CN107143798B - 具有投影功能的庭院灯及该投影灯的布置方法 - Google Patents

具有投影功能的庭院灯及该投影灯的布置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有投影功能的庭院灯及该投影灯的布置方法，投影灯包括灯柱、照明灯、镶嵌于灯柱内的投影灯、驱动投影灯伸出或者镶嵌于灯柱的电动推杆；电动推杆连接有控制电动推杆与投影灯同步开启或关闭的控制系统，所述控制系统包括远程控制平台、协调器、终端控制器，220V交流电通过终端控制器分别连接至38V直流电源适配器和电磁继电器，38V直流电源适配器为投影灯供电，电磁继电器连接电动推杆。本发明在传统庭院灯的基础上增加投影功能，并且控制系统控制电动推杆与投影灯同步开启或关闭。

Description

具有投影功能的庭院灯及该投影灯的布置方法
技术领域
本发明涉及一种庭院灯及该投影灯的布置方法，具体的说，是一种具有投影功能的庭院灯及该投影灯的布置方法。
背景技术
目前，庭院灯一般应用于户外，主要用于道路照明或者美化、装饰环境。传统的庭院灯功能单一，已不能满足人们多样化的需求。比如，仅用来照明的传统庭院灯没有投影功能，而具有投影功能的庭院灯在宣传、装饰等方面具有广泛的用途。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有投影功能的庭院灯，其具有投影功能，并且可以远程控制投影灯的启闭时间。
为了解决所述技术问题，本发明采用的技术问题是：一种具有投影功能的庭院灯，包括灯柱、设置于灯柱上的照明灯，灯柱上还设有镶嵌于灯柱内的投影灯，灯柱内设有驱动投影灯伸出或者镶嵌于灯柱的电动推杆；电动推杆连接有控制电动推杆与投影灯同步开启或关闭的控制系统，所述控制系统包括远程控制平台、接收远程控制平台控制指令的协调器、接收协调器控制指令的终端控制器，终端控制器包括与协调器通信的通信模块以及根据通信模块指令启闭的开关元件，220V交流电通过开关元件分别连接至38V直流电源适配器和电磁继电器，38V直流电源适配器为投影灯供电，电磁继电器连接电动推杆。
本发明所述具有投影功能的庭院灯，220V交流电经终端控制器的开关元件连接于电磁继电器线圈的两端，并且220V交流电连接24V直流电源适配器，继电器的触点开关连接在24V直流电源适配器的输出与电动推杆的输入之间。
本发明所述具有投影功能的庭院灯，继电器线圈的两端分别连接220V交流电源的正极和220V交流电源的负极，引脚E连接24V直流电源负极，引脚F连接24V直流电源正极，引脚A、B分别连接在电动推杆的两端，并且引脚A与引脚D通过导线连接在一起，引脚B与引脚C通过导线连接在一起，触点开关K1连接在引脚A、E以及引脚C、E之间，触点开关K2连接在引脚B、F以及引脚D、F之间。
本发明所述具有投影功能的庭院灯，远程控制平台通过GPRS协议与协调器通信，协调器与终端控制器通过ZigBee协议通信；协调器上设双天线，一个为用于接收远程控制平台指令的GPRS天线，另一个为用于向终端控制器发送指令的Zigbee天线；终端控制器上设由于接收协调器指令的Zigbee天线。
本发明还公开了一种上述具有投影功能庭院灯的布置方法，首先在某一地理位置设置协调器，然后在与协调器相隔一定距离的位置设置灯柱，灯柱上安装与协调器无线通信的终端控制器，协调器和终端控制器之间的可靠传输距离由下列Friis自由空间方程式决定：
PR(d)= (1)
其中PT是发射功率，PR(d) 是接收功率，也是发射机与接收机距离d的函数，GT是发射机天线增益，GR是接收机天线增益，d是发射机与接收机的距离，单位为公尺，λ则是波长，单位也是公尺；
根据公式1定义路径损耗为：
PL=10log=-10log (2)，
PL是路径损耗，若发射与接收天线都是单位增益，则公式2可以简化为：
PL=10log=-10log (3) ，
公式3还可以表达为一下有用形式：
PL = 20log10(fMHz) + 20log10(d) - 28 (4)
或是
PL = PT – PR (5)，
只有当d值在发射天线远场时，Friis自由空间公式才能估算接收功率强度；发射天线的远场又称为Fraunhofer区域，是指天线远场距离dF以外的区域。天线的dF等于2D²/λ，其中D是天线的最大实体线性尺寸；另外dF还必须大于D，而且要在远场区内；传播模型把近程距离d0当成接收功率参考点，必须利用该参考点的接收功率PR(d0) 计算距离大于d0时的接收功率，利用方程式1和4预测PR(d0)，或是测量发射机附近许多点的接收功率，再把它们的平均值当成PR(d0)；近程参考点时，必须确定远场区在近程距离之外；利用这项信息和下列公式计算任何距离的接收功率，确定最佳的接收功率和协调器与终端控制器之间的距离：
PR(d)= PR(d0)+20log （6）；
根据公式5和6计算出多组协调器与终端控制器之间的可靠传输距离、终端控制器的接收功率以及路径损耗，选择一组可靠传输距离、接收功率尽量大，路径损耗尽量小的数据作为协调器与终端控制器之间的最佳可靠传输距离，实际布置时协调器与终端控制器的距离小于该最佳可靠传输距离。
本发明还公开了一种上述具有投影功能庭院灯的布置方法，当协调器无线通信发射频段为2.4GHz，发射频率为-6dbm，终端控制器无线接收灵敏度为-97dbm时，根据公式5和6计算出当d=300公尺时，PR=-91dbm， PL=-97dbm；确定协调器与终端控制器的最佳可靠传输距离为300公尺，实际布置时协调器与终端控制器的距离小于该最佳可靠传输距离。
本发明的有益效果：本发明在传统庭院灯的基础上增加投影功能，投影灯由电动推杆驱动伸出或者镶嵌于灯柱，并且设有控制电动推杆与投影灯同步开启或关闭的控制系统，控制系统通过无线的方式控制电动推杆将投影灯推出灯柱的同时投影灯发光，电动推杆将投影灯镶嵌于灯柱的同时投影灯关闭。本发明还公开一种具有投影功能庭院灯的布置方法，该方法根据Friis自由空间方程式决定协调器与终端控制器的可靠传输距离，在保证接收功率的基础上计算协调器与终端控制器的距离。
附图说明
图1为庭院灯的结构示意图；
图2为本发明的控制过程示意图；
图3为电磁继电器的电路原理图；
图中：1、灯柱，2、电动推杆，3、投影灯，4、照明灯。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种具有投影功能的庭院灯，包括灯柱1、设置于灯柱1上的照明灯4，为了增加投影功能，灯柱1上还设有镶嵌于灯柱1内的投影灯3，投影灯3上粘贴有菲林片，投影灯3可以在地面上投影出各种图案。灯柱1内设有驱动投影灯3伸出或者镶嵌于灯柱的电动推杆2。本实施例中投影灯3的一端通过转轴与灯柱1转动连接，电动推杆2的端部连接投影灯，使投影灯3围绕转轴转动，从而伸出或者镶嵌于灯柱。
电动推杆2连接有控制电动推杆与投影灯同步开启或关闭的控制系统，如图2所示，所述控制系统包括远程控制平台、接收远程控制平台控制指令的协调器、接收协调器控制指令的终端控制器，终端控制器包括与协调器通信的通信模块以及根据通信模块指令控制电动推杆启闭的开关元件，市电输入通过开关元件、38V直流电源适配器连接至投影灯，且市电输入通过开关元件、电磁继电器连接至电动推杆。
如图2所示，为本发明的控制过程示意图，220V交流电分别为照明灯、电动推杆和投影灯供电。本实施例中，照明灯为LED照明模块，220V交流电通过AC/DC恒流电源模块为LED照明模块供电。220V交流电通过24V直流电源适配器连接至电磁继电器触点开关所在的被控制回路，24V直流电源适配器的输出电压作为电磁继电器被控制回路的工作电源；220V交流电通过终端控制器的开关元件分别连接至电磁继电器的线圈和38V直流电源适配器，38V直流电源适配器为投影灯供电，电动推杆位于电磁继电器触点所在的被控制回路内。终端控制器通过ZigBee通信协议与协调器无线通信连接，协调器通过GPRS通信协议与远程控制平台相连。工作时，远程控制平台通过GPRS向协调器发动工作指令，协调器将接收的工作指令通过ZigBee天线传输给终端控制器，终端控制器的开关元件闭合，同时电磁继电器闭合，电动推杆得电伸出灯柱；投影灯也得电开启，将菲林片上的图片投影在地面。
本实施例中，远程控制平台通过GPRS协议与协调器通信，协调器上设双天线，一个为用于接收远程控制平台指令的GPRS天线，另一个为用于向终端控制器发送指令的Zigbee天线；终端控制器上设由用于接收协调器指令的Zigbee天线。
如图3所示，为电磁继电器的电路原理图，继电器线圈的两端接220V交流电的正负极，继电器触点开关连接在24V直流电源适配器的输出与电动推杆的输入之间。如图3所示，继电器线圈的引脚K连接220V交流电源的火线，引脚J连接220V交流电源的零线，引脚E连接24V直流电源负极，引脚F连接24V直流电源正极，引脚A、B分别连接在电动推杆的两端，并且引脚A与引脚D通过导线连接在一起，引脚B与引脚C通过导线连接在一起，触点开关K1连接在引脚A、E以及引脚C、E之间，触点开关K2连接在引脚B、F以及引脚D、F之间。终端控制器接收到协调器控制投影灯开启的指令时，终端控制器的内部开关闭合，继电器线圈两端的220V交流器接通，线圈得电，引脚A、E之间的电路导通，引脚A接-24V直流电，引脚B、F之间的电路导通，引脚B接+24V直流电，电动推杆输入电压为24V，此时电动推杆伸出，投影灯将图片投影在地面。当终端控制器接收到协调器控制投影灯关闭的指令时，终端控制器的内部开关断开，继电器线圈两端的220V交流器断开，线圈失电，引脚C、E之间的电路导通，引脚C接-24V直流电，引脚D、F之间的电路导通，引脚D接+24V直流电，由于引脚A、D连接在一起，引脚B、C在连接一起，引脚A接+24V直流电，引脚B接-24V直流电，电动推杆输入电压为-24V，此时电动推杆收回，投影灯关闭。
本实施例中，还公开了一种上述具有投影功能庭院灯的布置方法，首先在某一地理位置设置协调器，然后在与协调器相隔一定距离的位置设置灯柱，灯柱上安装与协调器无线通信的终端控制器，协调器和终端控制器之间的可靠传输距离由下列Friis自由空间方程式决定：
PR(d)= (1)
其中PT是发射功率；PR(d) 是接收功率，也是发射机与接收机距离d的函数；GT是发射机天线增益；GR是接收机天线增益；d是发射机与接收机的距离，单位为公尺；λ则是波长，单位也是公尺。
路径损耗对估算无线传输距离很重要，它等于发射功率与接收功率的相差值（以分贝为单位），代表讯号的衰减程度。从方程式(1)可导出路径损耗等于发射功率除以接收功率的对数，方程式(2)将路径损耗定义为：
PL=10log=-10log (2)
其中PL是路径损耗。假设发射与接收天线都是单位增益，则方程式(2)可简化为：
PL=10log=-10log (3)
此方程式还能表示为以下有用形式：
PL = 20log10(fMHz) + 20log10(d) - 28 (4)
或是
PL = PT – PR (5)
只有当d值在发射天线远场时，Friis自由空间公式才能估算接收功率强度。发射天线的远场又称为Fraunhofer区域，是指天线远场距离dF以外的区域。天线的dF等于2D²/λ，其中D是天线的最大实体线性尺寸；另外dF还必须大于D，而且要在远场区内。这个路径损耗公式仅适用于发射机与接收机在对方视线内的理想系统，而且只应用于初步估算。传播模型把近程距离(close-in distance) d0当成接收功率参考点，设计人员必须利用该参考点的接收功率PR(d0) 计算距离大于d0时的接收功率。设计人员可以利用方程式1和4预测PR(d0)，或是测量发射机附近许多点的接收功率，再把它们的平均值当成PR(d0)。设计人员选择近程参考点时，必须确定远场区在近程距离之外。利用这项信息和下列公式计算任何距离的接收功率：
PR(d)= PR(d0)+20log （6），
然后根据公式5和6计算出多组协调器与终端控制器之间的可靠传输距离、终端控制器的接收功率以及路径损耗，选择一组可靠传输距离、接收功率尽量大，路径损耗尽量小的数据作为协调器与终端控制器之间的最佳可靠传输距离，实际布置时，协调器与终端控制器的距离要小于该最佳可靠传输距离。
本实施例中协调器Zigbee无线通信发射频段2.4GHz，发射频率-6dbm，终端控制器无线接收灵敏度为-97dbm。根据方程式（5）和（6）可计算出当d=300公尺时，PR=-91dbm，此时PL=-97dbm。当然，实际环境下的接收功率会低于该理想值，因为目标点与发射机之间可能有障碍物，或根本就在视线外。因此实际布置时，协调器与终端控制器的距离要小于300公尺。
以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种投影灯的布置方法，所述投影灯镶嵌于灯柱内，灯柱内设有驱动投影灯伸出或者镶嵌于灯柱的电动推杆；电动推杆连接有控制电动推杆与投影灯同步开启或关闭的控制系统，所述控制系统包括远程控制平台、接收远程控制平台控制指令的协调器、接收协调器控制指令的终端控制器，终端控制器包括与协调器通信的通信模块以及根据通信模块指令启闭的开关元件，220V交流电通过开关元件分别连接至38V直流电源适配器和电磁继电器，38V直流电源适配器为投影灯供电，电磁继电器连接电动推杆，其特征在于：首先在某一地理位置设置协调器，然后在与协调器相隔一定距离的位置设置灯柱，灯柱上安装与协调器无线通信的终端控制器，协调器和终端控制器之间的可靠传输距离由下列Friis自由空间方程式决定：
其中PT是发射功率，PR(d)是接收功率，也是发射机与接收机距离d的函数，GT是发射机天线增益，GR是接收机天线增益，d是发射机与接收机的距离，单位为公尺，λ则是波长，单位也是公尺；
根据公式1定义路径损耗为：
PL是路径损耗，若发射与接收天线都是单位增益，则公式2可以简化为：
公式3还可以表达为以下有用形式：
PL＝20log10(fMHz)+20log10(d)-28(4)
或是
PL＝PT–PR (5)，
只有当d值在发射天线远场时，Friis自由空间公式才能估算接收功率强度；发射天线的远场又称为Fraunhofer区域，是指天线远场距离dF以外的区域；天线的dF等于2D2/λ，其中D是天线的最大实体线性尺寸；另外dF还必须大于D，而且要在远场区内；传播模型把近程距离d0当成接收功率参考点，必须利用该参考点的接收功率PR(d0)计算距离大于d0时的接收功率，利用方程式1和4预测PR(d0)，或是测量发射机附近许多点的接收功率，再把它们的平均值当成PR(d0)；近程参考点时，必须确定远场区在近程距离之外；利用这项信息和下列公式计算任何距离的接收功率，确定最佳的接收功率和协调器与终端控制器之间的距离：
根据公式5和6计算出多组协调器与终端控制器之间的可靠传输距离、终端控制器的接收功率以及路径损耗，选择一组可靠传输距离、接收功率尽量大，路径损耗尽量小的数据作为协调器与终端控制器之间的最佳可靠传输距离，实际布置时协调器与终端控制器的距离小于该最佳可靠传输距离。
2.根据权利要求1所述投影灯的布置方法，其特征在于：当协调器无线通信发射频段为2.4GHz，发射频率为-6dbm，终端控制器无线接收灵敏度为-97dbm时，根据公式5和6计算出当d＝300公尺时，PR＝-91dbm，PL＝-97dbm；确定协调器与终端控制器的最佳可靠传输距离为300公尺，实际布置时协调器与终端控制器的距离小于该最佳可靠传输距离。
3.根据权利要求1所述的投影灯的布置方法，其特征在于：220V交流电经终端控制器的开关元件连接于电磁继电器线圈的两端，并且220V交流电连接24V直流电源适配器，继电器的触点开关连接在24V直流电源适配器的输出与电动推杆的输入之间。
4.根据权利要求3所述的投影灯的布置方法，其特征在于：继电器线圈的两端分别连接220V交流电源的火线和220V交流电源的零线，引脚E连接24V直流电源负极，引脚F连接24V直流电源正极，引脚A、B分别连接在电动推杆的两端，并且引脚A与引脚D通过导线连接在一起，引脚B与引脚C通过导线连接在一起，触点开关K1连接在引脚A、E以及引脚C、E之间，触点开关K2连接在引脚B、F以及引脚D、F之间。
5.根据权利要求3所述的投影灯的布置方法，其特征在于：远程控制平台通过GPRS协议与协调器通信，协调器与终端控制器通过ZigBee协议通信；协调器上设双天线，一个为用于接收远程控制平台指令的GPRS天线，另一个为用于向终端控制器发送指令的Zigbee天线；终端控制器上设用于接收协调器指令的Zigbee天线。
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