CN214591448U - 一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路，包括：驱动电路，所述驱动电路由核心板控制，通过N沟道MOS管传入LED电流回路控制LED的状态，所述驱动电路包括：LED电流采集电路、LED电流大小判断电路和故障判断隔离电路；在LED的负端与地之间串入采样电路，组成所述LED电流采集电路，所述采样电路的正极性端接第五电阻(R10)一端，负极性端接第二电阻(R5)一端，第五电阻(R10)另一端接运算放大器的正相输入端，第二电阻(R5)的另一端接运算放大器的反相输入端，构成差分放大电路。该电路设计简单巧妙，可有效地解决出现LED灭灯时无法及时上报的隐患。

Description

一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路

技术领域

本实用新型涉及可见光通信系统领域，尤其涉及一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路。

背景技术

这些年来，享有“绿色照明”称号的半导体(LED)照明技术发展迅猛。与传统照明光源相比，白光LED不仅功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保，更具有调制性能好、响应灵敏度高等优点。利用LED的这种特性，它用作照明的同时，还可以把信号调制到 LED可见光束上进行传输，实现一种新兴的光无线通信技术。

可见光通讯技术以抗电磁干扰、无需射频认证、保密性强、安全可靠的优点发挥着巨大的作用，而现有的可见光通讯的传输方式，由于可见光发射装置调制的光信号功率较低，并且在空间传输过程中大量衰减。

如图1所示为基于LED远距离通信系统的原理框图：该系统包括：

辅助电源，将外网交流电转换成系统内部各个模块所需的直流电，辅助电源具有通过认证，具有电磁兼容性；

LED恒流源，为BUCK恒流源，将辅助电源提供的直流电压转换成稳定电流，为LED提供稳定的电流，恒流源包含恒流电路，限压电路，短路保护电路；

上位机通过网口电路将信息，传输至核心板，核心板上包含一款FPGA芯片，用于处理网络信号，然后将处理信号进行编码下发；

AD采集电路，采用高速AD采集芯片，采集终端发送的红外数据，进行解码，然后编码经过网口电路发至上位机；

FPGA发送带有信息的编码发送至驱动电路，LED恒流源接入驱动电路，驱动电路控制LED进行点亮和熄灭，实现输出的传输。

实际使用中发现上述电路设计存在一定的问题：在应用过程中，如果LED损坏、驱动电路故障或者恒流源损坏，系统中并没有故障检测电路和告警电路，导致出现led灭灯时，不能及时上报进行更换，导致出现通讯盲区。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路，该电路设计简单巧妙，可有效地解决出现LED灭灯时无法及时上报的隐患，详见下文描述：

一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路，包括：驱动电路，所述驱动电路由核心板控制，通过N沟道MOS管传入LED电流回路控制LED的状态，所述驱动电路包括：LED电流采集电路、LED电流大小判断电路和故障判断隔离电路；

在LED的负端与地之间串入取样电路，组成所述LED电流采集电路，所述取样样电路的正极性端接第五电阻R10一端，负极性端接第二电阻R5一端，第五电阻R10另一端接运算放大器的正相输入端，第二电阻R5的另一端接运算放大器的反相输入端，构成差分放大电路。

其中，所述LED电流大小判断电路包括：

放大后的电压信号接第一二极管D1的正极，实现电流单向传送，经第三电阻R8和第一电容C3组成的滤波电路，连接到第四电阻R9一端，第四电阻R9另一端与比较器的反相输入端相连，基准信号Vref通过第六电阻R11输入到比较器的正相输入端，第一电阻 R4和第二二极管D2组成回差电路。

进一步地，所述故障判断隔离电路包括：光耦和比较器，

LED点亮时，比较器输出低电平光耦第4引脚为低电平，接入由第七电阻R12与第二电容C4组成的RC滤波电路，故障信号为低电平输出到核心板；

LED的电流小于基准信号时，比较器输出为高电平光耦第4引脚为高电平，故障信号为低电平输出到核心板，LED为故障状态通过网口上传到核心板。

其中，所述运算放大器的型号为LM358。所述光耦的型号为ACPL-217-56AE；核心板为FPGA，型号为XC7Z010-1CLG400；比较器的型号为LM293。

本实用新型提供的技术方案的有益效果是：

1、本产品增加了LED电流采集电路，实时采集LED的电流；

2、本产品增加了LED电流判断电路，判断实时的电流大小，当回路电流小于阈值时，进行对外告警；

3、本产品增加了故障判断隔离电路，减少大电流开关电路对FPGA的干扰。

附图说明

图1为现有技术中的基于LED远距离通信系统的原理框图；

图2为本实用新型提供的一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

为了解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路，参见图1，用于可见光通信系统包括：辅助电源电路、LED恒流源、驱动电路、LED、网口、网口电路、FPGA、AD采集和红外接收装置。

其中，驱动电路由核心板控制，通过N沟道MOS传入LED电流回路控制LED的状态，实现高速点亮或熄灭，达到信号传输的效果。

本实用新型在原有的驱动电路基础上增加LED电流采集电路、LED电流大小判断电路和故障判断隔离电路。

如图2所示，在LED灯的负端与GND之间串入采样电路，组成LED电流采集电路，取样电路的“+”端接到R10，取样电路的“-”端接到R5，R10接到运算放大器U5A正相输入端，电阻R5接到运算放大器U5A的反相输入端，构成差分放大电路，将微小的电压信号进行放大。

放大后的电压信号接到二极管D1的正极，经过二极管D1实现电流单向传送，经过电阻R8和电容C3组成的滤波电路，连接到电阻R9，电阻R9与比较器U6A的反相输入端相连，精准的基准信号Vref通过电阻R11输入到比较器U6A的正相输入端，两者进行比较，以此对LED的电流进行大小判断，此部分为LED电流大小判断电路，电阻R4和二极管D2组成回差电路，防止电路抖动。

由光耦U1和比较器U6A组成了故障判断隔离电路，LED正常点亮时，比较器U6A 输出低电平，光耦U1导通，U1的第4引脚为低电平，接入由电阻R12与电容C4组成的 RC滤波电路使其防止出现干扰信号，故障信号FAULT为低电平输出到FPGA，判断LED 为正常状态；当LED的电流小于一定的Vref设定值时，比较器U6A输出端电平翻转输出为高电平，光耦U1关断，光耦U1的第4引脚为高电平，FAULT为高电平输出到FPGA，判断LED为故障状态，通过网口上传到上位机，实现LED故障上报功能。光耦U1起到隔离作用，减少对FPGA的干扰。其中，光耦U1的型号为ACPL-217-56AE；FPGA的型号为XC7Z010-1CLG400；比较器U6A的型号为LM293；运算放大器U5A的型号为LM358。

本实用新型实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路，包括：驱动电路，所述驱动电路由核心板控制，通过N沟道MOS管传入LED电流回路控制LED的状态，其特征在于，所述驱动电路包括：LED电流采集电路、LED电流大小判断电路和故障判断隔离电路；

在LED的负端与地之间串入取样电路，组成所述LED电流采集电路，所述取样电路的正极性端接第五电阻(R10)一端，负极性端接第二电阻(R5)一端，第五电阻(R10)另一端接运算放大器的正相输入端，第二电阻(R5)的另一端接运算放大器的反相输入端，构成差分放大电路。

2.根据权利要求1所述的一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路，其特征在于，所述LED电流大小判断电路包括：

放大后的电压信号接第一二极管(D1)的正极，实现电流单向传送，经第三电阻(R8)和第一电容(C3)组成的滤波电路，连接到第四电阻(R9)一端，第四电阻(R9)另一端与比较器的反相输入端相连，基准信号Vref通过第六电阻(R11)输入到比较器的正相输入端，第一电阻(R4)和第二二极管(D2)组成回差电路。

3.根据权利要求2所述的一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路，其特征在于，所述故障判断隔离电路包括：光耦和比较器，

LED点亮时，比较器输出低电平光耦第4引脚为低电平，接入由第七电阻(R12)与第二电容(C4)组成的RC滤波电路，故障信号为低电平输出到核心板；

LED的电流小于基准信号时，比较器输出为高电平光耦第4引脚为高电平，故障信号为低电平输出到核心板，LED为故障状态通过网口上传到核心板。

4.根据权利要求1所述的一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路，其特征在于，所述运算放大器的型号为LM358。

5.根据权利要求3所述的一种用于可见光通信系统的灭灯故障报警电路，其特征在于，所述光耦的型号为ACPL-217-56AE；核心板为FPGA，型号为XC7Z010-1CLG400；比较器的型号为LM293。

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