CN204634114U - 一种基于物联网的室内led智能照明控制系统 - Google Patents

一种基于物联网的室内led智能照明控制系统 Download PDF

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王凯
陈涛
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Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的室内LED智能照明控制系统，包括主机、至少一遥控器以及至少一从机，所述主机与所述从机之间通过无线方式进行数据通信；所述遥控器用于以无线方式控制所述从机工作；所述主机包括第一控制芯片、第一无线数据传输模块、WIFI控制器、网络控制器以及显示模块，所述第一控制芯片与所述第一无线数据传输模块、WIFI控制器、网络控制器和显示模块相连接。采用本实用新型的技术方案，通过架构一种一主多从的照明控制系统，主机集成了Wifi以及有线网络，主机和从机之间采用315M无线通信，可以同时使用网络和遥控器对灯具进行控制，节点成本低，组网方便，便于维护。

Description

一种基于物联网的室内LED智能照明控制系统
技术领域
本实用新型涉及智能照明技术领域，尤其涉及一种基于物联网的室内LED智能照明控制系统。
背景技术
随着物联网的发展、社会信息化程度的提高，人们对于照明设备的要求已经不再满足于简单的开关控制，而需要一种节能、高效、操作灵活的智能照明控制系统，提高照明和使用的舒适度和节能效果。网络技术及通信技术的发展、数字城市概念的提出，智能照明在一些酒店、建筑中已开始广泛运用。
智能照明控制就是根据某一区域的功能、不同时间照明需求、背景照度等实现对照度的自动控制，其中一个功能就是可进行场景预设。近几年来，全国各地如上海、北京、广州、深圳等各大城市相继建成总数达几百座且颇具规模的智能建筑。智能照明实际上就是建筑智能化向室内的扩展和延伸，它与人们的日常生活息息相关，是人们使用频率最高的智能化设备。智能照明作为智能建筑的重要组成部分而被各个智能化厂家所重视起来。智能照明系统涉及千家万户，多种场合，将是未来市场需求量最大的智能产品。
故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。
实用新型内容
为了克服现有技术存在的缺陷，确有必要提供一种基于物联网的室内LED智能照明控制系统，架构一种一主多从的照明控制系统，能够通过远程网络、智能终端或遥控器对家庭以及公共场合的灯具进行更为智能的管理。
为了解决现有技术存在的技术问题，本实用新型的技术方案为：
一种基于物联网的室内LED智能照明控制系统，包括主机、至少一遥控器以及至少一从机，其中，
所述主机与所述从机之间通过无线方式进行数据通信；
所述遥控器用于以无线方式控制所述从机工作；
所述主机包括第一控制芯片、第一无线数据传输模块、WIFI控制器、网络控制器以及显示模块，所述第一控制芯片与所述第一无线数据传输模块、WIFI控制器、网络控制器和显示模块相连接；所述WIFI控制器用于与移动终端相连接；所述网络控制器用于与远程网络终端相连接；
所述从机包括电源适配器、第二控制芯片、第二无线数据传输模块、LED驱动模块和LED光源模组，所述电源适配器与市电输入端相连接，用于为所述从机提供供电电压；所述第二控制芯片与所述电源适配器第二无线数据传输模块、LED驱动模块相连接；所述第二无线数据传输模块用于与所述第一无线数据传输模块进行无线数据通信；所述LED驱动模块与市电输入端和LED光源模组相连接，受控于所述第二控制芯片，用于将市电输入转换为恒流输出以点亮所述LED光源模组。
优选地，所述LED驱动模块进一步包括滤波电路、整流电路、有源功率因数校正电路、准谐振变换电路和恒流控制电路，其中所述滤波电路输入端与输入交流市电连接，所述滤波电路的输出端与整流电路连接；所述整流电路的输出端与所述有源功率因数校正电路连接；所述有源功率因数校正电路的输出端与所述准谐振变换电路连接；所述准谐振变换电路的输出端与所述恒流控制电路连接；所述恒流控制电路的输出端与所述准谐振变换电路连接；所述LED驱动模块与所述LED光源模组相连接，用于点亮所述LED光源模组并在其工作时维持恒定的电流。
优选地，所述第一控制芯片采用意法半导体公司的STM32FZET6。
优选地，所述第二控制芯片采用意法半导体公司的STM8SF3P6。
优选地，所述显示模块采用集成了电阻触摸外屏的7寸LCD屏。
优选地，所述第一无线数据传输模块和所述第二无线数据传输模块采用315M无线传输模块。
优选地，所述WIFI控制器采用具有uart接口和符合wifi无线网络标准的模块。
优选地，所述网络控制器采用以太网控制芯片DM9000。
优选地，所述电源适配器采用了TI公司的LM2596芯片输出5V电压。
优选地，所述第二控制芯片输出PWM控制信号控制所述LED驱动模块的输出恒流值。
与现有技术相比较，本实用新型通过架构一种一主多从的照明控制系统，主机集成了Wifi以及有线网络，从机采用315M无线通信，可以同时使用网络和遥控器对灯具进行控制，节点成本低，组网方便，便于维护。
附图说明
图1为本实用新型基于物联网的室内LED智能照明控制系统的系统结构框图。
图2为本实用新型基于物联网的室内LED智能照明控制系统中主机的原理框图。
图3为本实用新型基于物联网的室内LED智能照明控制系统中从机的原理框图。
图4为本实用新型基于物联网的室内LED智能照明控制系统中LED驱动模块的原理框图。
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型提供的作进一步说明。
参见图1，所示为为本实用新型本实用新型基于物联网的室内LED智能照明控制系统的系统结构框图，一种基于物联网的室内LED智能照明控制系统，包括主机、至少一遥控器以及至少一从机，主机负责照明控制系统各节点的组网，管理各节点间数据传输以及用于和网络终端和移动终端进行数据通信，可以通过远程网络终端和移动终端对该系统进行智能控制；从机一般为单灯控制节点，安装在室内各个需要照明的位置，接收主机的控制指令对单灯进行智能控制，并将单灯工作状态反馈给主机；主机与从机之间通过无线方式进行数据通信。主机通过网线连入互联网，在网络中具有独立IP地址时远程网络终端可以通过网络和其进行通信，从而控制室内灯光；同时主机会发出WiFi信号，移动终端可以检测到该信号，并主动连接，连接后可以和主机进行通信，从而控制室内灯光。为了更加便于智能控制，本系统还包括遥控器，以无线方式控制从机工作，在室内场景可以遥控器对从机进行控制。
参见图2，所示为本实用新型基于物联网的室内LED智能照明控制系统中主机的原理框图，主机进一步包括第一控制芯片、第一无线数据传输模块、WIFI控制器、网络控制器以及显示模块，第一控制芯片与第一无线数据传输模块、WIFI控制器、网络控制器和显示模块相连接；WIFI控制器用于与移动终端相连接；网络控制器用于与远程网络终端相连接；第一无线数据传输模块用于与从机进行数据通信；显示模块用于显示当前系统的各个节点的工作状态。
参见图3，所示为本实用新型基于物联网的室内LED智能照明控制系统中从机的原理框图，从机进一步包括电源适配器、第二控制芯片、第二无线数据传输模块、LED驱动模块和LED光源模组，电源适配器与市电输入端相连接，用于为从机提供供电电压；第二控制芯片与电源适配器第二无线数据传输模块、LED驱动模块相连接；第二无线数据传输模块用于与第一无线数据传输模块进行无线数据通信；LED驱动模块与市电输入端和LED光源模组相连接，受控于第二控制芯片，用于将市电输入转换为恒流输出以点亮LED光源模组。
参见图4，所示为本实用新型基于物联网的室内LED智能照明控制系统中LED驱动模块的原理框图，LED驱动模块进一步包括滤波电路、整流电路、有源功率因数校正电路、准谐振变换电路和恒流控制电路，其中滤波电路输入端与输入交流市电连接，滤波电路的输出端与整流电路连接；整流电路的输出端与有源功率因数校正电路连接；有源功率因数校正电路的输出端与准谐振变换电路连接；准谐振变换电路的输出端与恒流控制电路连接；恒流控制电路的输出端与准谐振变换电路连接；LED驱动模块与LED光源模组相连接，用于点亮LED光源模组并在其工作时维持恒定的电流。恒流控制电路根据自身电路的参数信息，包括电压值、电流值等，反馈给给准谐振变换电路，准谐振变换电路调节其电路参数，使所述恒流控制电路产生恒定电流，保证LED光源模组工作在最佳状态，若出现异常情况，包括过压、欠压、开路、短路等情况，准谐振变换电路产生信号关断其自身工作电路，保护LED驱动电路100的安全。通过以上电路连接组成的LED驱动电路，其工作过程如下：输入交流市电电源Vi经滤波电路和整流电路滤波整流后，通过有源功率因数校正电路实现有源功率因数校正和DC/DC升压变换，升压后的电压输出给准谐振变换电路，准谐振变换电路的输出电压为恒流控制电路提供输入电压，恒流控制电路通过反馈给准谐振变换电路电路参数，使其输出产生恒定电流信号，使得LED光源模组点亮并保持其正常工作，在LED光源模组正常工作以后，准谐振变换电路调整电路参数保证LED光源模组工作在最佳状态，若出现异常情况，则关断准谐振变换电路，保护LED驱动模块及从机的安全，同时也避免了LED光源模组被烧坏的情况。
在一种优先实施方式中，第一控制芯片采用意法半导体公司的STM32FZET6。该芯片采用了arm公司的Cortex-M3内核。STM32F103ZET6内部集成了FSMC，方便了外扩RAM，外界LCD，以及网络控制器都是挂接在FSMC上的。STM32F103ZET6内部还集成了串口、SPI、I2C等控制器。
在一种优先实施方式中，第二控制芯片采用意法半导体公司的STM8SF3P6。因为每个节点设备都配置了一块单片机作为主控，必须采用低成本的单片机。STM8是8位单片机系列，该单片机具有PWM输出的功能，内置串口等。同时STM8正是为了这种需要超低成本的模块所准备的。
在一种优先实施方式中，显示模块采用7寸LCD屏且集成了电阻触摸外屏。能够通过触摸屏对该系统实现智能控制。该屏采用RA8875控制器进行显示和触摸控制。RA8875具有画直线、圆、直角矩形、圆角矩形、填充等功能，还具有穿行闪存直接到LCD的DMA传送功能，可以加速图片的显示，以及2D加速功能。
在一种优先实施方式中，第一无线数据传输模块和第二无线数据传输模块采用315M无线传输模块。主机和从机以及从机和遥控器之间通过315M的无线信号进行通信，其通讯方式是调幅AM，工作频率为315MHz，频率稳定度为±75kHz，发射功率≤10mW，静态电流小于0.1微安，发射电流为2-10mA，工作电压为3V-12V。
在一种优先实施方式中，WIFI控制器采用具有uart接口和符合wifi无线网络标准的模块。其内置无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现串口数据和无线网络之间的数据传输，可以配置为AP模式和client模式。
在一种优先实施方式中，网络控制器采用以太网控制芯片DM9000。DM9000是一款单芯片快速以太网MAC控制器。该控制器有一个一般处理接口，一个10/100M自适应的PHY和4K DWORD值的SRAM。DM9000至此8位，16位和32位接口访问内部存储器。DM9000物理协议接口完全支持使用10MBps下3类、4类、5类非屏蔽双绞线和100MBps下5类非屏蔽双绞线，完全符合IEEE 802.3u规格。该控制器具有自动协调功能自动完成配置以最大限度地适合其线路宽带。还支持IEEE 802.3x全双工流量控制。
在一种优先实施方式中，电源适配器采用了TI公司的LM2596芯片输出5V电压。该芯片是开关型的降压型电压调节IC，输入电压最高为40V，输出为5V，具有150kHz的内部震荡频率，属于第二代开关电压调节器。
在一种优先实施方式中，第二控制芯片输出PWM控制信号控制LED驱动模块的输出恒流值。LED驱动模内设置单MOS管作为LED驱动控制，第二控制芯片输出的PWM去推动MOS管的开通和关短比例，从而控制LED的亮度。电路简单，MOS管采用IRF9540，导通内阻为0.200欧姆，大大降低了电路功率损耗。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的室内LED智能照明控制系统，其特征在于，包括主机、至少一遥控器以及至少一从机，其中，
所述主机与所述从机之间通过无线方式进行数据通信；
所述遥控器用于以无线方式控制所述从机工作；
所述主机包括第一控制芯片、第一无线数据传输模块、WIFI控制器、网络控制器以及显示模块，所述第一控制芯片与所述第一无线数据传输模块、WIFI控制器、网络控制器和显示模块相连接；所述WIFI控制器用于与移动终端相连接；所述网络控制器用于与远程网络终端相连接；
所述从机包括电源适配器、第二控制芯片、第二无线数据传输模块、LED驱动模块和LED光源模组，所述电源适配器与市电输入端相连接，用于为所述从机提供供电电压；所述第二控制芯片与所述电源适配器第二无线数据传输模块、LED驱动模块相连接；所述第二无线数据传输模块用于与所述第一无线数据传输模块进行无线数据通信；所述LED驱动模块与市电输入端和LED光源模组相连接，受控于所述第二控制芯片，用于将市电输入转换为恒流输出以点亮所述LED光源模组。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的室内LED智能照明控制系统，其特征在于，所述LED驱动模块进一步包括滤波电路、整流电路、有源功率因数校正电路、准谐振变换电路和恒流控制电路，其中所述滤波电路输入端与输入交流市电连接，所述滤波电路的输出端与整流电路连接；所述整流电路的输出端与所述有源功率因数校正电路连接；所述有源功率因数校正电路的输出端与所述准谐振变换电路连接；所述准谐振变换电路的输出端与所述恒流控制电路连接；所述恒流控制电路的输出端与所述准谐振变换电路连接；所述LED驱动模块与所述LED光源模组相连接，用于点亮所述LED光源模组并在其工作时维持恒定的电流。
3.根据权利要求1或2所述的基于物联网的室内LED智能照明控制系统，其特征在于，所述第一控制芯片采用意法半导体公司的STM32FZET6。
4.根据权利要求1或2所述的基于物联网的室内LED智能照明控制系统，其特征在于，所述第二控制芯片采用意法半导体公司的STM8SF3P6。
5.根据权利要求1或2所述的基于物联网的室内LED智能照明控制系统，其特征在于，所述显示模块采用集成了电阻触摸外屏的7寸LCD屏。
6.根据权利要求1或2所述的基于物联网的室内LED智能照明控制系统，其特征在于，所述第一无线数据传输模块和所述第二无线数据传输模块采用315M无线传输模块。
7.根据权利要求1或2所述的基于物联网的室内LED智能照明控制系统，其特征在于，所述WIFI控制器采用具有uart接口和符合wifi无线网络标准的模块。
8.根据权利要求1或2所述的基于物联网的室内LED智能照明控制系统，其特征在于，所述网络控制器采用以太网控制芯片DM9000。
9.根据权利要求1或2所述的基于物联网的室内LED智能照明控制系统，其特征在于，所述电源适配器采用了TI公司的LM2596芯片输出5V电压。
10.根据权利要求2所述的基于物联网的室内LED智能照明控制系统，其特征在于，所述第二控制芯片输出PWM控制信号控制所述LED驱动模块的输出恒流值。
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