接收由高频遥控发射器100发射的高频载波频率；

第一MCU芯片205，连接高频信号接收电路202以解调出高频载波频率中的遥控控制信号，并将解调出来的遥控控制信号调制为脉冲信号；

AC电源电压过零点检测电路204，出于设计的简单性考虑，该AC电源电压过零点检测电路204采用一电阻即可，输入端连接AC电源线网络300，输出端连接第一MCU芯片205；

第一MCU芯片205还可设置LED显示灯203，以指示相关工作状态；

脉冲发送电路220，脉冲发送电路220包括第一充电电容221、二极管222、电阻223和第一单向可控硅224，第一充电电容221、二极管222和电阻223依次串联并并接到AC电源线网络上，第一单向可控硅224与二极管222和电阻223并联，第一单向可控硅224的信号输入端连接第一MCU芯片205；脉冲发送电路220还包括第二充电电容227、二极管225、电阻226和第二单向可控硅228，第二充电电容227、二极管225和电阻226依次串联并并接到AC电源线网络上，第二单向可控硅228与二极管225和电阻226并联，第二单向可控硅228的信号输入端连接第一MCU芯片205；二极管222与二极管225的正负极方向相反，第一单向可控硅224与第二单向可控硅228的正负极方向相反；

第二脉冲接收电路230，由交连电容231、耦合交连电路232和脉冲检测电路233组成，第二脉冲接收电路230并接在AC电源网络300上，可接收来自AC电源线网络300的脉冲信号，并将接收到的脉冲信号通过脉冲检测电路233反馈至第一MCU芯片205，使第一MCU芯片205能得到AC电源线网络300上的脉冲信号反馈，以方便功能拓展。

节能灯装置的电路原理图参考附图4，包括：

第一脉冲接收电路530、第二MCU芯片508、节能灯控制电路501和节能灯装置，节能灯装置自身还包括与AC电源网络300连接的EMI滤波电路502、桥式整流电路503、电源滤波电路504、逆变电路505、驱动电路506以及节能灯灯管507，以提供节能灯本身的供电和驱动节能灯，节能灯灯管可为荧光管式或发光二极管(LED)，第一脉冲接收电路530连接AC电源网络300且其输出端连接第二MCU芯片508，第二MCU芯片508连接节能灯控制电路501。

第一脉冲接收电路530由交连电容531、耦合交连电路532和脉冲检测电路533组成，第一脉冲接收电路530并接在AC电源线网络300上，可接收来自AC电源线网络300的脉冲信号，并将接收到的脉冲信号通过脉冲检测电路533反馈至第二MCU芯片508。

载波频率信号转换器200的工作原理是：载波频率信号转换器200接收到从高频信号接收天线线201藕合得来的已调高频讯号后，再经高频信号接收电路202将已解调的讯号送到第一MCU芯片205，之后第一MCU芯片205将解调所得讯号转成脉冲讯号并将这脉冲讯号按既定协议，并将脉冲控制信号分别送往第一单向可控硅224及第二单向可控硅228的输入端，令贮存在第一充电电容221及第二充电电容227内的积存电压通过可控硅224及228的导通将电压脉冲迭加到AC交流电源电压的正半周及负半周的指定时序位置上，有迭加脉冲为数据1，而没有迭加脉冲为数据0。脉冲电压信号由AC电源线网络300传送到与AC电源线网络300连接的每一个带有脉冲接收电路530的节能灯装置上，这些迭加在AC电源电压上的脉冲讯号经脉冲接收电路530内的脉冲检测电路533，将检测所得的脉冲信号送入第二MCU芯片508对信号进行译码，第二MCU芯片508将译码后的相关指令转换成控制电压用来控制节能灯控制电路501，以实现对节能灯装置的光暗调节，延迟关灯及场景控制等。

应用本具体实施例所述的节能灯装置的遥控控制方法包括以下步骤：

a.通过高频遥控发射器100发射带有遥控控制信号的高频载波频率；

b.载波频率信号转换器200解调出高频载波频率中的遥控控制信号并调制为脉冲信号，然后通过脉冲发送电路220将脉冲信号迭加到AC电源线网络300上并由AC电源线网络300进行传送；

b步骤的具体实现步骤是：

b1.设置在载波频率信号转换器200中的高频信号接收电路202接收来自高频遥控发射器100的高频载波频率，并解调出遥控控制信号；

b2.将遥控控制信号输入第一MCU芯片205，第一MCU芯片205将遥控控制信号调制为脉冲信号；

b3.第一MCU芯片205通过第一AC电源电压过零点检测电路204从AC电源线网络300获取AC电源电压过零点的时序，并将已调制的脉冲信号在AC电源电压过零点时间延后8毫秒的时间点按AC电源周期发送到脉冲发送电路220，脉冲发送电路220将脉冲信号迭加到AC电源线网络300上并由AC电源线网络300进行传送；

c.通过设置在节能灯装置内的第一脉冲接收电路530接收由AC电源线网络300进行传送的脉冲信号，并通过节能灯装置内的节能灯控制电路501对节能灯进行控制；

c步骤的具体实现步骤是：

c1.第一脉冲接收电路530接收到脉冲信号后，第二MCU芯片508将脉冲信号译码并调制为电压控制信号；

c2.节能灯控制电路501根据第二MCU芯片508输出的电压控制信号对节能灯进行控制。

本发明中，AC电源电压上迭加脉冲信号的关连时序图参考图5至8。其中，图5为50Hz交流电压时序图；图6为脉冲发送电路转发正半周期脉冲信号时序图；图7为脉冲发送电路转发负半周期脉冲信号时序图；图8为50Hz交流电压迭加了脉冲信号的时序图。

当载波频率信号转换器200接收到从高频信号接收天线线201藕合得来的已调高频讯号后，再经高频信号接收电路202将已解调的讯号送到第一MCU芯片205，之后第一MCU芯片205将解调所得讯号转成脉冲讯号并将这脉冲讯号按既定协议，并将脉冲控制信号分别送往第一单向可控硅224及第二单向可控硅228的输入端，令贮存在第一充电电容221及第二充电电容227内的积存电压通过第一单向可控硅224及第二单向可控硅228的导通将电压脉冲迭加到AC交流电源电压的正半周及负半周的指定时序位置上，有迭加脉冲为数据1，而没有迭加脉冲为数据0，利用第一充电电容221及第二充电电容227配合从AC电源过零点检测电路204所得的信号通过第一单向可控硅224及第二单向可控硅228的导通便能轻易地将幅度较大的脉冲电压脉冲如50V或以上电压加到AC电源电压上，如图8所示。

由于采用了这种迭加在AC电源上的脉冲电压幅度较一般在电源线网络上的噪声大得多，因此讯噪比较高，有利于通过AC电源线网络300作较远的距离传送，各节能灯的接收可靠性将会大大提高。通过所述方法，高频遥控发射器100便可对连接在交流电源供电线网络上的每一个带有第一脉冲接收电路530的节能灯加以操控。一般高频遥控发射器100选用的工作频率在300MHz至434MHz范围内较为普遍，而其它合法频段如2.4GHz当然也可选用。本发明遥控节能灯系统内的遥控高频发射器选用的频率是433.92MHz，由于使用了高频信号转换，使无线遥控操作距大为提高。另外从系统的实用性考虑，为了减低由市面上大部份用可控硅作为调光器所产生的脉冲噪声及迭加在AC电源电压上的合适脉冲幅度的影响，，本发明把脉冲信号都迭加在AC电源电压每个过零点之后的8+/-0.5毫秒附近，并优选8毫秒，如图8所示，同一周期内的余下时间载波频率信号转换器200不会转发任何脉冲讯号，而带脉冲接收功能的节能灯只须在这指定时间间隔内进行信号接收便可以准确地获得来自载波频率信号转换器200的有用讯号，令整套系统的接收稳定性及准确度及抗干扰能力大幅提高，有利于在一些电源网络噪声较大，面积较广的家居及有多个节能灯或灯组进行遥控，实现初级家居智能调控。

为方便往后整套遥控系统功能上的扩展，本发明在载波频率信号转换器200内可以多加入第二脉冲接收电路230，以便载波频率信号转换器200可以接收日后来自其它载波频率信号转发器转发出来的讯息并加以适当处理，方便日后把系统扩展之用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (7)

1.一种遥控节能灯装置, 包括至少一个连接到AC电源线网络上的节能灯装置和遥控控制装置，所述节能灯装置包括有节能灯控制电路，所述遥控控制装置包括高频遥控发射器和载波频率信号转换器，所述高频遥控发射器用以发射带有遥控控制信号的高频载波频率，所述载波频率信号转换器与AC电源线网络连接，用以解调出所述高频载波频率中的遥控控制信号；所述载波频率信号转换器内设置有脉冲发送电路，所述载波频率信号转换器通过所述脉冲发送电路与所述AC电源线网络连接，所述节能灯控制电路连接第一脉冲接收电路，所述脉冲接收电路与所述AC电源线网络连接，其特征在于：所述脉冲发送电路包括第一充电电容、第二充电电容、第一单向可控硅和第二单向可控硅，所述第一充电电容与AC电源连接形成第一充电电路，所述第一充电电容通过第一单向可控硅与所述AC电源连接，所述第一单向可控硅的信号输入端连接第一MCU芯片，所述第二充电电容与AC电源连接形成第二充电电路，所述第二充电电容通过第二单向可控硅与所述AC电源连接，所述第二单向可控硅的信号输入端连接所述第一MCU芯片。

2.根据权利要求1所述的遥控节能灯装置，其特征在于，所述载波频率信号转换器还包括有：

供电电路，用以对所述载波频率信号转换器进行供电；

高频信号接收电路，用以接收所述高频载波频率；

第一MCU芯片，连接所述高频信号接收电路并解调出所述遥控控制信号；

AC电源电压过零点检测电路，输入端连接所述AC电源线网络，输出端连接所述第一MCU芯片；

所述第一MCU芯片与所述脉冲发送电路连接。

3.根据权利要求1或2所述的遥控节能灯装置，其特征在于，所述脉冲发送电路与所述第一MCU芯片之间还设置有第二脉冲接收电路。

4.根据权利要求3所述的遥控节能灯装置，其特征在于，所述第一脉冲接收电路与所述节能灯控制电路之间设置有第二MCU芯片。

5.一种节能灯的遥控控制方法，包括以下步骤：

a.通过高频遥控发射器发射带有遥控控制信号的高频载波频率；

b.载波频率信号转换器解调出所述高频载波频率中的遥控控制信号并调制为脉冲信号，然后通过脉冲发送电路将脉冲信号迭加到AC电源线网络上并由AC电源线网络进行传送；

c.通过设置在节能灯装置内的第一脉冲接收电路接收由AC电源线网络进行传送的脉冲信号，并通过节能灯装置内的节能灯控制电路对节能灯进行控制；其特征在于：

所述b步骤的具体实现步骤是：

b1. 设置在载波频率信号转换器中的高频信号接收电路接收来自高频遥控发射器的高频载波频率，并解调出遥控控制信号；

b2.将所述遥控控制信号输入第一MCU芯片，所述第一MCU芯片将所述遥控控制信号调制为脉冲信号；

b3.所述第一MCU芯片通过第一AC电源电压过零点检测电路从AC电源线网络获取AC电源电压过零点的时序，并将已调制的脉冲信号按预定的时序发送到脉冲发送电路的第一单向可控硅及第二单向可控硅的输入端，令贮存在第一充电电容及第二充电电容内的积存电压通过第一单向可控硅及第二单向可控硅的导通将电压脉冲迭加到AC交流电源电压的正半周及负半周的指定时序位置上，并由AC电源线网络进行传送。

6.根据权利要求5所述的节能灯的遥控控制方法，其特征在于，所述c步骤的具体实现步骤是：

c1. 第一脉冲接收电路接收到脉冲信号后，第二MCU芯片将所述脉冲信号译码并解调为电压控制信号；

c2. 节能灯控制电路根据第二MCU芯片输出的电压控制信号对节能灯进行控制。

7.根据权利要求5或6所述的节能灯的遥控控制方法，其特征在于，所述第一MCU芯片将已调制的脉冲信号在AC电源电压过零点时间延后7.5至8.5毫秒的时间范围内按AC电源周期发送到脉冲发送电路，脉冲发送电路将脉冲信号迭加到AC电源线网络上并由AC电源线网络进行传送。

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