CN203466998U - 一种照度自动恒定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种照度自动恒定系统，它包括PC机、网关、传输总线及总线控制电路、一个或多个照度采集电路和一个或多个LED调光输出电路，所述的照度采集电路和LED调光输出电路分别与传输总线及总线控制电路连接，传输总线及总线控制电路与网关连接，网关与PC机连接。本实用新型照度自动恒定系统能在外界光线强度发生变化或外界电压不稳定而造成的照度变化时，自动调整灯光的亮度，使所处在的空间照度恒定不变。

Description

一种照度自动恒定系统

技术领域

本实用新型涉及室内照明亮度控制系统，具体涉及一种照度自动恒定系统。 

背景技术

灯具行业的突飞发展,和照明行业相关的一些名词和产业活跃起来。 

而传统机械式开关照明系统，功能简单、布线复杂、扩展性差，已渐渐不能满足人们的要求，随着电子技术、通信技术和控制技术的发展，网络化的总线型智能控制系统应运而生。智能照明控制系统借助各种不同的“智能设置”控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和管理来实现最大的节能效果。

目前照明行业内大多采用单灯控制，当回路比较多的时候，开关面板非常多，繁琐和杂乱。虽然有些采用遥控来控制，但归要结底还是属于点对点的控制，无办法形成系统，环境感光器也多为８位２５６级的，调光效果不够平滑，无办法真正的实现照度恒定。 

 实用新型内容

本实用新型需解决的问题是提供一种能在外界光线强度发生变化或外界电压不稳定而造成的照度变化时，自动调整灯光的亮度，使所处在的空间照度恒定不变的照度自动恒定系统。 

为了实现上述目的，本实用新型设计出一种照度自动恒定系统，它包括PC机、网关、传输总线及总线控制电路、一个或多个照度采集电路和一个或多个LED调光输出电路，所述的照度采集电路和LED调光输出电路分别与传输总线及总线控制电路连接，传输总线及总线控制电路与网关连接，网关与PC机连接。 

所述照度采集电路所述照度采集电路包括微处理器U1和数字型光强度传感器集成芯片U2及其外围电路，微处理器U1的24、25脚分别与光强度传感器集成芯片U2的4脚、6脚连接，采用IIC通讯协议，向微处理器发送即时环境照度值。光强度传感器集成芯片U2是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成芯片，这种集成芯片可以根据收集的光线强度数据来调整灯光的亮度，利用它的高分辨率可以探测从LX~65535LX的光强度变化。 

所述LED调光输出电路包括输入整流虑波电路、功率因数较正电路、高频逆变电路、恒流输出滤波电路，所述的输入整流滤波电路、恒流输出滤波电路之间连接有功率因数较正电路和高频逆变电路，功率因数较正电路与高频逆变电路连接，高频逆变电路包括内置微处理器的控制芯片U3和开关管控制电路，所述的控制芯片U3设有PWM端、ＤＩＭ端、ＦＢ端、CS端，控制芯片U3的PWM端与开关管电路连接，控制芯片U3的CS端通过串联的电容接地，控制芯片U3的ＦＢ端与可扩展通讯模块连接。 

所述的功率因数较正电路包括电感Ｌ1、电容Ｃ7、Ｃ8及二极管Ｄ6、二极管Ｄ7、二极管Ｄ８，电感Ｌ1的一端与输入整流虑波电路的输出端相连，另一端与电容Ｃ7、二极管Ｄ6的阴极相连，电容Ｃ7的另一端与二极管D7阳极、二极管D8的阴极相连，二极管D7的阴极与二极管D6的阳极、电容C8的一端连接，电容C8的另一端与二极管D8的阳极连接后接地。 

所述的高频逆变电路包括控制芯片Ｕ3、ＭＯＳ管ＴＯ2、ＭＯＳ管ＳＯT1、变压器Ｔ1、二极管D10-D14、电容C12-C17、电阻R17-R19、电阻R22-R25，变压器Ｔ1的一次侧包含二个绕组Ｂ１和Ｂ2，绕组Ｂ2的一端与电感Ｌ1连接，另一端与ＭＯＳ管ＴＯ2的漏极连接，ＭＯＳ管ＴＯ2的源极与另一ＭＯＳ管ＳＯＴ1的漏极连接，绕组Ｂ2一端接地，另一端与二极管Ｄ13的阳极、二极管Ｄ14的阳极连接，二极管Ｄ13的阴极通过电阻Ｒ16与二极管D10的阳极、D11的阴极连接；控制芯片Ｕ3的5脚通过电阻Ｒ22与ＭＯＳ管ＳＯＴ１的栅极连接，控制芯片Ｕ3的第6脚为CS端。 

所述的恒流输出滤波电路包括变压器二次侧绕组Ｂ2、电容C5、电容C2、电阻R12、二极管ＳＦ1、二极管D14，绕组B2一端与电容Ｃ2、电容Ｃ5、电阻R12连接，电容Ｃ2接地，绕组B2另一端与二极管ＳＦ1的阳极相连，二极管ＳＦ1的阴极与电阻R12、电容C5的另一端连接，二极管D14并联在输出端之间。 

所述的输入整流虑波电路包括防止调光过程中防闪灯反冲电路，防闪灯反冲电路包括二极管Ｄ4、二极管Ｄ5、三极管Ｑ1、三极管Ｑ2、三极管TO1、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻Ｒ10、电阻R11、电阻Ｒ12、电阻Ｒ13，二极管Ｄ4、二极管Ｄ5分别连接在交流电源两输入端上，二极管Ｄ4通过电阻R12与三极管Ｑ2的基极连接，二极管Ｄ5与三极管Ｑ1、三极管Ｑ2的发射极连接，三极管Ｑ1的集电极与Ｑ2的集电极、三极管TO1的基极、电阻R11连接，三极管Ｑ1的基极通过电阻Ｒ10、电阻Ｒ5与电源输入端连接，电阻R11通过电阻R7与交流输入端连接。 

所述总线控制电路包括防护模块、总线信息转换模块、光电信号隔离模块，所述的总线信息转换模块分别与防护模块和光电信号隔离模块连接。 

所述总线信息转换模块包括有接口芯片U7，接口芯片U7的型号为MAX485，接口芯片U7的1、2、3、4脚分别与光电信号隔离模块连接，接口芯片U7的6、7脚分别与防护模块连接；所述防护模块包括气体放电管GDT U8、瞬态抑制二极管TVS1、瞬态抑制二极管TVS2、瞬态抑制二极管TVS3、电阻R27、电阻R29、可调电阻R33、可调电阻R34，气体放电管GDT U8的1脚通过可调电阻R33与接口芯片U7的7脚连接气体放电管GDT U8的3脚通过可调电阻R34与接口芯片U7的6脚连接，瞬态抑制二极管TVS1与TVS3串联后连接在气体放电管GDT U8的1脚和3脚之间，瞬态抑制二极管TVS2并联在气体放电管GDT U8的1脚和3脚之间，气体放电管GDT U8的2脚接地；所述光电信号隔离模块包括光耦芯片U4、光耦芯片U5、光耦芯片U6及与各光耦芯片配置的外围电路，所述的光耦芯片U4和光耦芯片U5的型号为6N137、光耦芯片U6的型号为PC817C，光耦芯片U4的3脚与接口芯片U7的1脚连接，光耦芯片U5的6脚与接口芯片U7的7脚连接，光耦芯片U6的输出端分别与接口芯片U7的2、3脚连接。 

相对于现有技术，本实用新型照度自动恒定系统具有以下有益效果： 

（１）本实用新型提供一种自动保持照度恒定的控制系统，它能在外界光线强度发生变化或外界电压不稳定而造成的照度变化时，自动调整灯光的亮度，使所处在的空间照度恒定不变；

（２）本实用新型装置控制的灯光包括白炽灯，卤钨灯，荧光灯，还可以控制ＬＥＤ灯及其它可调光灯；

（３）所述照度自动均衡控制系统所有控制器全部内置微处理器，所有的调光设备均采用ＰＷＭ全数字调光，调光范围0%~100%，所有照度控制器内置１６位高精度ＡＤ处理器，经ＡＤ处理器后调光精度高达６５５３５级；

（４）所述系统采用标准总线通讯接口，具有高智能性，可远程控制，兼容RS485接口和DMX-512接口，通过总线控制可灵活实现点控、群控、时间控制、场景控制、感应器自动控制及计算机集中控制。

附图说明：

图1是本实用新型照度自动恒定系统的原理方框示意图； 

图2是本实用新型照度自动恒定系统的照度采集电路图；

图3是本实用新型照度自动恒定系统的LED调光输出电路图

图4是本实用新型照度自动恒定系统的总线控制电路图。

具体实施方式：

为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及附图对本实用新型的结构原理作进一步的详细描述。 

 [0017] 如图1所示，一种照度自动恒定系统，它包括PC机、网关、传输总线及总线控制电路、一个或多个照度采集电路和一个或多个LED调光输出电路，所述的照度采集电路和LED调光输出电路分别与传输总线及总线控制电路连接，传输总线及总线控制电路与网关连接，网关与PC机连接。

如图2所示，所述照度采集电路包括微处理器U1和数字型光强度传感器集成芯片U2及其外围电路，微处理器U1的24、25脚分别与光强度传感器集成芯片U2的4脚、6脚连接。U2是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成芯片，这种集成芯片可以根据收集的光线强度数据来调整灯光的亮度，利用它的高分辨率可以探测从LX~65535LX的光强度变化。微处理器与照度采集模块间采用ＩＩＣ通讯，稳定可靠，所述的芯片为十六位精度的照度采集芯片，微处理器如果需要采集环境照度，可以随时的访问该芯片，从而向总线广播当前环境照度。 

如图3所示，所述LED调光输出电路包括输入整流虑波电路、功率因数较正电路、高频逆变电路、恒流输出滤波电路，所述的输入整流滤波电路、恒流输出滤波电路之间连接有功率因数较正电路和高频逆变电路，功率因数较正电路与高频逆变电路连接，高频逆变电路包括内置微处理器的控制芯片U3和开关管控制电路，所述的控制芯片U3设有PWM端、ＤＩＭ端、ＦＢ端、CS端，控制芯片U3的PWM端与开关管电路连接，控制芯片U3的CS端通过串联的电容接地，控制芯片U3的ＦＢ端与可扩展通讯模块连接。 

如图3所示，所述的功率因数较正电路包括电感Ｌ1、电容Ｃ7、电容Ｃ8及二极管Ｄ6、二极管Ｄ7、二极管Ｄ８，电感Ｌ1的一端与输入整流虑波电路的输出端相连，另一端与电容Ｃ7、二极管Ｄ6的阴极相连，电容Ｃ7的另一端与二极管D7阳极、二极管D8的阴极相连，二极管D7的阴极与二极管D6的阳极、电容C8的一端连接，电容C8的另一端与二极管D8的阳极连接后接地。 

如图3所示，所述的高频逆变电路包括控制芯片Ｕ3、ＭＯＳ管ＴＯ2、ＭＯＳ管ＳＯT1、变压器Ｔ1、二极管D10-D14、电容C12-C17、电阻R17-R19、电阻R22-R25，变压器Ｔ1的一次侧包含二个绕组Ｂ１和Ｂ2，绕组Ｂ2的一端与电感Ｌ1连接，另一端与ＭＯＳ管ＴＯ2的漏极连接，ＭＯＳ管ＴＯ2的源极与另一ＭＯＳ管ＳＯＴ1的漏极连接，绕组Ｂ2一端接地，另一端与二极管Ｄ13的阳极、二极管Ｄ14的阳极连接，二极管Ｄ13的阴极通过电阻Ｒ16与二极管D10的阳极、D11的阴极连接；控制芯片Ｕ3的5脚通过电阻Ｒ22与ＭＯＳ管ＳＯＴ１的栅极连接，Ｕ3的第6脚为CS端。 

如图3所示，所述的恒流输出滤波电路包括变压器二次侧绕组Ｂ2、电容C5、C2、电阻R12、二极管ＳＦ1、D14，绕组B2一端与电容Ｃ2、电容Ｃ5、电阻R12连接，电容Ｃ2接地，绕组B2另一端与二极管ＳＦ1的阳极相连，二极管ＳＦ1的阴极与电阻R12、电容C5的另一端连接，二极管D14并联在输出端之间。 

当调光设备收到照度广播的调光信号时，控制芯片U3通过采样DIM端的信号，输出恒流信号控制内部MOS管的开关。当MOS管导通时，电流经过变压器初级线圈B2，通过原边反馈，使电源流经LED灯、由电容C20连接到参考地。芯片U3的CS端电压也不断升高，当CS电压高于240mV时，U3内部控制电路将控制MOS管SOT1关闭。由于变压器线圈B3中的电流极性不能发生突变，所以电流会由电源经LED灯、续流二极管D3到电源。此后变压器线圈B2中的电流不断下降，直到下一个振荡周期来临。这样反复动作，变压器线圈B2中的电流由最小流，不同的平均电流使LED灯发出不同亮度的光，实现LED从0~100%调光。 

如图3所示，所述的输入整流虑波电路包括防止调光过程中防闪灯反冲电路，防闪灯反冲电路包括二极管Ｄ4、二极管Ｄ5、三极管Ｑ1、三极管Ｑ2、三极管TO1、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻Ｒ10、电阻R11、电阻Ｒ12、电阻Ｒ13，二极管Ｄ4、二极管Ｄ5分别连接在交流电源两输入端上，二极管Ｄ4通过电阻R12与三极管Ｑ2的基极连接，二极管Ｄ5与三极管Ｑ1、三极管Ｑ2的发射极连接，三极管Ｑ1的集电极与Ｑ2的集电极、三极管TO1的基极、电阻R11连接，三极管Ｑ1的基极通过电阻Ｒ10、电阻Ｒ5与电源输入端连接，电阻R11通过电阻R7与交流输入端连接。 

本实用新型所述总线控制电路包括防护模块、总线信息转换模块、光电信号隔离模块，所述的总线信息转换模块分别与防护模块和光电信号隔离模块连接。 

如图4所示，所述总线信息转换模块包括有接口芯片U7，接口芯片U7的型号为MAX485，接口芯片U7的1、2、3、4脚分别与光电信号隔离模块连接，接口芯片U7的6、7脚分别与防护模块连接；所述防护模块包括气体放电管GDT U8、瞬态抑制二极管TVS1、瞬态抑制二极管TVS2、瞬态抑制二极管TVS3、电阻R27、电阻R29、可调电阻R33、可调电阻R34，气体放电管GDT U8的1脚通过可调电阻R33与接口芯片U7的7脚连接气体放电管GDT U8的3脚通过可调电阻R34与接口芯片U7的6脚连接，瞬态抑制二极管TVS1与TVS3串联后连接在气体放电管GDT U8的1脚和3脚之间，瞬态抑制二极管TVS2并联在气体放电管GDT U8的1脚和3脚之间，气体放电管GDT U8的2脚接地；所述光电信号隔离模块包括光耦芯片U4、U5、U6及与各光耦芯片配置的外围电路，所述的光耦芯片U4和光耦芯片U5的型号为6N137、光耦芯片U6的型号为PC817C，光耦芯片U4的3脚与接口芯片U7的1脚连接，光耦芯片U5的6脚与芯片7脚连接，光耦芯片U6的输出端分别与接口芯片U7的2、3脚连接。所述防护模块包含的两级防护，当雷击发生时，感应过电压由U8两端引入，GDT做一级防护，此时过电压被大大削弱到数百伏左右，再经过PPTC电阻R33、R34限浪,TVS2做二次限压，使到后端电路的电压被箝制在8V左右，从而实现对后端电路的保护。瞬态抑制二极管TVS1、瞬态抑制二极管TVS3做共模保护，瞬态抑制二极管TVS1做差模保护。所述光电信号隔离模块由高速的光耦芯片U4、光耦芯片U5、光耦芯片U6隔离来实现信号的隔离传输，总线端与MCU系统不共地，完全隔离则有效的抑制了高共模电压的产生，大大降低了485芯片的损坏率，提高了系统的稳定性。 

上述具体实施方式为本实用新型的优选实施例，并不能以本实用新型进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其他等效的置换方式，均包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种照度自动恒定系统，其特征在于：包括PC机、网关、传输总线及总线控制电路、一个或多个照度采集电路和一个或多个LED调光输出电路，所述的照度采集电路和LED调光输出电路分别与传输总线及总线控制电路连接，传输总线及总线控制电路与网关连接，网关与PC机连接。

2.根据权利要求1所述的照度自动恒定系统，其特征在于：所述照度采集电路包括微处理器U1和数字型光强度传感器集成芯片U2及其外围电路，微处理器U1的24、25脚分别与光强度传感器集成芯片U2的4脚、6脚连接。

3.根据权利要求1或2所述的照度自动恒定系统，其特征在于：所述LED调光输出电路包括输入整流虑波电路、功率因数较正电路、高频逆变电路、恒流输出滤波电路，所述的输入整流滤波电路、恒流输出滤波电路之间连接有功率因数较正电路和高频逆变电路，功率因数较正电路与高频逆变电路连接，高频逆变电路包括内置微处理器的控制芯片U3和开关管控制电路，所述的控制芯片U3设有PWM端、ＤＩＭ端、ＦＢ端、CS端，控制芯片U3的PWM端与开关管电路连接，控制芯片U3的CS端通过串联的电容接地，控制芯片U3的ＦＢ端与可扩展通讯模块连接。

4.根据权利要求3所述的照度自动恒定系统，其特征在于：所述的功率因数较正电路包括电感Ｌ1、电容Ｃ7、电容Ｃ8及二极管Ｄ6、二极管Ｄ7、二极管Ｄ８，电感Ｌ1的一端与输入整流虑波电路的输出端相连，另一端与电容Ｃ7、二极管Ｄ6的阴极相连，电容Ｃ7的另一端与二极管D7阳极、二极管D8的阴极相连，二极管D7的阴极与二极管D6的阳极、电容C8的一端连接，电容C8的另一端与二极管D8的阳极连接后接地。

5.根据权利要求4所述的照度自动恒定系统，其特征在于：所述的高频逆变电路包括控制芯片Ｕ3、ＭＯＳ管ＴＯ2、ＭＯＳ管ＳＯT1、变压器Ｔ1、二极管D10-D14、电容C12-C17、电阻R17-R19、电阻R22-R25，变压器Ｔ1的一次侧包含二个绕组Ｂ１和Ｂ2，绕组Ｂ2的一端与电感Ｌ1连接，另一端与ＭＯＳ管ＴＯ2的漏极连接，ＭＯＳ管ＴＯ2的源极与另一ＭＯＳ管ＳＯＴ1的漏极连接，绕组Ｂ2一端接地，另一端与二极管Ｄ13的阳极、二极管Ｄ14的阳极连接，二极管Ｄ13的阴极通过电阻Ｒ16与二极管D10的阳极、D11的阴极连接；控制芯片Ｕ3的5脚通过电阻Ｒ22与ＭＯＳ管ＳＯＴ１的栅极连接，控制芯片Ｕ3的第6脚为CS端。

6.根据权利要求5所述的照度自动恒定系统，其特征在于：所述的恒流输出滤波电路包括变压器二次侧绕组Ｂ2、电容C5、电容C2、电阻R12、二极管ＳＦ1、二极管D14，绕组B2一端与电容Ｃ2、电容Ｃ5、电阻R12连接，电容Ｃ2接地，绕组B2另一端与二极管ＳＦ1的阳极相连，二极管ＳＦ1的阴极与电阻R12、电容C5的另一端连接，二极管D14并联在输出端之间。

7.根据权利要求6所述的照度自动恒定系统，其特征在于：所述的输入整流虑波电路包括防止调光过程中防闪灯反冲电路，防闪灯反冲电路包括二极管Ｄ4、二极管Ｄ5、三极管Ｑ1、三极管Ｑ2、三极管TO1、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电阻Ｒ10、电阻R11、电阻Ｒ12、电阻Ｒ13，二极管Ｄ4、二极管Ｄ5分别连接在交流电源两输入端上，二极管Ｄ4通过电阻R12与三极管Ｑ2的基极连接，二极管Ｄ5与三极管Ｑ1、三极管Ｑ2的发射极连接，三极管Ｑ1的集电极与Ｑ2的集电极、三极管TO1的基极、电阻R11连接，三极管Ｑ1的基极通过电阻Ｒ10、电阻Ｒ5与电源输入端连接，电阻R11通过电阻R7与交流输入端连接。

8.根据权利要求7所述的照度自动恒定系统，其特征在于：所述总线控制电路包括防护模块、总线信息转换模块、光电信号隔离模块，所述的总线信息转换模块分别与防护模块和光电信号隔离模块连接。

9.根据权利要求8所述的总线控制电路，其特征在于：所述总线信息转换模块包括有接口芯片U7，接口芯片U7的型号为MAX485，接口芯片U7的1、2、3、4脚分别与光电信号隔离模块连接，接口芯片U7的6、7脚分别与防护模块连接；

所述防护模块包括气体放电管GDT U8、瞬态抑制二极管TVS1、二极管TVS2、二极管TVS3、电阻R27、电阻R29、可调电阻R33、可调电阻R34，气体放电管GDT U8的1脚通过可调电阻R33与接口芯片U7的7脚连接气体放电管GDT U8的3脚通过可调电阻R34与接口芯片U7的6脚连接，瞬态抑制二极管TVS1与TVS3串联后连接在气体放电管GDT U8的1脚和3脚之间，瞬态抑制二极管TVS2并联在气体放电管GDT U8的1脚和3脚之间，气体放电管GDT U8的2脚接地；

所述光电信号隔离模块包括光耦芯片U4、光耦芯片U5、光耦芯片U6及与各光耦芯片配置的外围电路，所述的光耦芯片U4和光耦芯片U5的型号为6N137、光耦芯片U6的型号为PC817C，光耦芯片U4的3脚与接口芯片U7的1脚连接，光耦芯片U5的6脚与接口芯片U7的7脚连接，光耦芯片U6的输出端分别与接口芯片U7的2、3脚连接。

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