CN103561513B - Led光源无线调光系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种LED光源无线调光系统，包括具有WiFi模块的移动终端、无线路由器、控制器、调光器和LED光源，移动终端通过其WiFi模块将调光控制指令经无线路由器发送给控制器，控制器接收来自移动终端的调光控制指令，进行解析、转换处理后，将相关数据红外发送给调光器，调光器接收控制器发送的红外调光控制信号，对LED光源进行调光，调光器将其调光状态信息反馈给移动终端，形成闭环控制。本发明还提供一种LED光源无线调光系统的操作方法。本发明采用wifi技术，任何具有wifi功能的智能设备都可以用来控制本系统，系统接受多点控制，还可将控制器接入局域网实现远程控制，也为接入互联网提供了可能。

Description

LED光源无线调光系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种LED光源无线调光系统及其操作方法，特别涉及到一种用WIFI控制的LED光源无线调光系统及其操作方法。

背景技术

二线制调光器已比较广泛应用于家庭、楼道等需要调节光源亮度的场所，只需要将其简单串联在光源电器与电源之间，就可以正常工作，调光器的作用相当于一个无源电器开关。调光器中的电器元件所需的电源供给也取自于电路中，所需的工作电流同样要流经照明光源。

近年来，LED光源已经日益广泛应用于小功率照明，许多场合需要调节光源的发光强度。调光技术也从手动调光发展到红外无线调光、无线调光等遥控调光方式，遥控调光给使用者带来了极大的方便。

目前LED光源调光方式大致分为两类，一类光源需要专门的驱动器，而调光器与驱动器设计为一体，这是目前很多LED光源调光器选用的方式，但由于驱动器是专门针对某一种类的光源设计的，甚至是针对某一种规格的灯设计的，所以按这种方法设计的调光，缺少灵活性；另一类是在灯具之前加一个可控硅调光器进行调光，这是一种二线制高压调光，调光器独立于灯具，它的优点是适应性广，可与大多数民用灯具配合使用，且可以无需重新布线就可用其来替换原有的开关。

在采用二线制高压调光方式时，为了保证控制系统在LED光源点亮和关闭时都能正常工作，在线路中需要有一个电源转换电路来保证控制系统的供电。目前使用的转换电路有很多，提供给控制系统的电流很小，对于一般的控制系统来说足够使用，但在系统使用遥控调光方式，加入无线传输芯片之后，由于无线收发芯片的功耗比较大，尤其是为了保证无线信号有足够的覆盖范围，整个控制系统工作电流要求在100毫安左右。由于整个调光器是串接在LED光源的回路中，控制系统中流过的电流会流到LED光源上，如果维持控制系统正常工作的电流是100毫安，那么意味着流过LED光源的最小电流也是100毫安。对于像LED光源这样工作电流较小的灯来说，就意味着灯是无法熄灭的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种LED光源无线调光系统，包括具有WiFi模块的移动终端、无线路由器、控制器、调光器和LED光源，移动终端通过其WiFi模块将调光控制指令经无线路由器发送给控制器，控制器接收来自移动终端的调光控制指令，进行解析、转换处理后，将相关数据红外发送给调光器，调光器接收控制器发送的红外调光控制信号，对LED光源进行调光，调光器将其调光状态信息红外发送给控制器，控制器根据指定的IP地址和端口，将转换处理后的调光状态信息通过无线路由器的WiFi发送给移动终端，以便移动终端上能实时地显示反映当前各个灯的实际状态，形成闭环控制。

其中，控制器包括WIFI转串口模块、第一MCU和串口转RF模块，控制器的WiFi转串口模块接收移动终端通过无线路由器发送的WiFi调光控制指令，并根据TCP/IP协议对调光控制指令进行解析，然后将解析的数据经由第一MCU的第一串口发送给第一MCU，第一MCU通过第二串口将数据发送给串口转RF模块，串口转RF模块将相关数据发送给调光器。

还有，调光器包括RF转串口模块、第二MCU和调光模块，RF转串口模块接收控制器3通过串口转RF模块发来的调光控制信号，并将信号通过串口发送给第二MCU，根据此信号结合调光模块反馈的同步信号，控制调光模块输出的正弦波的斩波，实现对LED光源进行调光。

此外，调光器包括还包括二线制电源模块，其确保在LED光源无论是否点亮都能够向MCU和RF转串口模块提供足够的电流以确保其能正常工作。二线制电源模块由集成电路CR6235构成核心元器件组成高频开关电源。

同时，调光器的第二MCU采集调光器的调光状态，通过串口发送给RF转串口模块，RF转串口模块将调光状态信息发送给控制器；控制器的串口转RF模块接收所述调光状态信息，通过第一MCU的第二串口传送给第一MCU，控制器的网络转串口模块通过所述第一串口接收第一MCU发送的调光状态信息，网络转串口模块根据指定的IP地址和端口将数据通过无线路由器发送给移动终端，以便移动终端上能实时地显示反映当前各个灯的实际状态，形成闭环控制。

另外，调光器包括还包括手动调光模块，通过开关手动调节LED光源亮度，按下开关后迅速释放，开关灯光；按下按键后不放，进入调光方式，即如果按下之前是熄灭的，则灯光逐渐变亮，直至释放按键，如果之前是点亮的，则根据前一次操作产生不同的效果，如果前一次是增加亮度，则此次操作则是降低亮度，如果前一次是增加亮度，则此次操作则是降低亮度。

特别的，控制器与无线路由器通过有线方式连接。

本发明还提供上述LED光源无线调光系统的操作方法，包括以下步骤：

第一步，移动终端登录无线路由器；

第二步，移动终端通过无线路由器以广播方式向控制器发送查找控制器的命令；

第三步，控制器在收到移动终端的查找命令后，予以响应并将自己的IP地址通过无线路由器发送给移动终端，双方建立起WiFi通讯连接；

第四步，控制器上有注册按钮，按下该按钮，控制器进入注册状态，手动按下调光器上的调光按键，调光器在改变灯的亮度的同时，也向控制器发送注册信息，控制器根据调光器的ID，判断该调光器是否已注册，若未经注册，则进行注册；

第五步，移动终端发出调光控制指令，控制器收到调光控制指令后，根据指令中包含的LED光源编号向指定的光源发送调光控制指令，调光器返回自己的状态，控制器刷新自己内部的调光器状态表，向移动终端返回调光器状态信息。

当用户用手动方式进行调光时，调光器会将其当前状态通过RF传递给控制器，控制器向移动终端发送查询状态事件请求，移动终端在收到这一请求后，向控制器发送查询指令，控制器将完整的调光器状态列表发送给移动终端，移动终端在收到此列表后刷新其内部信息和屏幕显示。

本发明的技术方案具有如下特点：

采用wifi技术，可以采用手机、电脑等智能设备作为控制器，比一般的无线专用遥控器功能强大的多，使用方便的多。利用本发明的装置，任何具有wifi功能的智能设备都可以用来控制本系统，系统接受多点控制。

采用wifi技术，可以将控制器接入局域网实现远程控制，也为接入互联网提供了可能，为实现远程控制奠定了基础。

智能设备和控制器之间数据通讯采用UDP方式。在初次连接时，由于相互并不知对方的IP地址，因此采用广播方式信息。将自己的IP地址传递给对方，一旦掌握了对方的IP地址，则取消广播方式。采用UDP协议传输可以保证控制的响应速度。

将控制器独立于调光器，而调光器与调光器之间通过频率较低的RF进行数据通讯。

在整个系统中减少对成本较高、传输能力较差的wifi模块的使用。

控制器与无线路由器通过有线方式连接，这样既增加可靠性，也可充分利用无线路由器的强大功能。手机或电脑等设备只有登录无线路由器，就可以访问控制器。即使在第一次使用，用户也不必再额外对控制器进行任何设置。

调光器采用二线制，可以大大提高使用的灵活性。

电源转换电路不仅可以为控制系统提供稳定可靠的工作电流，也能确保不会因为控制系统所需电流过大，而导致流过灯的电流太大，使得灯无法关闭。

通过RF信号将调光器和控制器组成一个网络，相比遥控器和调光器一对一的系统，具有更强的灵活性，使用者可以实现通过一个操作完成对网络中所有灯的不同设置。

RF选择频率较低的频段（低于1GHz），相对于ZigBee具有更强的穿墙能力，无需中继就可实现大范围控制。

每个调光器备有手动调光按钮，每个按钮对应一路控制。这样的控制可以使得调光器的手动控制简单、方便。

附图说明

图1示出了本发明优选实施例的LED光源无线调光系统；

图2示出了本发明优选实施例的控制器电路原理图；

图3示出了本发明优选实施例的调光器电路原理图；

图4示出了本发明优选实施例的调光器二线制电源模块原理图；

图5示出了本发明优选实施例的调光器控制电路原理图。

其中：

US--C8051F410,单片机；

U1--CR6235，电源变换集成电路芯片；

U2,U3,U4--XC6210，3.3V稳压芯片；

U5--JRF-P20TRX4，无线模块；

U6--C8051F980，单片机；

Q1，Q2--FCPF22N60,mos开关管；

J1J2J3J4J5皆为空插线脚，调试用。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1示出了本发明优选实施例的LED光源无线调光系统，其包括具有WiFi模块的如手机或电脑的移动终端1、无线路由器2、控制器3、调光器4和LED光源，控制器3包括WIFI转串口模块301、MCU302和串口转RF模块303，调光器4包括二线制电源模块401、RF转串口模块402、MCU403和调光模块404。

移动终端1通过其WiFi模块将调光控制指令经无线路由器2发送给控制器3。

控制器3的WiFi转串口模块301接收移动终端1通过无线路由器2发送的WiFi调光控制指令，并根据TCP/IP协议对调光控制指令进行解析，然后将解析的数据经由MCU302的第一串口发送给MCU302，MCU302通过第二串口将数据发送给串口转RF模块303，串口转RF模块303将相关数据发送给调光器4。

调光器4的二线制电源模块401确保在LED光源无论是否点亮都能够向MCU403和RF转串口模块402提供足够的电流以确保其能正常工作。如图4所示，二线制电源模块由集成电路CR6235构成核心元器件组成高频开关电源，为驱动及无线模块的工作提供所需要的电源。该电路具有工作电压范围比较大的特点，在交流输入60v-240v之间都能满足稳定提供3.3v/100ma的要求，使得调光器在50hz电源情况下，即使mos开关管（图3中Q1Q2）导通时间达到7ms时，仍能稳定工作。

RF转串口模块402接收控制器3通过串口转RF模块303发来的调光控制信号，并将信号通过串口发送给MCU403，根据此信号结合调光模块404反馈的同步信号（电源过零信息），控制调光模块404输出的正弦波的斩波，实现对LED光源进行调光。

同时，调光器的MCU403采集调光器的调光状态，通过串口发送给RF转串口模块402，RF转串口模块402将调光状态信息发送给控制器3；控制器3的串口转RF模块303接收所述调光状态信息，通过MCU302的第二串口传送给MCU302，控制器3的网络转串口模块301通过所述第一串口接收MCU302发送的调光状态信息，网络转串口模块301根据指定的IP地址和端口将数据通过无线路由器2发送给移动终端1，以便移动终端上能实时地显示反映当前各个灯的实际状态，形成闭环控制。

如图3、5所示，调光模块404包括由Q1、Q2反相串联组成双向斩波电路、由D1、D2，Q1、Q2及R3、R4组成的过零检测电路、由Q3、Q4、Q5、Q6组成的mos驱动电路、由R1、R11组成的过流检测电路、及与上述电路连接的由单片机U6C4051F980构成的调光器控制电路。

单片机U6在电源每次过零时接收到一次过零信号，根据使用状态，在过零后1-7ms范围后发出驱动指令，经驱动放大后，推动mos开关管（Q1Q2）导通。电源电流经过mos管控制之后，流经负载。随着mos导通时间的不同，负载电流有效值改变，进而改变了负载的电功率，调节了光输出。

若单片机U6检测到过流保护上的电流值超过了预设值，单片机U6立即停止驱动信号的输出，关闭mos开关，直到断电重启，能有效地起到保护作用。

调光器4还包括手动调光模块，通过按钮手动调节LED光源亮度。通过下述控制方法实现一键控制灯光的变亮、变暗和开关的功能：

1)按下开关后迅速释放，开关灯光，即如果原来灯是点亮的，按键后则熄灭，如果原来是熄灭的，按键后则点亮；

2)按下按键后不放，进入调光方式，即如果按下之前是熄灭的，则灯光逐渐变亮，直至释放按键，如果之前是点亮的，则根据前一次操作产生不同的效果，如果前一次是增加亮度，则此次操作则是降低亮度，如果前一次是增加亮度，则此次操作则是降低亮度。

考虑到控制系统应该有足够的控制范围，所以在控制器3与调光器3之间选用频率较低的波段来进行无线通讯，为了有足够的穿墙能力，我们选用低于2.4GHz的ISM波段。

以下描述本发明的LED光源无线调光系统的工作流程：

1、作为移动终端1的手机或电脑登录无线路由器2；

2、移动终端1通过无线路由器2以广播方式向控制器3发送查找控制器的命令；

3、控制器3在收到移动终端1的查找命令后，予以响应并将自己的IP地址通过无线路由器2发送给移动终端1，双方建立起WiFi通讯连接；

4、控制器3上有注册按钮，按下该按钮，控制器3进入注册状态（在没有收到注册信息的情况下维持2分钟），手动按下调光器4上的调光按键，调光器在改变灯的亮度的同时，也向控制器3发送注册信息，控制器根据调光器的ID，判断该调光器是否已注册，若未经注册，则进行注册。

5、移动终端1发出调光控制指令，控制器3收到调光控制指令后，根据指令中包含的LED光源编号向指定的光源发送调光控制指令，调光器4返回自己的状态，控制器3刷新自己内部的调光器状态表，向移动终端1返回调光器状态信息。

如果由于调光器4损坏或断电等原因，调光器4处于不工作状态，那么控制器3收不到调光器4的返回信息，此时认为调光器4处于无效状态。并将此信息反馈给移动终端1，在其界面上将对应该调光器4也置于无效。

当用户用手动方式进行调光时，调光器4会将其当前状态通过RF传递给控制器3，控制器3向移动终端1发送查询状态事件请求，移动终端1在收到这一请求后，向控制器3发送查询指令，控制器3将完整的调光器状态列表发送给移动终端1，移动终端1在收到此列表后刷新其内部信息和屏幕显示。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种LED光源无线调光系统，包括具有WiFi模块的移动终端、无线路由器、控制器、调光器和LED光源，

移动终端通过其WiFi模块将调光控制指令经无线路由器发送给控制器，

控制器接收来自移动终端的调光控制指令，进行解析、转换处理后，将相关数据红外发送给调光器，

调光器接收控制器发送的红外调光控制信号，对LED光源进行调光，

调光器将其调光状态信息红外发送给控制器，控制器根据指定的IP地址和端口，将转换处理后的调光状态信息通过无线路由器的WiFi发送给移动终端，以便移动终端上能实时地显示反映当前各个灯的实际状态，形成闭环控制，其特征在于：

控制器包括WIFI转串口模块、第一MCU和串口转RF模块，

控制器的WiFi转串口模块接收移动终端通过无线路由器发送的WiFi调光控制指令，并根据TCP/IP协议对调光控制指令进行解析，然后将解析的数据经由第一MCU的第一串口发送给第一MCU，第一MCU通过第二串口将数据发送给串口转RF模块，串口转RF模块将相关数据发送给调光器，

调光器包括RF转串口模块、第二MCU和调光模块，

RF转串口模块接收控制器通过串口转RF模块发来的调光控制信号，并将信号通过串口发送给第二MCU，根据此信号结合调光模块反馈的同步信号，控制调光模块输出的正弦波的斩波，实现对LED光源进行调光，

同时，调光器的第二MCU采集调光器的调光状态，通过串口发送给RF转串口模块，RF转串口模块将调光状态信息发送给控制器；控制器的串口转RF模块接收所述调光状态信息，通过第一MCU的第二串口传送给第一MCU，控制器的WiFi转串口模块通过所述第一串口接收第一MCU发送的调光状态信息，WiFi转串口模块根据指定的IP地址和端口将数据通过无线路由器发送给移动终端，以便移动终端上能实时地显示反映当前各个灯的实际状态，形成闭环控制。

2.如权利要求1所述的LED光源无线调光系统，其特征在于：调光器还包括二线制电源模块，其确保在LED光源无论是否点亮都能够向第二MCU和RF转串口模块提供足够的电流以确保其能正常工作。

3.如权利要求2所述的LED光源无线调光系统，其特征在于：二线制电源模块由集成电路CR6235构成核心元器件组成高频开关电源。

4.如权利要求1所述的LED光源无线调光系统，其特征在于：控制器与无线路由器通过有线方式连接。

5.如权利要求1所述的LED光源无线调光系统，其特征在于：调光器还包括手动调光模块，通过开关手动调节LED光源亮度，

按下开关后迅速释放，开关灯光，

按下按键后不放，进入调光方式，即如果按下之前是熄灭的，则灯光逐渐变亮，直至释放按键，如果之前是点亮的，则根据前一次操作产生不同的效果，如果前一次是增加亮度，则此次操作则是降低亮度。

6.如权利要求1至5之一所述的LED光源无线调光系统的操作方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，移动终端登录无线路由器；

第二步，移动终端通过无线路由器以广播方式向控制器发送查找控制器的命令；

第三步，控制器在收到移动终端的查找命令后，予以响应并将自己的IP地址通过无线路由器发送给移动终端，双方建立起WiFi通讯连接；

第四步，控制器上有注册按钮，按下该按钮，控制器进入注册状态，手动按下调光器上的调光按键，调光器在改变灯的亮度的同时，也向控制器发送注册信息，控制器根据调光器的ID，判断该调光器是否已注册，若未经注册，则进行注册；

第五步，移动终端发出调光控制指令，控制器收到调光控制指令后，根据指令中包含的LED光源编号向指定的光源发送调光控制指令，调光器返回自己的状态，控制器刷新自己内部的调光器状态表，向移动终端返回调光器状态信息。

7.如权利要求6所述的LED光源无线调光系统的操作方法，其特征在于：当用户用手动方式进行调光时，调光器会将其当前状态通过RF传递给控制器，控制器向移动终端发送查询状态事件请求，移动终端在收到这一请求后，向控制器发送查询指令，控制器将完整的调光器状态列表发送给移动终端，移动终端 在收到此列表后刷新其内部信息和屏幕显示。