CN112437514A - 接口复用电路及led控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供接口复用电路及LED控制装置，其包括：调光信号转换单元，其从一通信/调光复用接口接收调光信号或半双工通信信号；半双工通信单元，其与所述调光信号转换单元共用所述通信/调光复用接口，以从该复用接口接收调光信号或半双工通信信号；处理单元，其电性连接并接收所述调光信号转换单元和半双工通信单元的输出信号，据以确定所述接口复用电路处于调光模式或通信模式。本发明的技术方案使同一接口既具有通用调光功能，又具有通信、数字调光的功能，有效减少输入接口的线缆，大幅降低成本并提升照明系统的使用安全性，可使应用更加简便，兼容性也更好。

Description

接口复用电路及LED控制装置

技术领域

本发明涉及LED控制技术领域，特别是涉及接口复用电路及LED控制装置。

背景技术

智慧照明是一种通过应用电力线载波通信技术和无线GPRS/CDMA通信技术等，实现对路灯的远程集中控制与管理的新兴技术，具有根据车流量自动调节亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能，能够大幅节省电力资源，提升公共照明管理水平，节省维护成本。

随着智慧照明的强势发展，带通信功能的数字调光的产品市场需求越来越大，为满足需求，现有的解决方案通常是两路调光接口：一路是三合一调光接口，一路带通信的数字调光接口。

但是，现有的两路调光接口的技术方案使输入接口的线缆增加，不仅增加成本，还大幅增加了接错接口的风险，为照明系统带来不小的安全使用隐患。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供接口复用电路及LED控制装置，用于解决现有的两路调光接口的技术方案使输入接口的线缆增加，不仅增加成本，还大幅增加了接错接口的风险，为照明系统带来不小的安全使用隐患等技术问题。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供一种接口复用电路，其包括：调光信号转换单元，其从一通信/调光复用接口接收调光信号或半双工通信信号；半双工通信单元，其与所述调光信号转换单元共用所述通信/调光复用接口，以从该复用接口接收调光信号或半双工通信信号；处理单元，其电性连接并接收所述调光信号转换单元和半双工通信单元的输出信号，据以确定所述接口复用电路处于调光模式或通信模式。

于本发明第一方面的一些实施例中，所述调光信号转换单元将接收到的调光信号或半双工通信信号转换为对应频率和占空比的PWM信号；以及/或者，所述半双工通信单元与处理单元之间进行双向的信号传输。

于本发明第一方面的一些实施例中，所述通信/调光复用接口接入多种类型的调光信号，其包括：电位器调光信号、0/1-10V调光信号、及PWM调光信号中的任一种或多种组合。

于本发明第一方面的一些实施例中，在接入信号为电位器调光信号或0/1-10V调光信号的情况下：所述调光信号转换单元将接收到的电位器调光信号或0/1-10V调光信号转换为对应频率和占空比的PWM信号后传至所述处理单元；所述处理单元仅根据从所述调光信号转换单元接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

于本发明第一方面的一些实施例中，在接入信号为PWM调光信号的情况下：所述调光信号转换单元将接收到的PWM调光信号传至处理单元；所述半双工通信单元将接收到的PWM调光信号传至处理单元；所述处理单元根据从所述调光信号转换单元和半双工通信单元接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

于本发明第一方面的一些实施例中，在接收信号为半双工通信信号的情况下：所述调光信号转换单元将接收到的半双工通信信号转换为对应频率和占空比的PWM信号后传至所述处理单元；所述半双工通信单元将接收到的通信信号传至处理单元；所述处理单元根据从所述调光信号转换单元和半双工通信单元接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

于本发明第一方面的一些实施例中，在所述通信/调光复用接口输入为空的情况下：所述调光信号转换单元输出一占空比为100％的波形至所述处理单元；所述处理单元仅根据从所述调光信号转换单元接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

于本发明第一方面的一些实施例中，所述处理单元与调光信号转换单元之间，以及所述处理单元与半双工通信单元之间通过光耦合器进行信号传输；其包括：所述处理单元包括处理模块；所述调光信号转换单元包括第一光耦合器；所述处理单元包括第二光耦合器；所述调光信号转换单元将转换得到的PWM信号通过第一光耦合器传至第二光耦合器并传至所述处理模块；所述半双工通信单元包括第三光耦合器；所述处理单元包括第四光耦合器；所述半双工通信单元将信号通过第三耦合器传至第四耦合器并传至所述处理模块；以及/或者，所述半双工通信单元包括第五光耦合器；所述处理单元包括第六光耦合器；所述处理单元将信号通过第六耦合器传至第五耦合器并传至所述半双工通信单元。

于本发明第一方面的一些实施例中，所述处理单元确定所述接口复用电路的工作模式的方式包括：若判断所述处理单元接收到的信号的频率不变或基本不变，则确定为调光信号，并向外输出PWM波形式的调光信号；否则，确定为通信信号。

为实现上述目的，本发明的第二方面提供一种LED控制装置，其包括本发明第一方面提供的接口复用电路。

如上所述，本发明涉及的接口复用电路及LED控制装置，具有以下有益效果：本发明的技术方案使同一接口既具有通用调光功能，又具有通信、数字调光的功能，有效减少输入接口的线缆，大幅降低成本并提升照明系统的使用安全性，可使应用更加简便，兼容性也更好。

附图说明

图1显示为本发明一实施例中的接口复用电路的结构示意图。

图2显示为本发明一实施例中的接口复用电路的结构示意图

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

随着智慧照明的强势发展，带通信功能的数字调光的产品市场需求越来越大，为满足需求，现有的解决方案通常是两路调光接口：一路是三合一调光接口，一路带通信的数字调光接口。但是，现有的两路调光接口的技术方案使输入接口的线缆增加，不仅增加成本，还大幅增加了接错接口的风险，为照明系统带来不小的安全使用隐患。

有鉴于此，本发明提供的是单线半双工通信(UART)与通用调光接口复用技术，使同一接口既具有通用调光功能，又具有通信、数字调光的功能，有效减少输入接口的线缆，大幅降低成本并提升照明系统的使用安全性，可使应用更加简便，兼容性也更好。

如图1所示，展示本申请一实施例中的接口复用电路的结构示意图。本实施例中的接口复用电路包括调光信号转换单元11、半双工通信单元12、及处理单元13；调光信号转换单元11从一通信/调光复用接口14接收调光信号或半双工通信信号，半双工通信单元12与所述调光信号转换单元11共用所述通信/调光复用接口14，以从该复用接口接收调光信号或半双工通信信号；处理单元13电性连接并接收所述调光信号转换单元11和半双工通信单元12的输出信号，据以确定所述接口复用电路处于调光模式或通信模式。

在一些可选的实现方式中，调光信号转换单元11用于将接收到的调光信号或半双工通信信号转换为对应频率和占空比的PWM信号。半双工通信单元12与处理单元13之间进行双向的信号传输。

可选的，从通信/调光复用接口14可接入多种类型的调光信号，例如三合一调光信号，即包括电位器调光信号、0/1-10V调光信号、及PWM调光信号。当然，所述调光信号也可选用电位器调光信号、0/1-10V调光信号、及PWM调光信号中的一者或两者，本实施例不作限定。

在一些可选的实现方式中，在接入信号为电位器调光信号或0/1-10V调光信号的情况下：所述调光信号转换单元11将接收到的电位器调光信号或0/1-10V调光信号转换为对应频率和占空比的PWM信号后传至所述处理单元13；所述半双工通信单元12不工作；因此，所述处理单元13仅根据从所述调光信号转换单元11接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

在一些可选的实现方式中，在接入信号为PWM调光信号的情况下：所述调光信号转换单元11将接收到的PWM调光信号传至处理单元13；所述半双工通信单元12将接收到的PWM调光信号传至处理单元13；所述处理单元13根据从所述调光信号转换单元11和半双工通信单元12接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

在一些可选的实现方式中，在接收信号为半双工通信信号的情况下：所述调光信号转换单元11将接收到的半双工通信信号转换为对应频率和占空比的PWM信号后传至所述处理单元13；所述半双工通信单元12将接收到的通信信号传至处理单元13；所述处理单元13根据从所述调光信号转换单元11和半双工通信单元12接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

在一些可选的实现方式中，在所述通信/调光复用接口输入为空的情况下：所述调光信号转换单元11输出一占空比为100％的波形至所述处理单元13；所述半双工通信单元12不工作；因此，所述处理单元13仅根据从所述调光信号转换单元11接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

在一些可选的实现方式中，所述处理单元13确定所述接口复用电路的工作模式的方式包括：若判断所述处理单元13接收到的信号的频率不变或基本不变，则确定为调光信号，并向外输出PWM波形式的调光信号；否则，确定为通信信号。

具体而言，经由调光信号转换单元11输出的PWM调光信号的频率基本上是不变的，只有占空比在变，而且在调光值不变时，占空比更是固定的；而半双工通信信号虽也是满足一定规则的方波，波形在形式上与PWM波形类似，但其频率变动。

需说明的是，本实现方式中所述的频率不变或基本不变是指信号的频率不变动或者变动率低于预设的阈值，该阈值可由技术人员在实际应用时自行设定，本实施例不作限定。

为便于本领域技术人员理解，下文将结合具体的电路图来解释说明本申请技术方案的工作原理。

如图2所示，展示本申请一实施例中的接口复用电路的电路结构示意图。本实施例中的接口复用电路按照虚线框分为5个部分，分别为电路1、电路2、电路3、电路4、及电路5。其中，电路1用于实现调光信号转换单元的功能，电路2用于实现半双工通信单元的功能，电路3、电路4、及电路5则组合用于实现处理单元的功能。由图可知，电路1的调光信号接口DIM+与电路2的通信信号接口COM+是共用的。

电路1包括芯片U1、光耦合器PC1A(第一光耦合器)、多个电阻、电容等元器件。其中，芯片U1可选用将模拟信号转换为PWM信号的APC芯片(Analog to PWM Convertor)，例如GP9101芯片或者GP9303芯片等等。

具体的，芯片U1的6号引脚从通信/调光复用接口接收信号，将接收到的信号转换为对应频率和占空比的PWM信号后从引脚3输出，并经电阻R309传至光耦合器PC1A。

电路2包括用于发送信号的光耦合器PC2_RxA(第三光耦合器)、用于接收信号的光耦合器PC3_TxB(第五光耦合器)，还包括三极管T306、三极管T307、三极管T308，多个电阻，稳压管TVS1等元器件。

电路3包括光耦合器PC1B(第二光耦合器)、三极管T1、及多个电阻等元器件。

电路5包括作处理模块的芯片U2、光耦合器PC2_RxB(第四光耦合器)、光耦合器PC3_TxA(第六光耦合器)、三极管T2、三极管T3、多个电阻、电容等元器件。

具体而言，芯片U2可选用MCU(Micorcontroller Unit)、ARM(Advanced RISCMachines)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、SoC(System on Chip)、DSP(DigitalSignal Processing)等控制器，本实施例不作限定。

其中，芯片U2的10号引脚为输出Tx信号，其通过电阻R6与PC3_TxA(第六光耦合器)相连；芯片U2的12号引脚为输入Rx信号，其通过三极管T2、三极管T3、及电阻部件与光耦合器PC2_RxB(第四光耦合器)相连；芯片U2的8号引脚通过电阻R2和三极管T1与光耦合器PC1B(第二光耦合器)相连。

在一些应用情形中，DIM+/COM+接口输入为空，电路1会输出一个占空比为100％的波形至芯片U2，芯片U2会据此判定DIM+/COM+的工作模式。

具体的，电路1通过芯片U1的3号引脚输出一个占空比为100％的波形，通过电阻R309传至光耦合器PC1A(第一光耦合器)，光耦合器PC1A(第一光耦合器)将这一波形光耦传输至光耦合器PC1B(第二光耦合器)，再由三极管T1和电阻R2传至芯片U2的8号引脚。

在一些应用情形中，DIM+/COM+接口输入半双工通信信号，电路1和电路2都会工作。半双工通信信号是满足一定规则的方波，此波形在形式上与PWM波形类似，因此电路1在接收到半双工通信信号时也会工作。电路1会将半双工通信信号传至芯片U2进行频率和占空比的解析；电路2也会将半双工通信信号传至芯片U2进行解码分析；芯片U2会根据电路1和电路2的输出判定DIM+/COM+的工作模式。

具体的，电路2接收到半双工通信信号后通过三极管T308及电阻部件传至PC2_RxA(第三光耦合器)，PC2_RxA(第三光耦合器)将这一信号光耦传输至PC2_RxB(第四光耦合器)，再经三极管T2、三极管T3、及电阻部件传至芯片U2的12号引脚。另外，如何实现将电路1的信号传至芯片U2的内容已于上述实施例中予以说明，因此不再赘述。

可选的，电路2与芯片U2之间双向交互，即电路2可将接收的信号传至芯片U2，芯片U2也可将信号传至电路2再外发。如何实现电路2将接收的信号传至芯片U2已于上一实施例中实现，不再赘述。芯片U2通过电路2外发信号的路径包括：芯片U2的10号引脚发出Tx信号，经电阻R6传至PC3_TxA(第六光耦合器)，PC3_TxA(第六光耦合器)将信号耦合传输至光耦合器PC3_TxB(第五光耦合器)，再经由三极管T306、T307和电阻部件向DIM+/COM+接口发送信号。

在一些应用情形中，DIM+/COM+接口输入电位器调光信号或0/1-10V调光信号，电路1将接收到的电位器调光信号或0/1-10V调光信号转换为对应频率和占空比的PWM信号后传至芯片U2；电路2则不工作；电路5的芯片U2则会根据电路1传来的信号判定DIM+/COM+的工作模式。

在一些应用情形中，DIM+/COM+接口输入PWM调光信号，电路1将接收到的PWM调光信号传至芯片U2，电路2也会将接收到的PWM调光信号传至芯片U2，芯片U2根据电路1和电路2传来的信号判定DIM+/COM+的工作模式。

在一实施例中，电路4由芯片U2的17号引脚引出，其包括电阻R8和电容C2，用于发生调光用的PWM调光信号。在电路5的芯片U2判定接口复用电路处于调光模式时，则会通过电路4向外输出PWM调光信号，用于驱动LED灯具。

需说明的是，所述电路4虽作为PWM调光信号发生电路，但其输出的调光信号可以是PWM信号、或都是模拟调光信号、也可以是数字调光信号，这取决于实际应用中的LED调光驱动电源的接口形式，非以本实施例为限制。

在一实施例中，本发明还提供一种LED控制装置，其包括上文实施例中所述的接口复用电路，因其实施方式与所述接口复用电路的实施方式类似，故不再赘述。

综上所述，本发明的技术方案使同一接口既具有通用调光功能，又具有通信、数字调光的功能，有效减少输入接口的线缆，大幅降低成本并提升照明系统的使用安全性，可使应用更加简便，兼容性也更好。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种接口复用电路，其特征在于，包括：

调光信号转换单元，其从一通信/调光复用接口接收调光信号或半双工通信信号；

半双工通信单元，其与所述调光信号转换单元共用所述通信/调光复用接口，以从该复用接口接收调光信号或半双工通信信号；

处理单元，其电性连接并接收所述调光信号转换单元和半双工通信单元的输出信号，据以确定所述接口复用电路处于调光模式或通信模式。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路包括：

所述调光信号转换单元将接收到的调光信号或半双工通信信号转换为对应频率和占空比的PWM信号；以及/或者

所述半双工通信单元与处理单元之间进行双向的信号传输。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述通信/调光复用接口接入多种类型的调光信号，其包括：电位器调光信号、0/1-10V调光信号、及PWM调光信号中的任一种或多种组合。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，在接入信号为电位器调光信号或0/1-10V调光信号的情况下：

所述调光信号转换单元将接收到的电位器调光信号或0/1-10V调光信号转换为对应频率和占空比的PWM信号后传至所述处理单元；

所述处理单元仅根据从所述调光信号转换单元接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，在接入信号为PWM调光信号的情况下：

所述调光信号转换单元将接收到的PWM调光信号传至处理单元；

所述半双工通信单元将接收到的PWM调光信号传至处理单元；

所述处理单元根据从所述调光信号转换单元和半双工通信单元接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，在接收信号为半双工通信信号的情况下：

所述调光信号转换单元将接收到的半双工通信信号转换为对应频率和占空比的PWM信号后传至所述处理单元；

所述半双工通信单元将接收到的通信信号传至处理单元；

所述处理单元根据从所述调光信号转换单元和半双工通信单元接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，在所述通信/调光复用接口输入为空的情况下：

所述调光信号转换单元输出一占空比为100％的波形至所述处理单元；

所述处理单元仅根据从所述调光信号转换单元接收的输出信号来确定接口复用电路的工作模式。

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述处理单元与调光信号转换单元之间，以及所述处理单元与半双工通信单元之间通过光耦合器进行信号传输；其包括：

所述处理单元包括处理模块；

所述调光信号转换单元包括第一光耦合器；所述处理单元包括第二光耦合器；所述调光信号转换单元将转换得到的PWM信号通过第一光耦合器传至第二光耦合器并传至所述处理模块；

所述半双工通信单元包括第三光耦合器；所述处理单元包括第四光耦合器；所述半双工通信单元将信号通过第三耦合器传至第四耦合器并传至所述处理模块；以及/或者，所述半双工通信单元包括第五光耦合器；所述处理单元包括第六光耦合器；所述处理单元将信号通过第六耦合器传至第五耦合器并传至所述半双工通信单元。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述处理单元确定所述接口复用电路的工作模式的方式包括：

若判断所述处理单元接收到的信号的频率不变或基本不变，则确定为调光信号，并向外输出PWM波形式的调光信号；

否则，确定为通信信号。

10.一种LED控制装置，其特征在于，包括如权利要求1～9中任一项所述接口复用电路。

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