CN106211422A - 利用直流载波通信控制的led灯串控制器 - Google Patents

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Abstract

一种利用直流载波通信控制的LED灯串控制器，其特征在于，包括AC/DC转换器、稳压电路、微处理器、单一调制电路、电压转换控制模块，AC/DC转换器的输出端通过稳压电路与电压转换控制模块的输入端连接；微处理器的两个输出端分别与单一调制电路的输入端和电压转换控制模块的控制端连接，该单一调制电路的输出端电压转换控制模块的输出端连接，并作为LED灯串输出端与所述的LED灯串连接。本发明的优点是：利用电源线传递控制信号，可省掉信号线，仅需要两条线；通讯数据将使控制器产生信号比较容易的实现；LED灯珠数量不受限制；LED灯串中各LED灯珠采用并联方式，若其中一个LED损坏，其他LED不受影响。

Description

利用直流载波通信控制的LED灯串控制器
技术领域
本发明涉及一种利用直流载波通信控制的LED灯串控制器。
背景技术
现有的LED灯串控制信号的通讯多为单数据线串接递传的方式来实现，存在以下缺点：
1）最多只可串接1024只灯珠，有数量限制；
2）当串接超过一定数量后，通信速度将大大降低（如单只LED通讯时长仅为30us左右(1us/bit)，但100只灯珠串接则需要3ms）；
3）为保证通讯的即时性，对产生信号的控制器限制大，控制器内核运行速度通常需要大于20M才可满足要求；
4）若有一个LED工作异常，则这个LED后的所有LED也无法正常工作；
5）灯串需要进三线（电源，地，信号），出三线，较繁琐。
因此，上述现有技术只能应用在小量LED灯串上，应用范围的局限性决定了这种串接通信方式无法普及到大规模的LED灯串上。
发明内容
本发明旨在提供一种利用直流载波通信控制的LED灯串组件，主要解决在LED灯串产品中，当LED串接超出一定数量后，会出现的通讯时间过长，以及连接线冗多的问题。
本发明的技术方案是：一种利用直流载波通信控制的LED灯串控制器，其特征在于，包括AC/DC转换器、稳压电路、微处理器、单一调制电路、电压转换控制模块，AC/DC转换器的输出端通过稳压电路与电压转换控制模块的输入端连接；微处理器的两个输出端分别与单一调制电路的输入端和电压转换控制模块的控制端连接，该单一调制电路的输出端电压转换控制模块的输出端连接，并作为LED灯串输出端与所述的LED灯串连接。
本发明的优点是：
1）减少电线：仅需要两条线（电源正极、地线）即可——利用电源线传递控制信号，可省掉信号线。
2）控制器限制小，通讯时长为500μs左右（10μs/bit)——10μs/bit的数据将使控制器产生信号比较容易的实现（通讯协议规定每次传输1bit数据约为10μs，一次有效数据包含48个bit和一个RST码（大于50μs）因此，通讯时长为480μs + 50μs = 530μs。）。
3）不受LED灯珠数量的限制，灯串无论是多少个LED灯珠组成，通信时长均为500μs，每个LED均内设地址，通讯时直接针对每一个地址的LED灯珠进行控制即可，当前支持16个地址（可扩展）。LED采用并联方式连接，数据信号加载于电源线上，因此通讯速度不会因LED数量增加而变化，LED数量也就不受限制。
4）LED灯串中各LED灯珠采用并联方式，若其中一个LED损坏，其他LED不受影响。
附图说明
图1是本发明的总体结构框图；
图2是本发明实施例的电路原理图；
图3是与本发明配套使用的LED灯串的结构示意图；
图4是图3中LED灯串中一个LED组件的结构示意图。
具体实施方式
参见图1～图4，本发明一种利用直流载波通信控制的LED灯串控制器，其特征在于，包括AC/DC转换器2、稳压电路11、微处理器8（MCU）、单一调制电路10、电压转换控制模块3，AC/DC转换器2的输出端通过稳压电路11与电压转换控制模块3的输入端连接；微处理器8的两个输出端分别与单一调制电路10的输入端和电压转换控制模块3的控制端连接，该单一调制电路10的输出端电压转换控制模块3的输出端连接，并作为LED灯串输出端4与所述的LED灯串A连接。该实施例的微处理器8的型号为意法半导体8s系列的stm8s003f3p。
所述的单一调制电路10包括输入电阻R3、前置放大器Q1和电子开关Q2，微处理器8的一个输出端（12脚）通过输入电阻R3与前置放大器Q1（L8050三极管）的输入端连接，前置放大器Q1的输出端（集电极）与电子开关Q2（AOD403场效应晶体管）的控制端（栅极）连接，电子开关Q2的另外两端（漏极和源极）连接在稳压电路11的（+5V）输出端与该LED灯串输出端4之间。
所述的电压转换控制模块3包括三端可调稳压管TL432、隔离二极D3和三极管Q3，TL432的正极接地，TL432的控制端与电阻R8和R9的一端连接，电阻R8的另一端接地，R9的另一端与三极管Q3的发射极连接后，并通过正向的隔离二极D3与所述的单一调制电路10的输出端（亦即LED灯串输出端4）连接。该端可调稳压管TL432的负极与三极管Q3的基极连接后，并通过电阻R5与所述的微处理器8的一个输出端（15脚）连接。三极管Q3的集电极与稳压电路11的+5V输出端连接，在该三极管Q3的集电极与基极之间并联电阻R7。
在所述的微处理器8的7脚连接有无线遥控模块5（包括蓝牙/RF/Wifi）；在微处理器8的10脚与地之间连接有脚踏开关6；在微处理器8的1-4脚设有定时设置单元7,该设置单元7采用四位选择开关，公共端接地，四个选择端分别与微处理器8的1-4脚连接，分别设置2、4、6、8小时工作时长。
AC/DC转换器2和稳压电路11为常规电路，AC/DC转换器2输出+5V电压，然后经过稳压电路11（包括稳压二极管稳压，电容滤波，π型电感滤波电路的组合电路）的稳压后，输出VCC、VDD电压（分别在π型电感滤波电路的前端和后端输出），VCC电压供给微处理器8，VDD电压供给无线遥控模块5，其他电路的电源为+5V电压。
本发明的工作原理说明如下：
1）AC120-240V电源输入：由AC/DC转换器2转换为5V直流电压，经稳压电路11输出VCC、VDD电压。
2）微处理器8，用来产生LED通讯（控制）信号，控制LED灯串的显示模式；可采用单片机，通常内核运行速度达16M的均可，如stm8s003(意法半导体)、SN8P2501D（松翰科技）等。
3）外接无线遥控模块5，可自由选对任何一种无线通信方式来控制微处理器8，以选择LED灯串的各种工作模式。
4）脚踏开关6，用于控制微处理器8，以选择LED各种各种模式。
5）单一调制电路10和电压转换控制模块3的工作原理：当MCU的P12 = 1，P15= 0时，单一调制电路10的Q1导通，Q2导通，D2不工作，Q3截止，此时LED灯串供电电压由VDD经Q2供电；当MCU的P12 = 0，P15 = 1时，单一调制电路10的Q1截止，Q2截止，D2工作，Q3导通，D3正极电压为（750R+1K）*1.24V=2.17V（其中1.24V为TL432的基准电压），此时LED灯串供电电压为VDD经Q3和D3供电。按照通讯协议所规定的时序控制MCU的P12和P15的高低电平，即可产生LED通讯信号。
6）LED灯串A（为常规技术，参见图3和图4）：
多个内置IC灯珠13的两脚并联在正极电源线15与地线16之间，其中正极电源线15是经本发明的LED灯串输出端4输出的直流电源和控制信号。LED灯串A的两端分别设有相互对应的插接口12和14，可以根据需要将多串LED灯串A串联对接。
内置IC灯珠13内部的IC芯片131有四条绑定脚（分别与四个LED芯片132的正极连接，图4中左侧管脚133接正极电源线15）来区分某一内置IC灯珠13的地址，在内置IC灯珠13封装时将这四条脚接地或接电源用以表示不同地址，分为0000、0001、0010……1111共十六个地址。结合通讯协义即可对十六地址中的任一个单独控制。

Claims (5)

1.一种利用直流载波通信控制的LED灯串控制器，其特征在于，包括AC/DC转换器、稳压电路、微处理器、单一调制电路、电压转换控制模块，AC/DC转换器的输出端通过稳压电路与电压转换控制模块的输入端连接；微处理器的两个输出端分别与单一调制电路的输入端和电压转换控制模块的控制端连接，该单一调制电路的输出端电压转换控制模块的输出端连接，并作为LED灯串输出端与所述的LED灯串连接。
2.根据权利要求1所述的利用直流载波通信控制的LED灯串控制器，其特征在于，所述的单一调制电路包括输入电阻R3、前置放大器Q1和电子开关Q2，微处理器的一个输出端通过输入电阻R3与前置放大器Q1的输入端连接，前置放大器Q1的输出端与电子开关Q2的控制端连接，电子开关Q2的另外两端连接在稳压电路的输出端与该LED灯串输出端之间。
3.根据权利要求1所述的利用直流载波通信控制的LED灯串控制器，其特征在于，所述的电压转换控制模块包括三端可调稳压管TL432、隔离二极D3和三极管Q3，TL432的正极接地，TL432的控制端与电阻R8和R9的一端连接，电阻R8的另一端接地，R9的另一端与三极管Q3的发射极连接后，并通过正向的隔离二极D3与所述的单一调制电路的输出端连接；该端可调稳压管TL432的负极与三极管Q3的基极连接后，并通过电阻R5与所述的微处理器的一个输出端连接；三极管Q3的集电极与稳压电路的正极输出端连接，在该三极管Q3的集电极与基极之间并联电阻R7。
4.根据权利要求1所述的利用直流载波通信控制的LED灯串控制器，其特征在于，在所述的微处理器的输入端设有无线遥控模块或脚踏开关。
5.根据权利要求1所述的利用直流载波通信控制的LED灯串控制器，其特征在于，在所述的微处理器的输入端设有定时设置单元。
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