CN210351732U - 一种基于工业总线的冷暖色调光电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于工业总线的冷暖色调光电路，包括PC上位机、调光驱动模块、调光控制模块、通讯总线单元和三路灯具，PC上位机通过线缆与通讯总线单元电性连接，通讯总线单元和调光驱动模块以及调光控制模块均为电性连接，调光驱动模块与灯具电性连接，PC上位机通过通讯总线单元与调光驱动模块以及调光可控制模块之间实现通信，调光驱动模块用于将市电220V转为供灯具使用的工作电压，调光控制模块用于接收来自通讯总线单元发出的总线信号并进行解析，通过调光控制模块对灯具进行电压导通控制以实现混色调光过程，调光控制模块还电性连接有指示灯和按键。本实用新型能够实现对灯具进行调光的过程，实用性强。

Description

一种基于工业总线的冷暖色调光电路

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，具体涉及一种基于工业总线的冷暖色调光电路。

背景技术

科学技术的发展提升了大众对生活品质的需求，同时对灯光效果的要求也随之增长。大众在满足日常生活对基本照明要求的情况下，还要增加绚丽舞台般的灯光艺术，同时也要求合理的灯光控制来降低电能的消耗，以及更便捷的操作来降低管理成本。在国家提倡节能减排的形势下，各种低压LED 灯具也纷纷投入市场，其中剧场室内大多数都已采用LED灯带作为氛围渲染灯具。

为了适应室内氛围结构，现代灯光技术不断发展，同时带动着灯光控制系统的不断更新，其中市场就在针对不同灯具的控制方法和灯光效果多样化上展开设计。目前，照明灯具种类繁多，强弱电灯具控制办法也各不相同，传统的照明系统的控制方式相对简单，控制效率和可靠性急剧下降，无法形成一个完善的系统整体去控制多种复杂的LED灯具。现有有线智能家居调光方案中存在以下问题：单色调光、调光线性差、低亮度时会闪烁、对灯具和驱动要求高、布线麻烦等问题。

为实现各种场合下各类灯光的集中化管理，优化便捷的实现灯光调配，控制系统显得尤为重要。综上所述，如何解决现有灯具的控制问题和完善控制系统的功能，能够统一合理化的管理各类普通照明和LED灯具来满足大众对灯光的各类需求，一直是照明市场研究的重要方向。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种基于工业总线的冷暖色调光电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于工业总线的冷暖色调光电路，包括PC上位机、调光驱动模块、调光控制模块、通讯总线单元和三路灯具，所述PC上位机通过线缆与所述通讯总线单元电性连接，所述通讯总线单元和所述调光驱动模块以及所述调光控制模块均为电性连接，所述调光驱动模块与所述灯具电性连接，所述PC上位机通过所述通讯总线单元与所述调光驱动模块以及所述调光可控制模块之间实现通信，所述调光驱动模块用于将市电220V转为供所述灯具使用的工作电压，所述调光控制模块用于接收来自所述通讯总线单元发出的总线信号并进行解析，通过所述调光控制模块对所述灯具进行电压导通控制以实现混色调光过程，所述调光控制模块还电性连接有指示灯和按键，所述调光控制模块电性连接有开关电源，所述开关电源用于为所述调光控制模块提供电能。

本实用新型中，优选地，所述调光控制模块包括电源转换模块和最小系统板，所述电源转换模块用于将12V电压转换为5V电压，所述最小系统板采用ATmega48PA的型号芯片，所述最小系统板通过其XTAL1和XTAL2引脚外接有振荡电路，所述振荡电路用于产生精确的时钟信号进而提高所述最小系统板进行数据处理时的波特率精确度。

本实用新型中，优选地，所述振荡电路包括无源晶振、第一电容器和第二电容器，所述无源晶振的两端与所述最小系统板的XTAL1和XTAL2引脚相连，且所述无源晶振的两端均通过所述第一电容器和所述第二电容器接地，所述无源晶振设置为16M的无源晶振。

本实用新型中，优选地，所述调光驱动模块包括三路反向器电路，每路所述反向器电路均包括一反向器和一MOS开关管，所述反向器的集电极通过一限流电阻分别与所述最小系统板的TR引脚、TG引脚、TB引脚相连，所述反向器的基极与所述MOS开关管的栅极相连，所述反向器的发射极和所述 MOS开关管的漏极均接地。

本实用新型中，优选地，所述最小系统板电性连接有拨码开关电路，所述拨码开关电路用于通过手动设置电路通断实现地址选择，所述拨码开关电路的PD4引脚、PD3引脚、PD2引脚、PC5引脚、PC4引脚、PC3引脚、PC2 引脚、PC1引脚和PC0引脚分别与所述最小系统板的PD4引脚、PD3引脚、 PD2引脚、PC5引脚、PC4引脚、PC3引脚、PC2引脚、PC1引脚和PC0引脚相连。

本实用新型中，优选地，所述最小系统板通过其MOSI主机数据输出引脚、MISO主机数据输入引脚、SCK串行总线引脚电性连接有ISP接口，所述 ISP接口用于实现所述PC上位机到所述最小系统板的可编程功能。

本实用新型中，优选地，所述电源转换模块包括稳压器、第一电解电容和第二电解电容，所述第一电解电容的一端与所述稳压器的输入端相连，所述第一电解电容的另一端接地，所述第二电解电容的一端与所述稳压器的输出端相连，所述第二电解电容的另一端接地，所述第二电解电容的两端并联有滤波电容，所述滤波电容用于对高频波纹进行滤波。

本实用新型中，优选地，所述稳压器的型号采用AMS1117-5的稳压器，所述第一电解电容的电容量设置为470μF，所述第二电解电容的电容量设置为220μF，所述滤波电容的电容量设置为0.1μF。

本实用新型中，优选地，所述通讯总线单元采用的是型号为SN75176B 的芯片，用于将所述PC上位机发出的调光数据信号转换为TTL电平信号传输给所述最小系统板进行识别，所述通讯总线单元的RO引脚和DI引脚分别与所述最小系统板的RXD引脚和TXD引脚相连。

本实用新型中，优选地，所述灯具设置为筒灯、射灯或天花灯，所述灯具的工作功率为3W至12W。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

(1)PC上位机通过通讯总线单元与调光驱动模块以及调光可控制模块之间实现通信，调光驱动模块先将市电220V转为供灯具使用的工作电压，调光控制模块接收来自通讯总线单元发出的总线信号并进行解析，通过调光控制模块对灯具进行电压导通控制，具体通过调光驱动模块的PWM波开启和关闭LED来改变正向电流的导通时间以达到亮度调节的效果，以实现混色调光过程，调光控制模块电性连接有开关电源，开关电源用于为调光控制模块提供电能，通过PC上位机、调光驱动模块、调光控制模块、通讯总线单元和三路灯具之间的相互配合，能够实现对灯具进行调光的过程，调光线性更好，特别是低亮度也能保证灯不闪烁。

(2)通过电源转换模块先将12V电压转换为5V电压为最小系统板提供 5V电压，最小系统板是控制的核心，通过通讯总线单元能够实现与PC上位机1的网关通信，布线采用分布式布线方式，无需将电线统一拉至机柜，布线更加灵活、整洁。

(3)由于调光驱动模块设置为三路反向器电路，每路反向器电路均包括一反向器和一MOS开关管，反向器的集电极通过一限流电阻分别与最小系统板的TR引脚、TG引脚、TB引脚相连，反向器的基极与MOS开关管的栅极相连，反向器的发射极和MOS开关管的漏极均接地，通过设置限流电阻能够为三路灯具提供有效的工作电流。本实用新型适配市面上常规的筒灯、射灯或天花灯，大大降低了对灯具的要求。

附图说明

图1是本实用新型的一种基于工业总线的冷暖色调光电路的整体结构图；

图2是本实用新型的一种基于工业总线的冷暖色调光电路的接线图；

图3是本实用新型的一种基于工业总线的冷暖色调光电路的调光控制模块的电路原理图；

图4是本实用新型的一种基于工业总线的冷暖色调光电路的反向器电路的电路原理图；

图5是本实用新型的一种基于工业总线的冷暖色调光电路的电源转换模块的电路原理图；

图6是本实用新型的一种基于工业总线的冷暖色调光电路的通讯总线单元的电路原理图。

图中：1-PC上位机；2-调光驱动模块；3-调光控制模块；4-通讯总线单元；5-灯具；6-指示灯；7-按键；8-开关电源；9-电源转换模块；10-最小系统板；11-振荡电路；12-无源晶振；13-第一电容器；14-第二电容器；15- 反向器；16-MOS开关管；17-限流电阻；18-拨码开关电路；19-ISP接口； 20-稳压器；21-第一电解电容；22-第二电解电容；23-滤波电容。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图6所示，本实用新型提供一种基于工业总线的冷暖色调光电路，包括PC上位机1、调光驱动模块2、调光控制模块3、通讯总线单元4 和三路灯具5，所述PC上位机1通过线缆与所述通讯总线单元4电性连接，所述通讯总线单元4和所述调光驱动模块2以及所述调光控制模块3均为电性连接，所述调光驱动模块2与所述灯具5电性连接，所述PC上位机1通过所述通讯总线单元4与所述调光驱动模块2以及所述调光可控制模块3之间实现通信，所述调光驱动模块2用于将市电220V转为供所述灯具5使用的工作电压，所述调光控制模块3用于接收来自所述通讯总线单元4发出的总线信号并进行解析，通过所述调光控制模块3对所述灯具5进行电压导通控制以实现混色调光过程，所述调光控制模块3还电性连接有指示灯6和按键7，所述调光控制模块3电性连接有开关电源8，所述开关电源8设置为 12V，所述开关电源8用于为所述调光控制模块提供电能。

在本实施例中，进一步地，所述调光控制模块3包括电源转换模块9和最小系统板10，所述电源转换模块9用于将12V电压转换为5V电压，所述最小系统板10采用ATmega48PA的型号芯片，所述最小系统板10通过其 XTAL1和XTAL2引脚外接有振荡电路11，所述振荡电路11用于产生精确的时钟信号进而提高所述最小系统板10进行数据处理时的波特率精确度。

在本实施例中，进一步地，所述振荡电路11包括无源晶振12、第一电容器13和第二电容器14，所述无源晶振12的两端与所述最小系统板10的 XTAL1和XTAL2引脚相连，且所述无源晶振12的两端均通过所述第一电容器 13和所述第二电容器14接地，所述无源晶振12设置为16M的无源晶振。

在本实施例中，进一步地，所述调光驱动模块2包括三路反向器电路，每路所述反向器电路均包括一反向器15和一MOS开关管16，所述反向器15 的集电极通过一限流电阻17分别与所述最小系统板10的TR引脚、TG引脚、 TB引脚相连，所述反向器15的基极与所述MOS开关管16的栅极相连，所述反向器15的发射极和所述MOS开关管16的漏极均接地，通过设置限流电阻 17是为了给三路灯具5提供有效的工作电流。

在本实施例中，进一步地，所述最小系统板10电性连接有拨码开关电路18，所述拨码开关电路18用于通过手动设置电路通断实现地址选择，所述拨码开关电路18的PD4引脚、PD3引脚、PD2引脚、PC5引脚、PC4引脚、 PC3引脚、PC2引脚、PC1引脚和PC0引脚分别与所述最小系统板10的PD4 引脚、PD3引脚、PD2引脚、PC5引脚、PC4引脚、PC3引脚、PC2引脚、PC1 引脚和PC0引脚相连。这种接线方式利用二进制编码原理设置拨码，从而拉低端口电平，来确定接收调光数据的起始地址。

在本实施例中，进一步地，所述最小系统板10通过其MOSI主机数据输出引脚、MISO主机数据输入引脚、SCK串行总线引脚电性连接有ISP接口19，所述ISP接口19用于实现所述PC上位机1到所述最小系统板10的可编程功能。PB5作为SCK串行总线引脚用于使用SPI串行总线接口；PB4作为MISO 主机数据输入引脚实现SPI总线接口的主机数据输入，PB3作为MOSI主机数据输出引脚实现SPI总线接口的主机数据输出。

在本实施例中，进一步地，所述电源转换模块9包括稳压器20、第一电解电容21和第二电解电容22，所述第一电解电容21的一端与所述稳压器 20的输入端相连，所述第一电解电容21的另一端接地，所述第二电解电容 22的一端与所述稳压器20的输出端相连，所述第二电解电容22的另一端接地，所述第二电解电容22的两端并联有滤波电容23，所述滤波电容23用于对高频波纹进行滤波。通过将电源转换模块9设置为包括稳压器20、第一电解电容21和第二电解电容22，能够保证电源转换的稳定性。

在本实施例中，进一步地，所述稳压器20的型号采用AMS1117-5的稳压器20，所述第一电解电容21的电容量设置为470μF，所述第二电解电容 22的电容量设置为220μF，所述滤波电容23的电容量设置为0.1μF， AMS1117-5型号的稳压器20工作温度范围为－20℃～+120℃，输出电压精度高达1％，价格比DC-DC电源管理IC低廉，而且设计时外围配套简单，电路所占面积小。

在本实施例中，进一步地，所述通讯总线单元4采用的是型号为 SN75176B的芯片，用于将所述PC上位机1发出的调光数据信号转换为TTL 电平信号传输给所述最小系统板10进行识别，所述通讯总线单元4的RO引脚和DI引脚分别与所述最小系统板10的RXD引脚和TXD引脚相连。通讯总线单元4采用RS-485收发器，通过平衡发送和差分接收的方式传递信号，可进行长距离信号传输，工作方式为多点通信的半双工模式。

在本实施例中，进一步地，所述灯具5设置为筒灯、射灯或天花灯，所述灯具的工作功率为3W至12W，适配市面上常规的筒灯、射灯或天花灯，大大降低了对灯具5的要求。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：工作时，调光驱动模块2先将市电220V转为供灯具5使用的工作电压，调光控制模块3接收来自通讯总线单元4发出的总线信号并进行解析，通过调光控制模块3对灯具5进行电压导通控制，具体通过调光驱动模块2的PWM波开启和关闭LED来改变正向电流的导通时间以达到亮度调节的效果，进而实现混色调光过程，此外，调光控制模块3还电性连接有指示灯6和按键7，指示灯6用于指示通信收发状态、系统工作状态，按键7通过长短按区分，便于工程人员快捷操作、进行参数设置，PC上位机1通过通讯总线单元4与调光驱动模块2以及调光可控制模块3之间实现通信，调光控制模块3电性连接有开关电源8，开关电源8设置为12V，开关电源8用于为调光控制模块提供电能，电源转换模块 9先将12V电压转换为5V电压为最小系统板10提供5V电压，最小系统板 10是控制的核心，通过通讯总线单元4能够实现与PC上位机1的网关通信，布线采用分布式布线方式，灯具5就近放置模块，无需将电线统一拉至机柜，布线更加灵活、整洁。

由于三路灯具5中红绿蓝的导通压降各不相同，红光一般为2V，绿光和蓝光一般为3V，反向器15的集电极通过一限流电阻17分别与所述最小系统板10的TR引脚、TG引脚、TB引脚相连，所述反向器15的基极与所述MOS 开关管16的栅极相连，所述反向器15的发射极和所述MOS开关管16的漏极均接地，通过设置限流电阻17是为了给三路灯具5提供有效的工作电流。本实用新型适配市面上常规的筒灯、射灯或天花灯，大大降低了对灯具5的要求；此外，通过PC上位机1、调光驱动模块2、调光控制模块3、通讯总线单元4和三路灯具5之间的相互配合，能够实现对灯具5进行调光的过程，调光线性更好，特别是低亮度也能保证灯不闪烁。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种基于工业总线的冷暖色调光电路，其特征在于，包括PC上位机(1)、调光驱动模块(2)、调光控制模块(3)、通讯总线单元(4)和三路灯具(5)，所述PC上位机(1)通过线缆与所述通讯总线单元(4)电性连接，所述通讯总线单元(4)和所述调光驱动模块(2)以及所述调光控制模块(3)均为电性连接，所述调光驱动模块(2)与所述灯具(5)电性连接，所述PC上位机(1)通过所述通讯总线单元(4)与所述调光驱动模块(2)以及所述调光可控制模块(3)之间实现通信，所述调光驱动模块(2)用于将市电220V转为供所述灯具(5)使用的工作电压，所述调光控制模块(3)用于接收来自所述通讯总线单元(4)发出的总线信号并进行解析，通过所述调光控制模块(3)对所述灯具(5)进行电压导通控制以实现混色调光过程，所述调光控制模块(3)还电性连接有指示灯(6)和按键(7)，所述调光控制模块(3)电性连接有开关电源(8)，所述开关电源(8)用于为所述调光控制模块提供电能。

2.根据权利要求1所述的一种基于工业总线的冷暖色调光电路，其特征在于，所述调光控制模块(3)包括电源转换模块(9)和最小系统板(10)，所述电源转换模块(9)用于将12V电压转换为5V电压，所述最小系统板(10)采用ATmega48PA的型号芯片，所述最小系统板(10)通过其XTAL1和XTAL2引脚外接有振荡电路(11)，所述振荡电路(11)用于产生精确的时钟信号进而提高所述最小系统板(10)进行数据处理时的波特率精确度。

3.根据权利要求2所述的一种基于工业总线的冷暖色调光电路，其特征在于，所述振荡电路(11)包括无源晶振(12)、第一电容器(13)和第二电容器(14)，所述无源晶振(12)的两端与所述最小系统板(10)的XTAL1和XTAL2引脚相连，且所述无源晶振(12)的两端均通过所述第一电容器(13)和所述第二电容器(14)接地，所述无源晶振(12)设置为16M的无源晶振(12)。

4.根据权利要求2所述的一种基于工业总线的冷暖色调光电路，其特征在于，所述调光驱动模块(2)包括三路反向器电路，每路所述反向器电路均包括一反向器(15)和一MOS开关管(16)，所述反向器(15)的集电极通过一限流电阻(17)分别与所述最小系统板(10)的TR引脚、TG引脚、TB引脚相连，所述反向器(15)的基极与所述MOS开关管(16)的栅极相连，所述反向器(15)的发射极和所述MOS开关管(16)的漏极均接地。

5.根据权利要求2所述的一种基于工业总线的冷暖色调光电路，其特征在于，所述最小系统板(10)电性连接有拨码开关电路(18)，所述拨码开关电路(18)用于通过手动设置电路通断实现地址选择，所述拨码开关电路(18)的PD4引脚、PD3引脚、PD2引脚、PC5引脚、PC4引脚、PC3引脚、PC2引脚、PC1引脚和PC0引脚分别与所述最小系统板(10)的PD4引脚、PD3引脚、PD2引脚、PC5引脚、PC4引脚、PC3引脚、PC2引脚、PC1引脚和PC0引脚相连。

6.根据权利要求2所述的一种基于工业总线的冷暖色调光电路，其特征在于，所述最小系统板(10)通过其MOSI主机数据输出引脚、MISO主机数据输入引脚、SCK串行总线引脚电性连接有ISP接口(19)，所述ISP接口(19)用于实现所述PC上位机(1)到所述最小系统板(10)的可编程功能。

7.根据权利要求2所述的一种基于工业总线的冷暖色调光电路，其特征在于，所述电源转换模块(9)包括稳压器(20)、第一电解电容(21)和第二电解电容(22)，所述第一电解电容(21)的一端与所述稳压器(20)的输入端相连，所述第一电解电容(21)的另一端接地，所述第二电解电容(22)的一端与所述稳压器(20)的输出端相连，所述第二电解电容(22)的另一端接地，所述第二电解电容(22)的两端并联有滤波电容(23)，所述滤波电容(23)用于对高频波纹进行滤波。

8.根据权利要求7所述的一种基于工业总线的冷暖色调光电路，其特征在于，所述稳压器(20)的型号采用AMS1117-5的稳压器(20)，所述第一电解电容(21)的电容量设置为470μF，所述第二电解电容(22)的电容量设置为220μF，所述滤波电容(23)的电容量设置为0.1μF。

9.根据权利要求2所述的一种基于工业总线的冷暖色调光电路，其特征在于，所述通讯总线单元(4)采用的是型号为SN75176B的芯片，用于将所述PC上位机(1)发出的调光数据信号转换为TTL电平信号传输给所述最小系统板(10)进行识别，所述通讯总线单元(4)的RO引脚和DI引脚分别与所述最小系统板(10)的RXD引脚和TXD引脚相连。

10.根据权利要求1所述的一种基于工业总线的冷暖色调光电路，其特征在于，所述灯具(5)设置为筒灯、射灯或天花灯，所述灯具的工作功率为3W至12W。

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