CN1036433C - 可扩充串接的灯组位移控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可扩充串接的灯组位移控制装置，尤指一种由前端主控制器、若干可扩充串接的双向位移控制单元及末端反向信号产生电路以三条导线依序串接构成，其间仅以一条导线做信号传递，并可于同一导线上同时载送正向移位信号、反向移位信号、同步信号及其他控制信号，藉由不同信号的不同电位差异，周期长短表示，使整个信号传递上仅需一条信号线完成，大幅度减少配线数量，并提供扩充安装的方便。

Description

可扩充串接的灯组位移控制装置

本发明涉及一种可扩充串接的灯组位移控制装置，主要以一前端主控制器及一末端反向信号产生电路之间串接若干可串接的双向位移控制单元构成一可扩充灯组结构，除了可令灯组做正向、反向顺序导通与重叠导通之外，更以其仅需三条导线串接完成，而具有安装、扩充方便及降低导线数量的效用。

现今圣诞灯有的是灯串顺序导通的控制结构，早期是采用集成电路的多信号输出端分别连接灯组，而透过该多输出端的时序控制，致使灯串达到顺序导通的作用，惟受到输出端的限制，仅能达成相同组数的变化，致使其变化效果不佳，而现今亦有采用如图2所示的结构，以一主控制器50与若干数量的位移单元51-58相互串接组成，各个位移单元51-58内部包含数个灯组，透过主控制器50本身仅需产生移位信号，而依序经由各个位移单元51-58使信号顺序位移，而致使灯组呈现由前至后或由后至前的全程导通作用，以提供较佳的动态导通效果，亦即其主要藉由信号位移的原理达成控制作用。

然而在上述位移控制结构下，为达成正向位移、反向位移或其他控制作用，即需正向位移线A、反向位移线B、同步线C、正反向选择线D、反向资料输入线E及两条分别为正负电源线F、G。正反向位移线A、B用以载送所需位移的信号，同步线C提供所需的同步信号。正反向选择线D设定各位移单元51-58的动作状态，另外反向资料输入线E透过主控制器50输送反向资料至最后一个位移单元58，以利反向位移，因此，其必须使用七条导线做为电源与信号的传递，其信号传递的所使用的导线多，不仅造成布线复杂、成本增加，亦使安装配线及维修上造成不便与困扰，而有加以改良的必要。

本发明的主要目的在于：提供一种可扩充串接的灯组位移控制装置，以一前端主控制器及一末端反向信号产生电路之间串接若干数量的双向位移控制单元组成，其间仅需三条导线即可完成各种控制信号的传递，各种控制信号主要透过不同的电压范围、电位高低及其波形周期表示，并使其可直接重叠于同一信号上传送，致使其仅需一条信号线，达到大幅度减少导线数量的功效。

本发明的另一目的在于：提供一种可扩充串接的灯组位移控制装置，各个双向位移控制单元是以两组独立的位移电路及同步电路构成，致使可于灯串前、后端分别做正、反向位移动作，而不影响其位移作用，且内部的两组位移电路的输出信号更加以合成至同一灯组上，而可呈现交错位移的点灯效果，而较常见者更具使用灵活性。

本发明提供一种可扩充串接的灯组位移控制装置，其特征在于：由一前端主控制器、若干双向位移控制单元及一末端反向信号产生电路依序串接组成，各电路及单元之间仅以一条信号导线及两条电源线串接构成，其同步信号是采用界于30V与0V的18V-5V的中间值，正向资料信号及反向资料信号电平分别同步重叠于同步信号的低电位5V以下与高电位18V以上，而反向控制信号则重叠于同步信号上，并为一大于同步信号高电位脉冲周期的信号波形，致使该同一导线止可同时载送该同步信号、正向资料信号、反向资料信号与反向控制信号。

前述的可扩充串接的灯组位移控制装置，其特征在于，该前端主控制器由单片型微计算机、同步/资料时序产生器、若干输入选择开关及多组驱动器所组成。

前述的可扩充串接的灯组位移控制装置，其特征在于：驱动器以两组晶体管分别与单片型微计算机的两个分别为同步信号及资料信号输出端相连接，由两个晶体管集电极合成单一端点。

前述的可扩充串接的灯组位移控制装置，其特征在于：双向位移控制单元由两组独立的位移电路及一同步控制电路所组成，两组位移电路均以移位寄存器为主体，两移位寄存器的多个移位输出端以或门合成驱动灯组，并使两移位寄存器的资料输入端与驱动输出端分别反相连接于两外接端点上，形成正/反向位移动作，同步控制电路接收其一外接端点上的同步信号，使其与两位移电路的移位寄存器的时序端连接，并以晶体管电路重新产生同步信号与另一外接端点连接，以传递至下一双向位移控制单元。

前述的可扩充串接的灯组位移控制装置，其特征在于：该末端反向信号产生电路以一分频计数器及驱动晶体管所组成，输入端连接于分频计数器的输入侧，输出端透过驱动晶体管反馈至输入端点上，以于接收双倍时间的同步信号后，能产生一高电位脉冲反馈至同一端点上。

本发明具有如下优点：

1.可任意扩充串接双向位移控制单元：于足够电源供应的状况下，不受安装数量的限制。

2.可做双向位移，且可使灯呈交叉显现，此为先有技术所不及。

3.全部配线仅需三条导线完成，无论安装或配置上具简便、快速的效果，并提供维修的方便性。

4.信号传递采用接收后重新整形再产生的型态，不受串接数量影响传递品质，各单元以开路集电极方式驱动(OPEN COLLECTOR)，亦不致因扩充产生噪音干扰或推动能力不足的缺点。

5.采用多重信号合成重叠于同一导线上完成，具结构新颖性与简化配线的效益。

以下结合附图进一步说明本发明的结构特征及目的。

附图简要说明：

图1为本发明的电路方块图。

图2为现有位移控制结构的方块图。

图3为本发明的工作波形示意图。

图4为本发明的前端主控制器的电路图。

图5为本发明的双向位移控制器单元的电路图。

图6为本发明的末端反向信号产生电路的电路图。

图7为图4之详细电路图。

如图1所示，本发明在一前端主控制器10及一末端反向信号产生器30之间以两条电源线及一条信号线A分别串接若干数量的双向位移控制单元20所组成，该前端主控制器10主要做为信号产生及选择控制，前端主控制器10所产生的正向资料信号重叠于同步信号上以信号线A依序传递至后续串接的双向位移控制单元20，并依同步信号的速度逐步位移至最后一组双向移位控制单元20，而当前端主控制器10产生反向控制信号时，亦透过信号线A以不同周期的信号显示，而仅令末端反向信号产生电路30触发生产一资料信号由末端依序反向传送至前端双向位移控制单元20。

前述正向位移信号、反向位移信号、同步信号及反向控制信号均属不同电位范围或不同周期型态，致使可同时于单一信号线A上重叠载送而不影响各自的传送，另外由于双向位移控制单元20是采用两组独立的位移电路构成，所以，可做正向与反向信号的同时触发动作，以令灯串可呈现交错接通的特殊效果，故以其信号重叠的技术及各电路构造设计下，致使导线数量降至最低程度，并提供正、反向同时操作的效用，确具进步性。

该前端主控制器10的结构上即如图4所示，以一单片型微计算机11、一时序产生器12、一资料时序产生器13、一输入选择开关16及与单片型微计算机11输出端连接的多个驱动器15构成，各驱动器15输出端可分别驱动如图1所示的位移结构，能提供十六组输入选择控制、一组速度控制、一组资料时序控制及四组输出区域控制机能，而单片型微计算机11的B、C输出点分别为同步及资料信号输出，而透过驱动器15的两组晶体管151、152合成再予输出，该同步信号晶体管151的集电极串接一齐纳二极管153，使输出的同步信号限制于18V至5V之间，而资料信号则透过晶体管152呈现0V低电位，另外反向资料设为30V的高电位，而反向控制信号则设为同步信号的数倍周期长度(见后文)，致使该同步信号、正(反)向信号及反向控制信号可重叠于同一导线上，而可由后续电路予以分离而分别工作，致使各种信号可共用同一导线，此为本发明的主要重点所在。

图3中A部分表示主控制器10输出的位移时钟脉冲，B部分表示主控制器10晶体管152及位移电路211之晶体管213的正向资料脉波，C部分表示主控制器10之反向信号输出之合成波形，D部分表示末端反向信号产生电路30之晶体管36的反向资料脉波，E部分表示位移电路221晶体管226的资料脉波，F部分表示A至E之合成波形，G部分表示位移电路211之CK端上的正向位移时钟脉冲波形，H部分表示位移电路221之CK端上的反向位移时钟脉冲波形，I部分表示位移电路211之D端上的正向位移资料，J部分表示位移电路221之D端上的反向位移资料，以及K部分表示位移电路221之Q₄点上的反向位移资料。

前述单片型微计算机11的同步信号输出端B可由内部调整其输出时钟脉冲，而该同步信号与资料信号C经驱动器15合成后的输出波形即如图3A部分的同步时钟脉冲波形所示，周期t由外加速度控制所决定，而脉冲t1为定值，仅改变t2的时间长短方式改变其信号周期，前述周期t即代表一次位移的时间。而图3B部分波形表示欲送出正向资料时，令驱动晶体管152导通，致使其于输出端点的12时间内呈现低电位0V，据此低电位信号表示正向位移资料，以渐次向后位移传送，而当前端主控制器10所送出的反向控制信号的波形即如图3C部分所示，即以3倍t1时间的高电位信号表示，以该特殊信号长度的信号仅令位于图1的末端反向信号产生电路30触发，并产生如图3D部分波形中间位置之界于30V-18V之间的高电位脉冲以表示反向位移资料，而渐次向前位移。

关于本发明该双向控制单元20与末端反向信号产生电路的结构与工作，分别如图5及图6所示，图5中以上、下两组分别为正向位移电路22及反向位移电路21及一位于中间位置的同步控制电路所组成，该18V-5V的同步信号经5V齐纳二极管、反相器24供应两组位移电路21、22所需的时序脉冲，并由后方晶体管25、5V齐纳二极管26、二极管29做信号放大后传送至下一双向位移控制单元20内，当0V的正向资料输入时，位移电路21的前端晶体管212呈截止，致使正电源对电容214充电，使移位寄存器211资料端为高电位，并由前述该同步脉冲的时序触发，使资料可由移位寄存器211的Q1向后位移，并同时经由图面中间上方位置或门27输出信号驱动灯组灯亮，藉由同步信号的依序输入，则使该正向资料于移位寄存器211依次向后位移及令对应灯泡产生灯号向后移送作用，当移位输出端Q4为高电位时，令后续晶体管213导通，以产生-0V资料信号向下一个位移单元传送。

而反向资料的传送方式，即以图5的右侧B端点输入呈30V-18V之间的高电位信号，经图上方位移电路22的12V齐纳二极管227、反相器222、223使移位寄存器221资料端为高电位(波形即如图3D部分b区域)，并由前述同步脉冲的时序输入，致使反向资料于移位寄存器221内位移，并依序使输出端Q1-Q4依序为高电位，透过或门27使灯泡位移式点灭，亦同理如前，于Q4为高电位时，经反相器224、18V齐纳二极管225、晶体管226送出一界于30V-18V之间的正向资料经A端点向前一单元传送，如前文所述，完成正向与反向位移工作，而从有关上述两组位移电路21、22的说明可知，两组电路是呈独立工作而不受相互影响，纵令正向与反向资料同时呈现于同一位移单元内，则透过门面上方或门27予以合成，可使由前向后及由后向前的灯号呈交叉通过的型态，不仅提供该种可交叉的特殊视觉效果，并显现此电路构造的特殊处。

本案之末端反向信号产生电路30的构造，即如图6所示，以计算器33及若干驱动晶体管及反相器为主要构成，主要是接收辨别反向控制信号，并产生一组30V高电位的反向资料信号，前述反向控制信号是为一约3t1时间的高电位的同步信号，据此，可由该计数器33的时序输入端以一组振荡器产生2t1周期的频率信号，而可对输入的同步信号做2t1时间的分频，故于图面左侧A端点的高电位时间达于2t1时，即令计数器33输出端Q为高电位，经反相器34和晶体管35、36而产生-30V电位且为t1时间的高电位脉冲信号经反馈电阻37反馈于该A端点位置，而合成3t1时间的脉冲(波形如图3F部分的b区段波形)，如上述即构成此反向控制信号的接收、辨别与产生反向资料信号的作用，此反向高电位资料信号即如前述依次向前传送与依序使双向位移控制单元20动作，达到反向点、灭灯组作用。

Claims (3)

1.一种可扩充串接的灯组位移控制装置，其特征在于：主要以一前端主控制器、多个双向位移控制单元及一末端反向信号产生电路依序串接组合而成，该前端主控制器由单晶片微计算机、同步/资料时序产生器、若干输入选择开关及多组驱动器所组成，该双向位移控制单元由两组独立的位移电路及一同步控制电路所组成，该末端反向信号产生电路由一分频计数器及驱动晶体管所组成，输入端连接于分频计数器的输入侧，输出端透过驱动晶体管回输至输入端点上，前述前端主控制器、多个双向位移控制单元及末端反向信号产生电路之间仅以一条信号导线及两条电源线串接；

而其间的同步信号是采用界于30V与0V的18V-5V的中间值，正向资料信号及反向资料信号电平分别同步重叠于同步信号的低电位5V以下与高电位18V以上，而反向控制信号则重叠于同步信号上，并为一大于同步信号高电位脉冲周期的信号波形，令同一导线上可同时载送该同步信号、正向资料信号、反向资料信号与反向控制信号。

2.根据权利要求1所述的可扩充串接的灯组位移控制装置，其特征在于：驱动器以两组晶体管分别与单晶片微计算机的两分别为同步信号及资料信号输出端连接，由两晶体管集电极合成单一端点。

3.根据权利要求1所述的可扩充串接的灯组位移控制装置，其特征在于：该双向位移制单元的两组位移电路均以移位寄存器为主体，两移位寄存器的多个移位输出端以或门合成驱动灯组，并使两移位寄存器的资料输入端与驱动输出端分别反相连接于两外接端点上。

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