CN203399374U - 基于ZigBee的灯控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于ZigBee的灯控制器，包括微处理器，所述微处理器通过内部数据总线和FLASH存储器相连，其中，所述微处理器为带ZigBee射频收发器的片上系统芯片，所述微处理器的电源端口和AC/DC电源转化电路相连，输入端口和手动开关按钮相连，输出端口通过继电器组和负载灯具相连，所述继电器组中的每个控制线圈输入端前连接有快速恢复二极管形成反向高压保护电路。本实用新型提供的基于ZigBee的灯控制器，能够将灯具控制器通过ZigBee的无线网络接入到符合ZigBee标准的智能家居系统中，实现智能家居系统对负载灯具电源进行开关量控制，且电路简单，易于推广实施。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种灯具控制器，尤其涉及一种基于ZigBee的灯控制器。
背景技术
灯具的电源控制器（以下简称灯控制器）是实现智能家居系统的一个必不可少的组成设备，用于实现智能家居计算机系统对负载灯具电源的开关量控制。该灯控制器需要包含与上位机进行控制信号的通讯、解析和执行功能，对负载灯具输入电源的开关量控制功能。
目前市场上的灯控制器的控制信号通讯方式主要有如下种类：有线通讯方式、无线通讯方式。其中无线通讯方式以315/433MHz频段和红外遥控为主。有线通讯方式的灯控制器在安装过程中存在需要进行通讯信号线的布线工作不适合装修设计已完成的场合。无线通讯方式中315/433MHz频段没有成熟的网络组成方式，以广播传输为主，网络容量和空间覆盖范围收到很大的约束。红外遥控则因为遥控器发射信号的方向性和距离问题只能进行点对点通讯。
为了满足智能家居日益增长的需求，灯控制器需要接入大型通讯网络，并与智能家居中的其他系统设备共存，以实现人为远程遥控或智能家居系统根据预设策略进行自动控制的功能。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于ZigBee的灯控制器，能够将灯具控制器通过ZigBee的无线网络接入到符合ZigBee标准的智能家居系统中，实现智能家居系统对负载灯具电源进行开关量控制，且电路简单，控制可靠，易于推广实施。
本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于ZigBee的灯控制器，包括微处理器，所述微处理器通过内部数据总线和FLASH存储器相连，其中，所述微处理器为带ZigBee射频收发器的片上系统芯片，所述微处理器的电源端口和AC/DC电源转化电路相连，输入端口和手动开关按钮相连，输出端口通过继电器组和负载灯具相连，所述继电器组中的每个控制线圈输入端前连接有快速恢复二极管形成反向高压保护电路。
上述的基于ZigBee的灯控制器，其中，所述AC/DC电源转化电路通过电源保护电路和市电相连，所述电源保护电路为保险丝、X安规电容、Y安规电容、压敏电阻和共模电感组成的抗扰过压过流保护电路。
上述的基于ZigBee的灯控制器，其中，所述灯控制器内的电路板上设有板载天线。
本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的基于ZigBee的灯控制器，通过带ZigBee射频收发器的片上系统芯片替代了MCU和射频收发器，实现核心处理器功能和射频收发功能，从而将灯具控制器通过ZigBee的无线网络接入到符合ZigBee标准的智能家居系统中，实现智能家居系统对负载灯具电源进行开关量控制，且电路简单，易于推广实施，通过设置手动按钮和保护电路，使得控制更加安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型基于ZigBee的灯控制器电路方框示意图；
图2为本实用新型的灯控制器接入Mesh型ZigBee网络拓扑图；
图3为本实用新型的灯控制器工作过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
图1为本实用新型基于ZigBee的灯控制器电路方框示意图。
请参见图1，本实用新型提供的基于ZigBee的灯控制器包括微处理器，所述微处理器通过内部数据总线和FLASH存储器相连，其中，所述微处理器为带ZigBee射频收发器的片上系统芯片，所述微处理器的电源端口和AC/DC电源转化电路相连，输入端口和手动开关按钮相连，输出端口通过继电器组和负载灯具相连，所述继电器组中的每个控制线圈输入端前连接有快速恢复二极管形成反向高压保护电路。
本实用新型提供的基于ZigBee的灯控制器，使用了带ZigBee射频收发器的片上系统芯片替代了MCU和射频收发器，仅需配套必须的晶体振荡器和负载电容、退耦电容、射频匹配电路和天线，即可实现核心处理器功能和射频收发功能。实现了电子元器件数量的最少化，印制电路板布板的必须面积得到了极大的缩减。带ZigBee射频收发器的片上系统可选择TI出品的“用于2.4GHz IEEE802.15.4/RF4CE/ZigBee的第二代片上系统解决方案”系列的SoC芯片，或者Atmel出品的“无线MCU单芯片解决方案”系列的SoC芯片。在SoC芯片完成信号收发和处理后，通过I/O完成对继电器的控制，以实现负载灯具电源的开关量控制。
另外，本实用新型灯控制器内的AC/DC电源转化电路通过电源保护电路和市电相连，所述电源保护电路采用保险丝、X安规电容、Y安规电容、压敏电阻和共模电感的集合组成，可以有效的抑制220V市电电网中的EMI干扰并针对雷击造成的过压、负载短路造成超载的大电流进行保护。Flash存储可实现SoC芯片的无线固件升级和数据存储保护功能。手动开关按钮可以在远程遥控不便时提供更快捷的本地控制操作方式。继电器组保护电路采用快速恢复二极管对继电器组中的每个控制线圈输入端在控制过程中出现的反向高压进行释放，从而起到保护控制电路和SoC芯片I/O口的目的。
图2为本实用新型的灯控制器接入Mesh型ZigBee网络拓扑图。
请参见图2，本实用新型灯控制器作为ZigBee网络的路由节点接入ZigBee的Mesh型无线网络。图中虚线曲线代表ZigBee无线网络信息传递路径。一个完整的ZigBee无线网络由协调器（唯一）、路由节点（可多个）、终端节点（可多个）组成。其中路由节点在网络中承担路由发现、消息转发、允许其他节点通过本节点关联到网络功能，同时作为一个ZigBee路由节点可以拥有自己数据的收发和处理功能。目前位于2.4GHz频段范围内的ZigBee无线网络可以在拥有1000以上个节点同时稳定地运行，并且得益于ZigBee无线网络路由节点的转发特性ZigBee网络其他的节点可以延伸至协调器的射频收发范围以外的位置。
图3为本实用新型的灯控制器工作过程示意图。
请参见图3，本实用新型灯控制器在Mesh型ZigBee无线网络中的工作原理如下：
本实用新型灯控制器上电启动后，通过无线网络路径③->②加入ZigBee协调器组件的ZigBee无线网络中。
ZigBee遥控器设备通过无线网络路径①将控制指令发送到ZigBee协调器设备，协调器设备处理数据后将指令信息通过无线路径②->③下传至本实用新型灯控制器的核心处理芯片：带ZigBee射频收发器的SoC芯片。
本实用新型灯控制器的SoC芯片在完成数据通讯和处理后，根据需求通过I/O口（路径④）控制继电器的开合，实现对负载灯具的电源开关量控制（路径⑤）。
在远程遥控不便时，通过本地手动开关按钮可以直接向SoC芯片提供控制需求，SoC芯片在无需ZigBee网络的前提下即可实现对负载灯具供电电源的控制。
本实用新型作为ZigBee网络中的路由节点，可以承担ZigBee网络中的路由发现、消息转发等功能，有效地对ZigBee网络覆盖面积进行扩充。图3中路径⑥的ZigBee无线数据就是本实用新型作为ZigBee路由节点进行消息转发的示例。
综上所述，本实用新型提供的基于ZigBee的灯控制器，能够将灯具控制器通过ZigBee的无线网络接入到符合ZigBee标准的智能家居系统中，实现智能家居系统对负载灯具电源进行开关量控制，且电路简单，易于推广实施，通过设置手动按钮和保护电路，使得控制安全可靠。具体优点如下：1、通过ZigBee网络实现大型无线网络组网功能，网络节点数可以达到1000点以上；2、通过成为ZigBee网络的路由节点，加强网络的扩展和延伸；3、符合ZigBee联盟相关标准，可兼容符合标准的不同制造商的同类产品；4、通过使用ZigBee的SoC芯片实现射频和主控芯片合一，大幅减少元器件数量和印制电路板的布板面积。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (3)
1.一种基于ZigBee的灯控制器，包括微处理器，所述微处理器通过内部数据总线和FLASH存储器相连，其特征在于，所述微处理器为带ZigBee射频收发器的片上系统芯片，所述微处理器的电源端口和AC/DC电源转化电路相连，输入端口和手动开关按钮相连，输出端口通过继电器组和负载灯具相连，所述继电器组中的每个控制线圈输入端前连接有快速恢复二极管形成反向高压保护电路。
2.如权利要求1所述的基于ZigBee的灯控制器，其特征在于，所述AC/DC电源转化电路通过电源保护电路和市电相连，所述电源保护电路为保险丝、X安规电容、Y安规电容、压敏电阻和共模电感组成的抗扰过压过流保护电路。
3.如权利要求1或2所述的基于ZigBee的灯控制器，其特征在于，所述灯控制器内的电路板上设有板载天线。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN105022314A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-11-04 | 青岛鼎峰电气有限公司 | 一种基于ZigBee技术的无线智能开关 |
| CN105813280A (zh) * | 2014-12-29 | 2016-07-27 | 四川理工学院 | 一种基于物联网的led灯控制系统及方法 |
| CN107450394A (zh) * | 2017-08-14 | 2017-12-08 | 南京荟学智能科技有限公司 | 一种基于ZigBee的开关量输入输出模块 |
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