CN103607803A - 一种基于无线网络和触控控制的后沿调制调光开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无线网络和触控控制的后沿调制调光开关，包括触摸操作面板、电容感应触摸传感模块、预埋盒、调光器、无线网络控制器；所述触摸操作面板的四周和预埋盒相连接，形成内含空腔的结构，电容感应触摸传感模块设置于触摸操作面板的背面，并且与触摸操作面板相贴合的连接，电容感应触摸传感模块还分别和调光器、无线网络控制器相连接，调光器、无线网络控制器均设置于预埋盒内，所述调光器内包括后沿调光电路，所述无线网络控制器包括Zigbee模块。本发明增加了调光开关使用寿命，可以方便的实现远程控制，减小了对电网的冲击，在小电流工作状态下不会出现可控硅调光电路的闪烁现象，适合应用于LED灯调控领域。
Description
技术领域
本发明公开了一种基于无线网络和触控控制的后沿调制调光开关，涉及灯具调控开关的技术领域。
背景技术
在灯具的使用过程中，灯光亮度的可控调节是一项重要的附加功能。现有的调光器采用可控硅前沿调制方式，用户通过旋转电位器，控制可控硅导通角度，实现灯具的亮度控制。前沿调制的工作过程具体如下：1、检测交流输入电源电压为零的时刻；2、延时一段时间（这个时间由用户旋转电位器来调节）；3、给可控硅发出脉冲信号使可控硅导通。当可控硅导通后，控制信号被去掉，只要流过可控硅电流大于一定数值，可控硅仍然保持导通状态。当交流电源电压再次接近零时，流过可控硅的电流会减小到低于可控硅的维持电流，这时可控硅自动关断；4、重复过程1－3。通过改变延时时间使得灯具在每个交流电周期内工作的时间也随之改变，从而实现了亮度调节。
这种电路在灯具功率比较小时，流过可控硅的电流太小，不能让可控硅保持导通，从而不能正常调光。LED灯具的功率都比较小，采用这种调光器就会出现调光范围变小，调光到低亮度时灯具会发生闪烁的问题。其次可控硅导通时，交流电压不为零，这样在导通的舜间，会有比较大的冲击电流，这个冲击可能会影响电网中其他设备的运行。现有调光器控制方工通过改变电位器电阻值来调节可控硅的导通时间，这种调节方式电位器触点会有机械磨损，使用寿命比较短。
另外，在灯光控制中，传统两地控制方式需要在两地用单刀双掷开关开，开关之间用3根导线连接，接线复杂，并且要做到两地以上的控制是很难实现的。同时，传统的开关大多数没有无线控制功能只能在开关面板进行开关操作，即使是有无线遥控功能也是只能由遥控器进行操作，如遥控器损坏或丢失都会影响用户的使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种基于无线网络和触控控制的后沿调制调光开关。通过操作触摸操控面板或者无线遥控器进行开关控制，并采用后沿调制方式对灯具进行亮度调节。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种基于无线网络和触控控制的后沿调制调光开关，包括触摸操作面板、电容感应触摸传感模块、预埋盒、调光器、无线网络控制器；所述触摸操作面板的四周和预埋盒相连接，形成内含空腔的结构，电容感应触摸传感模块设置于触摸操作面板的背面，并且与触摸操作面板相贴合的连接，电容感应触摸传感模块还分别和调光器、无线网络控制器相连接，调光器、无线网络控制器均设置于预埋盒内，所述调光器内包括后沿调光电路，所述无线网络控制器包括Zigbee模块。
作为本发明的进一步优选方案，所述电容感应触摸传感模块包括设置于PCB板上的感应触点阵列、张弛振荡器、电子开关、信号处理器；设置于PCB板上的感应触点阵列依次经过电子开关、张弛振荡器与信号处理器相连，信号处理器的控制输出端分别和调光器、无线网络控制器相连接。
作为本发明的进一步优选方案，所述后沿调光电路包括顺次连接的控制器和场效应管。
作为本发明的进一步优选方案，所述Zigbee模块采用CC2530Zigbee控制芯片。
作为本发明的进一步优选方案，所述信号处理器为单片机，型号为QTouch。
作为本发明的进一步优选方案，所述触摸操作面板上还设置有指示灯。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.本发明所采用的无线控制方式可以实现调光开关之间的信息交换，方便的实现对开关开闭的远程控制；
2. 采用后沿调光电路根据调光指令对灯具的亮度进行控制，在交流电压为零的时刻打开场效应管，抑制了电流冲击，减小了对电网的冲击；
3.场效应管导通和关闭由控制信号决定，与负载电流无关，在小电流工作状态下不会出现可控硅调光电路的闪烁现象，可以方便的应用在LED灯调控领域。
4.采用触摸感应方式进行操作，增加了调光开关使用寿命。
附图说明
图1是本发明的实物结构主视图，
其中：1.指示灯。
图2是本发明的实物结构侧视图，
其中：2.触摸操作面板，3.预埋盒。
图3是本发明的功能结构模块连接示意图。
图4是本发明的具体电路模块连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明的实物结构主视图、侧视图分别如图1、图2所示，本发明组成模块包括触摸操作面板和预埋盒，触摸操作面板的四周和预埋盒相连接，形成内含空腔的结构，电容感应触摸传感模块设置于触摸操作面板的背面；还包括依次连接的调光器、无线网络控制器，调光器、无线网络控制器均设置于预埋盒内。触摸操作面板上还可以标识有触摸操作区，并设置指示灯，方便使用者的操作。调光器内设置后沿调光电路用于进行灯光亮度的调整合控制。无线网络控制器用于多个调光开关之间的相互信号传递，借此实现在不同的区域对同一个灯具的控制，给实际生活中的使用带来方便。
本发明的模块连接图如图3、图4所示，电容感应触摸传感模块具体包括在PCB板上由铜箔蚀刻出的感应触点阵列、张弛振荡器、电子开关和信号处理器组成。PCB板上的每一个感应触点本身具有一定的电容，电容接入张弛振荡器，作为控制振荡频率的元件，当电容改变时，张弛振荡器的输出频率也会发生改变。信号处理器测量每一个感应触点电容值。本发明的一个具体实施例中，信号处理器所使用的单片机采用了ATMEL公司的QTouch模块，利用单片机完成电容感应触点电容的测量及切换不同的触点进行测量。
当操作者的手指靠近括触摸操作面板上的感应触点时，感应触点的电容值会被改变，手指越靠近感应触点，感应触点的电容值改变越大，张弛振荡器的输出频率变化也越大，这个振荡信号传送给信号处理器，信号处理器测量这个信号的频率，根据频率变化情况来判断是否有用户触摸括触摸操作面板，以及用户手指和感应触点之间的距离。通过信号处理器计算每一个感应触点的电容变化情况，可以计算出用户手指在括触摸操作面板上移动的位置。当用户在括触摸操作面板表面进行点按或滑动时，信号处理器通过计算可以得知用户操作时手指运动的轨迹，当用户用手指点按电容感应触摸传感器时，信号处理器对调光电路和无线网络控制器发出控制指令，完成对连接在本地调光开关上的灯具实施控制，或者通过无线网络控制器发出无线信号，传递控制信号至其他调光开关上。
电容触摸传感模块的感应触点阵列与用户手指之间通过绝缘介质完全隔离没有缝隙，在潮湿环境下的安全性比传统的机械开关高。同时触摸传感器没有机械磨损，使寿命增加很多。
本发明中，调光器采用后沿调光电路，具体包括场效应管和控制电路。调光器接收电容感应触摸传感模块或者无线网络控制器发出的灯具控制指令，进而完成对灯光的控制。后沿调光电路中的控制电路不断检测交流电电压为零的时刻，当检测到电压为零时，控制电路发出控制信号使场效应管导通，并且维持控制信号有效，保持场效应管导通；经过一段时间T后，控制电路发出信号关闭场效应管，所经过的时间T由接收到的调光指令决定，T越长，场效应管的导通时间也越长，流过灯具的电流也越大，反之流过灯具的电流也越小。这样后沿调光电路就能根据调光指令对灯具的亮度进行控制。
后沿调光电路是在交流电压为零的时刻打开场效应管，从而抑制了电流冲击，减小了对电网的冲击。场效应管导通和关闭由控制信号决定，与负载电流无关，在小电流工作状态下不会出现可控硅调光电路的闪烁现象，这样的特点非常适合应用在LED灯的调控领域。
本发明还具有的无线网络连接功能，实现信号的双向传送。一个开调光关的信号可以传递给其它的调光开关，实现灵活的控制方式。多个调光开关组成相互传信息的网络，网络中每个调光开关具有独立的网络地址，能被无线遥控器或其它调光开关控制。无线网络控制器接收电容感应触摸传感模块的控制信号，并将这一信号发送给其它调光开关；同时也可以接收其它调光开关发送来的控制信号，并将此信号发送给调光器，完成灯具控制。
传统的开关没有无线控制功能只能在开关面板进行开关操作。即使是有无线遥控功能也是只能接收由遥控器发出的信号，开关之间没有信号通信。本发明的无线网络控制器可以在开关之间的相互控制，可以很方便的实现多地同时对一盏灯具的控制。传统两地控制方式需要在两地用单刀双掷开关开，开关之间用3根导线连接，接线复杂，并且要做到两地以上对同一灯具的控制是很难实现的。本发明的调光开关具有开关之间的相互通信功能，任何一个开关上操作都可以传递给网络中指定的其它调光开关。当需要两地或多地控制一盏灯时，只要把多地的控制信号通过无线网络控制器发送到指定目标地址的调光开关，就可以控制这个调光开关连接的灯具。本发明的一个实施例中，无线网络控制器使用Zigbee模块。Zigbee技术是基于IEEE802.15.4标准的通信协议，IEEE802.15.4标准的通信协议常用来处理低级MAC层和物理层协议，而Zigbee技术对网络层和API进行了标准化。本发明的无线网络控制模块优选采用TI公司生产的CC2530Zigbee控制芯片，配合上TI公司提供的ZSTACK软件协议栈，完成IEEE802.15.4的通信协议及Zigbee网络层的处理。
Claims (6)
1.一种基于无线网络和触控控制的后沿调制调光开关，其特征在于：包括触摸操作面板、电容感应触摸传感模块、预埋盒、调光器、无线网络控制器；所述触摸操作面板的四周和预埋盒相连接，形成内含空腔的结构，电容感应触摸传感模块设置于触摸操作面板的背面，并且与触摸操作面板相贴合的连接，电容感应触摸传感模块还分别和调光器、无线网络控制器相连接，调光器、无线网络控制器均设置于预埋盒内，所述调光器内包括后沿调光电路，所述无线网络控制器包括Zigbee模块。
2.如权利要求1所述的一种基于无线网络和触控控制的后沿调制调光开关，其特征在于：所述电容感应触摸传感模块包括设置于PCB板上的感应触点阵列、张弛振荡器、电子开关、信号处理器；感应触点阵列依次经过电子开关、张弛振荡器与信号处理器相连，信号处理器的控制输出端分别和调光器、无线网络控制器相连接。
3.如权利要求1所述的一种基于无线网络和触控控制的后沿调制调光开关，其特征在于：所述后沿调光电路包括顺次连接的控制器和场效应管。
4.如权利要求1所述的一种基于无线网络和触控控制的后沿调制调光开关，其特征在于：所述Zigbee模块采用CC2530Zigbee控制芯片。
5.如权利要求2所述的一种基于无线网络和触控控制的后沿调制调光开关，其特征在于：所述信号处理器为单片机，型号为QTouch。
6.如权利要求1或2所述的一种基于无线网络和触控控制的后沿调制调光开关，其特征在于：所述触摸操作面板上还设置有指示灯。
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