CN104837253B - 一种单火线远距离控制多个吊扇灯的电路 - Google Patents

Abstract

一种单火线远距离控制多个吊扇灯的电路，由吊扇灯壁控单元采用单火线方式向多个吊扇灯驱动单元供电，由吊扇灯驱动单元驱动吊扇和灯。吊扇灯壁控单元由单火线电源模块、单片机控制模块、移相驱动模块、过零检测模块、吊扇及灯控制给定模块组成，吊扇灯驱动单元由控制信号接收模块、吊扇驱动模块、灯驱动模块组成。有吊扇灯的运行状态需要改变时，壁控开关单元发送采用移相触发控制的、由引导波形和数据波形组成的吊扇灯控制信号至吊扇灯驱动单元，吊扇灯驱动单元依据吊扇灯控制信号实现对吊扇灯的控制。吊扇灯处在正常运行状态且不发出吊扇灯控制信号时，单火线上的电压波形为连续完整的单相正弦波。所述单火线远距离控制多个吊扇灯的电路可以用于用吊扇灯替代普通单火线控制照明灯，或者是替代普通吊扇的场合。

Description

一种单火线远距离控制多个吊扇灯的电路

技术领域

本发明涉及一种照明灯及吊扇控制技术，尤其是一种单火线远距离控制多个吊扇灯的电路。

背景技术

吊扇灯既要控制吊扇，还要控制灯。将吊扇改造成吊扇灯，或者是将灯改造成吊扇灯时，原来的吊扇或者灯基本上是采用单火线控制，要实现吊扇的调速和灯的开关控制，需要改造线路，或者是采用遥控器控制。需要控制多个吊扇灯时，每个吊扇灯都需要单独布线。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种在不改变现有线路布线的情况下，利用单火线对多个吊扇灯进行控制的电路。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

由吊扇灯壁控单元、M个吊扇灯驱动单元组成的电路实现，可以控制M个吊扇灯；M为大于等于1，小于等于8的整数。

所述吊扇灯壁控单元设有单火线输入端、单火线输出端，所述单火线输入端连接至交流电源火线；所述吊扇灯驱动单元设有火线输入端、零线输入端；M个吊扇灯驱动单元的火线输入端都连接至吊扇灯壁控单元的单火线输出端、零线输入端连接至交流电源零线；所述交流电源为单相220V交流电。

所述吊扇灯壁控单元由单火线电源模块、单片机控制模块、移相驱动模块、过零检测模块、吊扇及灯控制给定模块组成。

所述过零检测模块检测的交流电源过零信号被送给单片机控制模块，吊扇及灯控制给定模块提供吊扇灯给定信号给单片机控制模块。

所述单火线电源模块具有单火线关态取电功能和开态取电功能，用于向吊扇灯壁控单元提供壁控单元直流工作电源。

所述单片机控制模块具有吊扇灯给定信号输入端、给定输入扫描控制端、触发信号输出端。

所述吊扇及灯控制给定模块的输出连接至单片机控制模块的吊扇灯给定信号输入端，向单片机控制模块提供M个吊扇灯的吊扇灯给定信号。

所述移相驱动模块为双向晶闸管交流移相电路，其触发信号输入端连接至单片机控制模块的触发信号输出端。

所述单片机控制模块依据吊扇灯给定信号，发出触发信号控制移相驱动模块向吊扇灯驱动单元供电，并向吊扇灯驱动单元发出吊扇灯控制信号。

所述吊扇灯驱动单元由控制信号接收模块、吊扇驱动模块、灯驱动模块组成。

所述控制信号接收模块由单相整流桥电路、滤波稳压电路、吊扇灯信号取样整形电路、接收单片机最小系统组成。

所述单相整流桥电路输入连接至驱动单元火线输入端、零线输入端，输出端输出直流全波信号。

所述接收单片机最小系统设有脉冲捕捉输入端、地址码设定输入端、灯控制输出端、吊扇控制输出端；所述吊扇控制输出端包括第一吊扇控制输出端、第二吊扇控制输出端、第三吊扇控制输出端。

所述吊扇灯信号取样整形电路为电阻稳压管限幅电路，输出吊扇灯控制信号整形脉冲；电阻稳压管限幅电路的输入端连接至单相整流桥电路输出端、输出端连接至接收单片机最小系统的脉冲捕捉输入端。

所述滤波稳压电路输入端连接至单相整流桥电路输出端，输出端输出驱动单元直流工作电源。所述驱动单元直流工作电源向控制信号接收模块、吊扇驱动模块、灯驱动模块供电。

所述吊扇灯壁控单元由单片机控制模块控制单火线输出端的输出电压波形来发送吊扇灯控制信号。

所述吊扇灯驱动单元由控制信号接收模块接收吊扇灯控制信号并控制吊扇灯组合运行状态。

所述吊扇灯控制信号由引导波形和数据波形组成。

所述引导波形由一个不导通的负半波，紧接一个完整导通的周波组成；所述引导波形也可以由一个不导通的完整周波，紧接一个完整导通的周波组成；所述数据波形由移相的6个连续半波波形组成。

所述所述单火线电源模块由单火线稳压器U1及其外围元件二极管D1、电容C1、电容C2、电感L1、电感L2，以及低压差稳压器U2及其外围元件电容C3、电容C4组成。

所述移相驱动模块由双向晶闸管V1、移相触发光耦VL1、电阻R1、电阻R2、电阻R3组成；双向晶闸管V1的两个阳极端分别连接至单火线输出端和单火线稳压器U1的交流电压端AC；电阻R1并联在双向晶闸管V1的两个阳极端；移相触发光耦VL1的输出可控硅与电阻R2串联，其串联支路连接至双向晶闸管V1的第一阳极和控制极；移相触发光耦VL1的输入发光二极管与电阻R3串联，其串联支路一端连接至壁控单元直流工作电源，另外一端为触发信号输入端。

所述过零检测模块由二极管D2、电阻R4、电阻R5、稳压管DW1组成；电阻R4的两端分别连接至二极管D2阴极和稳压管DW1阴极；二极管D2阳极连接至单火线输出端；稳压管DW1阳极连接至吊扇灯壁控单元的模拟地；电阻R5并联在稳压管DW1两端；过零信号从稳压管DW1阴极输出。

所述接收单片机最小系统设有脉冲捕捉输入端、灯控制输出端、吊扇控制输出端；所述吊扇控制输出端包括第一吊扇控制输出端、第二吊扇控制输出端、第三吊扇控制输出端。

所述电阻稳压管限幅电路由电阻R02、稳压管DW2组成，电阻R02的一端与稳压管DW2阴极连结为电阻稳压管限幅电路的输出端，电阻R02的另外一端为电阻稳压管限幅电路的输入端；稳压管DW2阳极连接至参考地。

所述吊扇驱动模块为双向晶闸管多档调速电路，设有第一吊扇控制输入端、第二吊扇控制输入端、第三吊扇控制输入端、吊扇火线输入端、吊扇火线输出端；所述第一吊扇控制输入端、第二吊扇控制输入端、第三吊扇控制输入端分别连接至接收单片机最小系统的第一吊扇控制输出端、第二吊扇控制输出端、第三吊扇控制输出端；吊扇火线输入端连接至驱动单元火线输入端。

所述灯驱动模块为双向晶闸管通断开关电路，设有灯控制输入端、灯火线输入端、灯火线输出端；灯控制输入端连接至接收单片机最小系统的灯控制输出端，灯火线输入端连接至驱动单元火线输入端。

所述双向晶闸管多档调速电路由双向晶闸管VT2、双向晶闸管VT3、双向晶闸管VT4、过零触发光耦VL2、过零触发光耦VL3、过零触发光耦VL4、电容C9、电容C10、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11组成；双向晶闸管VT2、双向晶闸管VT3、双向晶闸管VT4的第一阳极并联并连接至吊扇火线输入端，双向晶闸管VT3第二阳极串联电容C9后连接至双向晶闸管VT2第二阳极，双向晶闸管VT4第二阳极串联电容C10后连接至双向晶闸管VT2第二阳极，双向晶闸管VT2第二阳极连接至吊扇火线输出端；过零触发光耦VL2、电阻R6、电阻R7为双向晶闸管VT2的过零触发电路，其触发控制端连接至接收单片机最小系统的第一吊扇控制输出端；过零触发光耦VL3、电阻R8、电阻R9为双向晶闸管VT3的过零触发电路，其触发控制端连接至接收单片机最小系统的第二吊扇控制输出端；过零触发光耦VL4、电阻R10、电阻R11为双向晶闸管VT4的过零触发电路，其触发控制端连接至接收单片机最小系统的第三吊扇控制输出端。

所述双向晶闸管通断开关电路由双向晶闸管VT5、过零触发光耦VL5、电阻R12、电阻R13组成；双向晶闸管VT5的第一阳极连接至灯火线输入端，双向晶闸管VT5的第二阳极连接至灯火线输出端；过零触发光耦VL5、电阻R12、电阻R13为双向晶闸管VT5的过零触发电路，其触发控制端为灯控制输入端。

本发明的有益效果是，①采用单火线方式控制多个吊扇灯，无需遥控器，无需控制线，也不用重新敷设电源线；②吊扇速度可以分档调节；③单火线上的吊扇灯控制信号仅仅是在改变改变吊扇灯的运行状态时进行短时发送，谐波分量小。

附图说明

图1是实施例的系统结构框图。

图2是吊扇灯壁控单元结构图。

图3是吊扇灯壁控单元实施例电路图。

图4是吊扇灯壁控单元发送吊扇灯控制信号波形移相角示例。

图5是发送吊扇灯控制信号的波形示例1。

图6是发送吊扇灯控制信号的波形示例2。

图7是吊扇灯控制信号的发送控制方法。

图8是吊扇灯驱动单元结构图。

图9是控制信号接收模块实施例。

图10是吊扇驱动模块及灯驱动模块实施例。

图11是吊扇灯控制信号接收方法。

具体实施方式

下面通过附图并结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明电路由吊扇灯壁控单元和多个吊扇灯驱动单元组成。吊扇灯壁控单元设有单火线输入端AC和单火线输出端AC1，单火线输入端AC连接至交流电源火线；吊扇灯驱动单元设有火线输入端AC1和零线输入端N，所有吊扇灯驱动单元的火线输入端AC1连接至吊扇灯壁控单元的单火线输出端AC1、零线输入端N连接至交流电源零线。交流电源为单相220V交流电。有3个吊扇灯驱动单元的实施例如图1所示，3个吊扇灯驱动单元分别为1-3#吊扇灯驱动单元，分别驱动1-3#吊扇灯。

吊扇灯壁控单元的结构如图2所示，由单火线电源模块、单片机控制模块、移相驱动模块、过零检测模块、吊扇及灯控制给定模块组成。单火线电源模块具有单火线关态取电功能，也具有开态取电功能，用于向吊扇灯壁控单元提供工作电源。

过零检测模块检测的交流电源过零信号被送给单片机控制模块，吊扇及灯控制给定模块提供吊扇灯给定信号给单片机控制模块。单片机控制模块依据吊扇灯给定信号，控制移相驱动模块向吊扇灯驱动单元供电，并向吊扇灯驱动单元发出吊扇灯控制信号。

吊扇灯壁控单元的实施例电路如图3所示。

单火线电源模块由单火线稳压器U1及其外围元件二极管D1、电容C1、电容C2、电感L1、电感L2，以及低压差稳压器U2及其外围元件电容C3、电容C4组成。单火线稳压器U1的型号为MP-6V-02S，低压差稳压器U2的型号为HT7133。

单火线输入端AC是吊扇灯壁控单元的模拟地，连接至单火线稳压器U1的交流电压公共端COM；电容C1的两端分别连接至单火线稳压器U1的滤波电容输入端FIL和交流电压公共端COM；单火线稳压器U1的直流输出电压地GND端为吊扇灯壁控单元的数字地，电感L2的两端分别连接至吊扇灯壁控单元的数字地和模拟地；二极管D1、电感L1和电容C2组成半波整流滤波电路，半波整流滤波电路的输入连接至单火线输出端AC1、输出连接至单火线稳压器U1的直流高压输入端HDC。单火线稳压器U1还设有直流电压输出端VCC、交流电压端AC。

低压差稳压器U2的输入端VIN连接至单火线稳压器U1的直流电压输出端VCC，输出端VOUT输出+3.3V的直流工作电源VDD；单火线稳压器U1的地端GND连接至吊扇灯壁控单元的数字地；电容C3、电容C4分别为低压差稳压器U2的输入电压、输出电压滤波电容。

移相驱动模块为双向晶闸管交流移相电路，由双向晶闸管V1、移相触发光耦VL1、电阻R1、电阻R2、电阻R3组成，移相触发光耦VL1的型号为MOC3053。双向晶闸管V1的两个阳极端分别连接至单火线输出端AC1和单火线稳压器U1的交流电压端AC；电阻R1并联在双向晶闸管V1的两个阳极端；移相触发光耦VL1的输出可控硅与电阻R2串联，其串联支路连接至双向晶闸管V1的第一阳极和控制极；移相触发光耦VL1的输入发光二极管与电阻R3串联，其串联支路一端连接至直流工作电源VDD，另外一端为触发信号输入端。

过零检测模块为半波整流分压电路，由二极管D2、电阻R4、电阻R5、稳压管DW1组成。电阻R4的两端分别连接至二极管D2阴极和稳压管DW1阴极；二极管D2阳极连接至单火线输出端AC1；稳压管DW1阳极连接至吊扇灯壁控单元的模拟地；电阻R5并联在稳压管DW1两端。过零信号从稳压管DW1阴极输出。

如图1所示实施例的吊扇及灯控制给定模块由3组灯控制开关和吊扇控制开关组成，分别是灯控制开关SW11和吊扇控制开关SW12、灯控制开关SW21和吊扇控制开关SW22、灯控制开关SW31和吊扇控制开关SW32。实施例中的吊扇控制开关为单极4档位开关，档位也可以不是4档，依据吊扇需要的速度档位数而定。

灯控制开关SW11的一端与吊扇控制开关SW12的公共端连结为第一给定输入控制端，灯控制开关SW11的另外一端与吊扇控制开关SW12的4个档位端为1#吊扇灯的吊扇灯给定信号输出端；灯控制开关SW21的一端与吊扇控制开关SW22的公共端连结为第二给定输入控制端，灯控制开关SW21的另外一端与吊扇控制开关SW22的4个档位端为2#吊扇灯的吊扇灯给定信号输出端；灯控制开关SW31的一端与吊扇控制开关SW32的公共端连结为第三给定输入控制端，灯控制开关SW31的另外一端与吊扇控制开关SW32的4个档位端为3#吊扇灯的吊扇灯给定信号输出端。所有吊扇灯的吊扇灯给定信号输出端并联后，连接至单片机控制模块的吊扇灯给定信号输入端P2.5-P2.1。第一给定输入控制端、第二给定输入控制端、第三给定输入控制端连接至单片机控制模块的给定输入扫描控制端P1.1-P1.3。当需要控制的吊扇灯数量不是3个时，增加的组别的吊扇灯给定信号输出端与前述组别的给定信号输出端并联，给定输入控制端单独连接至单片机控制模块的给定输入扫描控制端；单片机控制模块的给定输入扫描控制端的端子数量与需要控制的吊扇灯数量相等。

单片机控制模块包括单片机MCU1、晶振XT1。单片机MCU1的型号是MSP430G2553。过零信号从单片机MCU1的P2.0输入，触发信号从单片机MCU1的P1.0输出，且连接至移相驱动模块的触发信号输入端。

单片机控制模块每次控制给定输入扫描控制端中的1个有效，依次输入各组的吊扇灯给定信号并从吊扇灯给定信号输入端。图3所示实施例中，给定输入扫描控制端P1.3-P1.1为低电平有效，例如，控制P1.1为低电平，P1.3-P1.2为高电平，则从吊扇灯给定信号输入端P2.5-P2.1输入的是第1组灯控制开关和吊扇控制开关输出的、控制1#吊扇灯的吊扇灯给定信号。

吊扇灯中，吊扇运行状态有停止运行、第一速度运行、第二速度运行、第三速度运行共4种状态，由相应的吊扇控制开关进行设定；灯运行状态有点亮、熄灭2种状态，由相应的灯控制开关进行设定；吊扇灯组合运行状态表如下：

吊扇灯组合运行状态	吊扇运行状态	灯运行状态
			状态1	停止运行	熄灭
状态2	停止运行	点亮
			状态3	第三速度运行	熄灭
状态4	第三速度运行	点亮
			状态5	第二速度运行	熄灭
状态6	第二速度运行	点亮
			状态7	第一速度运行	熄灭
状态8	第一速度运行	点亮

吊扇灯组合运行状态有状态1-8，共8种状态。

吊扇灯壁控单元通过控制单火线输出端AC1输出的电压波形来发送吊扇灯控制信号，当吊扇灯壁控单元维持不发出吊扇灯控制信号状态时，单片机控制模块持续输出低电平触发信号，双向晶闸管V1持续导通，单火线输出端AC1输出的电压波形为连续完整的单相正弦波。

当吊扇灯壁控单元需要发送一次吊扇灯控制信号时，一次吊扇灯控制信号的波形由引导波形+数据波形组成；引导波形由一个不导通的负半波，紧接一个完整导通的周波组成；引导波形也可以由一个不导通的完整周波，紧接一个完整导通的周波组成。

数据波形由移相触发形成的6个连续半波波形组成，每个半波的移相角可以分别为移相角α1、α0中的一个，移相角α1、α0分别对应二进制数码值1、0，6个连续半波共发送6位二进制吊扇灯数据。6位二进制吊扇灯数据的前3位为地址码，地址码的000、001、010、011、100、101、110、111分别代表1-8#吊扇灯驱动单元，因此，本发明最多可以同时控制8个吊扇灯；后3位二进制吊扇灯数据是控制码000、001、010、011、100、101、110、111，分别与吊扇灯组合运行状态的状态1至状态8对应。

移相角α1、α0满足α1＜α0的关系，典型值取α1＝30°，α0＝60°，如图4所示。

如图5所示的是发送吊扇灯控制信号的波形示例1，其中，图5(a)为单火线输出端AC1输出的吊扇灯控制信号电压波形，图5(b)为过零信号电压波形，图5(c)为吊扇灯控制信号取样整形后电压波形，即吊扇灯控制信号整形脉冲。

单火线输出端AC1输出连续完整的单相正弦波时，单火线输出端AC1与单火线输入端AC之间的电压差很小，过零检测模块不输出过零信号，过零信号维持为低电平状态。

单片机控制模块需要发送一次吊扇灯控制信号时，首先发出引导波形，方法包括：随机停止触发信号输出；当停止输出触发信号的时刻在交流电源正半波期间时，该正半波双向晶闸管V1已经导通，接下来的负半波双向晶闸管V1不导通，过零检测模块在该负半波输出过零信号，过零信号为对应交流电源负半波的正脉冲，如图5中的脉冲1所示，脉冲1宽度小于10ms；单片机控制模块在脉冲1的下降沿处发出一个宽度不小于10ms、不超过20ms的触发脉冲，控制双向晶闸管V1接下来的周波导通，该触发脉冲宽度的典型值是15ms。

数据波形紧接着引导波形发出。将过零信号，即脉冲1的下降沿处作为计时起点，20ms处为数据波形中第1个半波的移相过零点，30ms处为数据波形中第2个半波的移相过零点，40ms处为数据波形中第3个半波的移相过零点，50ms处为数据波形中第4个半波的移相过零点，60ms处为数据波形中第5个半波的移相过零点，70ms处为数据波形中第6个半波的移相过零点；所述移相过零点为推算出来的自然换相点，即移相角计算起点。

当单片机控制模块需要发送一次吊扇灯控制信号，随机停止触发信号输出的时刻在交流电源负半波期间时，该负半波双向晶闸管V1已经导通，接下来的正半波双向晶闸管V1不导通，但由于过零检测模块采用的是半波整流，正半波双向晶闸管V1不导通，也不会使过零检测模块输出过零信号；直到再接下来的负半波双向晶闸管V1不导通，过零检测模块在整个负半波输出过零信号，过零信号为正脉冲。

如图6所示的是随机停止触发信号输出的时刻在交流电源负半波期间时，发送吊扇灯控制信号的波形示例2。图6(a)为单火线输出端AC1输出的吊扇灯控制信号电压波形，图6(b)为过零信号电压波形，图6(c)为吊扇灯控制信号取样整形后电压波形。图6中的脉冲31为过零信号正脉冲，其宽度接近10ms。单片机控制模块在脉冲31的下降沿处发出一个宽度不小于10ms、不超过20ms的触发脉冲，控制双向晶闸管V1接下来的周波导通，该触发脉冲宽度的典型值是15ms；同时将脉冲31的下降沿处作为计时起点，20ms处为数据波形中第1个半波的移相过零点，30ms处为数据波形中第2个半波的移相过零点，40ms处为数据波形中第3个半波的移相过零点，50ms处为数据波形中第4个半波的移相过零点，60ms处为数据波形中第5个半波的移相过零点，70ms处为数据波形中第6个半波的移相过零点。

单片机控制模块发出数据波形时，在移相触发的6个连续半波波形的每个半波的移相触发时刻，发出一个窄触发脉冲。

图7为吊扇灯控制信号发送控制方法，通过单片机控制模块中的程序实现，其方法是：

步骤A，判断吊扇灯给定信号是否发生改变，吊扇灯给定信号没有发生改变，维持不发出吊扇灯控制信号状态，返回步骤A；吊扇灯给定信号发生改变，进入步骤B；

步骤B，确定吊扇灯控制信号；

步骤C，发出一次吊扇灯控制信号；返回步骤A。

当吊扇灯壁控单元不发出吊扇灯控制信号，所有吊扇灯处在正常工作状态时，单火线输出端AC1输出的电压波形为连续完整的单相正弦波。

确定吊扇灯控制信号时，首先判断是哪个吊扇灯的吊扇灯给定信号发生改变，确定其对应的地址码，然后由新的吊扇灯给定信号根据吊扇灯组合运行状态表确定吊扇灯组合运行状态，进而确定其控制码。如果有多个地址码对应的吊扇灯的吊扇灯给定信号发生改变，则先处理其中一个，发出一次吊扇灯控制信号；有未处理完的在步骤A会再一次进入步骤B，依次处理并发出吊扇灯控制信号。

判断吊扇灯给定信号是否发生改变时，只要有1个以上，包含1个吊扇灯给定信号发生改变，则认为吊扇灯给定信号发生改变。

所有吊扇灯驱动单元的结构都相同，如图8所示，由控制信号接收模块、吊扇驱动模块、灯驱动模块组成。

控制信号接收模块由单相整流桥电路、滤波稳压电路、吊扇灯信号取样整形电路、地址码设定开关、接收单片机最小系统组成，其实施例如图9所示。

单相整流桥电路输入连接至驱动单元火线输入端AC1和零线输入端N，直流正输出端输出直流全波信号，直流负输出端为参考地。图9所示实施例中，单相整流桥电路由二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6组成。

接收单片机最小系统设有脉冲捕捉输入端、地址码设定输入端、灯控制输出端、吊扇控制输出端，吊扇控制输出端包括第一吊扇控制输出端K1、第二吊扇控制输出端K2、第三吊扇控制输出端K3。图9所示实施例中，接收单片机最小系统由单片机MCU2和晶体振荡器XT2组成，P2.0为脉冲捕捉输入端，P1.0为灯控制输出端K0，P1.1、P1.2、P1.3分别为第一吊扇控制输出端K1、第二吊扇控制输出端K2、第三吊扇控制输出端K3。

吊扇灯信号取样整形电路为电阻稳压管限幅电路，输出吊扇灯控制信号整形脉冲；电阻稳压管限幅电路的输入端连接至单相整流桥电路输出端、输出端连接至接收单片机最小系统的脉冲捕捉输入端。图9所示实施例中，电阻稳压管限幅电路由电阻R02、稳压管DW2组成，电阻R02的一端与稳压管DW2阴极连结为电阻稳压管限幅电路的输出端，电阻R02的另外一端为电阻稳压管限幅电路的输入端。稳压管DW2阳极连接至参考地。

滤波稳压电路输入端连接至单相整流桥电路的直流正输出端，输出端输出驱动单元直流工作电源VCC。图9所示实施例中，滤波稳压电路由DC/DC稳压器U3、三端稳压器U4、二极管D7、电阻R01、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8组成。二极管D7阳极为滤波稳压电路输入端，阴极经电阻R01连接至DC/DC稳压器U3的电压输入端1；电容C5两端分别连接至二极管D7阴极和参考地；DC/DC稳压器U3的电压输出端3连接至三端稳压器U4的电压输入端VI；三端稳压器U4的电压输出端VO输出驱动单元直流工作电源VCC；电容C6为DC/DC稳压器U3的输入滤波电容；电容C7为DC/DC稳压器U3的输出滤波电容；电容C8为三端稳压器U4的输出滤波电容。DC/DC稳压器U3的公共端2和三端稳压器U4的地端GND均连接至参考地。DC/DC稳压器U3的型号是DY10，三端稳压器U4的型号是HT7133。

地址码设定开关为3位拨码开关SW，连接至单片机调节模块的地址码设定输入端，图9所示实施例中，地址码设定输入端为单片机MCU2的P2.3-P2.5。拨码开关SW用于设定吊扇灯驱动单元的地址码；拨码开关SW输出的地址码范围为000-111，按顺序对应的吊扇灯驱动单元的编号是1-8#。图9所示实施例中，拨码开关SW设定的地址码为001，表示将本吊扇灯驱动单元设定为2#吊扇灯驱动单元。

吊扇驱动模块为双向晶闸管多档调速电路，设有第一吊扇控制输入端K1、第二吊扇控制输入端K2、第三吊扇控制输入端K3、吊扇火线输入端AC1、吊扇火线输出端AC2；各吊扇控制输入端分别连接至接收单片机最小系统的相应吊扇控制输出端，吊扇火线输入端AC1连接至驱动单元火线输入端AC1。灯驱动模块为双向晶闸管通断开关电路，设有灯控制输入端、灯火线输入端AC1、灯火线输出端AC3；灯控制输入端连接至接收单片机最小系统的灯控制输出端，灯火线输入端AC1连接至驱动单元火线输入端AC1。吊扇连接至吊扇火线输出端AC2和零线输入端N之间，灯连接至灯火线输出端AC3和零线输入端N之间。

吊扇驱动模块及灯驱动模块实施例如图10所示。其中，图10(a)所示的双向晶闸管多档调速电路由双向晶闸管VT2、双向晶闸管VT3、双向晶闸管VT4、过零触发光耦VL2、过零触发光耦VL3、过零触发光耦VL4、电容C9、电容C10、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11组成。双向晶闸管VT2、双向晶闸管VT3、双向晶闸管VT4的第一阳极并联并连接至吊扇火线输入端AC1，双向晶闸管VT3第二阳极串联电容C9后连接至双向晶闸管VT2第二阳极，双向晶闸管VT4第二阳极串联电容C10后连接至双向晶闸管VT2第二阳极，双向晶闸管VT2第二阳极连接至吊扇火线输出端AC2；过零触发光耦VL2、电阻R6、电阻R7为双向晶闸管VT2的过零触发电路，电阻R6的两端分别连接至驱动单元直流工作电源VCC和过零触发光耦VL2的发光器LED阳极；过零触发光耦VL2的发光器LED阴极为其触发控制端，连接至接收单片机最小系统的第一吊扇控制输出端K1；过零触发光耦VL3、电阻R8、电阻R9为双向晶闸管VT3的过零触发电路，电阻R8的两端分别连接至驱动单元直流工作电源VCC和过零触发光耦VL3的发光器LED阳极；过零触发光耦VL3的发光器LED阴极为其触发控制端，连接至接收单片机最小系统的第二吊扇控制输出端K2；过零触发光耦VL4、电阻R10、电阻R11为双向晶闸管VT4的过零触发电路，电阻R10的两端分别连接至驱动单元直流工作电源VCC和过零触发光耦VL4的发光器LED阳极；过零触发光耦VL4的发光器LED阴极为其触发控制端，连接至接收单片机最小系统的第三吊扇控制输出端K3。过零触发光耦VL2、过零触发光耦VL3、过零触发光耦VL4均选择MOC3063。

图10(b)所示的双向晶闸管通断开关电路由双向晶闸管VT5、过零触发光耦VL5、电阻R12、电阻R13组成。双向晶闸管VT5的第一阳极连接至灯火线输入端AC1，双向晶闸管VT5的第二阳极连接至灯火线输出端AC3；过零触发光耦VL5、电阻R12、电阻R13为双向晶闸管VT5的过零触发电路，电阻R12的两端分别连接至驱动单元直流工作电源VCC和过零触发光耦VL5的发光器LED阳极；过零触发光耦VL5的发光器LED阴极为灯控制输入端K0。过零触发光耦VL5选择MOC3063。

吊扇灯驱动单元由控制信号接收模块接收吊扇灯控制信号并控制吊扇灯组合运行状态，其方法如图11所示：

步骤一，控制吊扇灯初始状态为吊扇灯组合运行状态1；

步骤二，判断单火线上是否有吊扇灯控制信号；没有吊扇灯控制信号，返回步骤二；有吊扇灯控制信号，转到步骤三；

步骤三，关闭吊扇供电电源；

步骤四，接收吊扇灯控制信号；

步骤五，判断是否为目标吊扇灯；不是目标吊扇灯，返回步骤二；是目标吊扇灯，转到步骤六；

步骤六，控制吊扇灯运行在新的吊扇灯组合运行状态；返回步骤二。

所述判断单火线上是否有吊扇灯控制信号，方法为判断驱动单元火线输入端AC1是否有引导波形。

所述接收吊扇灯控制信号，方法是判断数据波形中6个连续半波波形的移相角。

图5(c)、图6(c)为吊扇灯信号取样整形电路输出的吊扇灯控制信号整形脉冲。当单火线上是完整的单相正弦周波信号时，直流全波信号在过零点电压低，在其他时候电压高，经吊扇灯信号取样整形电路整形后的输出大部分时间为高电平，仅在过零时产生一个窄负脉冲。选择合适的吊扇灯信号取样整形电路元件参数，该窄负脉冲宽度不大于2ms。

发送一次吊扇灯控制信号时，当单片机控制模块随机停止输出触发信号的时刻在交流电源正半波期间时，引导波形由一个不导通的负半波，紧接一个完整导通的周波组成，该不导通的负半波体现在吊扇灯控制信号整形脉冲中为图5(c)的脉冲2。如果吊扇在运行，负载呈电感性时，该不导通的负半波在过零之后才能关断，脉冲2的宽度小于10ms，但会大于5ms；负载呈电阻性时，脉冲2的宽度接近10ms。

发送一次吊扇灯控制信号时，当单片机控制模块随机停止输出触发信号的时刻在交流电源负半波期间时，引导波形由一个不导通的完整周波，紧接一个完整导通的周波组成，该不导通的完整周波体现在吊扇灯控制信号整形脉冲中为图6(c)中的脉冲32。如果吊扇不在运行，负载呈电阻性时，该不导通的完整周波在过零时关断，脉冲32的宽度小于20ms，但接近20ms；负载呈电感性时，该不导通的负半波在过零之后才能关断，脉冲32的宽度小于20ms，但会大于15ms。

判断驱动单元火线输入端AC1是否有引导波形，方法是判断吊扇灯控制信号整形脉冲中是否有引导负脉冲，引导负脉冲宽度大于5ms、小于20ms；有宽度大于5ms、小于20ms的引导负脉冲，如图5(c)中的脉冲1或者图6(c)中的脉冲31，则驱动单元火线输入端AC1有引导波形。

关闭吊扇供电电源，其目的是保持控制信号接收模块接收吊扇灯控制信号时负载特性呈电阻性，避免数据波形中的移相角受到吊扇电机电感性负载的影响。关闭吊扇供电电源用于接收吊扇灯控制信号的时间很短，对运行中的吊扇速度影响很小。

判断数据波形中6个连续半波波形的移相角，方法是判断吊扇灯控制信号整形脉冲中，与数据波形中6个连续半波波形相对应的脉冲宽度，该6个连续半波波形相对应的脉冲为引导负脉冲之后的第3-5个正脉冲，如图5(c)中的脉冲5、脉冲6、脉冲7、脉冲8、脉冲9、脉冲10，图6(c)中的脉冲35、脉冲36、脉冲37、脉冲38、脉冲39、脉冲40。移相角取典型值α1＝30°，α0＝60°时，与移相角α1对应的脉冲宽度接近8.3ms，与移相角α0对应的脉冲宽度接近6.6ms；接收到的正脉冲宽度接近8.3ms时，为二进制数1，如图5(c)中的脉冲8，图6(c)中的脉冲36、脉冲38、脉冲39；接收到的正脉冲宽度接近6.6ms时，为二进制数0，如图5(c)中的脉冲5、脉冲6、脉冲7、脉冲9、脉冲10，图6(c)中的脉冲35、脉冲37、脉冲40。图5(c)中的6位二进制吊扇灯数据为000100，地址码是000，表示控制1#吊扇灯驱动单元；控制码是100，表示1#吊扇灯驱动单元应该工作在状态5。图6(c)中的6位二进制吊扇灯数据为010110，地址码是010，表示控制3#吊扇灯驱动单元；控制码是110，表示3#吊扇灯驱动单元应该工作在状态7。

图5(c)中的脉冲3、脉冲4，图6(c)中的脉冲33、脉冲34为与引导波形中完整导通的周波相对应的2个半波脉冲。图5(a)中的波形13-18、图6(a)中的波形43-48，为数据波形中6个连续半波波形。图5(b)中的脉冲19、脉冲20、脉冲21，图6(b)中的脉冲49、脉冲50、脉冲51，由数据波形中3个负半波移相触发后的缺失部分所形成，其宽度小于5ms，与接近10ms宽的同步脉冲有明显区别，不会误作为同步脉冲。

所述判断是否为目标吊扇灯，方法是判断接收到的3位二进制地址码是否与本吊扇灯驱动单元吊扇灯驱动单元设定的地址码相符合；相符合，是目标吊扇灯；不相符合，不是目标吊扇灯。

在实施例中，接收单片机最小系统的第一吊扇控制输出端K1、第二吊扇控制输出端K2、第三吊扇控制输出端K3分别控制吊扇在第一速度运行、第二速度运行、第三速度运行；灯控制输出端K0控制灯的亮灭。举例说明：当接收到的吊扇灯控制信号为状态3时，接收单片机最小系统的第三吊扇控制输出端K3输出低电平，第一吊扇控制输出端K1与第二吊扇控制输出端K2输出高电平，控制吊扇第三速度运行；灯控制输出端K0输出高电平，灯熄灭。当接收到的吊扇灯控制信号为状态6时，接收单片机最小系统的第二吊扇控制输出端K2输出低电平，第一吊扇控制输出端K1与第三吊扇控制输出端K3输出高电平，控制吊扇第二速度运行；灯控制输出端K0输出低电平，灯点亮。

本发明具有如下特点：

①采用单火线方式控制多个吊扇灯，无需遥控器，无需控制线，也不用重新敷设电源线；

②吊扇速度可以分档调节；

③单火线上的吊扇灯控制信号仅仅是在改变改变吊扇灯的运行状态时进行短时发送；谐波分量小。

Claims (10)

1.一种单火线远距离控制多个吊扇灯的电路，其特征在于：

由吊扇灯壁控单元、M个吊扇灯驱动单元组成的电路实现，可以控制M个吊扇灯；M为大于等于1，小于等于8的整数；

所述吊扇灯壁控单元设有单火线输入端、单火线输出端，所述单火线输入端连接至交流电源火线；所述吊扇灯驱动单元设有火线输入端、零线输入端；M个吊扇灯驱动单元的火线输入端都连接至吊扇灯壁控单元的单火线输出端、零线输入端连接至交流电源零线；所述交流电源为单相220V交流电；

所述吊扇灯壁控单元由单火线电源模块、单片机控制模块、移相驱动模块、过零检测模块、吊扇及灯控制给定模块组成；

所述过零检测模块检测的交流电源过零信号被送给单片机控制模块，吊扇及灯控制给定模块提供吊扇灯给定信号给单片机控制模块；

所述单火线电源模块具有单火线关态取电功能和开态取电功能，用于向吊扇灯壁控单元提供壁控单元直流工作电源；

所述单片机控制模块具有吊扇灯给定信号输入端、给定输入扫描控制端、触发信号输出端；所述吊扇及灯控制给定模块的输出连接至单片机控制模块的吊扇灯给定信号输入端，向单片机控制模块提供M个吊扇灯的吊扇灯给定信号；

所述移相驱动模块为双向晶闸管交流移相电路，其触发信号输入端连接至单片机控制模块的触发信号输出端；

所述单片机控制模块依据吊扇灯给定信号，发出触发信号控制移相驱动模块向吊扇灯驱动单元供电，并向吊扇灯驱动单元发出吊扇灯控制信号；

所述吊扇灯驱动单元由控制信号接收模块、吊扇驱动模块、灯驱动模块组成；

所述控制信号接收模块由单相整流桥电路、滤波稳压电路、吊扇灯信号取样整形电路、接收单片机最小系统组成；

所述单相整流桥电路输入连接至驱动单元火线输入端、零线输入端，输出端输出直流全波信号；

所述接收单片机最小系统设有脉冲捕捉输入端、地址码设定输入端、灯控制输出端、吊扇控制输出端；所述吊扇控制输出端包括第一吊扇控制输出端、第二吊扇控制输出端、第三吊扇控制输出端；

所述吊扇灯信号取样整形电路为电阻稳压管限幅电路，输出吊扇灯控制信号整形脉冲；电阻稳压管限幅电路的输入端连接至单相整流桥电路输出端、输出端连接至接收单片机最小系统的脉冲捕捉输入端；

所述滤波稳压电路输入端连接至单相整流桥电路输出端，输出端输出驱动单元直流工作电源；所述驱动单元直流工作电源向控制信号接收模块、吊扇驱动模块、灯驱动模块供电；所述吊扇灯壁控单元由单片机控制模块控制单火线输出端的输出电压波形来发送吊扇灯控制信号；

所述吊扇灯驱动单元由控制信号接收模块接收吊扇灯控制信号并控制吊扇灯组合运行状态。

2.根据权利要求1所述的单火线远距离控制多个吊扇灯的电路，其特征在于：所述吊扇灯控制信号由引导波形和数据波形组成。

3.根据权利要求2所述的单火线远距离控制多个吊扇灯的电路，其特征在于：所述引导波形由一个不导通的负半波，紧接一个完整导通的周波组成；所述引导波形也可以由一个不导通的完整周波，紧接一个完整导通的周波组成；所述数据波形由移相的6个连续半波波形组成。

4.根据权利要求1所述的单火线远距离控制多个吊扇灯的电路，其特征在于：所述所述单火线电源模块由单火线稳压器U1及其外围元件二极管D1、电容C1、电容C2、电感L1、电感L2，以及低压差稳压器U2及其外围元件电容C3、电容C4组成。

5.根据权利要求1所述的单火线远距离控制多个吊扇灯的电路，其特征在于：所述移相驱动模块由双向晶闸管V1、移相触发光耦VL1、电阻R1、电阻R2、电阻R3组成；双向晶闸管V1的两个阳极端分别连接至单火线输出端和单火线稳压器U1的交流电压端AC；电阻R1并联在双向晶闸管V1的两个阳极端；移相触发光耦VL1的输出可控硅与电阻R2串联，其串联支路连接至双向晶闸管V1的第一阳极和控制极；移相触发光耦VL1的输入发光二极管与电阻R3串联，其串联支路一端连接至壁控单元直流工作电源，另外一端为触发信号输入端。

6.根据权利要求1所述的单火线远距离控制多个吊扇灯的电路，其特征在于：所述过零检测模块由二极管D2、电阻R4、电阻R5、稳压管DW1组成；电阻R4的两端分别连接至二极管D2阴极和稳压管DW1阴极；二极管D2阳极连接至单火线输出端；稳压管DW1阳极连接至吊扇灯壁控单元的模拟地；电阻R5并联在稳压管DW1两端；过零信号从稳压管DW1阴极输出。

7.根据权利要求1所述的单火线远距离控制多个吊扇灯的电路，其特征在于：所述接收单片机最小系统设有脉冲捕捉输入端、灯控制输出端、吊扇控制输出端；所述吊扇控制输出端包括第一吊扇控制输出端、第二吊扇控制输出端、第三吊扇控制输出端。

8.根据权利要求1所述的单火线远距离控制多个吊扇灯的电路，其特征在于：所述电阻稳压管限幅电路由电阻R02、稳压管DW2组成，电阻R02的一端与稳压管DW2阴极连结为电阻稳压管限幅电路的输出端，电阻R02的另外一端为电阻稳压管限幅电路的输入端；稳压管DW2阳极连接至参考地。

9.根据权利要求1所述的单火线远距离控制多个吊扇灯的电路，其特征在于：所述吊扇驱动模块为双向晶闸管多档调速电路，设有第一吊扇控制输入端、第二吊扇控制输入端、第三吊扇控制输入端、吊扇火线输入端、吊扇火线输出端；所述第一吊扇控制输入端、第二吊扇控制输入端、第三吊扇控制输入端分别连接至接收单片机最小系统的第一吊扇控制输出端、第二吊扇控制输出端、第三吊扇控制输出端；吊扇火线输入端连接至驱动单元火线输入端；所述灯驱动模块为双向晶闸管通断开关电路，设有灯控制输入端、灯火线输入端、灯火线输出端；灯控制输入端连接至接收单片机最小系统的灯控制输出端，灯火线输入端连接至驱动单元火线输入端。

10.根据权利要求9所述的单火线远距离控制多个吊扇灯的电路，其特征在于：所述双向晶闸管多档调速电路由双向晶闸管VT2、双向晶闸管VT3、双向晶闸管VT4、过零触发光耦VL2、过零触发光耦VL3、过零触发光耦VL4、电容C9、电容C10、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11组成；双向晶闸管VT2、双向晶闸管VT3、双向晶闸管VT4的第一阳极并联并连接至吊扇火线输入端，双向晶闸管VT3第二阳极串联电容C9后连接至双向晶闸管VT2第二阳极，双向晶闸管VT4第二阳极串联电容C10后连接至双向晶闸管VT2第二阳极，双向晶闸管VT2第二阳极连接至吊扇火线输出端；过零触发光耦VL2、电阻R6、电阻R7为双向晶闸管VT2的过零触发电路，电阻R6的两端分别连接至驱动单元直流工作电源VCC和过零触发光耦VL2的发光器LED阳极；过零触发光耦VL2的发光器LED阴极为其触发控制端，连接至接收单片机最小系统的第一吊扇控制输出端；过零触发光耦VL3、电阻R8、电阻R9为双向晶闸管VT3的过零触发电路，电阻R8的两端分别连接至驱动单元直流工作电源VCC和过零触发光耦VL3的发光器LED阳极；过零触发光耦VL3的发光器LED阴极为其触发控制端，连接至接收单片机最小系统的第二吊扇控制输出端；过零触发光耦VL4、电阻R10、电阻R11为双向晶闸管VT4的过零触发电路，电阻R10的两端分别连接至驱动单元直流工作电源VCC和过零触发光耦VL4的发光器LED阳极；过零触发光耦VL4的发光器LED阴极为其触发控制端，连接至接收单片机最小系统的第三吊扇控制输出端；

所述双向晶闸管通断开关电路由双向晶闸管VT5、过零触发光耦VL5、电阻R12、电阻R13组成；双向晶闸管VT5的第一阳极连接至灯火线输入端，双向晶闸管VT5的第二阳极连接至灯火线输出端；过零触发光耦VL5、电阻R12、电阻R13为双向晶闸管VT5的过零触发电路，电阻R12的两端分别连接至驱动单元直流工作电源VCC和过零触发光耦VL5的发光器LED阳极；过零触发光耦VL5的发光器LED阴极为灯控制输入端。