CN108696971A - 兼容dali和pwm调光接口的控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种兼容DALI和PWM调光接口的控制系统及方法，包括依次连接的DALI或PWM控制器、DALI和PWM通用电路以及单片机，所述的DALI和PWM通用电路包括极性转换电路、MOS管、自举电路和光耦电路，所述的MOS管的漏极与极性转换电路连接，所述的MOS管的栅极与自举电路连接，所述的MOS管的源极与光耦电路连接，所述的极性转换电路与DALI或PWM控制器连接，所述的光耦电路与单片机连接。与现有技术相比，本发明对于生产厂家可以减小备料和库存，对于使用者方便采购。

Description

兼容DALI和PWM调光接口的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种调光电源的控制系统，尤其是涉及一种兼容DALI和PWM调光接口的控制系统及方法。

背景技术

调光电源有DMX、DALI、PWM和模拟信号等调光控制方式，需要不同的电路来对应。在这些控制方式中，DALI和PWM最适合做长距离传输且不易受控制电源数量和线路长度的影响，所以使用面广量大，但二者的逻辑电平差异较大兼容性较难，一般都设计成两套独立的接口电路，图1和图2为常用的DALI接口电路图，图3和图4常用的PWM接口电路图。如表1所示，DALI电源接口的逻辑电平，DALI高电平：9.5V-22.5V，DALI低电平：-6.5V-6.5V，频率：1.2kHz。

表1

	Minimum	Typical	Maximum
				High level voltage	9.5V		22.5V
Threshold voltage	＞6.5V	8.0V	＜9.5V
				Low level voltage	-6.5V		6.5V

而市场上具有代表性的PWM调光器有两种，其中一种输出电压：11±2Vo-p，频率：1kHz，占空比：0％～100％；另外一种输出电压：9±2Vo-p，频率：1kHz，占空比：5±1％～90±1％。其中第一种调光器和DALI电平基本相互兼容，可以同时采用图1DALI接口硬件电路。但是另外一种PWM调光器的逻辑高电平9±2V接近DALI低电平的上限6.5V，此时如果继续用图1中的DALI接口硬件电路，DALIRX处的电平逻辑判别很容易出错，会混淆高低电平。另外用图1电路不同电平下的信号会产生不同的迟滞，MCU无法在每个点做到补偿修正。除上述缺点外两种接口电路对应不同的元器件、PCB和电源型号，不便于备料、生产、应用和推广。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种兼容DALI和PWM调光接口的控制系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种兼容DALI和PWM调光接口的控制系统，包括依次连接的DALI或PWM控制器、DALI和PWM通用电路以及单片机，所述的DALI和PWM通用电路包括极性转换电路、MOS管、自举电路和光耦电路，所述的MOS管的漏极与极性转换电路连接，所述的MOS管的栅极与自举电路连接，所述的MOS管的源极与光耦电路连接，所述的极性转换电路与DALI或PWM控制器连接，所述的光耦电路与单片机连接。

所述的光耦电路包括光电耦合器以及并联在光电耦合器上的电阻。

所述的自举电路依次通过整流电路、稳压电路后与MOS管的栅极连接；

所述的自举电路在设定个数周期后将VGS电压抬升使mos管导通，并将大于7V高电平的信号在经过整流电路和mos管栅极处稳压电路稳压后，mos管的源极电压稳定在一个固定值6V，将大于此电压值的信号都斩掉。

所述的极性转换电路包括极性转换单元和压降单元，输入的DALI信号或PWM信号经过极性转换单元转换后通过压降单元进行1V的压降处理。

所述的单片机中设有与光耦电路连接的MCU，该MCU采用预判断的方式分析控制信号的差别从而判断出电源采用的控制模式。

一种采用兼容DALI和PWM调光接口的控制系统的控制方法，包括以下步骤：

1)单片机判断是否有信号输入，若为是，执行步骤3)，否则执行步骤2)；

2)判断上次信号模式是否有效，若为是设置信号模式为上次的信号模式，否则设置信号模式为默认信号模式；

3)当有输入信号进来时，单片机判断是否时是DALI信号，若为是，执行步骤4)，否则，执行步骤6)；

4)判断检测到的信号值是否为FFFF时，若为是，执行步骤5)，否则执行步骤6)；

5)单片机将电源控制模式设置为DALI，并关闭PWM捕获功能；

6)单片机对PWM忽略计数增加，并判断PWM忽略计数是否达到设定阈值，若为是，执行步骤7)，否则返回步骤1)；

7)单片机开始计算PWM周期和占空比，并判断是否检测到连续稳定的PWM周期，若为是，执行步骤8)，否则返回步骤1)；

8)单片机将电源控制模式设置为PWM信号。

由于输出信号与输入信号产生一个迟滞，此固定的迟滞通过单片机中的MCU补偿修正，使最终MCU上采集到的信号在频率和占空比方面等同于控制源发出的信号。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：对于生产厂家可以减小备料和库存，对于使用者方便采购，尤其突出的优点是当客户需要将PWM控制方式升级为DALI控制方式时，只要升级控制盒无需重新改造灯光工程。

附图说明

图1为常用的DALI接口电路图；

图2为常用的DALI接口电路框图；

图3为旧有的PWM接口电路图；

图4为旧有的PWM接口电路框图；

图5为本发明的结构框图；

图6为本发明的DALI和PWM通用电路图；

图7为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图5和图6所示，一种兼容DALI和PWM调光接口的控制系统，包括依次连接的DALI或PWM控制器1、DALI和PWM通用电路2以及单片机3，所述的DALI和PWM通用电路2包括极性转换电路21、MOS管22、自举电路23和光耦电路，所述的MOS管22的漏极与极性转换电路21连接，所述的MOS管22的栅极与自举电路23连接，所述的MOS管22的源极与光耦电路连接，所述的极性转换电路与DALI或PWM控制器连接，所述的光耦电路与单片机连接。

所述的光耦电路包括光电耦合器以及并联在光电耦合器上的电阻。

所述的自举电路依次通过整流电路、稳压电路后与MOS管的栅极连接；所述的自举电路在设定个数周期后将VGS电压抬升使mos管导通，并将大于7V高电平的信号在经过整流电路和mos管栅极处稳压电路稳压后，mos管的源极电压稳定在一个固定值6V，将大于此电压值的信号都斩掉。

所述的极性转换电路包括极性转换单元和压降单元，输入的DALI信号或PWM信号经过极性转换单元转换后通过压降单元进行1V的压降处理。所述的单片机中设有与光耦电路连接的MCU，该MCU采用预判断的方式分析控制信号的差别从而判断出电源采用的控制模式。

本发明通过分析DALI和PWM逻辑电平上的共性，设计一种兼容DALI和PWM调光接口的软硬件实现方法。

(1)采用电压差判决接口电路来替代旧有的电平判决接口电路。图5和图6是为了实现DALI/PWM调光所设计的新的硬件接口电路。与旧有的DALI接口硬件电路相比，通用电路中加入了极性转换电路、自举模块、稳压模块以及过压保护电路等。此通用电路可将之前的DALI高电平:9.5V-22.5V，低电平：-6.5V-6.5V和PWM 9±2V不同的电平判决统一为电平差判决，解决了两者电平逻辑差异性，其中表2为DALI和PWM逻辑电平、占空比、波特率对比表。

表2

首先，DALI信号和PWM信号先经过极性转换后有个1V左右的压降，当mos的Vgs间电压大于2.5V左右时，mos管导通，电流才会经过光耦，DALIRX输出高电平信号；当输入信号电平低至光耦电流都流经与其并联的电阻，光耦不导通，DALIRX输出低电平信号。自举电路在几个周期后将VGS电压抬升使mos导通，并将大于7V高电平的信号在经过整流和mos门极处9.1V稳压管稳压后，mos管的S极电压稳定在一个固定值6V左右，将大于此电压值的信号都斩掉。从而得到一个固定的流经光耦的电流值，使单片机接受到的信号与DALI/PWM控制器发出信号形成一个固定的迟滞，此固定的迟滞可以通过MCU软件方面来补偿。

(2)软件采用预判断方式，如图7所示单片机预判断流程图。为了配合新的DALI/PWM硬件接口电路，单片机采用预判断的方式分析控制信号的差别从而判断出电源采用的控制模式。在电源刚上电并且没有输入信号时，电源默认控制模式为上次关机时的控制方式；当有输入信号进来时，单片机会判断是否时是DALI信号，如果是DALI信号并检测到信号值不是FFFF时，单片机将电源控制模式设置为DALI，并关闭PWM捕获功能。如果是DALI信号并检测到信号值是FFFF时，单片机对PWM忽略计数增加，如果增加到阈值，单片机开始计算PWM周期和占空比，并检测到连续稳定的周期，将信号设置为PWM信号。如果没有检测到连续稳定的周期，单片机重新开始检测信号；如果PWM忽略计数没有到阈值，单片机也重新开始检测信号。

(3)软件对兼容接口导致的误差进行校准。DALI信号和PWM信号都是频率较低的矩形波，传输距离的长短和电源数量不同只会影响矩形波的幅值而不会影响其频率和占空比。但是新的接口硬件电路会导致输出信号与输入信号产生一个迟滞，如(1)中所讲DALI信号和PWM信号先经过极性转换，mos管的S极电压稳定在一个固定值6V左右，经稳压后再流入到光耦中。由于光耦两端电压值固定从而得到一个固定的流经光耦的电流值，使单片机接受到的信号与DALI/PWM控制器发出信号形成一个固定占空比偏差，由于此偏差不会随信号电平的高低变化，此固定的迟滞可以通过MCU补偿修正，使最终MCU上采集到的信号在频率和占空比方面等同于控制源发出的信号。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种兼容DALI和PWM调光接口的控制系统，其特征在于，包括依次连接的DALI或PWM控制器、DALI和PWM通用电路以及单片机，所述的DALI和PWM通用电路包括极性转换电路、MOS管、自举电路和光耦电路，所述的MOS管的漏极与极性转换电路连接，所述的MOS管的栅极与自举电路连接，所述的MOS管的源极与光耦电路连接，所述的极性转换电路与DALI或PWM控制器连接，所述的光耦电路与单片机连接。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述的光耦电路包括光电耦合器以及并联在光电耦合器上的电阻。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述的自举电路依次通过整流电路、稳压电路后与MOS管的栅极连接；

所述的自举电路在设定个数周期后将VGS电压抬升使mos管导通，并将大于7V高电平的信号在经过整流电路和mos管栅极处稳压电路稳压后，mos管的源极电压稳定在一个固定值6V，将大于此电压值的信号都斩掉。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述的极性转换电路包括极性转换单元和压降单元，输入的DALI信号或PWM信号经过极性转换单元转换后通过压降单元进行1V的压降处理。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述的单片机中设有与光耦电路连接的MCU，该MCU采用预判断的方式分析控制信号的差别从而判断出电源采用的控制模式。

6.一种采用权利要求1所述的兼容DALI和PWM调光接口的控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)单片机判断是否有信号输入，若为是，执行步骤3)，否则执行步骤2)；

2)判断上次信号模式是否有效，若为是设置信号模式为上次的信号模式，否则设置信号模式为默认信号模式；

3)当有输入信号进来时，单片机判断是否时是DALI信号，若为是，执行步骤4)，否则，执行步骤6)；

4)判断检测到的信号值是否为FFFF时，若为是，执行步骤5)，否则执行步骤6)；

5)单片机将电源控制模式设置为DALI，并关闭PWM捕获功能；

6)单片机对PWM忽略计数增加，并判断PWM忽略计数是否达到设定阈值，若为是，执行步骤7)，否则返回步骤1)；

7)单片机开始计算PWM周期和占空比，并判断是否检测到连续稳定的PWM周期，若为是，执行步骤8)，否则返回步骤1)；

8)单片机将电源控制模式设置为PWM信号。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，由于输出信号与输入信号产生一个迟滞，此固定的迟滞通过单片机中的MCU补偿修正，使最终MCU上采集到的信号在频率和占空比方面等同于控制源发出的信号。