CN103747588B - 一种led灯集中供电模式的通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的LED灯集中供电模式的通信方法及装置，在保证可靠性的前提下，以最简洁的窄带通信方法实现LED灯集中供电系统中电源即主控方与各个LED灯即副方之间的双向半工通信；LED电源系统上电后，主控方/被控方按照既定的通信规则自动进行通信，用数字脉冲序列的形式将各自的数据发送给对方。同时，由于所用器件较少降低了成本的费用。如每个电源的负载最多按50个灯具计算，采用本发明提出的高可靠通行方式，30秒钟内完全可巡视一遍。即采用这种可靠性要求高、信息量小的通信方法实现其高可靠性和低成本。采用集中供电模式的通信方法，既可实现电源到灯具间的同步，也可实现在同一供电网中不同电源间的同步。
Description
技术领域
本发明涉及一种集中供电的LED照明系统的电源与末端LED灯具之间通讯的方法及装置，尤其是一种大功率电压源与多个末端LED灯具之间采用窄带高可靠信息交换的方法。
背景技术
众所周知，LED照明属于绿色照明，受到国内外广泛关注。然而，由于LED灯是冷光源，没有热辐射，全靠灯体散出，往往会出现热应力超标的现象，不仅会影响LED灯使用寿命，而且也会降低其可靠性。一种电源与灯具分离的新型供电方法被提出来。它解决了电源与灯具的“互烤”问题，明显提高了使用寿命。
然而，由于“一个电源负载多个灯具”的连接法使得负载均衡问题、故障识别问题被提了出来——需要实时检测每个灯运行信息并能单独控制，必须建立双向通信系统。目前，实现“一点对多点通信”的成熟方法很多，诸如基于物联网路灯监控系统、基于GPRS/CDMA/3G路灯控制器等，也有成熟的IC芯片供选择。
参阅图1、图2，在文献《LED直流集中供电系统的通信及调光控制研究》(华南理工大学硕士学位论文，2012年)中公开了一种基于ZigBee通信原理的Cynet射频网状网络通信方式，是一种点对点多跳频无线射频网络系统。在其文献公开的另一种方式是电力载波通信方式，该方式使用专用的电力载波调制解调器将高频信号从电力线上分离出来，电力线上的信号经耦合接收电路进入控制芯片进行解扩处理，芯片的输出信号经过功率放大和整形滤波电路传输给LED。
根据目前城市照明标准要求，这两种方式都有可取之处，但是相对来说结构比较复杂，成本也较高，且并未在如下问题上得到很好解决:
(1)可靠性问题
集中供电模式的电源可以带30～50个单灯，最远距离可达300米，电磁环境复杂、路途损耗大，普通通信方法难以适应这种恶劣环境；若采用隔离、放大等技术难度较大方法，则使得通信系统复杂、成本高，难以推广普及。
(2)实用性与经济性问题
专门为集中供电提供通信服务的通信技术要求通信方法可靠性很高，但传送的信息量有限，因之有较大的降低成本的空间。这种特定的通信系统设计的指导思想应该是以满足系统要求为出发点，尽量提高可靠性，通信带宽的设计满足传输要求即可。
发明内容
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种LED灯集中供电模式的通信方法，以最简洁的窄带通信方法实现LED灯集中供电系统中电源即主控方与各个LED灯即被控方之间的双向半工通信，实现高可靠性和低成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括主控方双向可控硅光耦发送电路/接收电路，被控方双向可控硅光耦发送电路/接收电路，同步脉冲发生电路使用50Hz交流电的过零点为码元的同步脉冲序列，以交流电网过零点为比特周期的应答式窄带半双工通信模式，用于主控方/被控方通信数据由识别位1字节，主控方为FFH，被控方为7AH，命令字1字节，一般状态字2字节，温度状态字1字节以及结束位1字节，主控为85H，被控方为0AH组成，LED电源系统上电后，主控方/被控方按照既定的通信数据格式以循环的方式依次自动进行通信，用数字脉冲序列的形式将各自的数据发送给对方；
首先由主控方发送设置/询问命令，被控方单片机在接收到信息20毫秒后反馈当前各项运行状况参数，主控方单片机根据收集到的灯具运行状态参数确定下一步对该灯具的控制；20毫秒后主控方再次发送设置/询问命令，依次循环；
主控方发送完后等待接收时间超过100毫秒，仍未接收到被控方应答信号则再次发送当前的命令，如果连续3次均未收到被控方的应答或应答错误，则认为被控方出错并报警；
若被控方的灯具未接收到主控方电源的信号时，则进入等待状态，除非自身的故障报警，否则将一直不发送信号，判断一次通信开始的依据是识别位，而判断一次通信结束的依据是结束位。
有益效果
本发明提出的LED灯集中供电模式的通信方法，在保证可靠性的前提下，以最简洁的窄带通信方法实现LED灯集中供电系统中电源即主控方与各个LED灯即副方之间的双向半工通信，LED电源系统上电后，主控方/被控方按照既定的通信规则自动进行通信，用数字脉冲序列的形式将各自的数据发送给对方。同时，由于所用器件较少降低了成本的费用。如每个电源的负载最多按50个灯具计算，采用本发明提出的高可靠通信方式，30秒钟内完全可巡视一遍。即采用这种可靠性要求高、信息量小的通信方法实现其高可靠性和低成本。采用集中供电模式的通信方法，既可实现电源到灯具间的同步，也可实现在同一供电网中不同电源间的同步。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种LED灯集中供电模式的通信方法作进一步详细说明。
图1为背景技术中的ZigBee无线网络传输系统工作示意图。
图2为背景技术中的电力载波通信模块结构图。
图3为双向半工通信回路原理图。
图4为通信数据命令字格式。
图5为通信数据一般状态字格式。
图6为通信数据温度状态字格式。
具体实施方式
本实施例是一种LED灯集中供电模式的通信方法。
参阅图3-图6,实现大功率电压源到多个远程LED灯具之间通信的数据传输装置，包括主控方双向可控硅光耦发送电路/接收电路，即置于电压源内部分,被控方双向可控硅光耦发送电路/接收电路，即置于每个灯具内部分和同步脉冲发生电路。
主控方双向可控硅光耦发送电路由主控方单片机的I/O端口和可控硅光耦RC1组成，接收电路由主控方单片机的I/O端口和可控硅光耦RC2组成；被控方双向可控硅光耦发送电路由被控方单片机的I/O端口和可控硅光耦PC2组成，接收电路由被控方单片机的I/O端口和可控硅光耦PC1组成。
当主控方单片机端口发送低电平时，可控硅光耦RC1导通，通信回路闭合，被控方可控硅光耦PC1导通，单片机接收到的信号为高电平；当主控方单片机端口发送高电平时，可控硅光耦RC1截止，通信回路截止，被控方可控硅光耦PC1截止，单片机接收到的信号为低电平。
同理，若被控方单片机发送高电平，通信回路截止，主控方单片机接收到的是高电平，若被控方单片机发送低电平，通信回路闭合，主控方单片机接收到的是低电平。
同步脉冲发生电路使用50Hz交流电的过零点为码元的同步脉冲序列，单码元时宽为0.1ms，周期为10ms，占空比为1％。发送或接收信号均同步于该同步脉冲，即每10ms发送或接收一位信息，电源和一个灯具的通信时间约为0.68～1.14秒，对于30个灯具的供电系统，完成全系统的巡查不超过30秒钟。
用于主控方/被控方通信数据由识别位为1字节、命令字为1字节、一般状态字为2字节、温度状态字为1字节、以及结束位为1字节组成。主控方识别位为FFH，结束位为85H；被控方识别位为7AH，结束位为0AH。
LED电源系统上电后，主控方/被控方按照既定的通信规则自动进行通信，用数字脉冲序列的形式将各自的数据发送给对方。
首先由主控方发送设置/询问命令，被控方单片机在接收到信息20毫秒后反馈当前各项运行状况参数，主动方单片机根据收集到的灯具运行状态参数确定下一步对该灯具的控制。20毫秒后主控方再次发送设置/询问命令，依次循环。
当主控方发送完之后等待接收，如超过100毫秒仍未接收到被控方应答信号则再次发送当前的命令。如果连续3次均未收到被控方的应答或应答错误，则认为被控方出错并报警。
若被控方的灯具未接收到主控方电源的信号时，则进入等待状态，除非自身的故障报警，否则将一直不发送信号。判断一次通信开始的依据是“开始位”，而判断一次通信结束的依据是“结束位”。
采用该通信方法，既可以实现电源到灯具间的同步，也可以实现在同一供电网中不同电源间的同步。
Claims (1)
1.一种LED灯集中供电模式的通信方法，其特征在于:包括主控方双向可控硅光耦发送电路/接收电路，被控方双向可控硅光耦发送电路/接收电路，同步脉冲发生电路使用50Hz交流电的过零点为码元的同步脉冲序列，以交流电网过零点为周期的应答式窄带半双工通信模式，用于主控方/被控方通信数据由识别位1字节，命令字1字节，一般状态字2字节，温度状态字1字节以及结束位1字节组成，其中主控方识别位为FFH，被控方识别位为7AH，主控方结束位为85H，被控方结束位为0AH，LED电源系统上电后，主控方/被控方按照既定的通信数据格式以循环的方式依次自动进行通信，用数字脉冲序列的形式将各自的数据发送给对方；
首先由主控方发送设置/询问命令，被控方单片机在接收到信息20毫秒后反馈当前各项运行状况参数，主控方单片机根据收集到的灯具运行状态参数确定下一步对该灯具的控制；20毫秒后主控方再次发送设置/询问命令，依次循环；
主控方发送完后等待接收时间超过100毫秒，仍未接收到被控方应答信号则再次发送当前的命令，如果连续3次均未收到被控方的应答或应答错误，则认为被控方出错并报警；
若被控方的灯具未接收到主控方电源的信号时，则进入等待状态，除非自身的故障报警，否则将一直不发送信号，判断一次通信开始的依据是识别位，而判断一次通信结束的依据是结束位。
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