CN110177409A - 一种无线led控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道照明及控制领域，公开了一种无线LED控制装置及其控制方法，以减小装置在使用过程中的安装体积，降低在隧道中的施工了维护难度，使用方便，实施成本低；本发明的装置包括电流检测模块、与电流检测模块相连用于对输入电流进行预处理的处理模块、与处理单元相连的PWM控制模块、与PWM控制模块相连的开关变压器模块、与开关变压器模块相连的第一整流滤波单元和第二整流滤波单元、与第一整流滤波单元相连的继电器模块、与第二整流滤波单元相连的控制器、以及与控制器相连的LoRa无线模块。

Description

一种无线LED控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及隧道照明及控制领域，尤其涉及一种无线LED控制装置及其控制方法。

背景技术

随着我国高速公路的快速发展和城镇建设的加快，隧道照明和城镇道路照明迅猛增加，LED灯以其绿色节能、可调光、寿命长等优越特性被广泛应用于隧道照明和城镇道路照明。LoRa是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术，具有传输距离远、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本和抗干扰能力强等特性，非常适应于隧道与城镇道路照明控制这类野外环境的应用，因此，近年来LoRa无线网络控制技术已被逐渐应用于隧道和城镇道路实现LED照明控制。但是，在现有LoRa无线网络LED照明控制系统中，LED驱动电源与LoRa无线控制模块是相互独立的，LoRa无线控制模块通过LoRa无线网络接收网络内协调器转发的系统主机发出的调光等命令，将调光命令转换为PWM或者0～10V的调光信号输出到LED灯驱动电源的调光输入端，LED灯驱动电源根据输入的调光信号自动调节灯具功率，实现照明亮度控制。在LoRa无线控制模块与LED灯驱动电源之间，存在交流220V工作电源、PWM或者0～10V调光信号的接线，为了保障设备在隧道长期运行过程中的可靠性与使用寿命，这些接线的现场连接必须采用焊锡焊接，并采取防潮防腐措施。因此，在隧道施工和维护时，施工和维护难度大，需要大量人力物力，且两个设备独立安装，所占空间较大，制造成本较高。

发明内容

本发明目的在于提供一种无线LED控制装置及其控制方法,本发明可以解决上述的一个或者至少两个问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种无线LED控制装置，包括：

电流检测模块、与所述电流检测模块相连用于对输入电流进行预处理的处理模块、与所述处理单元相连的PWM控制模块、与所述PWM控制模块相连的开关变压器模块、与所述开关变压器模块相连的第一整流滤波单元和第二整流滤波单元、与所述第一整流滤波单元相连的继电器模块、与所述第二整流滤波单元相连的控制器、以及与所述控制器相连的LoRa无线模块；

所述开关变压器模块结合所述PWM控制模块将直流电转化为交流电，所述第一整流滤波单元用于将所述交流电进行滤波后转换为用于驱动LED灯具的直流电；所述第二整流滤波单元用于将所述交流电转换为直流电给所述控制器供电。

优选地，所述开关变压模块包括初级绕组、分别与所述初级绕组相连的次级绕组、第一辅助绕组、以及第二辅助绕组，所述初级绕组与所述PWM控制模块相连，所述次级绕组的输出端与所述第一整流滤波单元相连，所述第一辅助绕组的输出端与所述第二整流滤波单元相连，所述第二辅助绕组的输出端与所述PWM控制模块相连。

优选地，所述控制装置还包括与所述第二整流滤波单元相连的稳压模块、与所述稳压模块相连的电压转换模块、与所述电压转换模块的输出端相连的数模转换模块，所述电压转换模块的输出端还与所述控制器和所述LoRa无线模块相连。

优选地，所述控制装置还包括与所述数模转换模块相连的反馈控制模块、与所述反馈控制模块相连的光电隔离模块。

优选地，所述处理模块包括防雷单元和与所述防雷单元相连的EMI单元。

优选地，所述控制装置还包括与所述处理模块相连的初级整流单元，所述初级整流单元用于对经过处理模块预处理的电流进行整流。

优选地，所述控制装置还包括与所述初级整流单元相连的功率校正模块，所述功率校正模块用于根据预先设定值校正功率因数。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种应用于上述无线LED控制装置的控制方法，包括以下步骤：

控制器接收来自外界协调器的LED控制信息，根据LED控制信息控制LED灯具，所述LED控制信息包括读取灯具故障状态命令、调光命令、灯具电源开关控制命令、修改节点网络参数命令；

当所述LED控制信息为读取灯具故障状态命令时，启动电流检测模块进行采样，将采样结果与预先设定在控制器内的阈值进行比较判断灯具是否出现故障，并将判断结果反馈给外界协调器；

当所述LED控制信息为调光命令时，控制器根据所述调光命令对LED灯具进行调关；

当所述LED控制信息为灯具电源开关控制命令时，控制器根据该命令控制继电器模块做出相应的动作，控制LED灯具接通与断开；

当所述LED控制信息为修改节点网络参数命令时，控制器根据该修改节点网络参数命令在线修改该装置自身的网络参数。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的无线LED控制装置，包括电流检测模块、与电流检测模块相连用于对输入电流进行预处理的处理模块、与处理单元相连的PWM控制模块、与PWM控制模块相连的开关变压器模块、与开关变压器模块相连的第一整流滤波单元和第二整流滤波单元、与第一整流滤波单元相连的继电器模块、与第二整流滤波单元相连的控制器、以及与所述控制器相连的LoRa无线模块；其中开关变压器模块用于结合所述PWM控制模块将直流电转化为交流电，第一整流滤波单元用于将交流电进行滤波后转换为用于驱动LED灯具的直流电；第二整流滤波单元用于将交流电转换为直流电给控制器供电；将单灯控制器和LED驱动电源进行一体化设计，减小装置在使用过程中的安装体积，便于接线和安装，降低在隧道中的施工了维护难度，使用方便，实施成本低。

本发明提供的应用于上述无线LED控制装置的控制方法，与外界上位机组网通信，可以在线修改装置的网络参数，能远程检测被控灯具的故障状态，对于隧道和城镇道路复杂的实际情况，具有更强的适应能力。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的无线LED控制装置结构示意图；

图2是本发明优选实施例的电流检测模块的电路图；

图3是本发明优选实施例的PWM控制模块以及开关变压器模块的电路图；

图4是本发明优选实施例的无线LED控制装置的控制方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

实施例1

如下图1所示，本实施例提供一种无线LED控制装置，其特征在于，包括：

电流检测模块、与电流检测模块相连用于对输入电流进行预处理的处理模块、与处理单元相连的PWM控制模块、与PWM控制模块相连的开关变压器模块、与开关变压器模块相连的第一整流滤波单元和第二整流滤波单元、与第一整流滤波单元相连的继电器模块、与第二整流滤波单元相连的控制器、以及与所述控制器相连的LoRa无线模块；

开关变压器模块用于结合PWM控制模块将直流电转化为交流电，第一整流滤波单元用于将交流电进行滤波后转换为用于驱动LED灯具的直流电；第二整流滤波单元用于将交流电转换为直流电给控制器供电。

上述的无线LED控制装置，将单灯控制器和LED驱动电源进行一体化设计，减少了装置在使用过程中的安装体积，便于接线和安装，使用方便，实施成本低。

作为本实施例优选的实施方式，开关变压模块包括初级绕组、分别与初级绕组相连的次级绕组、第一辅助绕组、以及第二辅助绕组，初级绕组与PWM控制模块相连，次级绕组的输出端与第一整流滤波单元相连，第一辅助绕组的输出端与第二整流滤波单元相连，第二辅助绕组的输出端与PWM控制模块相连。

作为本实施例优选的实施方式，控制装置还包括与第二整流滤波单元相连的稳压模块、与稳压模块相连的电压转换模块、与电压转换模块的输出端相连的数模转换模块，电压转换模块的输出端还与控制器和LoRa无线模块相连。

作为本实施例优选的实施方式，控制装置还包括与数模转换模块相连的反馈控制模块、与反馈控制模块相连的光电隔离模块，本实施例中，反馈控制模块用于检测LED控制装置的输出电流，并结合从控制器输出的调光信号，得到实现恒流输出的反馈信号。光电隔离模块用于将反馈控制模块的反馈控制信号传递到PWM控制模块。

作为本实施例优选的实施方式，控制装置还包括与处理模块相连的初级整流单元，初级整流单元用于对经过处理模块预处理的电流进行整流。

作为本实施例优选的实施方式，控制装置还包括与初级整流单元相连的功率校正模块，功率校正模块用于根据预先设定值校正电流的功率因数。

在具体工作时，首先将交流220V市电接入该控制装置的输入端，本实施例中，处理模块包括防雷单元和与防雷单元相连的EMI单元。防雷单元用于防止雷电产生的过电压损坏设备，EMI单元用于抑制电磁干扰。即，交流220V市电经电流检测模块传输给防雷单元、EMI单元和初级整流单元进行整流和滤波被转换为稳定的直流电，该直流电进一步经功率校正模块进行功率因数校正，使该LED控制装置具有较高的功率因数，可以减少电网中的无功功率，减少谐波污染，提高电网供电质量。本实施例中，采用的功率校正模块为有源功率因数校正模块。经过功率校正的直流电结合PWM控制模块的反激控制，在开关变压器模块的次级绕组、第一辅助绕组和第二辅助绕组中得到交流电，进一步地，次级绕组的交流电经第一整流滤波单元(次级绕组整流滤波单元)转化为直流电驱动LED灯；第一辅助绕组的交流电经第二整流滤波单元转化为直流电，该直流电经12V线性稳压模块得到12V直流稳定电压，该12V直流稳定电压用于给继电器线圈供电，还用于经过12V转3.3V模块输出直流3.3V电压，分别给与电压转换模块的输出端相连的LoRa无线模块和数模转换模块以及控制器供电。

优选地，本实施例中，功率校正模块采用的芯片型号为OB6561，PWM控制模块采用的型号为OB2203，反馈控制模块采用的型号为AP4310，控制器采用STM8S003F3P6单片机，该各器件都为直接的现有外购件，在此不多做赘述。作为可变换的实施方式，本发明并不仅限于此，在能达到相同目的的情况下，还可以采用其他类型的器件。

具体地，本实施例中的电流检测模块的电路图如下图2所示，图2中，通过互感器检测输入电流，L_1与L_2为所测线路，AIN2接入控制器。通过灯具故障与正常时所检测电流的差异性来判断灯具是否故障。

此外，PWM控制模块以及开关变压器模块的电路图如下图3所示，图3中，将整流滤波后的直流电Ui转化为交流电，实现降压，并输出到Uo1、Uo2，通过变压器还可将原边与副边隔离，同时通过U2控制Q2，实现副边输出电流调节。其中VCC将为功率因数校正模块供电；Ui来自于滤波单元；Uo1用于次级绕组整流滤波；Uo2用于辅助绕组整流滤波。

实施例2

本实施例提供一种应用于上述实施例1中的无线LED控制装置的控制方法，如下图4所示，包括以下步骤：

控制器接收来自外部LoRa无线协调器发来的无线命令信息后，首先判断命令是否是读取灯具故障状态命令，如果是，则启动电流检测模块进行ADC采样，将采样结果与预先设定在控制器内的阈值进行比较判断灯具是否出现故障。并将判断结果反馈给外部LoRa无线协调器。

如果不是读取灯具故障状态命令，则判断命令是否为灯具调光命令，如果是，则对与之相连的LED灯具进行调光。

如果不是灯具调光命令，则判断命令是否为灯具电源开关控制命令，如果是，则继电器模块做出相应的动作，控制LED灯具接通与断开。

如果不是灯具电源开关控制命令，则判断是否是修改控制装置的节点网络参数命令，如果是，则无线LED控制装置在线修改自身网络参数，修改完成后自动重启。

如果不是修改节点网络参数命令，则LoRa无线可调光LED控制装置转换为无线接收模式，等待新的无线控制命令信息到来。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种无线LED控制装置，其特征在于，包括：

电流检测模块、与所述电流检测模块相连用于对输入电流进行预处理的处理模块、与所述处理单元相连的PWM控制模块、与所述PWM控制模块相连的开关变压器模块、与所述开关变压器模块相连的第一整流滤波单元和第二整流滤波单元、与所述第一整流滤波单元相连的继电器模块、与所述第二整流滤波单元相连的控制器、以及与所述控制器相连的LoRa无线模块；

所述开关变压器模块用于结合所述PWM控制模块将直流电转化为交流电，所述第一整流滤波单元用于将所述交流电进行滤波后转换为用于驱动LED灯具的直流电；所述第二整流滤波单元用于将所述交流电转换为直流电给所述控制器供电。

2.根据权利要求1所述的无线LED控制装置，其特征在于，所述开关变压模块包括初级绕组、分别与所述初级绕组相连的次级绕组、第一辅助绕组、以及第二辅助绕组，所述初级绕组与所述PWM控制模块相连，所述次级绕组的输出端与所述第一整流滤波单元相连，所述第一辅助绕组的输出端与所述第二整流滤波单元相连，所述第二辅助绕组的输出端与所述PWM控制模块相连。

3.根据权利要求1所述的无线LED控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括与所述第二整流滤波单元相连的稳压模块、与所述稳压模块相连的电压转换模块、与所述电压转换模块的输出端相连的数模转换模块，所述电压转换模块的输出端还与所述控制器和所述LoRa无线模块相连。

4.根据权利要求3所述的无线LED控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括与所述数模转换模块相连的反馈控制模块、与所述反馈控制模块相连的光电隔离模块。

5.根据权利要求1所述的无线LED控制装置，其特征在于，所述处理模块包括防雷单元和与所述防雷单元相连的EMI单元。

6.根据权利要求1所述的无线LED控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括与所述处理模块相连的初级整流单元，所述初级整流单元用于对经过处理模块预处理的电流进行整流。

7.根据权利要求6所述的无线LED控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括与所述初级整流单元相连的功率校正模块，所述功率校正模块用于根据预先设定值校正功率因数。

8.一种应用于上述权利要求1-7任一所述的无线LED控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制器接收来自外界协调器的LED控制信息，根据LED控制信息控制LED灯具，所述LED控制信息包括读取灯具故障状态命令、调光命令、灯具电源开关控制命令、修改节点网络参数命令；

当所述LED控制信息为读取灯具故障状态命令时，启动电流检测模块进行采样，将采样结果与预先设定在控制器内的阈值进行比较判断灯具是否出现故障，并将判断结果反馈给外界协调器；

当所述LED控制信息为调光命令时，控制器根据所述调光命令对LED灯具进行调关；

当所述LED控制信息为灯具电源开关控制命令时，控制器根据该命令控制继电器模块做出相应的动作，控制LED灯具接通与断开；

当所述LED控制信息为修改节点网络参数命令时，控制器根据该修改节点网络参数命令在线修改该装置自身的网络参数。