一種室內免布線的led燈飾控制系統的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種室內免布線的LED燈飾控制系統，每個燈飾控制器的交流電源輸入端均接于原插座、開關負載的接線端上并移去負載，這樣，當節(jié)假日時裝上燈飾，不用時卸下即可，無須通信線無須布線。在同步時間和燈飾控制器的軟件控制下可完成各LED燈之間各種顯示花樣，并保持長期同步，規(guī)律顯示。
【專利說明】
一種室內免布線的LED燈飾控制系統
(一)技術領域:
[0001 ]本發(fā)明涉及一種室內免布線的LED燈飾控制系統，每個燈飾控制器的交流電源輸入端均接于原插座、開關負載的接線端上并移去負載，這樣，當節(jié)假日時裝上燈飾，不用時卸下即可，無須通信線無須布線。在同步時間和燈飾控制器的軟件控制下可完成各LED燈之間各種顯示花樣，并保持長久同步，規(guī)律顯示。
(二)【背景技術】:
[0002]由電力網提供電源的控制系統，其各電子設備或模塊間都是通過專用線路通信，來糾正各電子設備或電子模塊的計時時間，達到同步運行目的。由于采用專用線路通信使布線復雜化并增加成本，如果計時時間不通過線路通信糾正，則由于傳統計時誤差，運行數小時后，其累積計時誤差會使系統控制動作不一致，可能造成系統崩潰，在一些經常變更設計，布線工程量大的場合其產品應用受到限制。
(三)
【發(fā)明內容】
:
[0003]現有各LED燈之間采用預置協同同步控制的LED燈飾系統，例如內控方式的LED燈飾，它是采用常規(guī)計時方式實現同步控制，由于常規(guī)計時方式的計時累積誤差大，各LED燈只能限制在有限時間內完成全部燈飾花樣，其燈飾效果不能做得很復雜。本發(fā)明涉及一種室內免布線的LED燈飾控制系統建立受電網周波糾正的同步時間，使系統能保持長久同步，抗干擾能力強。一般單元房間內都有一個總開關控制著一些插座和開關，該開關用于控制照明和吊扇、壁燈。當該房間需要臨時布置LED燈飾時，根據需要選擇所有或部分的插座、開關電器改為燈飾用，其它不變。每個燈飾控制器的交流電源輸入端均接于所述插座、開關電器的接線端上并移去開關電器，這樣，當節(jié)假日時裝上燈飾，不用時卸下即可，無須通信線無須布線，當接通所述總開關后，在同步時間和燈飾控制器的軟件控制下可完成各LED燈之間有規(guī)律的漸亮、漸暗、夢幻燈光、互相跳動、各燈之間的堆砌、流動等各種顯示花樣，并保持長久同步，規(guī)律顯示。其顯示模式選擇，是在剛開機后的一段特定時間，各燈飾控制器依序共同顯示不同顏色的組合(例如紅藍，藍綠，紅綠，紅綠藍等)，然后選擇與顏色組合相對應的顯示模式關機保存，它是在編號時段當檢測不到電網周波信號時，單片機依靠其電源電容的儲能將編號數據存入非易失存儲器中。
[0004]本發(fā)明利用電力網周波的正半周上升段，取三個甄別點實現對周波信號的識別判定，再利用周波時間建立同步時間，實現系統中各燈飾控制器的同步運行。
[0005]各燈飾控制器的周波識別電路如圖2所示，由三個采用滯回比較器的電壓比較器組成，每個電壓比較器中均包含濾波電路，其電壓比較器的基準電壓由穩(wěn)壓電路提供。系統設置時鐘計時器和同步計時器。如果檢測到相臨的兩個周波信號均為真，則取出該兩個相鄰的周波信號過零之間的時鐘計時器計時時間，按序存入周波時間存儲單元中，該周波時間存儲單元可存放100個周波時間，存滿時每存入一個周波時間，均先移除最先存入的一個周波時間，并計算存入的周波時間的平均值Tz并保存，利用Tz值鑒別待識別周波信號，以降低電力網頻率波動的影響，同時采用三個甄別點降低誤判可能性。
[0006]三個比較器分別用于三個甄別點，即甄別點0、甄別點1、甄別點2，如圖1所示。在周波正半周上升段的周波過零處，即甄別點O設置電壓過零比較器，其余二個比較器分別設置在周波正半周上升段，峰值電壓的35%至50%處的甄別點I和50%至70%處的甄別點2。
[0007]周波信號判定:單片機在設定時間開中斷后，時鐘計時器清零并開始計時，當周波電壓過零時，設置在甄別點O的電壓過零比較器VO的輸出電壓翻轉，在其電壓下降沿產生中斷，記錄其過零點中斷時間ThO并關中斷;此后，單片機掃描甄別點I處電壓比較器Vl的輸出電壓，當周波電壓達到Vl的閾值電壓時，輸出電壓從高到低翻轉，掃描記錄其翻轉時間Thl;同樣掃描記錄甄別點2處電壓比較器V2輸出電壓翻轉時間Th2 O將ThO與電壓過零比較器VO的輸出電壓翻轉時間設定值T s O作比較;T h I與電壓比較器VI的輸出電壓翻轉時間設定值Tsl以及Th2與電壓比較器V2的輸出電壓翻轉時間設定值Ts2分別作比較，如果在允許誤差范圍內，則檢測到的該甄別信號為真，否則為假。上述判定甄別信號為真時，計算本次周波信號過零與相鄰前一次甄別信號為真時的周波信號過零間的時鐘計時器計時時間Tzu，將其與周波時間的平均值Tz作比較，如果不超過設定周波時間誤差Tzv則周波信號為真，這時保存Tzu并取20ms與同步計時器計時時間相加，將相加的值存入同步計時器中。
[0008]當時鐘計時器以周波電壓過零開始計時，則計時到16ms至18.5ms間的開中斷時間設定值Tk時開中斷，時鐘計時器計時到25ms至27ms間的關中斷時間設定值Tn時關中斷。
[0009]系統開機后，時鐘計時器開始計時，當檢測到第一個周波電壓過零時，設置在甄別點O的電壓過零比較器VO的輸出電壓翻轉，從而產生中斷，取出周波電壓過零點的時間TO保存，將時鐘計時器清零并開始計時，這時周波電壓過零時間ThO為0，同時單片機按上述方法掃描并判定甄別信號。由于檢測的是第一個周波，時鐘計時器是在周波電壓過零時開始計時，其ThO、Th I和Th2的值均須加上周波時間20ms減去開中斷時間設定值Tk的差值，如果三個甄別信號為真，取出的周波電壓過零點的時間TO作為初始時間存入同步計時器中，下一次即第一次開中斷時間取Tk。否則為假時，此時時鐘計時器時間須加上T0，繼續(xù)檢測。
[0010]當檢測到第一個和相鄰的第二個周波電壓過零時，由于未保存檢測的周波時間，因此兩次周波信號過零間的時鐘計時器計時時間是與周波時間20ms作比較，判定周波信號為真時，則是取20ms減ThO的差值與同步計時器計時時間相加，即第一次保存標準周波時間20ms，需扣除其ThO值，這是因為此后每次檢測到周波信號為真時，均在開中斷時將時鐘計時器清零后重新開始計時，并且是在開中斷時將標準周波時間計入同步計時器中，開中斷后時鐘計時器清零，否則判定周波信號為假時，此時時鐘計時器時間須加上T1 = T0+Tk，繼續(xù)按上述方法重新檢測第一個周波。當檢測第一個周波信號為真后，恢復以上所述的周波信號判定。
[0011]如圖1所示，如果檢測到周波信號為假，下一次開中斷時間均在本次開中斷時間后，經延時周波時間的平均值Tz時開中斷，并在開中斷后延時Tns時關中斷，設置關中斷時間是當周波信號在甄別點O時沒有產生中斷，這時須在超過TsO允許誤差范圍的設定時間點開始掃描，以及掃描甄別點I和甄別點2時，電壓比較器輸出電壓沒有產生翻轉，都在關中斷時間Tns關中斷和停止掃描，Tns為:
[0012]Tns = Tn-Tk
[0013]如果檢測到周波信號為真，則下一周波開中斷時間Tks為:
[0014]Tks = Tk+ThO
[0015]即從第一次開中斷時間取Tk之后，時鐘計時器均是計時到Tks開中斷，并清零后重新開始計時，計時到Tns時關中斷，從而使同步計時器時間受到周波電壓過零時間的糾正。
[0016]重復上述過程。如果所述檢測到的上一周波信號為真，本周波判定時，甄別信號為假，或檢測到的周波時間與周波時間的平均值Tz比較超過設定周波時間誤差Tzv，或時鐘計時器計時到關中斷時間設定值Tns時，電壓過零比較器VO輸出電壓未翻轉，沒有產生中斷，則在時鐘計時器計時到Tns時關中斷，這時記未計周波數N為I并存儲，下一次開中斷時間是在上次開中斷時間經過Tz后開中斷，時鐘計時器在開中斷后清零并計時，計時到Tns時關中斷，此后每次判定周波信號真?zhèn)?，如為假或本次檢測甄別信號雖為真但上次為假，則取N，將N+1后回存于存儲器中。
[0017]當檢測到周波信號為真時，則取出存儲器中N保存，并將存儲器中N置零，并恢復使用設定值Tks，這時取(N+1) X 20ms的值加于同步計時器中。
[0018]系統同步時間為同步計時器的時間，再加上當前正在計時的時鐘計時器的時間。
[0019]判定甄別點信號真?zhèn)螘r，ThO、Thl、Th2是通過與電壓比較器輸出電壓翻轉時間設定值TS0、Tsl、Ts2作比較看是否超差，來判定甄別點信號真?zhèn)?，可以選擇:ThO、Thl、Th2均為真時該周波甄別信號為真，或者ThO為真，同時Thl、Th2之一為真時，或者Thl、Th2為真時，該周波甄別信號為真，視對判定周波信號真?zhèn)尾煌蠖ā?br>[0020]如果電力網故障，當N大于25至70間的一個設定值時，由于系統中各同步的燈飾控制器，其檢測的Tz值和N值可能不同，這時，電力網頻率累積誤差，可能造成同步計時器時間無法通過檢測到真實周波信號時得到糾正，當檢測到周波信號為真時，這時采用時鐘計時器的累計計時值直接加于同步計時器中，以減少系統的不同步時間，累計計時值為NXTz+20ms。電力網正常運營情況下N遠小于25。
[0021]允許的周波時間誤差Tzv和電壓比較器輸出電壓的翻轉時間設定值，由試驗評估取其平均值獲得。
(四)【附圖說明】:
[0022]圖1是周波甄別數據關系示意圖；
[0023]圖2是周波甄別電路結構示意圖；
[0024]圖3是一種室內免布線的LED燈飾控制系統的電路結構方框圖。
(五)【具體實施方式】:
[0025]圖3是一種室內免布線的LED燈飾控制系統的電路結構方框圖，包括:LED燈(10)、燈飾控制器(11)、周波甄別電路(12)、電器(13)，其中周波甄別電路(12)和圖2中單片機(U0)均分別包含在各燈飾控制器(11)中，電器(13)指接于開關電路中的原有電器。
[0026]圖2是周波甄別電路(12)的結構示意圖，由:輸入電路(SO)、電壓過零檢測模塊(VOK電壓比較器(Vl)和電壓比較器(V2)構成。圖2中單片機(UO)是各燈飾控制器(11)中的單片機。輸入電路(SO)用于將電力網交流電壓通過電阻和二極管的分壓，轉換為電壓比較器合適的穩(wěn)定的輸入電壓。單片機(UO)采用89C55WD電壓過零檢測模塊(VO)、電壓比較器(VI)、電壓比較器(V2)均使用專用的電壓比較器LM339，其基準電壓是采用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電路來穩(wěn)定電壓比較器的閾值電壓。
[0027]當電力網交流電壓周波信號過零時，電壓過零檢測模塊(VO)的輸出電壓跳變，單片機(UO)產生中斷，記錄中斷時間，同時單片機(UO)還用于掃描電壓比較器(Vl)和電壓比較器(V2)的輸出電壓，當輸出電壓跳變時記錄跳變時間，用于判定電力網周波信號從而產生同步時間。
【主權項】
1.本發(fā)明涉及一種室內免布線的LED燈飾控制系統其特征是，選擇所有或部分的插座、開關電器改為燈飾用，其它不變，每個燈飾控制器的交流電源輸入端均接于所述插座、開關電器的接線端上并移去開關電器，其顯示模式選擇，是在剛開機后的一段特定時間，各燈飾控制器依序共同顯示不同顏色的組合，然后選擇與顏色組合相對應的顯示模式關機保存，它是在編號時段當檢測不到電網周波信號時，單片機依靠其電源電容的儲能將編號數據存入非易失存儲器中； 本發(fā)明利用電力網周波的正半周上升段，取三個甄別點實現對周波信號的識別判定，再利用周波時間建立同步時間；各燈飾控制器的周波識別電路由三個采用滯回比較器的電壓比較器組成，每個電壓比較器中均包含濾波電路，系統設置時鐘計時器和同步計時器，如果檢測到相臨的兩個周波信號均為真，則取出該兩個相鄰的周波信號過零之間的時鐘計時器計時時間，按序存入周波時間存儲單元中，存滿100個周波時間時每存入一個周波時間，均先移除最先存入的一個周波時間，并計算存入的周波時間的平均值Tz并保存，利用Tz值鑒別待識別周波信號； 三個比較器分別用于三個甄別點，即甄別點0、甄別點1、甄別點2，在周波正半周上升段的周波過零處，即甄別點O設置電壓過零比較器，其余二個比較器分別設置在周波正半周上升段，峰值電壓的35 %至50 %處的甄別點I和50 %至70 %處的甄別點2 ； 周波信號判定:單片機在設定時間開中斷后，時鐘計時器清零并開始計時，當周波電壓過零時，設置在甄別點O的電壓過零比較器VO的輸出電壓翻轉，在其電壓下降沿產生中斷，記錄其過零點中斷時間ThO并關中斷;此后，單片機掃描甄別點I處電壓比較器Vl的輸出電壓，當周波電壓達到Vl的閾值電壓時，輸出電壓從高到低翻轉，掃描記錄其翻轉時間Thl;同樣掃描記錄甄別點2處電壓比較器V2輸出電壓翻轉時間Th2，如果上述翻轉時間在允許誤差范圍內，則檢測到的該甄別信號為真，否則為假，上述判定甄別信號為真時，計算本次周波信號過零與相鄰前一次甄別信號為真時的周波信號過零間的時鐘計時器計時時間Tzu，將其與周波時間的平均值Tz作比較，如果不超過設定周波時間誤差Tzv則周波信號為真，這時保存Tzu并取20ms與同步計時器計時時間相加，將相加的值存入同步計時器中； 當時鐘計時器以周波電壓過零開始計時，則計時到16ms至18.5ms間的開中斷時間設定值Tk時開中斷，時鐘計時器計時到25ms至27ms間的關中斷時間設定值Tn時關中斷； 當檢測到第一個周波電壓過零時，設置在甄別點O的電壓過零比較器VO的輸出電壓翻轉，從而產生中斷，取出周波電壓過零點的時間TO保存，將時鐘計時器清零并開始計時，這時周波電壓過零時間ThO為O，同時單片機按上述方法掃描并判定甄別信號，其ThO、Thl和Th2的值均須加上周波時間20ms減去開中斷時間設定值Tk的差值，如果三個甄別信號為真，取出的周波電壓過零點的時間TO作為初始時間存入同步計時器中，下一次即第一次開中斷時間取Tk，否則為假時，此時時鐘計時器時間須加上TO，繼續(xù)檢測； 當檢測到第一個和相鄰的第二個周波電壓過零時，并判定周波信號為真時，則是取20ms減ThO的差值與同步計時器計時時間相加，開中斷后時鐘計時器清零，否則判定周波信號為假時，此時時鐘計時器時間須加上T1 = T0+Tk，繼續(xù)按上述方法重新檢測第一個周波，當檢測第一個周波信號為真后，恢復以上所述的周波信號判定； 如果檢測到周波信號為假，下一次開中斷時間均在本次開中斷時間后，經延時周波時間的平均值Tz時開中斷，并在開中斷后延時Tns時關中斷，設置關中斷時間是當周波信號在甄別為假時，都在關中斷時間Tns關中斷和停止掃描，Tns為: Tns = Tn-Tk 如果檢測到周波信號為真，則下一周波開中斷時間Tks為:Tks = Tk+ThO 即從第一次開中斷時間取Tk之后，時鐘計時器均是計時到Tks開中斷，并清零后重新開始計時，計時到Tns時關中斷，從而使同步計時器時間受到周波電壓過零時間的糾正； 重復上述過程，如果所述檢測到的上一周波信號為真，本周波判定時，甄別信號為假，則在時鐘計時器計時到Tns時關中斷，這時記未計周波數N為I并存儲，下一次開中斷時間是在上次開中斷時間經過Tz后開中斷，時鐘計時器在開中斷后清零并計時，計時到Tns時關中斷，此后每次判定周波信號真?zhèn)?，如為假或本次檢測甄別信號雖為真但上次為假，則取N，將N+1后回存于存儲器中； 當檢測到周波信號為真時，則取出存儲器中N保存，并將存儲器中N置零，并恢復使用設定值Tks，這時取(N+1) X 20ms的值加于同步計時器中； 系統同步時間為同步計時器的時間，再加上當前正在計時的時鐘計時器的時間； 判定甄別點信號真?zhèn)螘r，選擇:ThO、Thl、Th2均為真時該周波甄別信號為真，或者ThO為真，同時Thl、Th2之一為真時，或者Thl、Th2為真時，該周波甄別信號為真，視對判定周波信號真?zhèn)尾煌蠖ǎ?當N大于25至70間的一個設定值時，采用時鐘計時器的累計計時值直接加于同步計時器中，以減少系統的不同步時間，累計計時值為NXTz+20ms，電力網正常運營情況下N遠小于25; 允許的周波時間誤差Tzv和電壓比較器輸出電壓的翻轉時間設定值，由試驗評估取其平均值獲得。2.根據權利要求1所述的一種室內免布線的LED燈飾控制系統，其特征在于包括: LED燈(1)、燈飾控制器(11)、周波甄別電路(12)，其中單片機(UO)和周波甄別電路(12)均分別包含在各燈飾控制器中； 其中周波甄別電路(12)，由:輸入電路(SO)、電壓過零檢測模塊(VO)、電壓比較器(Vl)和電壓比較器(V2)構成，其中輸入電路(SO)用于將電力網交流電壓通過電阻和二極管的分壓，轉換為電壓比較器合適的穩(wěn)定的輸入電壓。
【文檔編號】H05B33/08GK106028524SQ201610447928
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】張金木
【申請人】福州臺江區(qū)超人電子有限公司