一種led恒流遠(yuǎn)程照明通信系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種LED恒流遠(yuǎn)程照明通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光接收模塊、微控制模塊、繼電器組、通信接口、判決解調(diào)模塊、中央處理器、接收天線、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路、LED燈、電源電路等；所述電源電路分別連接中央處理器和恒流驅(qū)動(dòng)電路；互補(bǔ)恒流電路應(yīng)用LED的恒流驅(qū)動(dòng)電路中，驅(qū)動(dòng)電流變化小。本發(fā)明可以延長(zhǎng)照明設(shè)備的使用壽命，降低照明系統(tǒng)的能源消耗，提高照明系統(tǒng)的通信、照明質(zhì)量。
【專利說明】
一種LED恒流遠(yuǎn)程照明通信系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及照明控制領(lǐng)域，尤其是一種LED恒流遠(yuǎn)程照明通信系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由LED的電學(xué)特性可知，LED的平均正向電流隨著正向電壓的增大呈現(xiàn)大幅度的線性增長(zhǎng)，LED在正向?qū)ê笃湔螂妷旱募?xì)小變動(dòng)將引起LED電流的很大變化，且電流對(duì)LED結(jié)溫影響很大，過大的電流很容易導(dǎo)致LED燈珠結(jié)溫升高而損壞。此外，由LED的光學(xué)特性可知隨著正向電流的增加，LED光通量隨之增大，即亮度增加。因此為了保持LED發(fā)光亮度的恒定，就要保證LED正向電流的穩(wěn)定。
[0003]LED燈具有亮度高、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定、節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)，它將成為下一代的照明工具。由于的高靈敏度和線性調(diào)制特性，采用LED燈光信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)控制，具有非常大的優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的紅外和無線電通信相比，可見光通信具有發(fā)射功率高、無電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。另外，目前運(yùn)用廣泛的照明控制方法線路復(fù)雜，安裝繁瑣，且不易于維護(hù)，浪費(fèi)大量原材料，成本高。因此，可見光通信照明控制系統(tǒng)具有顯著的研究意義和較大的發(fā)展前景，是一種新興的節(jié)能、方便的照明控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的是對(duì)可見光通信的無線控制，克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供了一種能夠達(dá)到線路簡(jiǎn)單，安裝方便，易于維護(hù)，節(jié)省大量原材料，具有太陽能供電系統(tǒng)，降低能耗的一種LED恒流遠(yuǎn)程照明通信系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，提出了如下技術(shù)方案:
[0006]—種LED恒流遠(yuǎn)程照明通信系統(tǒng)，包括通信接口、中央處理器、恒流驅(qū)動(dòng)電路、接收天線、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路、電源電路、LED燈、無線控制器、照明端、光鑰匙模塊;所述中央處理器連接光鑰匙模塊、接收天線、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路、電源電路、LED燈；
[0007]所述系統(tǒng)還包括發(fā)射端和接收端;發(fā)射端可使用00Κ、ΡΡΜ等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號(hào)以高速、明暗變化的規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列LED作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級(jí)，可以采用單片機(jī)配合C++軟件編程進(jìn)行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)字符串的發(fā)送;接收端，采用CCD作為光探測(cè)器，硬件設(shè)備使用高幀頻10fps以上、高靈敏度、高響應(yīng)度CCD相機(jī);相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對(duì)CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號(hào)的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收;所述充電插口設(shè)置于閉合門的側(cè)端；
[0008]所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號(hào)調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路；所述信號(hào)調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號(hào)；所述LED燈是單色的LED;所述光探測(cè)器是可見光波段響應(yīng)較好的CCD光電轉(zhuǎn)換器件;所述接收天線是可變倍數(shù)的光學(xué)鏡頭;所述信號(hào)處理電路與光探測(cè)器相適應(yīng)，用于視頻電信號(hào)的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率;所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過大氣信道進(jìn)行傳輸。
[0009 ]進(jìn)一步地，所述的恒流驅(qū)動(dòng)電路，所述的恒流驅(qū)動(dòng)電路包括整流濾波電路、LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路和互補(bǔ)型兩端恒流源電路，所述整流濾波電路、LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路和互補(bǔ)型兩端恒流源電路依次連接，所述整流濾波電路為與市電電源依次連接的保險(xiǎn)絲、整流橋和濾波電容;所述LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路為多個(gè)串聯(lián)的發(fā)光二極管和與發(fā)光二級(jí)管并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管；所述互補(bǔ)型兩端恒流源電路包括依次串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管Vzl、三極管VQ2、電阻R2，和依次串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管Vz2、三極管VQ1、電阻Rl，所述穩(wěn)壓二極管Vzl正極與三極管VQ2集電極連接，所述三極管VQ2射極與電阻R2連接。
[0010]為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠時(shí)太陽能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電
[0011]在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及恒流驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。
[0012]進(jìn)一步的，太陽能光子通信照明裝置的照明端光接收模塊用BPX21光電二極管完成光信號(hào)的接收和光電信號(hào)轉(zhuǎn)換。電路采用TI公司的可編程12位并行高速A/D轉(zhuǎn)換芯片THS1206，實(shí)現(xiàn)采樣速率6MSample/S(兆采樣/s)的4通道同步采樣，由內(nèi)部控制實(shí)現(xiàn)差分模擬信號(hào)輸入。微控制器模塊用STM32F107完成接收信號(hào)解調(diào)、數(shù)據(jù)幀讀取以及照明控制等功能。STM32F107微控制器的roi2?PB15和Η)8?Η)15與TH1206的12位A/D轉(zhuǎn)換輸出連接，PAO?PA4連接TH1206的時(shí)鐘、中斷等控制信號(hào)；管腳?連接串口；PBlO?roi3連接以太網(wǎng)口 ；PD0?PD7和PE7?PE15連接繼電器組。TH1206的模擬輸入管腳連接BPX21管。
[0013]該發(fā)明的有益效果:
[0014]本發(fā)明的一種LED恒流遠(yuǎn)程照明通信系統(tǒng)，照明端燈光的控制，由無線控制器采用無線可見光通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0015]應(yīng)用人工智能專家系統(tǒng)、知識(shí)工程、模式識(shí)別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法和技術(shù)，進(jìn)行智能化、集成化、協(xié)調(diào)化、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的新一代的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。WIFI容易被電磁干擾，傳輸?shù)姆较虿豢煽?，密碼容易被截獲。然而可見光通信是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0016]光鑰匙和智能移動(dòng)終端相結(jié)合，可以很好的運(yùn)用Android系統(tǒng)開發(fā)手機(jī)AAP光密鑰軟件，Android系統(tǒng)是基于Linux的一個(gè)開源的操作系統(tǒng)，主要是使用在移動(dòng)終端(手機(jī)和平板)中。
[0017]所述的恒流驅(qū)動(dòng)電路包括整流濾波電路、LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路和互補(bǔ)型兩端恒流源電路，所述整流濾波電路、LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路和互補(bǔ)型兩端恒流源電路依次連接，所述整流濾波電路為與市電電源依次連接的保險(xiǎn)絲、整流橋和濾波電容;所述LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路為多個(gè)串聯(lián)的發(fā)光二極管和與發(fā)光二級(jí)管并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管;所述互補(bǔ)型兩端恒流源電路包括依次串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管Vz 1、三極管VQ2、電阻R2，和依次串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管Vz2、三極管VQl、電阻Rl，所述穩(wěn)壓二極管Vzl正極與三極管VQ2集電極連接，所述三極管VQ2射極與電阻R2連接;在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及恒流驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。
[0018]遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)，在發(fā)射端采用了OOK調(diào)制方式，OOK帶寬需求低，而且硬件實(shí)現(xiàn)最為簡(jiǎn)單，解碼時(shí)候只需要通過直接檢測(cè)的方法，通過判斷光的有無來確定接收到的信息時(shí)O或者I;使得發(fā)射端成本合理;在接收端，采用CCD作為光探測(cè)器，硬件設(shè)備使用高幀頻(10fps以上)、高靈敏度、高響應(yīng)度CCD相機(jī);相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對(duì)CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號(hào)的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收。選擇CCD作為光探測(cè)器，其靈敏度和響應(yīng)度比傳統(tǒng)的PIN光電二極管高很多。對(duì)比于傳統(tǒng)光電二極管，采用CCD相機(jī)可以使光源的位置可以在圖像中清晰的顯示出來，這樣，只要能夠判斷出信號(hào)的位置，將來可以使用多個(gè)光源，在接收端的接受能力之內(nèi)，成倍的提高傳輸速率。并且CCD作為光探測(cè)器還可以同時(shí)用于APT通信系統(tǒng)當(dāng)中。
[0019]無線控制器將按鍵設(shè)置為照明模式，就可以開啟LED，實(shí)現(xiàn)普通的照明；無線控制器切換至照明控制模式的關(guān)閉控制狀態(tài)，控制LED發(fā)送關(guān)閉燈光的控制光信號(hào)，并將照明區(qū)域朝向照明端的光接收模塊，光接收模塊感應(yīng)到光信號(hào)，并經(jīng)過判決解調(diào)處理后，由微控制模塊處理驗(yàn)證關(guān)閉信號(hào)的有效性，并通過控制繼電器組，關(guān)閉照明設(shè)施?；谏鲜鲇布Y(jié)構(gòu)，結(jié)合軟件控制流程和采用的調(diào)制編碼方法，可以驗(yàn)證得知無線控制器在發(fā)送1kHz，50kHz，10kHz，500kHz等頻率信號(hào)時(shí)，照明端的接收效果。該系統(tǒng)能夠達(dá)到線路簡(jiǎn)單，安裝方便，易于維護(hù)，節(jié)省大量原材料，降低能耗的一種LED恒流遠(yuǎn)程照明通信系統(tǒng)?？梢姽馔ㄐ耪彰骺刂?，推動(dòng)了可見光通信的發(fā)展和應(yīng)用，具有巨大的市場(chǎng)前景。
【附圖說明】
:
[0020]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2是本發(fā)明的太陽能光子通信照明裝置的工作原理圖；
[0022]圖3是本發(fā)明的恒流驅(qū)動(dòng)電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種LED恒流遠(yuǎn)程照明通信系統(tǒng)作進(jìn)一步詳盡描述:
[0024]圖1所示，一種LED恒流遠(yuǎn)程照明通信系統(tǒng)，包括通信接口、中央處理器、恒流驅(qū)動(dòng)電路、接收天線、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路、電源電路、LED燈、無線控制器、照明端、光鑰匙模塊；
[0025]所述中央處理器連接光鑰匙模塊、接收天線、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路、電源電路、LED 燈；
[0026]所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端可使用00K、PPM等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號(hào)以高速、明暗變化的規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列LED作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級(jí)，可以采用單片機(jī)配合C++軟件編程進(jìn)行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)字符串的發(fā)送;接收端，采用CCD作為光探測(cè)器，硬件設(shè)備使用高幀頻10f ps以上、高靈敏度、高響應(yīng)度CCD相機(jī);相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對(duì)CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號(hào)的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收;所述充電插口設(shè)置于閉合門的側(cè)端；
[0027]所述信號(hào)調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號(hào);所述LED燈是單色的LED;所述光探測(cè)器是可見光波段響應(yīng)較好的CCD光電轉(zhuǎn)換器件;所述接收天線是可變倍數(shù)的光學(xué)鏡頭；所述信號(hào)處理電路與光探測(cè)器相適應(yīng)，用于視頻電信號(hào)的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率;所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過大氣信道進(jìn)行傳輸；
[0028]所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的min-USB口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG功能，經(jīng)過外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送;所述電源電路分別連接中央處理器和恒流驅(qū)動(dòng)電路;所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路組成。光發(fā)射模塊采用大功率白光LED發(fā)送高頻閃爍光;調(diào)制驅(qū)動(dòng)模塊將要發(fā)送的電信號(hào)，調(diào)制成高速閃爍的光信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)LED點(diǎn)亮;通信接口用于連接外部設(shè)備更新數(shù)據(jù)。按鍵用于選擇切換照明模式和照明控制模式，照明控制模式可以提供照明開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)。照明端由光接收模塊、微控制模塊、繼電器組、通信接□、判決解調(diào)模塊組成。光接收模塊采用光電二極管感應(yīng)接收光信號(hào)；判決解調(diào)模塊對(duì)接收的光信號(hào)進(jìn)行放大、整形、濾波、解調(diào)。照明設(shè)備的開啟和關(guān)閉通過繼電器組控制。通信接口用于通過有線、無線等方式連接其他外部設(shè)施。待發(fā)送密鑰為TTL電平信號(hào)，S卩+5V表示高電平“I”，0V表示低電平“O”；所述LED驅(qū)動(dòng)模塊包括PNP型貼片三極管S8550及其相關(guān)外圍器件，用于實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換；所述光鑰匙模塊一個(gè)一對(duì)多的裝置；光鑰匙是基于單片機(jī)STCl 2C2052AD設(shè)計(jì)的一種發(fā)送端。
[0029]如圖2所示，所述太陽能光子通信照明裝置，其工作原理是無線控制器將按鍵設(shè)置為照明模式，就可以開啟LED，實(shí)現(xiàn)普通的照明。當(dāng)用戶途經(jīng)照明設(shè)備時(shí)，將無線控制器切換至照明控制模式的開啟控制狀態(tài)，無線控制器就控制LED發(fā)送高頻調(diào)制的閃爍光信號(hào)。此時(shí)，將控制器的照明區(qū)域朝向照明端的光接收模塊，光接收模塊可以感應(yīng)到閃爍光，并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。經(jīng)過判決解調(diào)處理后，由微控制模塊處理驗(yàn)證開啟信號(hào)的有效性，并通過控制繼電器組，點(diǎn)亮的照明設(shè)施。
[0030]進(jìn)一步地，太陽能光子通信照明裝置的無線控制器端由ST公司的Cortex—M3內(nèi)核32位微控制器STM32F107完成數(shù)據(jù)的編碼，并用數(shù)據(jù)編碼輸出電信號(hào)控制三極管驅(qū)動(dòng)模塊，以控制光發(fā)射模塊。
[0031]進(jìn)一步地，太陽能光子通信照明裝置的照明端光接收模塊用BPX21光電二極管完成光信號(hào)的接收和光電信號(hào)轉(zhuǎn)換。電路采用TI公司的可編程12位并行高速A/D轉(zhuǎn)換芯片THS1206，實(shí)現(xiàn)采樣速率6MSample/S(兆采樣/s)的4通道同步采樣，由內(nèi)部控制實(shí)現(xiàn)差分模擬信號(hào)輸入。微控制器模塊用STM32F107完成接收信號(hào)解調(diào)、數(shù)據(jù)幀讀取以及照明控制等功能。STM32F107微控制器的roi2?PB15和Η)8?Η)15與TH1206的12位A/D轉(zhuǎn)換輸出連接，PAO?PA4連接TH1206的時(shí)鐘、中斷等控制信號(hào)；管腳?連接串口；PBlO?roi3連接以太網(wǎng)口 ；PD0?PD7和PE7?PE15連接繼電器組。TH1206的模擬輸入管腳連接BPX21管。
[0032]所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端可使用00K、PPM等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號(hào)以高速、明暗變化的規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列LED作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級(jí)，可以采用單片機(jī)配合C++軟件編程進(jìn)行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)字符串的發(fā)送;接收端，采用CCD作為光探測(cè)器，硬件設(shè)備使用高幀頻(10f PS以上)、高靈敏度、高響應(yīng)度CCD相機(jī)。相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對(duì)CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號(hào)的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收。
[0033]所述調(diào)制方式是OOK調(diào)制方式;OOK帶寬需求低，而且硬件實(shí)現(xiàn)最為簡(jiǎn)單，解碼時(shí)候只需要通過直接檢測(cè)的方法，通過判斷光的有無來確定接收到的信息時(shí)O或者I。其中，“亮”狀態(tài)用“I”表示，“滅”狀態(tài)用“O”表示，
[0034]所述發(fā)射模塊采用白光LED，為了增大發(fā)射功率，使用LED陣列，具體為3*4的LED陣列，每個(gè)LED功率能夠達(dá)到4W，束散角為5.3度。
[0035]所述接收端采用CXD相機(jī)接收，以10fps為例，相機(jī)在I秒鐘之內(nèi)等間距拍攝100張圖像，光信息被接收下之后，存儲(chǔ)在圖像當(dāng)中。
[0036]所述光接收天線是一組光學(xué)鏡頭，與CCD相機(jī)相互配合，配置電動(dòng)變焦鏡頭和編碼器，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)變焦。
[0037]所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)還包括光信號(hào)數(shù)據(jù)采集處理模塊，用于通過編寫的程序完成對(duì)LED發(fā)來的信號(hào)光的采集處理。該程序以MFC為框架編寫，完成對(duì)從相機(jī)發(fā)送過來的圖片信息的分析和處理。當(dāng)光源和相機(jī)的頻率同步時(shí)，相機(jī)能夠準(zhǔn)確捕捉到光源發(fā)送的
?目息O
[0038]所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)還包括可見光通信數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于完成數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的同步，與自適應(yīng)傳輸模塊配合，完成速率可變自適應(yīng)信息傳輸。包括數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)備過程，數(shù)據(jù)速率識(shí)別過程，數(shù)據(jù)同步過程，數(shù)據(jù)傳輸過程。按次序依次為數(shù)據(jù)傳輸建立，持續(xù)時(shí)間為1Τ，保護(hù)間隔2Τ;速率識(shí)別碼發(fā)送時(shí)間3Τ;保護(hù)間隔4Τ;數(shù)據(jù)同步時(shí)間；最后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0039]所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)具體包括:
[0040]調(diào)制器，用于可見光通信發(fā)射端需要將基帶信號(hào)調(diào)制到光載波上，調(diào)制器的作用就是要根據(jù)不同的調(diào)制方式，如OOK調(diào)制、PPM調(diào)制等，將信息先調(diào)制成電信號(hào)。調(diào)制器硬件上可以采用常用的51單片機(jī)系列，為了達(dá)到更高的速度和精度的要求，還可以選擇FPGA等。[0041 ] LED驅(qū)動(dòng)，用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)。LED驅(qū)動(dòng)模塊用于完成對(duì)LED光源的驅(qū)動(dòng)功能，同時(shí)將調(diào)至好的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)加載到LED光源上。如51單片機(jī)，其觸發(fā)方式是TTL觸發(fā)，完成對(duì)LED光源驅(qū)動(dòng)。
[0042]LED，是可見光通信系統(tǒng)的發(fā)射裝置，為了滿足通信系統(tǒng)的需求，應(yīng)盡可能選擇功率大、束散角小、白光LED光源。此外，選擇陣列形式LED光源可以增大光功率，而對(duì)束散角一般達(dá)到4度。
[0043]LED控制器，用來控制光源和相機(jī)的設(shè)備，完成輔助功能。
[0044]大氣信道，光源將調(diào)至好的信號(hào)光發(fā)射出去，通過大氣信道傳輸，傳輸過程中將受到大氣信道的影響。
[0045]相機(jī)鏡頭，相機(jī)鏡頭即是接收天線，主要完成光信號(hào)的捕捉接收功能，鏡頭能夠進(jìn)行變焦，變化接收視場(chǎng)角，可以放大或者縮小目標(biāo)。為了便于和CCD相機(jī)相互配合，配置了電動(dòng)變焦鏡頭和編碼器，可以實(shí)現(xiàn)電腦控制自動(dòng)變焦。
[0046]CXD相機(jī)，CXD是感光元器件，主要是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)再成像。
[0047]CXD相機(jī)需能夠匹配光源的速率，CXD相機(jī)能夠完成高幀頻采集。CXD相機(jī)通過千兆以太網(wǎng)連接到電腦上，并通過程序完成圖像數(shù)據(jù)的采集和處理。
[0048]成像處理過程，用于將接收到的已調(diào)光信號(hào)進(jìn)行接收成像，分析其灰度光強(qiáng)度，解調(diào)出原始信息，完成信息接收。
[0049]如圖3所示，所述的恒流驅(qū)動(dòng)電路包括整流濾波電路、LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路和互補(bǔ)型兩端恒流源電路，所述整流濾波電路、LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路和互補(bǔ)型兩端恒流源電路依次連接，所述整流濾波電路為與市電電源依次連接的保險(xiǎn)絲、整流橋和濾波電容;所述LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路為多個(gè)串聯(lián)的發(fā)光二極管和與發(fā)光二級(jí)管并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管;所述互補(bǔ)型兩端恒流源電路包括依次串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管Vzl、三極管VQ2、電阻R2，和依次串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管Vz2、三極管VQ1、電阻R1，所述穩(wěn)壓二極管Vzl正極與三極管VQ2集電極連接，所述三極管VQ2射極與電阻R2連接。
[0050]在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及恒流驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。
[0051]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種LED恒流遠(yuǎn)程照明通信系統(tǒng)，其特征在于，包括通信接口、中央處理器、恒流驅(qū)動(dòng)電路、接收天線、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路、電源電路、LED燈、無線控制器、照明端、光鑰匙模塊;所述中央處理器連接光鑰匙模塊、接收天線、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路、電源電路、LED燈。 所述的恒流驅(qū)動(dòng)電路包括整流濾波電路、LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路和互補(bǔ)型兩端恒流源電路，所述整流濾波電路、LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路和互補(bǔ)型兩端恒流源電路依次連接，所述整流濾波電路為與市電電源依次連接的保險(xiǎn)絲、整流橋和濾波電容;所述LED串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路為多個(gè)串聯(lián)的發(fā)光二極管和與發(fā)光二級(jí)管并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管;所述互補(bǔ)型兩端恒流源電路包括依次串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管Vzl、三極管VQ2、電阻R2，和依次串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管Vz2、三極管VQl、電阻Rl，所述穩(wěn)壓二極管Vzl正極與三極管VQ2集電極連接，所述三極管VQ2射極與電阻R2連接； 所述系統(tǒng)還包括發(fā)射端和接收端;發(fā)射端可使用OOK、PPM等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號(hào)以高速、明暗變化的規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列LED作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級(jí)，可以采用單片機(jī)配合C++軟件編程進(jìn)行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)字符串的發(fā)送;接收端，采用CCD作為光探測(cè)器，硬件設(shè)備使用高幀頻10fps以上、高靈敏度、高響應(yīng)度CCD相機(jī);相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對(duì)CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號(hào)的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收;所述充電插口設(shè)置于閉合門的側(cè)端； 所述信號(hào)調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號(hào)；所述LED燈是單色的LED;所述光探測(cè)器是可見光波段響應(yīng)較好的CCD光電轉(zhuǎn)換器件;所述接收天線是可變倍數(shù)的光學(xué)鏡頭;所述信號(hào)處理電路與光探測(cè)器相適應(yīng)，用于視頻電信號(hào)的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率;所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過大氣信道進(jìn)行傳輸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可見光通信的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述照明端的光接收模塊完成光信號(hào)的接收和光電信號(hào)轉(zhuǎn)換;所述微控制器模塊完成接收信號(hào)解調(diào)、數(shù)據(jù)幀讀取以及照明控制等功能;待發(fā)送密鑰為TTL電平信號(hào)，S卩+5V表示高電平“I”，0V表示低電平“O”；所述LED驅(qū)動(dòng)模塊包括PNP型貼片三極管S8550及其相關(guān)外圍器件，用于實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換;所述光鑰匙模塊一個(gè)一對(duì)多的裝置;光鑰匙是基于單片機(jī)STC12C2052AD設(shè)計(jì)的一種發(fā)送端。3.根根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述無線控制器端由32位微控制器STM32F107完成數(shù)據(jù)的編碼，并用數(shù)據(jù)編碼輸出電信號(hào)控制三極管驅(qū)動(dòng)模塊，以控制光發(fā)射豐旲塊。 所述照明端光接收模塊用BPX21光電二極管完成光信號(hào)的接收和光電信號(hào)轉(zhuǎn)換;采用可編程12位并行高速A/D轉(zhuǎn)換芯片THS1206，實(shí)現(xiàn)采樣速率6MSample/s(兆采樣/s)的4通道同步采樣，由內(nèi)部控制實(shí)現(xiàn)差分模擬信號(hào)輸入;微控制器模塊用STM32F107完成接收信號(hào)解調(diào)、數(shù)據(jù)幀讀取以及照明控制等功能;所述STM3 2F1 7微控制器的I3B12?I3B15和TO8?H) 15與THl 206的12位A/D轉(zhuǎn)換輸出連接，PAO?PA4連接THl 206的時(shí)鐘、中斷等控制信號(hào)；管腳PB6?PB7連接串口 ；PB10?PB13連接以太網(wǎng)口 ；PD0?PD7和PE7?PE15連接繼電器組。TH1206的模擬輸入管腳連接BPX21管。
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK106061011SQ201610383724
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日
【發(fā)明人】廉玉生
【申請(qǐng)人】北京印刷學(xué)院