CN200983701Y - 一种单线调光装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单线调光装置，包括串接在单条供电线路上，用于变换该条供电线路输出电压的控制开关，还包括一个用于检测控制开关输出的变换波形，并执行相应的控制指令的负载装置。负载装置安装在灯具中，在正常工作状态下，传输到灯具上的电压为完整的交流正弦波，当进行调光操作时，通过嵌入机械开关内部的简单电路的变换，传输到灯具上的电压是经过切相的正弦波，灯具中的检测电路对此电压进行取样判断，当发现经过处理的波形与基准波形存在差别时，将被判断为有控制信号输入。对灯具的光度进行调整。基准波形与电网电压的波形相关联，随电网电压的变化而变化。不会因为电网电压频率、电网电压幅值发生变化而导致的错误判断、可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及照明装置，具体涉及一种不用改变现有布线方式，可以实现调光功能的单线调光装置。
背景技术
在现代照明系统中，应用了相当多的技术对各种类型的灯具进行各种方式的调光处理，以满足人们日常生活及商业照明的要求，达到适宜的场景控制需求及优良的节能效果。
调光的操作方式主要有无线遥控、PC机远程控制、墙上开关控制等类型。其中，墙上开关控制以其控制的可靠、直观及价格低廉，应用最为广泛。目前市场上的开关有两种型式，一种为在开关盒上嵌入由可控硅构成的切相调光器，对灯具进行切相方式的调压调光。另一种为机械开关与电位器联动的控制盒。第一种方案存在额外功耗大、成本高及带负载类型单一的缺点。第二种方案需要在原有高压线路的基础上另外布线联结电位器，对于已预埋或预设电源线的应用场合有相当多的不便。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种单线调光装置，采用原有非调光装置的机械开关的布线，不对原有线路进行任何修改即可方便的对所要控制的灯具实现调光，没有额外的功耗损失，成本低廉，可靠性高。
本调光装置适配负载相当广泛，不受负载的性质(如感性、阻性等)及功率大小的限制，可应用于白炽灯、日光灯、卤素灯用变压器等。
本实用新型提供的技术方案如下：提供一种单线调光装置，包括一个串接在供电线路上的控制开关，用于变换该条供电线路的输出电压，还包括一个与控制开关的输出端电连接，用于检测所述控制开关所输出的变换波形，并执行相应的控制信号的负载装置。
在上述单线调光装置中，所述控制开关包括机械开关SW和并接在机械开关SW两端的输出电压变换电路，输出电压变换电路由可控硅SCR1、压敏电阻VR1、电感器L2、电阻R13和二极管D5、D6、D7按切相处理电路的工作原理连接构成；
所述负载装置包括与所述控制开关电连接的滤波及整流电路，滤波及整流电路的输出端连接有高频逆变电路，高频逆变电路的输出端与负载相连接，滤波及整流电路的输出端还连接有直流-直流变换器及电源电压检测与整形电路；电源电压检测与整形电路的输出端与微处理器相连接，微处理器的输出接口与所述高频逆变电路的输入接口相连接；电源电压经过所述控制开关后，送至所述滤波及整流电路，通过逆变电路变为高频交流，送入输出电路，向负载传输；检测与整形电路对电压、电流、温度等参数进行取样并变换，送入驱动逆变电路，对逆变电路本身或输出进行调整。
本实用新型的工作原理如下：控制开关安装在现有的单线开关座中，负载装置安装在灯具中，负载装置对输入的市电进行检测，在交流电接通后，控制开关未按下时，检测到的是完整电压波形，不做任何操作。当开关按下后，通过内置于灯具的控制及检测电路，判断电压的波形，确定是否有操作指令，从而响应操作。其有别于目前的“电力载波”技术。在正常工作状态下(线路交流电源已接通)，传输到灯具上的电压为完整的交流正弦波，当进行操作时，通过嵌入机械开关内部的电路的变换，传输到灯具上的电压变成了经过切相的正弦波(切相为在正弦波单个波形的任意一处、任意宽度及任意单个波形的切相)，灯具中的检测电路对此电压进行取样判断，当发现经过处理的波形与基准波形存在差别时，将被判断为有控制信号输入；从而对灯具的光度进行调整(亮、灭或调光等)。
“控制开关”包含普通机械开关和电压波形变换电路。灯具对电源电压的波形进行检测，判断机械开关的状态，根据其“长按”或“短按”，分别做出“开”、“关”、“调光”等操作。控制开关串联在电力输入线的其中一条上。
在正常工作状态下(线路交流电源已接通)，传输到灯具上的电压为完整的交流正弦波，当进行调光操作时，通过嵌入机械开关内部的简单电路的变换，传输到灯具上的电压变为了经过切相的正弦波(切相为在正弦波单个波形的任意一处、任意宽度及任意单个波形的切相)，灯具中的检测电路对此电压进行取样判断，当发现经过处理的波形与基准波形存在差别时，将被判断为有控制信号输入。将对灯具的光度进行调整(亮、灭或调光等)。本装置将经过处理的波形与基准波形进行比较，而且基准波形与电网电压的波形相关联，随电网电压的变化而变化。所以不会因为电网电压频率、电网电压幅值发生变化而导致的错误判断、拥有相当高的可靠性。
灯具内置的MCU将对多个周期进行采样，并通过软件的算法结构进行检测判断，有效避免因相邻大功率设备启动、偶尔出现的干扰信号等干扰因素导致的误触发。
附图说明
图1是本实用新型单线调光装置的系统原理框图；
图2是单线调光装置的电路原理方框图；
图3是单线调光装置的电路原理图；
图4是波形变换前后的灯具输入端波形对比图，波形图a是没有操作时，灯具输入端的电压波形图；波形图b是有操作时，灯具输入端的电压波形图。
具体实施方式
参照图1、图2、图3；控制开关包括机械开关SW和并接在常闭机械开关SW两端的输出电压变换电路，输出电压变换电路由可控硅SCR1、压敏电阻VR1、电感器L2、电阻R13和二极管D5、D6、D7按切相处理电路的工作原理连接构成；负载装置包括与控制开关电连接的滤波及整流电路，滤波及整流电路的输出端连接有高频逆变电路，高频逆变电路的输出端与负载相连接，滤波及整流电路的输出端还连接有直流-直流变换器及电源电压检测与整形电路；电源电压检测与整形电路的输出端与微处理器相连接，微处理器的输出接口与高频逆变电路的输入接口相连接；电源电压经过所述控制开关后，送至滤波及整流电路，通过逆变电路变为高频交流，送入输出电路，向负载传输；检测与整形电路对电压、电流、温度等参数进行取样并变换，送入驱动逆变电路，对逆变电路本身或输出进行调整。
电源电压经过控制开关后，进行滤波及整流，通过逆变电路变为高频交流，送入输出电路，向负载传输。采样电路对电压、电流、温度等参数进行取样并变换，送入控制电路，驱动逆变电路，对逆变电路本身或输出进行调整。控制开关对输入的电压波形进行变换，其串联在电力输入线的其中一条上，与另一条没有电联结。：
图3为负载装置的具体电路。1#模块为EMI滤波装置，2#模块为高频逆变电路，3#模块为直流-直流变换器(DC-DC变换器)。
由开关SW、可控硅SCR1、压敏电阻VR1、D5、L2、R13、D6、D7组成控制开关开关。这些元件均串接于电源电路的其中一条。SW为常闭不带自锁机械开关，正常工作时，SW闭合，输出的电源电压为完整的正弦波。当需要调光时，按下机械开关，切相电路工作，电源电压波形变为经过切相的正弦波，此波形为正半波切相，负半波不切相。切相的部分占整个正半波的10％，由于是在正弦波的起始部分进行切相，且只有正半波切相，切相的部分相当小，而且只是在按下机械开关的短暂时间才切相，所以对电路的输出没有造成大的影响。其变换前后的电源电压波形如图4所示。
由电子器件U1、U2、Q1、Q2、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、C3组成的电源电压检测与整形电路，将检测到的电源电压变换成为方波，此方波的宽度与正弦波的宽度成正比，此方波输入到MCU，MCU根据方波的脉冲宽度，判断SW的状态(闭合或断开)。如图4所示，当SW按下后，只有正半波宽度变化，而负半波没有变化，故输入MCU的两路方波将出现不同的脉冲宽度。MCU经过判断，发现正半波与负半波存在差异，认为有调光指令发出，通过驱动电路，对输出进行控制(亮、灭或光度调节)。
通过硬件结构及软件算法，对各种干扰或外部参数的变化进行抑制与跟踪。增加电路的可靠性与实用性。软件的算法中，最重要的是将经过转换的波形与基准波形做对比，而基准波形与电源电压波形相关联，这样处理，可使得系统不受电源电压的波动或其它变化的影响，增强系统的适用范围，避免了只单纯测量脉冲宽度变化的算法中普遍出现的误判断。
当系统处于关机状态(电源接通，而无输出，即关灯)，如图3所示，按下SW，由于负载处于关断状态，不能给SCR提供足够的导通电流，所以电源电压在此种状态下不会变化，以上所述电路不能判断SW的状态，不能进行相关的调光操作。本装置中，通过R2、DZ1从直流母线处进行电压取样，通过分析此电压的纹波量，判断SW的开关状态(在关机状态中)，对调光指令做相关操作。使得系统对各种状态下的SW开关状态均能准确判断。
Claims (5)
1、一种单线调光装置，其特征在于，包括一个串接在单条供电线路上，用于变换该条供电线路输出电压的控制开关，还包括一个与控制开关的输出端电连接，用于检测所述控制开关输出的变换波形，并执行相应控制指令的负载装置。
2、根据权利要求1所述的单线调光装置，其特征在于，所述控制开关由机械开关和并联在机械开关触头之间的波形变换电路构成，机械开关SW是一种带有常闭触头的开关，由可控硅SCR1、压敏电阻VR1、电感器L2、电阻R13和二极管D5、D6、D7组成的波形变换电路并联在开关SW的常闭触头两端；当开关SW没有被操作时，通过常闭触头输送到负载端的是完整的正弦波交流电，按下SW，电源L线上的正弦波为正半周时，触发二极管D7需要电源电压足够高时才导通，从而触发可控硅SCR1，输出给负载的是经过切相后的交流电，在L线上的正弦波为负半周时，SCR1截止，二极管D5导通，负载获得正弦交流电。
3、根据权利要求1或2所述单线调光装置，其特征在于，所述负载装置包括与所述控制开关电连接的滤波及整流电路，滤波及整流电路的输出端连接有高频逆变电路，高频逆变电路的输出端与负载相连接，滤波及整流电路的输出端还连接有直流-直流变换器及电源电压检测与整形电路；电源电压检测与整形电路的输出端与微处理器相连接，微处理器的输出接口与所述高频逆变电路的输入接口相连接；电源电压经过所述控制开关后，送至所述滤波及整流电路，通过逆变电路变为高频交流，送入输出电路，向负载传输；检测与整形电路对电压、电流、温度等参数进行取样并变换，送入，驱动逆变电路，对逆变电路本身或输出进行调整。
4、根据权利要求3所述单线调光装置，其特征在于，所述电源电压与整形电路由电源电压过零检测电路及脉冲整形电路构成，由电子器件R10、R11、R12、C3、U1、U2相连接构成电源电压过零检测电路；由电子器件R4、R5、R6、R7、R8、R9、Q1、Q2相连接构成脉冲整形电路。
5、根据权利要求1所述单线调光装置，其特征在于，还包括从负载内部直流母线处进行电压取样的启动判断电路，由R2、DZ1构成对直流母线电压进行取样的启动判断电路。
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