CN105188207B - 一种集中电源集中控制型照明灯具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集中电源集中控制型照明灯具，包括二总线通讯模块、驱动模块、控制模块和故障检测模块，该照明灯具可实现二总线恒流供电，灯具无需自带电源，并具有自检功能，能够实时监测电路中开路短路的情况，并将检测结果通过二总线通讯模块上传到监控设备端，只需要很少的人力就可完成监控检修的工作。该照明灯具具有简化供电电路，提高检修效率和节约了人力成本的优点。

Description

一种集中电源集中控制型照明灯具

技术领域

本发明涉及一种照明灯具，尤其是一种应用于大型工程消防范畴的应急照明灯具。

技术背景

随着经济发展，近年国家修建了许多大型工程，如高铁、地铁、机场等，尤其在高铁地铁轨道交通领域投资加大，兴建了多条铁路，轨道的铺设不可避免需要穿越山体或者穿越河流，特别的地铁工程基本以地下为主，因此照明对行车安全有重要的意义。地铁高铁等工程距离长，现场设备多，目前传统的应急照明灯具主要为自带电源型，这种照明灯具的蓄电池和检验器件设置在灯具内部或者附近，导致灯具体积大、笨重，且蓄电池寿命到后更换不方便，灯具运行状态巡查耗时耗力，尤其是当灯具发生故障如未及时排查存在很大安全隐患。

发明内容

发明目的：为克服上述缺陷，本发明提供一种集中电源集中控制型照明灯具，该灯具采用集中供电，并具有故障检测功能和通讯功能，灯具的开关状态和故障信息可实时上传至监控装置，整个工程应急照明灯具运行信息只要在机房就能方便查看。

技术方案：本发明提供一种集中电源集中控制型照明系统，技术方案为：

一种集中电源集中控制型照明灯具，包括二总线通讯模块、驱动模块、控制模块和故障检测模块，二总线通讯模块、驱动模块、故障检测模块分别与控制模块相连，故障检测模块与驱动模块相连；

所述二总线控制模块用于提供直流参考电压，给驱动模块、控制模块和故障检测模块供电；向控制模块发出收码信号，使控制模块开始工作或停止工作；接收控制模块的回码信号，并通过软件将回码信号传输至监控终端设备；

所述控制模块中保存有对应灯具的位置信息和灯具型号信息，用于向驱动模块输入开关信号，控制驱动模块的起振或截止；接收故障检测模块输出的灯具状态信号；产生回码信号并将回码信号输入二总线通讯模块；

所述驱动模块中设有采样电路，对灯具发光二极管中的电流进行采样并与设定的电流值进行比较，当采样电流小于设定的电流值时，通过发光二极管对储能单元充电，当采样电流大于设定的电流值时，储能单元对灯具发光二极管放电，控制输出电流稳定在设定值；

所述故障检测模块用于对灯具的状态进行监测，并将监测到的灯具状态信号输入控制模块；

所述灯具状态信号包括：开路信号、短路信号和正常状态信号；

所述回码信息包括灯具型号信息、灯具状态信息和灯具位置信息。

优选的，所述二总线控制模块包括输入端BUSA和BUSB、TVS管V0、EMI抑制电路、整流电路、辅助电源电路、发码电路和收码电路，其中，

TVS管V0与输入端BUSA和BUSB并联，用于吸收总线浪涌电压，避免后面的元件因为瞬态高能量的冲击而损坏；

EMI抑制电路由L1、L2、C1、C2组成,用于抑制系统因传导或辐射产生的干扰电磁波，避免电磁干扰影响本系统内其他电子设备的正常工作；

整流电路由二极管V1、V2、V3、V4组成,电路输出端为节点TP1，整流电路将输入电压变为单向脉动总线电压并通过节点TP1为辅助电源电路、发码电路和收码电路提供总线电压；

辅助电源电路由二极管V5、电阻R1、贴片电容EC1、EC2和三端稳压器U2组成，将总线电压信号转换为直流3.3V电压，为驱动模块、控制模块和故障检测模块供电；

发码电路由NPN三极管Q3和电阻R10组成，电路的输入端与控制模块相连，接收控制模块的回码信息，输出端与节点TP1相连，当回码信息为高电平时发码电路产生电流信号，拉低总线输入电压；

收码电路由隔直电容C3、高频干扰滤波电容C4、电阻R2、R3、R4、、R7、NPN三极管Q1和PNP三级管Q2组成，输入端与节点TP1相连，输出端连接至控制模块的收码端，向控制模块输入收码信号。

优选的，所述驱动模块包括恒流源芯片U4、开关电路、采样电路和储能单元，其中，

开关电路由电阻R28、R29和NMOS管Q4组成，输入端与控制模块的开关信号输出端相连，输出端连接至恒流源芯片U4的使能端2，当开关信号输出端输出信号为低电平时恒流源芯片U4开始工作，开关信号输出端输出信号为高电平时恒流源芯片U4停止工作；

采样电路由电阻R30、R31、R32组成，用于采集灯具发光二极管中的电流信号；

储能单元由储能电感L3组成，用于对灯具发光二极管充电或接受灯具发光二极管放电并进行储能；

恒流源芯片U4用于将采样电流与设定的电流值进行比较，当采样电流小于设定的电流值时，对储能单元充电，当采样电流大于设定的电流值时，储能单元对灯具发光二极管放电，控制输出电流稳定在设定值。

优选的，所述故障检测模块包括短路检测电路和开路检测电路，供电电路发生短路时，短路检测电路的输出为低电平；供电电路发生断路时，开路检测电路的输出为高电平；供电电路正常供电时，短路检测电路的输出为高电平且开路检测电路的输出为低电平。

优选的，所述控制模块设有收码端16、回码端17、开路检测端25、短路检测端24和开关信号输出端28，收码端16与所述收码电路的输出端相连，在电平跳变时使控制模块进入收码阶段，接收收码电路传输的收码信息；开路检测端25接收开路检测信号，短路检测端24接收短路检测信号；控制模块根据接收的信号产生回码信号和开关信号；回码信号通过回码端17输入所述发码电路的输入端；开关信号通过开关信号输出端28输入所述开关电路，控制驱动模块开始工作或停止工作。

优选的，所述回码信息每帧为16个字符，每8个字符为一个字节，第一个字节的高四位表示灯具型号，第四位表示灯具运行状态；第二个字节为灯具地址信息。

有益效果：本发明提供的集中电源集中控制型照明系统采用二总线集中供电模式，简化灯具结构，不需要像自带电源型照明灯具一样需要经常更换灯具内部的蓄电池；具有故障检测功能，能够实时监控灯具自身运行状态，可以及时找出故障发生点并进行检修，提高故障排查效率；具有通讯功能，可以通过软件将灯具的开关状态和故障信息上传至监控装置，整个工程应急照明灯具运行信息只要在机房就能方便查看，节约人力检修成本。

附图说明

图1为本发明提供的集中电源集中控制型照明系统的结构图，

图2为二总线通讯模块电路原理图，

图3为驱动模块电路原理图，

图4为控制模块电路原理图，

图5为故障检测模块电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详述，如图1所示，本发明包括4个模块：二总线通讯模块、驱动模块、控制模块和故障检测模块。在实施例中给出各模块的优选电路结构，如图2～图5所示。

实施例：为方便说明，在本实施例中，仅以其中的单个灯具的供电与检测过程做详细说明。

该系统工作时，输入端BUSA和BUSB输入的电压为直流电压，经过TVS管V0、EMI抑制电路和整流电路转换为单向脉动的总线电压，为灯具中的发光二极管进行总线供电。

同时，总线电压信号作为二总线通讯模块中辅助电源电路、收码电路和发码电路的输入信号，通过节点TP1与电源电路、收码电路和发码电路的输入端相连。

当某个灯具的发光二极管发生故障时，必然引起供电电路中的电流发生变化，驱动模块将采样电路采集到的电流信息与设置的安全电流信息进行比较，当采样电流大于设置的安全电流时，驱动模块判断为电路短路，故障检测模块向控制模块的短路检测端24输入一个低电平；当采样电流小于设置的安全电流时，驱动模块判断为电路开路，故障检测模块向控制模块的开路检测端25输入一个高电平；若灯具状态正常，则故障检测模块向控制模块的短路检测端24输入一个高电平且向开路检测端25输入一个低电平。

控制模块中保存有对应灯具的位置信息和灯具型号信息，控制模块将接收到的灯具状态信息与灯具的位置信息和灯具型号信息转换为回码信息输出到二总线通讯模块，由二总线通讯模块通过软件将回码信息发送到监控设备终端。回码信息每帧包括16位字符，每8位字符为一个字节，第一个字节的高四位表示灯具型号，第四位表示灯具运行状态，第二个字节为灯具地址信息。

监控室的工作人员根据接收到的信息迅速判断灯具的故障状态、发生故障的灯具的位置，从而可以进行快速检修工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种集中电源集中控制型照明灯具，其特征在于，包括二总线通讯模块、驱动模块、控制模块和故障检测模块，二总线通讯模块、驱动模块、故障检测模块分别与控制模块相连，故障检测模块与驱动模块相连；

所述二总线控制模块用于提供直流参考电压，给驱动模块、控制模块和故障检测模块供电；向控制模块发出收码信号，使控制模块开始工作或停止工作；接收控制模块的回码信号，并通过软件将回码信号传输至监控终端设备；

二总线控制模块包括输入端BUSA和BUSB、TVS管V0、EMI抑制电路、整流电路、辅助电源电路、发码电路和收码电路，其中，

TVS管V0与输入端BUSA和BUSB并联，用于吸收总线浪涌电压，避免后面的元件因为瞬态高能量的冲击而损坏；

EMI抑制电路由L1、L2、C1、C2组成,用于抑制系统因传导或辐射产生的干扰电磁波，避免电磁干扰影响本系统内其他电子设备的正常工作；

整流电路由二极管V1、V2、V3、V4组成,电路输出端为节点TP1，整流电路将输入电压变为单向脉动总线电压并通过节点TP1为辅助电源电路、发码电路和收码电路提供总线电压；

辅助电源电路由二极管V5、电阻R1、贴片电容EC1、EC2和三端稳压器U2组成，将总线电压信号转换为直流3.3V电压，为驱动模块、控制模块和故障检测模块供电；

发码电路由NPN三极管Q3和电阻R10组成，电路的输入端与控制模块相连，接收控制模块的回码信息，输出端与节点TP1相连，当回码信息为高电平时发码电路产生电流信号，拉低总线输入电压；

收码电路由隔直电容C3、高频干扰滤波电容C4、电阻R2、R3、R4、R7、NPN三极管Q1和PNP三级管Q2组成，输入端与节点TP1相连，输出端连接至控制模块的收码端，向控制模块输入收码信号；

所述控制模块中保存有对应灯具的位置信息和灯具型号信息，用于向驱动模块输入开关信号，控制驱动模块的起振或截止；接收故障检测模块输出的灯具状态信号；产生回码信号并将回码信号输入二总线通讯模块；

所述驱动模块中设有采样电路，对灯具发光二极管中的电流进行采样并与设定的电流值进行比较，当采样电流小于设定的电流值时，通过发光二极管对储能单元充电，当采样电流大于设定的电流值时，储能单元对灯具发光二极管放电，控制输出电流稳定在设定值；

所述故障检测模块用于对灯具的状态进行监测，并将监测到的灯具状态信号输入控制模块；

所述灯具状态信号包括：开路信号、短路信号和正常状态信号；

所述回码信息包括灯具型号信息、灯具状态信息和灯具位置信息。

2.根据权利要求1所述的一种集中电源集中控制型照明灯具，其特征在于，所述驱动模块包括恒流源芯片U4、开关电路、采样电路和储能单元，其中，

开关电路由电阻R28、R29和NMOS管Q4组成，输入端与控制模块的开关信号输出端相连，输出端连接至恒流源芯片U4的使能端2，当开关信号输出端输出信号为低电平时恒流源芯片U4开始工作，开关信号输出端输出信号为高电平时恒流源芯片U4停止工作；

采样电路由电阻R30、R31、R32组成，用于采集灯具发光二极管中的电流信号；

储能单元由储能电感L3组成，用于对灯具发光二极管充电或接受灯具发光二极管放电并进行储能；

恒流源芯片U4用于将采样电流与设定的电流值进行比较，当采样电流小于设定的电流值时，对储能单元充电，当采样电流大于设定的电流值时，储能单元对灯具发光二极管放电，控制输出电流稳定在设定值。

3.根据权利要求1所述的一种集中电源集中控制型照明灯具，其特征在于，所述故障检测模块包括短路检测电路和开路检测电路，供电电路发生短路时，短路检测电路的输出为低电平；供电电路发生断路时，开路检测电路的输出为高电平；供电电路正常供电时，短路检测电路的输出为高电平且开路检测电路的输出为低电平。

4.根据权利要求1所述的一种集中电源集中控制型照明灯具，其特征在于，所述控制模块设有收码端16、回码端17、开路检测端25、短路检测端24和开关信号输出端28，收码端16与所述收码电路的输出端相连，在电平跳变时使控制模块进入收码阶段，接收收码电路传输的收码信息；开路检测端25接收开路检测信号，短路检测端24接收短路检测信号；控制模块根据接收的信号产生回码信号和开关信号；回码信号通过回码端17输入所述发码电路的输入端；开关信号通过开关信号输出端28输入所述开关电路，控制驱动模块开始工作或停止工作。

5.根据权利要求1所述的一种集中电源集中控制型照明灯具，其特征在于，所述回码信息每帧为16个字符，每8个字符为一个字节，第一个字节的高四位表示灯具型号，第四位表示灯具运行状态；第二个字节为灯具地址信息。