CN201360364Y - 微型网络调光系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型网络调光系统，包括N个Zigbee控件组成的Zigbee网络，所述N为大于1的自然数；所述每个Zigbee控件包括一Zigbee模块和一调光模块；所述Zigbee模块，用于接收/转发Zigbee网络调光控制信号；所述调光模块，与所述Zigbee模块的电平信号输出端连接，根据所述Zigbee模块输出的电平信号进行灯光的调节和控制。通过Zigbee网络平台，可实现一个灯光网络的本地控制，同时还可以与网关互联，实现手机等外部设备对调光系统的外部控制，丰富了调光系统的控制功能。

Description

微型网络调光系统

技术领域

本实用新型涉及一种调光系统，具体地说，是涉及一种实现网络控制的微型网络调光系统，属于灯光控制领域。

背景技术

随着生活水平和审美水平的提高，大众对家庭照明设备的灯光要求越来越高，不仅要求灯光数量大大增加，而且要求灯光不仅能够照明，还能够根据环境及人们的心情进行亮度的调节。目前，这些灯光大多采用电线连接的开关或者红外遥控器进行点到点的控制。这种控制方式控制点比较分散，控制功能单一，只能对单个照明设备的灯光进行控制，不能实现网络化控制，不能适应目前快速发展的网络化及信息化时代。

发明内容

本实用新型针对现有技术中家庭照明设备不能实现网络化控制进行调光的技术问题，提供了一种微型网络调光系统，实现灯光的网络化控制，提高了调光系统的整体性能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种微型网络调光系统，其特征在于，包括N个Zigbee控件组成的Zigbee网络，所述N为大于1的自然数；

所述每个Zigbee控件包括一Zigbee模块和一调光模块；

所述Zigbee模块，用来接收/转发Zigbee网络调光控制信号；

所述调光模块，与所述Zigbee模块的电平信号输出端连接，根据所述Zigbee模块输出的电平信号进行灯光的调节和控制。

根据本实用新型，所述Zigbee网络可采用外接网关的组网方式，具体为：所述Zigbee网络中的其中一个Zigbee控件连接有家庭网关，所述Zigbee网络通过所述与家庭网关相连的Zigbee控件与所述家庭网关进行数据通信，进而通过所述家庭网关实现Zigbee网络外部调光控制信号对灯光的调节和控制。

根据本实用新型，所述外部调光控制信号为遥控器信号、数字家庭系统控制信号、手机信号和外部INTERNET网络信号中的至少一种。

根据本实用新型，所述家庭网关优选为家庭媒体中心，从而实现家庭调光系统的网络化控制。

根据本实用新型，所述Zigbee网络还可采用自组网方式，具体为：所述Zigbee网络的组网方式为N个Zigbee控件自组网，其中一个Zigbee控件作为全功能设备，其余Zigbee控件作为端设备；所述Zigbee网络通过所述作为全功能设备的Zigbee控件接收网络本地调光控制信号，如果是调节本控件的灯光，则直接将所述网络本地调光控制信号转换成电平信号传输至本控件的调光模块，如果是调节所述Zigbee网络中作为端设备的Zigbee控件的灯光，则将所述网络本地调光控制信号转发至相应的作为端设备的Zigbee控件中。

根据本实用新型，所述Zigbee网络自组网可以采用星型、树型或Mesh网状网中的一种。

根据本实用新型，为实现灯光的无级调光，所述调光模块包括调光控制芯片、可控硅及照明设备，所述可控硅与所述照明设备串联连接；所述调光控制芯片的信号输入端连接所述Zigbee模块的电平信号输出端，所述调光控制芯片的信号输出端与所述可控硅的控制端相连接。

所述调光控制芯片优选为具有记忆功能的调光控制芯片，便于对灯光亮度进行记忆，使得在每次打开照明设备时灯光都能够自动达到上次的亮度。

根据本实用新型，所述每个Zigbee控件还包括一电源模块，所述电源模块包括一调压电路，所述调压电路的输入端经整流电路连接市电，从而将市电转换成+5V直流电，为所述Zigbee模块提供+5V电源。

进一步的，所述电源模块还包括一稳压电路，所述稳压电路的输入端与所述调压电路的+5V输出端相连接，所述稳压电路的输出端输出+3.3V的直流电，为所述Zigbee模块提供+3.3V电源。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型采用Zigbee平台与调光模块相结合构成微型网络调光系统，实现了灯光的Zigbee网络调节和控制，提高了灯光网络的智能化控制。

2、采用电源模块将市电直接转换为直流电给Zigbee模块供电，而不需要电池供电，简化了调光系统的结构；而且整个系统只需要外接市电，方便系统的设计和使用。

3、所述Zigbee网络可以采用自组网方式实现灯光的网络化控制，也可以结合家庭媒体中心等家庭网关，实现通过手机、数字家庭系统及外部INTERNET网络等外部信号对灯光的控制，丰富了微型网络调光系统的控制功能。

附图说明

图1为本实用新型微型网络调光系统中Zigbee控件一个实施例的整体结构框图；

图2为图1所示Zigbee控件组成Zigbee网络的一种组网结构示意图；

图3为图1所示Zigbee控件组成Zigbee网络的另一种组网结构示意图；

图4为图1中Zigbee模块的具体电路连接结构图；

图5为图1中调光模块的具体电路连接结构图；

图6为图1中电源模块的具体电路连接结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型所述微型网络调光系统包括N个Zigbee控件组成的Zigbee网络，其中，N为大于1的自然数。所述N个Zigbee控件采用两种组网方式组成Zigbee网络，一种组网方式为自组网方式，另一种为结合网关的外组网方式。

图1示出了本实用新型微型网络调光系统中Zigbee控件一个实施例的整体结构框图。在所述实施例中，Zigbee控件包括Zigbee模块101、与所述Zigbee模块101连接的调光模块102及为所述Zigbee模块101供电的电源模块103。其中，Zigbee模块101作为微型网络调光系统的网络硬件平台，用于接收/转发Zigbee网络调光控制信号，并在所述网络调光控制信号为本控件的控制信号时将所述网络调光控制信号转换成电平信号传输至所述调光模块102中。所述调光模块102在市电104供电下，根据接收的电平信号对灯光进行调节和控制，包括对灯光的开关及渐变调光控制。所述电源模块103将市电104转化为所述Zigbee模块101所需要的直流电，为所述Zigbee模块101提供工作电源。

图2所示为图1中Zigbee控件组成Zigbee网络的一种自组网结构示意图。在所述结构中，Zigbee网络包括有若干个Zigbee控件，其中，Zigbee控件201作为全功能设备FFD，而其余的Zigbee控件202、203、...、206、...作为端设备RFD。作为端设备的Zigbee控件内存小、功耗低，在网络中作为源节点，只发送与接收信号，并不起转发器/路由器的作用。而作为全功能设备的Zigbee控件201在网络中具有转发与路由能力的节点，拥有足够的存储空间来存放路由信息，并且处理控制能力也较强。

通过上述自组网Zigbee网络可以实现网络本地调光控制，具体过程如下：作为全功能设备的Zigbee控件201上集成有所述自组网Zigbee网络中所有照明设备的控制按钮，所述按钮分别与Zigbee控件201中Zigbee模块的控制信号输入端口相连接，而每个输入端口与Zigbee网络中的端设备Zigbee控件的对应关系通过软件预先设定。当用户操作其中一个或多个按钮发出网络调光控制信号时，Zigbee控件201中的Zigbee模块接收相应的网络调光控制信号，然后根据其端口数据的变化判断是调节本控件的灯光还是调节网络中端设备的灯光。如果是调节本控件的灯光，则直接将网络调光控制信号转换成电平信号传输至本控件的调光模块；如果是调节网络中其他端设备的灯光，则将所述网络调光信号转发至相应的作为端设备的Zigbee控件中。相应的端设备中的Zigbee模块接收到所述网络调光控制信号并进行解析，将所述网络调光控制信号转换成电平信号发给本控件的调光控制模块，从而实现对本控件灯光的控制和调节。

上述自组网方式结构较为简单，但仅可以实现灯光网络的本地控制，不可以实现手机等外部网络对灯光的控制。

图3所示为图1中Zigbee控件结合网关形成网络的外组网方式结构示意图。图中，Zigbee网络中的一个Zigbee控件310通过两根数据线连接家庭媒体中心301，实现Zigbee控件310与家庭媒体中心301的数据传输。家庭媒体中心301是数字家庭系统的网关，是整个数字家庭的控制中心，它连接了PSTN电话网、INTERNET宽带网、DVB-C数字电视和家庭内部的多媒体网络、控制网络、信息网络等。通过与家庭媒体中心301连接，可以借用媒体中心301的控制，进一步可实现手机302和外部INTERNET网络303等外部信号对灯光的远程控制，当然也还可以借用遥控器或者数字家庭系统自身的控制面板或控制中心发送控制信号进行灯光的外部控制，从而丰富了调光系统的控制功能。

图4示出了图1中Zigbee模块的具体电路连接结构图。在所述电路连接结构图中，Zigbee模块采用单片机IC1与Zigbee传输芯片IC2相结合的结构。IC1与IC2通过SPI接口进行连接，其中，IC1的14管脚和15管脚分别连接IC2的18管脚和17管脚，构成SPI的数据传输线路，使得控制信号在IC1和IC2之间传输。IC2作为Zigbee网络的传输平台，与天线ANT连接，当需要对外发送信号时，信号通过IC2的发送管脚5和管脚6输出，经IC4进行功率放大将天线ANT发送出去；而当天线ANT接收到网络信号后，所述信号经IC5滤波加强后，再经IC2的输入管脚1和管脚2进入IC2。单片机IC1控制Zigbee传输芯片IC2，并在接收到本控件调光控制信号时，将所述控制信号转换成电平信号，通过其I/O口P0.0传输至调光模块中。

在上述电路结构中，单片机IC1优选Freescale公司生产的低成本、高性能八位单片机MC9S08GT60，而Zigbee传输芯片IC2优选Freescale公司生产的支持IEEE-802.15.4.协议标准的传输芯片MC13192。

在采用与家庭媒体中心等网关互联组网时，与所述家庭媒体中心连接的Zigbee控件可选择IC1的两个I/O口与家庭媒体中心相连，实现Zigbee网络与家庭媒体中心数据信号的传输。

图5为图1中调光模块的具体电路连接结构图，所述电路采用可控硅调光原理，包括具有记忆功能的调光控制芯片U4、可控硅Q1及需要控制的灯LP1，所述可控硅Q1和灯LP1串联在220VAC/50Hz市电供电电路中。单片机IC1的P0.0口输出的控制电平信号将光耦U5隔离后连接芯片U4的信号输入端子5，芯片U4的信号输出端子8连接所述可控硅Q1的控制端，用来控制Q1的导通角。U4电源采用市电供电，具体为：降压电容C12的正极与U4的电源端Vss相连，C12的负极与U4的地端Vdd相连，220VAC/50Hz市电经降压电容C12降压后，产生一个5V左右的压降，施加在U4的电源端和地端，为U4提供工作电源。上述调光控制芯片U4优选采用具有记忆功能的NB7232，可控硅Q1可选用97A6/BT136。

结合图1、图3、图4及图5，Zigbee网络与家庭媒体中心连接进行网络外部调光控制信号调光的过程为：由人按下遥控器上照明设备的控制开关、手机发送短信或外部INTERNET网络发送命令产生网络外部调光控制信号并将所述信号发给家庭媒体中心；家庭媒体中心将所述网络外部调光控制信号转换成Zigbee命令帧，所述命令帧中包含了要控制的照明设备的地址信息；然后，家庭媒体中心将所述Zigbee命令帧传输至所述与家庭媒体中心连接的Zigbee控件；所述与家庭媒体中心连接的Zigbee控件根据所述Zigbee命令帧中的地址信息确定目标Zigbee控件(即所要控制的照明设备所属的Zigbee控件)并确定到达所述目标Zigbee控件的路径(即由Zigbee协议所确定的最佳路径)，随后将该Zigbee命令帧按此路径发送到所述目标Zigbee控件；如果目标Zigbee控件即为所述与家庭媒体中心连接的Zigbee控件，则直接执行命令帧解析处理。所述目标Zigbee控件接收到该命令帧后进行解析，进而通过所述目标Zigbee控件中的Zigbee模块将解析出的网络外部调光控制信号转换成电平信号并发给本目标Zigbee控件中的调光模块；所述调光模块接收到电平信号后触发可控硅进行导通角的控制，从而控制照明设备的开关和亮度，实现灯光的无级调光目的。

图6所示为图3中电源模块的具体电路结构图。由于灯光需要市电供电，而Zigbee模块一般需要+5V及+3.3V的直流电，为实现系统仅需外接市电，本实用新型提供了电源模块，直接将85-265VAC/50Hz的市电转换成Zigbee所需要的直流电。如图6所示，所述电源模块具有将市电转换成+5V直流电的调压电路，所述调压电路包括调压芯片U3，市电经二极管D4、D5、D6及D7组成的整流电路整流后，输入调压芯片U3的源极S，U3的漏极D输出的电压连接变压器T1的3和5端子，T1的副边输出电压经稳压滤波后，最终在调压电路输出端输出+5V的直流电。此外，为使电源输出更加稳定，从变压器T1的2和4端子引入负极反馈至芯片U3的反馈端子FB中。

为获得Zigbee模块所需的+3.3V直流电，所述电源模块还包括将+5V直流电转换成+3.3V直流电的稳压电路。如图6所示，所述稳压电路包括稳压芯片U2，U2的输入端连接上述调压电路的+5V输出端，U2的输出端输出+3.3的直流电，为Zigbee模块供电。

本实用新型微型网络调光系统通过Zigbee网络平台，可实现一个灯光网络的本地控制，还可以与网关互联，实现手机等外部设备对调光系统的外部控制，丰富了调光系统的控制功能。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、一种微型网络调光系统，其特征在于，包括N个Zigbee控件组成的Zigbee网络，所述N为大于1的自然数；

所述每个Zigbee控件包括一Zigbee模块和一调光模块；

所述Zigbee模块，用于接收/转发Zigbee网络调光控制信号；

所述调光模块，与所述Zigbee模块的电平信号输出端连接，根据所述Zigbee模块输出的电平信号进行灯光的调节和控制。

2、根据权利要求1所述的微型网络调光系统，其特征在于，所述Zigbee网络中的其中一个Zigbee控件连接有家庭网关，所述Zigbee网络通过所述与家庭网关相连的Zigbee控件与所述家庭网关进行数据通信，进而通过所述家庭网关实现Zigbee网络外部调光控制信号对灯光的调节和控制。

3、根据权利要求2所述的微型网络调光系统，其特征在于，所述外部调光控制信号为遥控器信号、数字家庭系统控制信号、手机信号和外部INTERNET网络信号中的至少一种。

4、根据权利要求2所述的微型网络调光系统，其特征在于，所述家庭网关为家庭媒体中心。

5、根据权利要求1所述的微型网络调光系统，其特征在于，所述Zigbee网络的组网方式为N个Zigbee控件自组网，其中一个Zigbee控件作为全功能设备，其余Zigbee控件作为端设备；所述Zigbee网络通过所述作为全功能设备的Zigbee控件接收网络本地调光控制信号，如果是调节本控件的灯光，则直接将所述网络本地调光控制信号转换成电平信号传输至本控件的调光模块，如果是调节所述Zigbee网络中作为端设备的Zigbee控件的灯光，则将所述网络本地调光控制信号转发至相应的作为端设备的Zigbee控件中。

6、根据权利要求5所述的微型网络调光系统，其特征在于，所述Zigbee网络为星型、树型或Mesh网状网中的一种。

7、根据权利要求1至6中任一项所述的微型网络调光系统，其特征在于，所述调光模块包括调光控制芯片、可控硅及照明设备，所述可控硅与所述照明设备串联连接；所述调光控制芯片的信号输入端连接所述Zigbee模块的电平信号输出端，所述调光控制芯片的信号输出端与所述可控硅的控制端相连接。

8、根据权利要求7所述的微型网络调光系统，其特征在于，所述调光控制芯片为具有记忆功能的调光控制芯片。

9、根据权利要求1所述的微型网络调光系统，其特征在于，所述每个Zigbee控件还包括一电源模块，所述电源模块包括一调压电路，所述调压电路的输入端经整流电路连接市电，从而将市电转换成+5V直流电，为所述Zigbee模块提供+5V电源。

10、根据权利要求9所述的微型网络调光系统，其特征在于，所述电源模块还包括一稳压电路，所述稳压电路的输入端与所述调压电路的+5V输出端相连接，所述稳压电路的输出端输出+3.3V的直流电，为所述Zigbee模块提供+3.3V电源。

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