CN113099578B - 一种支持多协议的灯具控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种支持多协议的灯具控制器，包括处理器单元、网络通信单元，以及与处理器单元连接的两路DMX512信号输出和两路SK6812信号输出，所述嵌入式系统通过网络通信单元以多线程处理方式受控于PC端。本发明可以同时控制DMX512、SK6812和WS2812等灯具，控制器级联不会造成延迟。
Description
技术领域
本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种支持多协议的灯具控制器。
背景技术
DMX512 控制器能够输出标准的DMX512控制信号，能够级联多个符合DMX灯光控制协议的灯具。且现有的灯光控制器只能选择性控制单一协议类型的灯具，当多种协议的灯具同时存在时，这些控制器无法同时控制这些灯具。市面上的DMX512控制器种类繁多，对于定制化产品存在功能冗余和功能缺失的问题。
目前市面上的DMX512控制器只能单独控制DMX512协议的灯具或SK6812协议的灯具，DMX512灯具和6812灯具同时存在的情况不能同时进行控制。当多个控制盒子通过网络组网控制时灯具显示会有延迟。不满足部分定制化产品的功能需求。
发明内容
本发明旨在提供一种支持多协议的灯具控制器，能够同时控制DMX512、SK6812和WS2812等灯具，控制器级联不会造成延迟。
为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
本发明公开一种支持多协议的灯具控制器，包括处理器单元、网络通信单元，以及与处理器单元连接的两路DMX512信号输出和两路SK6812信号输出，所述处理器单元通过网络通信单元以多线程处理方式受控于PC端。
优选的，所述两路DMX512信号输出和两路SK6812信号输出包括第一信号转换单元、第二信号转换单元；所述第一信号转换单元用于把处理器单元输出的信号转换为RS485AB差分信号，所述RS485 AB差分信号为DMX512灯具的输入信号，第一信号转换单元有两个；所述第二信号转换单元用于将处理器单元输出的两路PWM信号进行功率放大，第二信号转换单元的输出信号为灯带的输入信号。
进一步的，所述处理器单元输出的信号经过光耦隔离后连接第一信号转换单元的输入端，所述处理器单元输出的两路PWM信号经过光耦隔离后连接第二信号转换单元的输入端。
优选的，第一信号转换单元包括集成电路75176， 75176的4脚为第一信号转换单元的输入端， 75176的6脚连接电阻R30的一端、电阻R32的一端、电阻R33的一端，电阻R32的另一端连接保险管B4的一端，保险管B4的另一端连接瞬态抑制二极管D11的阴极， 75176的7脚连接电阻R30的另一端、电阻R27的一端、电阻R26的一端，电阻R27的另一端连接保险管B1的一端，保险管B1的另一端连接瞬态抑制二极管D8的阴极； 瞬态抑制二极管D8的阳极、瞬态抑制二极管D11的阳极、电阻R26的另一端、75176的5脚接地； 75176的2脚、3脚、8脚、电阻R33的另一端接5V电压；瞬态抑制二极管D11的阳极、瞬态抑制二极管D8的阳极分别为RS485 AB差分信号的A、B信号端。
优选的，所述第二信号转换单元包括集成电路74HC245，74HC245的两个输入端为第二信号转换单元的输入端，74HC245的两个对应的输出端分别依次连接保险管、限流电阻输出输出信号作为灯带的输入信号，所述限流电阻与地之间设有瞬态抑制二极管。
进一步的，本发明还包括电源单元，所述电源单元包括第一斩波器、第二斩波器，所述第一斩波器的输入端连接12～24V电源，第一斩波器的输出端输出隔离前的5V电压，所述隔离前的5V电压通过电源隔离后输出5V电压，所述5V电压连接第二斩波器的输入端，所述第二斩波器的输出为3.3V电压，隔离前的5V电压与12～24V电源共地，隔离前的5V电压与5V电压不共地， 5V电压与3.3V电压共地。
优选的，所述第一斩波器包括：12～24V外部电源连接肖特基二极管D6的阳极，肖特基二极管D6的阴极连接XL2576-5的1脚，XL2576-5的1脚连接有极性电容C10的正端，有极性电容C10的负端接隔离前的5V电压地，极性电容C10上并联电容C9，XL2576-5的4脚、2脚之间连接电感L3，XL2576-5的3脚、5脚、6脚均接隔离前的5V电压地，XL2576-5的2脚连接肖特基二极管D5的阴极，肖特基二极管D5的阳极接隔离前的5V电压地，XL2576-5的4脚为第一5V电压的输出端；XL2576-5的1脚连接瞬态二极管D7的阴极，瞬态二极管D7的阳极接隔离前的5V电压地。
优选的，所述第二斩波器包括：电感L3的一端连接5V电压、有极性电容C6的正端、电容C7的一端，电感L3的另一端连接肖特基二极管D1的阳极、电容C8的一端，肖特基二极管D1的阴极连接1117-3V3稳压芯片U1的3脚，1117-3V3稳压芯片U1的2脚、4脚连接电感器L2的一端、有极性电容C1的正端、电容C2的一端，电感器L2的另一端连接电感器L1的一端，电感器L1的另一端连接有极性电容C4的正端、电容C3的一端，1117-3V3稳压芯片U1的1脚、有极性电容C1的负端、电容C2的另一端、有极性电容C4的负端、电容C3的另一端、有极性电容C6的负端、电容C7的另一端、电容C8的另一端均接地；电感L3的一端为第二斩波器的输入端，电感器L1的一端为第二斩波器的输出端；所述电感器L1的另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极接地。
优选的，所述多线程处理方式的具体步骤如下：
a、PC端发送效果数据；
b、调用SDK开启网络环境；
c、对数据进行分析，判断是否需要把数据发送给灯具控制器；
d、发送数据时创建相应的线程，给对应的控制器发送数据；
e、结束对应线程。
进一步的，在步骤e之后还包括步骤f、当PC端又有数据发送时，进入步骤c。
本发明可以同时控制DMX512、SK6812和WS2812等灯具，控制器级联不会造成延迟。本发明能够满足定制化互动灯光产品的功能需求，不会存在功能冗余和功能缺失的问题。
附图说明
图1为第一信号转换单元的电路原理图；
图2为第二信号转换单元的电路原理图；
图3为第一斩波器的电路原理图；
图4为第二斩波器的电路原理图；
图5为光耦隔离部分的电路原理图；
图6为电源隔离模块的电路与案例图；
图7为多线程方式的控制流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
本发明公开一种支持多协议的灯具控制器，包括处理器单元、网络通信单元，以及与处理器单元连接的两路DMX512信号输出和两路SK6812信号输出，处理器单元通过网络通信单元以多线程处理方式受控于PC端。
上述两路DMX512信号输出和两路SK6812信号输出包括第一信号转换单元、第二信号转换单元；第一信号转换单元用于把处理器单元输出的信号转换为RS485 AB差分信号，RS485 AB差分信号为DMX512灯具的输入信号，第一信号转换单元有两个；第二信号转换单元用于将处理器单元输出的两路PWM信号进行功率放大，第二信号转换单元的输出信号为灯带的输入信号。
具体的，如图1所示，第一信号转换单元包括集成电路75176， 75176的4脚为第一信号转换单元的输入端， 75176的6脚连接电阻R30的一端、电阻R32的一端、电阻R33的一端，电阻R32的另一端连接保险管B4的一端，保险管B4的另一端连接瞬态抑制二极管D11的阴极， 75176的7脚连接电阻R30的另一端、电阻R27的一端、电阻R26的一端，电阻R27的另一端连接保险管B1的一端，保险管B1的另一端连接瞬态抑制二极管D8的阴极； 瞬态抑制二极管D8的阳极、瞬态抑制二极管D11的阳极、电阻R26的另一端、75176的5脚接地； 75176的2脚、3脚、8脚、电阻R33的另一端接5V电压；瞬态抑制二极管D11的阳极、瞬态抑制二极管D8的阳极分别为RS485 AB差分信号的A、B信号端。通过第一信号转换单元生成两路512输出信号，Sn75176bdr 芯片把cpu输出信号转换为 RS485 AB差分信号，以便远距离传输，提供给512灯具作为输入信号。
如图2所示，第二信号转换单元包括集成电路74HC245，74HC245的两个输入端为第二信号转换单元的输入端，74HC245的两个对应的输出端分别依次连接保险管、限流电阻输出输出信号作为灯带的输入信号，限流电阻与地之间设有瞬态抑制二极管。通过第二信号转换单元把信号转化为两路6812信号，使用 SN74HC245DBR 芯片，给cpu输出的PWM 信号进行功率放大，以提供给灯带作为输入信号。
本发明还包括电源单元，电源单元包括第一斩波器、第二斩波器，第一斩波器的输入端连接12～24V电源，第一斩波器的输出端输出隔离前的5V电压，所述隔离前的5V电压通过电源隔离后输出5V电压， 5V电压连接第二斩波器的输入端，第二斩波器的输出为3.3V电压，隔离前的5V电压与12～24V电源共地，隔离前的5V电压与5V电压不共地， 5V电压与3.3V电压共地。
具体的，如图3所示，第一斩波器包括：12～24V外部电源连接肖特基二极管D6的阳极，肖特基二极管D6的阴极连接XL2576-5的1脚，XL2576-5的1脚连接有极性电容C10的正端，有极性电容C10的负端接隔离前的5V电压地，极性电容C10上并联电容C9，XL2576-5的4脚、2脚之间连接电感L3，XL2576-5的3脚、5脚、6脚均接隔离前的5V电压地，XL2576-5的2脚连接肖特基二极管D5的阴极，肖特基二极管D5的阳极接隔离前的5V电压地，XL2576-5的4脚为第一5V电压的输出端；XL2576-5的1脚连接瞬态二极管D7的阴极，瞬态二极管D7的阳极接隔离前的5V电压地。
如图4所示，本发明还包括电源隔离单元，隔离前的5V电压通过USB接口的1脚引入控制电路板，USB接口的4、5、6、7、8、9脚均接隔离前的5V电压地，USB接口的1脚连接电感L2的一端、有极性电容C7的正端、电容C6的一端、瞬态二极管D6的阳极，电感L2的一端的另一端连接电源隔离模块B0505S的1脚、0欧姆电阻R53的一端，0欧姆电阻R53的另一端连接电源隔离模块B0505S的6脚、电容C28的一端，电容C28的另一端连接电源隔离模块B0505S的5脚、电容C29的一端、0欧姆电阻R54的一端，电容C29的另一端连接0欧姆电阻R54的另一端、极性电容C7的负端、电容C6的另一端、瞬态二极管D6的阴极、电源隔离模块B0505S的2脚，电源隔离模块B0505S的2脚为隔离前的5V电压地，电源隔离模块B0505S的6脚输出5V电压，电源隔离模块B0505S的4脚为地。电源隔离单元能够隔离输入电源的干扰，防止瞬时高电压传导至电路板，保护电路板上重要的元器件。
如图5所示，第二斩波器包括：电感L3的一端连接5V电压、有极性电容C6的正端、电容C7的一端，电感L3的另一端连接肖特基二极管D1的阳极、电容C8的一端，肖特基二极管D1的阴极连接1117-3V3稳压芯片U1的3脚，1117-3V3稳压芯片U1的2脚、4脚连接电感器L2的一端、有极性电容C1的正端、电容C2的一端，电感器L2的另一端连接电感器L1的一端，电感器L1的另一端连接有极性电容C4的正端、电容C3的一端，1117-3V3稳压芯片U1的1脚、有极性电容C1的负端、电容C2的另一端、有极性电容C4的负端、电容C3的另一端、有极性电容C6的负端、电容C7的另一端、电容C8的另一端均接地；电感L3的一端为第二斩波器的输入端，电感器L1的一端为第二斩波器的输出端；所述电感器L1的另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极接地。第二斩波器把 5v输入电压转换为 3V3 电压，再通过 1uH电感滤波导出 3V3A 电压给电路中其他芯片使用。
处理器单元输出的信号经过光耦隔离后连接第一信号转换单元的输入端，所述处理器单元输出的两路PWM信号经过光耦隔离后连接第二信号转换单元的输入端。
具体的，如图6所示，光电耦合器采用6N137，6N137的3脚连接电阻R14的一端，6N137的2脚连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接3.3V电压，6N137的7脚、8脚连接5V电压、电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接6N137的6脚，电阻R14的另一端连接处理器单元输出的信号，6N137的6脚输出光耦隔离后的信号；3.3V电压与地之间设置滤波电容C24，6N137的8脚设置退耦电容C22，5V电压与地之间设置滤波电容C23，滤波电容C23为有极性电容。隔离CPU输出信号，防止外部输出有高压输入，导致内部敏感器件损坏。
如图7所示，多线程处理方式的具体步骤如下：
a、PC端发送效果数据；
b、调用SDK开启网络环境；
c、对数据进行分析，判断是否需要把数据发送给灯具控制器；
d、发送数据时创建相应的线程，给对应的控制器发送数据；
e、结束对应线程。
在步骤e之后还包括步骤f、当PC端又有数据发送时，进入步骤c。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种支持多协议的灯具控制器，其特征在于：包括处理器单元、网络通信单元，以及与处理器单元连接的两路DMX512信号输出和两路SK6812信号输出，所述处理器单元通过网络通信单元以多线程处理方式受控于PC端；
所述两路DMX512信号输出和两路SK6812信号输出包括第一信号转换单元、第二信号转换单元；所述第一信号转换单元用于把处理器单元输出的信号转换为RS485 AB差分信号，所述RS485 AB差分信号为DMX512灯具的输入信号，第一信号转换单元有两个；所述第二信号转换单元用于将处理器单元输出的两路PWM信号进行功率放大，第二信号转换单元的输出信号为灯带的输入信号；
所述处理器单元输出的信号经过光耦隔离后连接第一信号转换单元的输入端，所述处理器单元输出的两路PWM信号经过光耦隔离后连接第二信号转换单元的输入端；
第一信号转换单元包括集成电路75176， 75176的4脚为第一信号转换单元的输入端，75176的6脚连接电阻R30的一端、电阻R32的一端、电阻R33的一端，电阻R32的另一端连接保险管B4的一端，保险管B4的另一端连接瞬态抑制二极管D11的阴极， 75176的7脚连接电阻R30的另一端、电阻R27的一端、电阻R26的一端，电阻R27的另一端连接保险管B1的一端，保险管B1的另一端连接瞬态抑制二极管D8的阴极； 瞬态抑制二极管D8的阳极、瞬态抑制二极管D11的阳极、电阻R26的另一端、75176的5脚接地； 75176的2脚、3脚、8脚、电阻R33的另一端接5V电压；瞬态抑制二极管D11的阳极、瞬态抑制二极管D8的阳极分别为RS485 AB差分信号的A、B信号端。
2.根据权利要求1所述的支持多协议的灯具控制器，其特征在于：所述第二信号转换单元包括集成电路74HC245，74HC245的两个输入端为第二信号转换单元的输入端，74HC245的两个对应的输出端分别依次连接保险管、限流电阻输出输出信号作为灯带的输入信号，所述限流电阻与地之间设有瞬态抑制二极管。
3.根据权利要求1或2所述的支持多协议的灯具控制器，其特征在于：还包括电源单元，所述电源单元包括第一斩波器、第二斩波器，所述第一斩波器的输入端连接12～24V电源，第一斩波器的输出端输出隔离前的5V电压，所述隔离前的5V电压通过电源隔离后输出5V电压，所述5V电压连接第二斩波器的输入端，所述第二斩波器的输出为3.3V电压，隔离前的5V电压与12～24V电源共地，隔离前的5V电压与5V电压不共地， 5V电压与3.3V电压共地。
4.根据权利要求3所述的支持多协议的灯具控制器，其特征在于，所述第一斩波器包括：12～24V外部电源连接肖特基二极管D6的阳极，肖特基二极管D6的阴极连接XL2576-5的1脚，XL2576-5的1脚连接有极性电容C10的正端，有极性电容C10的负端接隔离前的5V电压地，极性电容C10上并联电容C9，XL2576-5的4脚、2脚之间连接电感L3，XL2576-5的3脚、5脚、6脚均接隔离前的5V电压地，XL2576-5的2脚连接肖特基二极管D5的阴极，肖特基二极管D5的阳极接隔离前的5V电压地，XL2576-5的4脚为第一5V电压的输出端；XL2576-5的1脚连接瞬态二极管D7的阴极，瞬态二极管D7的阳极接隔离前的5V电压地。
5.根据权利要求4所述的支持多协议的灯具控制器，其特征在于，所述第二斩波器包括：电感L3的一端连接5V电压、有极性电容C6的正端、电容C7的一端，电感L3的另一端连接肖特基二极管D1的阳极、电容C8的一端，肖特基二极管D1的阴极连接1117-3V3稳压芯片U1的3脚，1117-3V3稳压芯片U1的2脚、4脚连接电感器L2的一端、有极性电容C1的正端、电容C2的一端，电感器L2的另一端连接电感器L1的一端，电感器L1的另一端连接有极性电容C4的正端、电容C3的一端，1117-3V3稳压芯片U1的1脚、有极性电容C1的负端、电容C2的另一端、有极性电容C4的负端、电容C3的另一端、有极性电容C6的负端、电容C7的另一端、电容C8的另一端均接地；电感L3的一端为第二斩波器的输入端，电感器L1的另一端为第二斩波器的输出端；所述电感器L1的另一端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极接地。
6.根据权利要求1或2所述的支持多协议的灯具控制器，其特征在于： 所述多线程处理方式的具体步骤如下：
a、PC端发送效果数据；
b、调用SDK开启网络环境；
c、对数据进行分析，判断是否需要把数据发送给灯具控制器；
d、发送数据时创建相应的线程，给对应的控制器发送数据；
e、结束对应线程。
7.根据权利要求6所述的支持多协议的灯具控制器，其特征在于：在步骤e之后还包括步骤f、当PC端又有数据发送时，进入步骤c。
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