CN110113849A - 灯光控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灯光控制系统，包括单片机、电源模块、无线通信模块、信号调制模块、存储器、可调节镇流器、人体探测器、光敏传感器、声音传感器、电光源和蜂鸣器，电源模块与单片机连接，单片机通过无线通信模块与信号调制模块连接，存储器与信号调制模块连接，可调节镇流器、人体探测器、光敏传感器和声音传感器与信号调制模块连接；电源模块包括电压输入端、电压基准电路、第一电容、第一电阻、第一三极管、第一二极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻和电压输出端，电压输入端分别与第一三极管的发射极、电压基准电路的阴极、第一电容的一端和第一电阻的一端连接。本发明电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

Description

灯光控制系统

技术领域

本发明涉及灯光控制领域，特别涉及一种灯光控制系统。

背景技术

灯光控制，是改变灯具的工作电压或电流的方法。控制和调整主要体现在两方面：一是亮度，即光强的控制，二是色彩的控制。

控制亮度的方法主要有两种：一种是机械加减法，即通过控制点亮灯具的数量，来达到发光总强度的增大或减弱。对于单灯，则可采用遮光板或可变光阑来改变灯具透光量；另一种方法是电气控制法，即使用各种不同的调光器，改变灯具的工作电压或电流，从而调整灯具的发光强度，这两种方法各有特点，第一种方法的优点在于不会影响色温，但调整不够方便。第二种方法则操作简单，且能实现自动和程控操作，其缺点是在改变发光强度的同时，色温和显色性有较大变化。从灯光的电气控制原理来说，可归纳为通断控制和发光强度控制两种，与此相对应的有开关控制和调光控制两种方法。

传统灯光控制系统的供电部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统灯光控制系统的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：缺少限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的灯光控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种灯光控制系统，包括单片机、电源模块、无线通信模块、信号调制模块、存储器、可调节镇流器、人体探测器、光敏传感器、声音传感器、电光源和蜂鸣器，所述电源模块与单片机连接，所述单片机通过所述无线通信模块与信号调制模块连接，所述存储器与所述信号调制模块连接，所述可调节镇流器、人体探测器、光敏传感器和声音传感器均与所述信号调制模块连接，所述电光源和蜂鸣器均与所述可调节镇流器连接；

所述电源模块包括电压输入端、电压基准电路、第一电容、第一电阻、第一三极管、第一二极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻和电压输出端，所述电压输入端分别与所述第一三极管的发射极、电压基准电路的阴极、第一电容的一端和第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述电压基准电路的阳极接地，所述第一三极管的基极与所述第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极与所述第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极分别与所述电压输出端和第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端、第一电容的另一端和电压基准电路的比较输入极连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第一二极管的型号为S-183T。

在本发明所述的灯光控制系统中，所述电源模块还包括第四电阻，所述第二三极管的发射极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地，所述第四电阻的阻值为42kΩ。

在本发明所述的灯光控制系统中，所述电源模块还包括第二二极管，所述第二二极管的阳极分别与所述电压输入端、电压基准电路的阴极、第一电容的一端和第一电阻的一端连接，所述第二二极管的阴极与所述第一三极管的发射极连接，所述第二二极管的型号为E-452。

在本发明所述的灯光控制系统中，所述电源模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端分别与所述电压基准电路的比较输入极和第一电容的另一端连接，所述第五电阻的另一端分别与所述第二电阻的另一端和第三电阻的一端连接，所述第五电阻的阻值为35kΩ。

在本发明所述的灯光控制系统中，所述第一三极管为PNP型三极管，所述第二三极管为NPN型三极管。

在本发明所述的灯光控制系统中，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。

实施本发明的灯光控制系统，具有以下有益效果：由于设有单片机、电源模块、无线通信模块、信号调制模块、存储器、可调节镇流器、人体探测器、光敏传感器、声音传感器、电光源和蜂鸣器，电源模块包括电压输入端、电压基准电路、第一电容、第一电阻、第一三极管、第一二极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻和电压输出端，该电源模块与传统灯光控制系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第一二极管用于进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明灯光控制系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中电源模块的电路原理图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明灯光控制系统实施例中，该灯光控制系统的结构示意图如图1所示。图1中，该灯光控制系统包括单片机1、电源模块2、无线通信模块3、信号调制模块4、存储器5、可调节镇流器6、人体探测器7、光敏传感器8、声音传感器9、电光源10和蜂鸣器11，其中，电源模块2与单片机1连接，单片机1通过无线通信模块3与信号调制模块4连接，存储器5与信号调制模块4连接，可调节镇流器6、人体探测器7、光敏传感器8和声音传感器9均与信号调制模块4连接，电光源10和蜂鸣器11均与可调节镇流器6连接。无线通信模块3、信号调制模块4、存储器5、可调节镇流器6、人体探测器7、光敏传感器8、声音传感器9、电光源10和蜂鸣器11均设置在照明灯具中。

无线通信模块3将单片机1传输的控制数据传输给信号调制模块4。信号调制模块4将无线通信模块3传输的控制数据、人体探测器7的探测数据、光敏传感器8检测的光强数据以及声音传感器9检测的声音数据调制并解析成调制电信号，将存储到存储器5中，并传输给可调节镇流器6。

可调节镇流器6根据信号调制模块4的调制电信号调整电光源10和蜂鸣器11的输入电流或者输入电压。无线通信模块3将电光源10的工作状态信号、蜂鸣器11的工作状态信号、可调节镇流器6的状态信号和人体探测器7的工作状态信号传送到单片机1。

电光源10根据可调节镇流器6调整的输入电流或输入电压控制照明灯具打开、关闭、光亮度调节、光色温调节和/或光颜色变化。蜂鸣器11根据调节镇流器6调整的输入电流或输入电压控制蜂鸣器11进行播放声音的打开、关闭、音量调节和声音转换，实现蜂鸣器11灯饰的共同智能控制。

当人体探测器7探测到有目标出现时，通过信号调制模块4调制打开指令给可调节镇流器6控制电光源10的开启，在不做任何主动操作下照明灯具的智能开启，方便人类的生活及便利性。

光敏传感器8可以检测照明灯具附近环境的光亮数据，并将光亮数据信号通信传输至单片机1，单片机1根据环境的光亮程度判断分析产生光线驱动信号至电光源10，通过驱动电光源10加强或者减弱光线的明亮程度达到系统设定的环境光亮。

声音传感器9可以检测到照明灯具所处环境一定范围内的声音信号，操作者可现场进行照明灯的开启、关闭、增亮或减弱等控制命令，声音传感器9将检测信号输出至单片机1，单片机1分析筛选出有效的命令指令产生相应的驱动信号发送至电光源10。

本实施例中，无线通信模块3为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。通过设置多种无线通信方式，不仅可以增加无线通信方式的灵活性，还能满足不同用户和不同场合的需求。尤其是采用LoRa模块时，其通信距离较远，且通信性能较为稳定，适用于对通信质量要求较高的场合。

图2为本实施例中电源模块的电路原理图，图2中，该电源模块2包括电压输入端Vin、电压基准电路U1、第一电容C1、第一电阻R1、第一三极管Q1、第一二极管D1、第二三极管Q2、第二电阻R2、第三电阻R3和电压输出端Vo，电压输入端Vin分别与第一三极管Q1的发射极、电压基准电路U1的阴极、第一电容C1的一端和第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二三极管Q2的基极连接，电压基准电路U1的阳极接地，第一三极管Q1的基极与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极与第二三极管Q2的集电极连接，第一三极管Q1的集电极分别与电压输出端Vo和第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端分别与第三电阻R3的一端、第一电容C1的另一端和电压基准电路U1的比较输入极连接，第三电阻R3的另一端接地。

该电源模块2与传统灯光控制系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第一二极管D1为限流二极管，用于进行限流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第一二极管D1的型号为S-183T，当然，在实际应用中，第一二极管D1也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

第一电容C1串联在电压基准电路U1的比较输入极和阴极之间，具有改善闭环回路的特性。

电压输出端Vo的输出电压经第二电阻R2和第三电阻R3分压后送入电压基准电路U1的比较输入极，与电压基准电路U1内部的基准电压比较后从电压基准电路U1的阴极产生相应的阴极控制电流。控制电压经第一电阻R1产生对第二三极管Q2的基极控制电流，经第二三极管Q2电流放大后从第二三极管Q2的集电极产生对第一三极管Q1的基极端的基极控制电流。通过该基极控制电流调整第一三极管Q1的发射极与集电极之间的电压，实现电压输出端的稳压输出。

当某种原因使得电压输出端Vo的输出电压增大时，经第二电阻R2和第三电阻R3分压的电压也随之增大。该输出电压送入电压基准电路U1的比较输入极与电压基准电路U1内部的基准电压相比较。因该分压增大，会使流入电压基准电路U1的阴极的电流增加。由此，使流入第二三极管Q2的基极端的基极电流减少。经第二三极管Q2放大后，流入第二三极管Q2的集电极端的集电极电流亦减少。由于第二三极管Q2的集电极电流经第一二极管D1控制了第二三极管Q2的基极端的基极电流，因此第二三极管Q2的集电极电流的减少导致了经第一三极管Q1放大后从其发射极端流向集电极端的集电极电流相应减少。这使得输出电压相应减小，一直到输出电压重新恢复到设定的稳压值上。通过这种反馈控制，实现了输出电压的稳定。

反之，当某种原因使得电压输出端Vo的输出电压减小时，则通过与上述过程相反的反馈控制，会使得第一三极管Q1的发射极端流向集电极端的集电极电流相应增加，使得输出电压相应增加至重新恢复到设定的稳压值上。同样实现了输出电压的稳定。

本实施例中，第一三极管Q1为PNP型三极管，第二三极管Q2为NPN型三极管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1也可以采用NPN型三极管，第二三极管Q2也可以采用PNP型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该电源模块2还包括第四电阻R4，第二三极管Q2的发射极与第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接地。第四电阻R4为限流电阻，用于对第二三极管Q2的发射极电流进行限流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第四电阻R4的阻值为42kΩ，当然，在实际应用中，第四电阻R4的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电阻R4的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该电源模块2还包括第二二极管D2，第二二极管D2的阳极分别与电压输入端Vin、电压基准电路U1的阴极、第一电容C1的一端和第一电阻R1的一端连接，第二二极管D2的阴极与第一三极管Q1的发射极连接。第二二极管D2为限流二极管，用于进行限流保护，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二二极管D2的型号为E-452，当然，在实际应用中，第二二极管D2也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

本实施例中，该电源模块2还包括第五电阻R5，第五电阻R5的一端分别与电压基准电路U1的比较输入极和第一电容C1的另一端连接，第五电阻R5的另一端分别与第二电阻R2的另一端和第三电阻R3的一端连接。第五电阻R5为限流电阻，用于进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第五电阻R5的阻值为35kΩ，当然，在实际应用中，第五电阻R5的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第五电阻R5的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该电源模块2与传统灯光控制系统的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，该电源模块2中设有限流二极管，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种灯光控制系统，其特征在于，包括单片机、电源模块、无线通信模块、信号调制模块、存储器、可调节镇流器、人体探测器、光敏传感器、声音传感器、电光源和蜂鸣器，所述电源模块与单片机连接，所述单片机通过所述无线通信模块与信号调制模块连接，所述存储器与所述信号调制模块连接，所述可调节镇流器、人体探测器、光敏传感器和声音传感器均与所述信号调制模块连接，所述电光源和蜂鸣器均与所述可调节镇流器连接；

所述电源模块包括电压输入端、电压基准电路、第一电容、第一电阻、第一三极管、第一二极管、第二三极管、第二电阻、第三电阻和电压输出端，所述电压输入端分别与所述第一三极管的发射极、电压基准电路的阴极、第一电容的一端和第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二三极管的基极连接，所述电压基准电路的阳极接地，所述第一三极管的基极与所述第一二极管的阳极连接，第一二极管的阴极与所述第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极分别与所述电压输出端和第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端、第一电容的另一端和电压基准电路的比较输入极连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第一二极管的型号为S-183T。

2.根据权利要求1所述的灯光控制系统，其特征在于，所述电源模块还包括第四电阻，所述第二三极管的发射极与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地，所述第四电阻的阻值为42kΩ。

3.根据权利要求2所述的灯光控制系统，其特征在于，所述电源模块还包括第二二极管，所述第二二极管的阳极分别与所述电压输入端、电压基准电路的阴极、第一电容的一端和第一电阻的一端连接，所述第二二极管的阴极与所述第一三极管的发射极连接，所述第二二极管的型号为E-452。

4.根据权利要求3所述的灯光控制系统，其特征在于，所述电源模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端分别与所述电压基准电路的比较输入极和第一电容的另一端连接，所述第五电阻的另一端分别与所述第二电阻的另一端和第三电阻的一端连接，所述第五电阻的阻值为35kΩ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的灯光控制系统，其特征在于，所述第一三极管为PNP型三极管，所述第二三极管为NPN型三极管。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的灯光控制系统，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。