CN109152179A - 一种单火线控制吊扇灯的电路 - Google Patents

Abstract

一种单火线控制吊扇灯的电路，由吊扇灯壁控单元采用单火线方式向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片机控制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，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。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。所述的单火线控制吊扇灯的电路无需遥控器，无需控制线，也不用重新敷设电源线，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；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。

Description

一种单火线控制吊扇灯的电路

本发明专利申请为分案申请，原案申请号为201510229928.1，申请日为2015年5月8日，发明名称为一种单火线控制吊扇灯的电路。

技术领域

本发明涉及一种照明灯及吊扇控制技术，尤其是一种单火线控制吊扇灯的电路。

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。

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：

一种单火线控制吊扇灯的电路，由吊扇灯壁控单元、吊扇灯驱动单元组成；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驱动单元火线输入端、零线输入端，其中，所述驱动单元火线输入端连接至吊扇灯壁控单元的单火线输出端，所述零线输入端连接至交流电源零线；所述吊扇灯壁控单元包括单火线稳压器、低压差稳压器、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电感L2、双向晶闸管V1、移相触发光耦VL1、稳压管DW1、灯控制开关、吊扇控制开关、壁控单片机、晶振XT1。

单火线输入端是吊扇灯壁控单元的模拟地，连接至单火线稳压器的交流电压公共端COM；电容C1的两端分别连接至单火线稳压器的滤波电容输入端FIL和交流电压公共端COM；单火线稳压器的直流输出电压地端GND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、输出连接至单火线稳压器的直流高压输入端HDC；单火线稳压器还设有直流电压输出端VCC、交流电压端AC。

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；交流电源过零信号从稳压管DW1阴极输出并被送给壁控单片机过零信号输入端；吊扇控制开关和灯控制开关发出吊扇灯给定信号至壁控单片机的吊扇灯给定信号输入端；触发信号从壁控单片机的触发信号输出端输出，且连接至触发双向晶闸管V1的触发信号输入端。

所述壁控单片机依据吊扇灯给定信号，发出触发信号控制双向晶闸管V1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；吊扇灯控制信号由引导波形和紧接的数据波形组成；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；引导波形或者由一个不导通的完整周波，紧接一个完整导通的周波组成；数据波形由移相的三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。

所述壁控单片机发送一次吊扇灯控制信号时，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，双向晶闸管V1在接下来的交流电源负半波不导通，在该接下来的交流电源负半波从稳压管DW1阴极输出交流电源过零信号，过零信号为对应该不导通的交流电源负半波的正脉冲；当停止触发信号输出的时刻在交流电源负半波期间时，双向晶闸管V1在接下来的交流电源正半波和下一个交流电源负半波均不导通，在该不导通的交流电源正半波不输出过零信号，在下一个交流电源负半波从稳压管DW1阴极输出过零信号，过零信号为对应该下一个交流电源负半波的正脉冲；将过零信号正脉冲的下降沿作为计时起点，20ms处为数据波形中第一个半波的移相过零点，30ms处为数据波形中第二个半波的移相过零点，40ms处为数据波形中第三个半波的移相过零点。

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、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。

所述电阻稳压管限幅电路由电阻R07、稳压管DW2组成，电阻R07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R07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提供一种串联在单火线上、能够产生与发出由不同移相角波形组成的吊扇灯控制信号的吊扇灯壁控单元详细结构。②提供一种在串联在单火线上的壁控单元中进行过零信号检测和确定过零点的具体方法。③采用单火线方式控制吊扇灯，无需遥控器，无需控制线，也不用重新敷设电源线；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是系统结构框图。

图2是吊扇灯壁控单元实施例电路图。

图3是吊扇灯壁控单元发送吊扇灯控制信号波形示例。

图4是发送二进制值110的波形示例1。

图5是发送二进制值110的波形示例2。

图6是吊扇灯控制信号的发送控制方法。

图7是吊扇灯驱动单元结构图。

图8是控制信号接收模块实施例。

图9是吊扇驱动模块及灯驱动模块实施例。

图10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。

实现本发明的吊扇灯单火线控制电路系统结构如图1所示，由吊扇灯壁控单元、吊扇灯驱动单元组成，吊扇灯壁控单元的单火线输入端AC连接至交流电源火线，单火线输出端AC1连接至驱动单元的驱动单元火线输入端AC1。驱动单元的零线输入端N连接至交流电源零线。交流电源为单相220V交流电。

吊扇灯壁控单元的实施例电路如图2所示。由单火线稳压器U1、低压差稳压器U2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电感L2、双向晶闸管V1、移相触发光耦VL1、稳压管DW1、灯控制开关SW1、吊扇控制开关SW2、壁控单片机MCU1、晶振XT1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HT7333，移相触发光耦VL1的型号为MOC3023，壁控单片机MCU1的型号是MSP430G2553。

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的壁控单元直流工作电源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。

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壁控单元直流工作电源VDD，另外一端为触发信号输入端。

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。交流电源过零信号从稳压管DW1阴极输出并被送给壁控单片机MCU1。

吊扇控制开关SW2和灯控制开关SW1发出吊扇灯给定信号至壁控单片机MCU1。实施例吊扇控制开关SW2为单极4档位开关。吊扇控制开关SW2的档位可以为不是4档的其他数量，依据吊扇需要的速度档位而定。

交流电源过零信号从壁控单片机MCU1的P2.0输入，触发信号从壁控单片机MCU1的P1.0输出，且连接至触发双向晶闸管V1的触发信号输入端。P2.1－P2.5为吊扇灯给定信号输入端，灯控制开关SW1的一端连接至数字地GND，另外一端将灯给定信号连接至P2.5；吊扇控制开关SW2的公共端连接至数字地GND，4个档位端分别连接至P2.1、P2.2、P2.3、P2.4。

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，由吊扇控制开关SW2分别连接至P2.0、P2.1、P2.2、P2.3进行设定；灯运行状态有点亮、熄灭2种状态，由灯控制开关SW1的通、断控制；吊扇灯组合运行状态见下表，吊扇灯组合运行状态有状态1－8，共8种状态。

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，壁控单片机MCU1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和紧接的数据波形组成；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。

数据波形由移相的三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；3位二进制吊扇灯数据是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3所示。

如图4所示的是发送3位二进制吊扇灯数据110的波形示例1，其中，图4(a)为单火线输出端AC1输出的吊扇灯控制信号电压波形，图4(b)为过零信号电压波形，图4(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，稳压管DW1阴极不输出过零信号，过零信号维持为低电平状态。

壁控单片机MCU1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，稳压管DW1阴极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4中的脉冲1所示，脉冲1宽度小于10ms；壁控单片机MCU1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的下降沿作为计时起点，20ms处为数据波形中第一个半波的移相过零点，30ms处为数据波形中第二个半波的移相过零点，40ms处为数据波形中第三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。

当壁控单片机MCU1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，且由于二极管D2的单向特性，也不会使稳压管DW1阴极输出过零信号；直到再接下来的负半波双向晶闸管V1不导通，稳压管DW1阴极在整个负半波输出过零信号，过零信号为正脉冲。

如图5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3位二进制吊扇灯数据110的波形示例2。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。图5中的脉冲11为过零信号正脉冲，其宽度接近10ms。壁控单片机MCU1在脉冲11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11的下降沿作为计时起点，20ms处为数据波形中第一个半波的移相过零点，30ms处为数据波形中第二个半波的移相过零点，40ms处为数据波形中第三个半波的移相过零点。

壁控单片机MCU1发出数据波形时，在移相的三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6为吊扇灯控制信号发送控制方法，通过壁控单片机MCU1中的程序实现，其方法是：

步骤A，发出一次吊扇灯控制信号；

步骤B，判断吊扇灯给定信号是否发生改变，吊扇灯给定信号发生改变，返回步骤A；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B。

当吊扇灯壁控单元不发出吊扇灯控制信号，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。

吊扇灯驱动单元结构如图7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、接收单片机最小系统组成，其实施例如图8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8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、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8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8所示实施例中，电阻稳压管限幅电路由电阻R07、稳压管DW2组成，电阻R07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R07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壁控单元直流工作电源VCC。图8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R06、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R06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HT7333。

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9所示。其中，图9(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，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，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，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MOC3043。

图9(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，其触发控制端为灯控制输入端K0。过零触发光耦VL5选择MOC3043。

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10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，控制吊扇灯运行在新的吊扇灯组合运行状态；

步骤五，返回步骤二。

其中的步骤二，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。

其中的步骤三，接收吊扇灯控制信号，方法是判断数据波形中三个连续半波波形的移相角。

图4(c)、图5(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，当壁控单片机MCU1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4(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。

发送一次吊扇灯控制信号时，当壁控单片机MCU1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5(c)中的脉冲12。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12的宽度小于20ms，但接近20ms。

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4(c)中的脉冲1或者图5(c)中的脉冲11，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。

判断数据波形中三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，与数据波形中三个连续半波波形相对应的脉冲宽度，该三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4(c)中的脉冲5、脉冲6、脉冲7，图5(c)中的脉冲15、脉冲16、脉冲17。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4(c)中的脉冲5、脉冲6，图5(c)中的脉冲15、脉冲16；接收到的正脉冲宽度接近6.6ms时，为二进制数0，如图4(c)中的脉冲7，图5(c)中的脉冲17。

图4(c)中的脉冲3、脉冲4，图5(c)中的脉冲13、脉冲14为与引导波形中完整导通的周波相对应的2个半波脉冲。

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。

本发明所述电路具有如下特点：

①采用单火线方式控制吊扇灯，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)

1.一种单火线控制吊扇灯的电路，其特征在于：

由吊扇灯壁控单元、吊扇灯驱动单元组成；

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驱动单元火线输入端、零线输入端，其中，所述驱动单元火线输入端连接至吊扇灯壁控单元的单火线输出端，所述零线输入端连接至交流电源零线；

所述吊扇灯壁控单元包括单火线稳压器、低压差稳压器、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电感L1、电感L2、双向晶闸管、移相触发光耦VL1、稳压管DW1、灯控制开关、吊扇控制开关、壁控单片机、晶振XT1；

单火线输入端是吊扇灯壁控单元的模拟地，连接至单火线稳压器的交流电压公共端COM；电容C1的两端分别连接至单火线稳压器的滤波电容输入端FIL和交流电压公共端COM；单火线稳压器的直流输出电压地端GND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、输出连接至单火线稳压器的直流高压输入端HDC；单火线稳压器还设有直流电压输出端VCC、交流电压端AC；低压差稳压器的输入端VIN连接至单火线稳压器的直流电压输出端VCC，输出端VOUT输出壁控单元直流工作电源；单火线稳压器的直流输出电压地端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的输入电压、输出电压滤波电容；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；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；交流电源过零信号从稳压管DW1阴极输出并被送给壁控单片机过零信号输入端；吊扇控制开关和灯控制开关发出吊扇灯给定信号至壁控单片机的吊扇灯给定信号输入端；触发信号从壁控单片机的触发信号输出端输出，且连接至触发信号输入端。

2.根据权利要求1所述一种单火线控制吊扇灯的电路，其特征在于：

所述壁控单片机依据吊扇灯给定信号，发出触发信号控制双向晶闸管V1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；

吊扇灯控制信号由引导波形和紧接的数据波形组成；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；引导波形或者由一个不导通的完整周波，紧接一个完整导通的周波组成；数据波形由移相的三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。

3.根据权利要求2所述一种单火线控制吊扇灯的电路，其特征在于：所述壁控单片机发送一次吊扇灯控制信号时，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，双向晶闸管V1在接下来的交流电源负半波不导通，在该接下来的交流电源负半波从稳压管DW1阴极输出交流电源过零信号，过零信号为对应该不导通的交流电源负半波的正脉冲；当停止触发信号输出的时刻在交流电源负半波期间时，双向晶闸管V1在接下来的交流电源正半波和下一个交流电源负半波均不导通，在该不导通的交流电源正半波不输出过零信号，在下一个交流电源负半波从稳压管DW1阴极输出过零信号，过零信号为对应该下一个交流电源负半波的正脉冲。

4.根据权利要求3所述一种单火线控制吊扇灯的电路，其特征在于：

将过零信号正脉冲的下降沿作为计时起点，20ms处为数据波形中第一个半波的移相过零点，30ms处为数据波形中第二个半波的移相过零点，40ms处为数据波形中第三个半波的移相过零点。

5.根据权利要求1-4中任一项所述一种单火线控制吊扇灯的电路，其特征在于：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。

6.根据权利要求5所述一种单火线控制吊扇灯的电路，其特征在于：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、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。

7.根据权利要求5所述的单火线控制吊扇灯的电路，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。

8.根据权利要求6所述的单火线控制吊扇灯的电路，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，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。

9.根据权利要求6所述的单火线控制吊扇灯的电路，其特征在于：所述电阻稳压管限幅电路由电阻R07、稳压管DW2组成，电阻R07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R07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。

10.根据权利要求6所述的单火线控制吊扇灯的电路，其特征在于：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。