CN111684699B - 通信控制电源 - Google Patents
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Abstract
一种通信控制电源，其在交流供电输入端和交流/直流电源输出端之间设通信控制模块；该通信控制模块含电压/电流检测单元和信号处理及驱动单元；所述电压/电流检测单元对交流供电输入端的电压/电流进行监测并将监测结果发送信号处理及驱动单元；信号处理及驱动单元的控制信号输出端与同一/不同用电负载的相应电气功能输入控制端相连接；所述信号处理及驱动单元配置通信控制协议，通过识别若干个时间周期内的小幅电压/电流跳变状态并结合预设规则向控制信号输出端发送相应控制信号，进而可在较短时间内实现对多设备的群控制及多档、多功能、精细控制。该通信控制电源建设及运营成本低、工作可靠，适宜在众多控制领域推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及电气控制领域，更具体地说是涉及一种采用通信方式对用电负载及其电气功能进行控制的通信控制电源。
背景技术
随着计算机、电力电子技术和自动控制技术的发展，电气控制技术逐步向着智能化、网络化方向发展，同时，安全性能、工作可靠性、性价比和抗干扰性能仍一直是该领域技术开发人员重点关注的内容。
技术问题
本发明的目的即在于提供一种便于对用电负载及其电气功能实现智能化网络控制，工作可靠性、性价比和抗干扰性能俱佳的通信控制电源。
问题的解决方案
技术解决方案
本发明通信控制电源是在现有采用交流供电的常规电源(如独立的电源产品，或是用电设备中的电源部分；可以是交流电源，也可以是直流电源。)的基础上为其增加通信控制功能。以下是本发明通信控制电源的技术方案：具体包括设置有交流供电输入端、交流或直流电源输出端，或及，设在所述交流供电输入端和所述交流或直流电源输出端之间的电源转换单元；所述交流或直流电源输出端有一个或多个，用于与用电负载的电源输入端相连接，以便于根据应用场合为一个用电负载供电或为多个用电负载进行统一/分别供电；本发明通信控制电源的特别之处在于还设置有通信控制模块；所述通信控制模块包括设置有电压/电流检测单元和信号处理及驱动单元；所述电压/电流检测单元，包括用于对所述交流供电输入端的电压/电流进行监测并将监测结果发送给所述信号处理及驱动单元；所述信号处理及驱动单元包括设置有一个或多个控制信号输出端，用于与同一/不同用电负载的相应电气功能输入控制端相连接或与所述电源转换单元的输出控制端相连接；所述信号处理及驱动单元还包括配置采用了如下步骤的通信控制协议：
S1.通过所述电压/电流检测单元监测交流供电输入端是否发生了指定幅度的小幅电压/电流跳变；
S2.如果是，即以周期为T对所述电压/电流在n个T周期内的跳变状态进行记录，每周期以二进制代码的形式记成一位：发生正跳变时记为“1”，发生负跳变时记为“0”，或者，反之；在一个周期T内未发生跳变时，其二进制代码同上一周期；其中n为2～5000的自然数；
S2.根据所记录的n位二进制跳变状态代码，按预设的n位跳变状态代码的不同组合与输出不同的控制信号的对应关系，控制相应的控制信号输出端输出相应的控制信号。
本发明通信控制电源可根据应用现场实际及控制效果的要求，用于配套一个或多个目标控制用电负载使用；只需通过控制交流供电电压使之产生小幅跳变等措施，即可使本通信控制电源交流供电输入端处的电压/电流产生指定跳变；根据预先设定的n×T时长内的电压/电流跳变状态与输出控制信号(暨指定目标控制用电负载的指定功能)之间的对应规则，即可在较短的时长内实现对一个或多个设备的单一或不同功能/档位的准确、高效、精细控制，而且，安全性、工作可靠性、性价比好。本方案中的所述控制交流供电电压产生小幅跳变，可采用手动或由其它辅助电路或设备在目标控制用电负载本地或在供电线路远端产生，具体跳变幅值视不同用电环境及不同应用要求而定，并以不影响用电设备的正常工作及寿命为宜，通常设为上升/下降0.5～30V(当然，如果设备性能及使用环境允许，该电压跳变可以设计成更大范围)；从便于检测的角度考虑，跳变幅度常设定为≥电压/电流额定值×0.5％。而各次电压跳变，根据所属领域技术人员常识，可以是电压正跳变，也可以是电压负跳变；各次电流跳变，可以是电流正跳变，也可以是电流负跳变。
由于现有技术中对电压/电流跳变的监控精确度已能达到毫秒级，因此所述T可根据不同应用场合优选设为5ms～20s。假设取T＝20ms、n＝7，则在n×T共140ms的时长内可形成多达27即128种的7位跳变状态代码组合，并可对应为同类型或不同型的128种不同的控制指令；该方案如应用于调速控制，即表明可在短短140ms内进行超过一百档的调速，这显然意味着该方案相当于可对设备某一功能实现连续的、无级调档控制；该方案也可应用于对不同用电负载的不同功能进行控制，例如对某一场景中的空调(含开/关、制冷、制热、除湿、风向、风速等功能)、灯光、音响、电视、换气、监控等多个设备的不同功能进行集群控制。
作为对以上技术方案的进一步优化，为增加控制抗干扰性、扩大适用范围、提高控制效率，还可在系统中预设所述n位二进制跳变状态代码中的其中一位或若干位作为控制信号正式发送的判据；和/或，预设所述n位二进制跳变状态代码中的其中若干位的不同组合，在系统内设置为对应不同用电负载类型，和/或，不同用电设备，和/或，指代不同控制功能。本方案中，作为控制信号正式发送的判据及与不同用电负载类型、不同用电设备、不同控制功能相对应的所述若干位二进制跳变状态代码，在所述n位二进制跳变状态代码中的位置可以是相连的，也可以是不相连的。
发明的有益效果
有益效果
本发明通信控制电源配置采用了通信控制协议，通过识别若干个时间周期内的小幅电压/电流跳变状态并结合预先设定的该若干个时间周期内不同的小幅电压/电流跳变小幅电压/电流跳变状态代码与不同控制信号的对应关系而向控制信号输出端发送相应控制信号，进而可在较短时间内实现对多设备的群控制及多档、多功能、精细、高效控制。本发明建设及运营成本低、工作可靠，极其方便根据使用现场实际自主设置，抗干扰性强，便于实现设备的集群化智能网络控制，因而适宜在众多控制领域推广使用。
对附图的简要说明
附图说明
图1-3本发明通信控制电源不同实施例及其应用的电路组成及控制原理示意图。
图4-5是用本发明通信控制电源进行通信控制的交流供电输入端小幅电压/电流跳变的不同波形图例。
实施该发明的最佳实施例
本发明的最佳实施方式
示例3：设n＝32，按本发明的通信控制协议则对应有32位二进制跳变状态代码；可将这32位二进制跳变状态代码分作4字节，每字节8位，其中各字节在系统内分别设置为对应不同用电负载类型、不同用电设备、指代不同控制功能及作为信号发送的校验码，从而每字节的8位在8个T周期内的跳变状态最多可有256种不同的组合，并在系统中预设与256种不同的控制指令存在对应关系。因此，本方案显然可以极方便地根据使用现场实际自主设置并对多个不同用电负载及其电气功能实现智能化的多档、多功能、精细化网络控制，而且工作可靠性、性价比和抗干扰性能俱佳。
发明实施例
本发明的实施方式
以下结合附图及实施例对本发明通信控制电源的技术方案及其应用作进一步地说明。
本发明通信控制电源是在现有采用交流供电的常规电源的基础上为其增加通信控制功能。如图1-3中的虚框内所示，本发明通信控制电源和常规的采用交流供电的电源一样设置有交流供电输入端、交流或直流电源输出端(图1的实施例中，输出电压直接采用交流供电输入电压；图2、3的实施例中，交流供电输入电压经电源转换如AC/AC、AC/DC等后，以交流或直流形式输出。)；特别之处在于还设置有通信控制模块并配置通信控制协议；该通信控制模块主要由电压/电流检测单元和信号处理及驱动单元(即图中所示的处理器和信号驱动单元)组成；该电压/电流检测单元对所述交流供电输入端的电压/电流进行监测并将监测结果发送给处理器，处理器判断交流供电输入端的电压/电流是否发生了指定幅度的小幅电压/电流跳变；如果是，即以T为周期对所述电压/电流在n个T周期内的跳变状态进行记录，每周期以二进制代码的形式记成一位：发生正跳变时记为“1”，发生负跳变时记为“0”，或者，反之；在一个周期T内未发生跳变时，其二进制代码同上一周期；其中n为2～5000的自然数；然后，根据所记录的n位二进制跳变状态代码，按预设的n位跳变状态代码的不同组合与输出不同的控制信号的对应关系，控制相应的控制信号输出端向目标控制设备的相应电气功能输入控制端(或所述电源转换单元的输出控制端，如图3所示)输出经驱动放大的相应控制信号。
以下以图例的方式对本发明通信控制电源及其通信控制协议的应用作进一步地说明。图4-5是本发明通信控制电源检测到的交流供电输入端小幅电压/电流跳变的几个不同波形图例。
示例1：设n＝4，则在4个T周期内的跳变状态最多可有16种不同的组合，并在系统中预设与16种不同的控制指令存在对应关系，若如用于电机调速，即可对应设置成16档调速指令。图4中所示的电压/电流跳变波形图即是本示例16种组合中的一种(以发生正跳变时开始记录)，按本发明通信控制协议可用二进制代码解读为1001，对应成第9档调速。
示例2：设n＝6，则在6个T周期内的跳变状态最多可有64种不同的组合，并在系统中预设与64种不同的控制指令存在对应关系。应用：例如可用于空调的不同控制功能如温度、风速、风向等的多档调整，如预设6位二进制跳变状态代码中的前两位的不同组合对应不同控制功能(00为降温，01为升温，10为风速，11为风向)，中间三位的不同组合对应不同控制档位(共8档)，最后一位(预设以0表示信号无误)作为控制信号正式发送的判据。图5中所示的电压/电流跳变波形图的二进制代码为001010，可表示降温5度。
当然，也可以设定首末两位的不同组合对应不同控制功能，中间四位的不同组合对应不同控制档位(共16档)。
示例3：设n＝32，按本发明的通信控制协议则对应有32位二进制跳变状态代码；可将这32位二进制跳变状态代码分作4字节，每字节8位，其中各字节在系统内分别设置为对应不同用电负载类型、不同用电设备、指代不同控制功能及作为信号发送的校验码，从而每字节的8位在8个T周期内的跳变状态最多可有256种不同的组合，并在系统中预设与256种不同的控制指令存在对应关系。因此，本方案显然可以极方便地根据使用现场实际自主设置并对多个不同用电负载及其电气功能实现智能化的多档、多功能、精细化网络控制，而且工作可靠性、性价比和抗干扰性能俱佳。
以上内容仅为例举的本发明的一些较佳实施方式，不能视为用于限定本发明的实施形式。凡所属领域技术人员能依本发明技术方案作出的等同变化与改进，均应属于本发明技术方案的涵盖范围之内。
工业实用性
所属领域技术人员根据上文的记载容易得知，本发明技术方案适合在工业中制造并在生产、生活中使用，因此本发明具备工业实用性。
Claims (6)
1.通信控制电源，包括设置有交流供电输入端、交流或直流电源输出端；所述交流或直流电源输出端有一个或多个，用于与用电负载的电源输入端相连接；其特征在于：还设置有通信控制模块；所述通信控制模块包括设置有电压/电流检测单元和信号处理及驱动单元；所述电压/电流检测单元，包括用于对所述交流供电输入端的电压/电流进行监测并将监测结果发送给所述信号处理及驱动单元；所述信号处理及驱动单元包括设置有一个或多个控制信号输出端，用于与同一/不同用电负载的相应电气功能输入控制端相连接；所述信号处理及驱动单元还包括配置采用了如下步骤的通信控制协议：
S1.通过所述电压/电流检测单元监测交流供电输入端是否发生了指定幅度的小幅电压/电流跳变；
S2.如果是，即以周期为T对所述电压/电流在n个T周期内的跳变状态进行记录，每周期以二进制代码的形式记成一位：发生正跳变时记为“1”，发生负跳变时记为“0”,或者，反之；在一个周期T内未发生跳变时，其二进制代码同上一周期；其中n为2~5000的自然数；
S3.根据所记录的n位二进制跳变状态代码，按预设的n位跳变状态代码的不同组合与输出不同的控制信号的对应关系，控制相应的控制信号输出端输出相应的控制信号。
2.根据权利要求1所述的通信控制电源，其特征在于：在系统中预设所述n位二进制跳变状态代码中的其中一位或若干位作为控制信号正式发送的判据；和/或，
预设所述n位二进制跳变状态代码中的其中若干位的不同组合，在系统内设置为对应不同用电负载类型，和/或，不同用电设备，和/或，指代不同控制功能。
3.根据权利要求2所述的通信控制电源，其特征在于：作为控制信号正式发送的判据及与不同用电负载类型、不同用电设备、不同控制功能相对应的所述若干位二进制跳变状态代码，在所述n位二进制跳变状态代码中的位置相连或不相连。
4.根据权利要求1至3之一所述的通信控制电源，其特征在于：所述T为5ms~20s。
5.根据权利要求4所述的通信控制电源，其特征在于：各次电压跳变，为电压正跳变或电压负跳变；各次电流跳变，为电流正跳变或电流负跳变。
6.根据权利要求1至3之一所述的通信控制电源，其特征在于：还包括有设在所述交流供电输入端和所述交流或直流电源输出端之间的电源转换单元；
此时，所述信号处理及驱动单元的控制信号输出端，用于与所述电源转换单元的输出控制端相连接。
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