基于NB-IoT无线技术的远程控制智能调光电源的制作方法

文档序号:15343460发布日期:2018-09-04 22:28阅读:266来源:国知局

本实用新型涉及半导体照明的驱动电源技术领域,具体地说涉及一种基于NB-IoT无线技术的远程控制智能调光电源。



背景技术:

智能电源和远程控制电源及智能照明电源越来越多,越来越普遍,越来越先进,给人们的生活带来了极大的便利。目前的智能电源或是远程控制电源,基本上基于以前的老技术,来实现一些电源的智能化及远程控制,虽然是方便了大家的使用,但是在某些方面还存在着不足或是致命的缺点。基于蓝牙,wifi等传统无线技术而设计的智能及远程控制电源,由于传统无线技术的本身技术特性:公认的,覆盖范围小,传输过程中容易受物体的影响,信号衰减大等问题,以至于基于蓝牙,wifi等传统无线技术而设计的智能及远程控制电源也存在上述问题。近来,由于物联网的兴起,一些新型的无线传输技术被广泛应用,如zigbee,Z-wave等新的无线通信技术也逐渐用在智能电源和远程控制电源上面,相对于传统的无线通信技术,新的无线通信技术,不仅组网更方便,而且功耗更低,在一定的基础上改善了传统无线技术的不足,适合用在智能电源及远程控制电源上。虽然比基于传统无线技术而设计的电源好,但是也有一些不足,众所周知,zigbee,Z-wave等无线技术,传输距离短,功耗相对比较高,需要用一些新的无线技术来改善它们。基于新型无线技术Lora而设计的智能电源及远程控制电源,具有覆盖范围广、传输过程中不易受干扰、信号衰减小、传输距离远、功耗低等特点,适合用作中高端的智能及远程控制电源。但却对于一些低成本的和成本比较敏感的应用来说,其成本比较高,不能共用现有的网络,需要独立建网,运营和维护成本都比较高。需要一些新的无线技术来改善它们和补充市场的空白。

综上所述,目前的智能电源及远程控制电源,存在范围小、容易受干扰、功耗大,或是运营和维护成本高等问题,在一定程度上限制了低中断及部分高端智能电源及远程控制电源的发展及应用。

NB-IoT(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT,又称窄带物联网),是由3GPP标准化组织定义的一种技术标准,是一种专为物联网设计的窄带射频技术,即为物联网而产出的新一代无线通信技术,相对于前面所提的无线传输技术,其典型特点是距离远、功耗低,可以利用现有移动通信网络,相比Lora网络,不仅具有其优点,而且可以克服其缺点,运营及维护成本比较低。基于新型物联网标准的无线技术NB-IoT而设计的智能电源及远程控制电源,既比基于传统无线技术而设计的智能及远程控制电源,覆盖范围大,传输过程中不易受物体的影响,信号衰减比较小等;又比基于zigbee,Z-wave等新的无线通信技术而设计的智能及远程控制电源,覆盖范围广,传输距离远、功耗低等;更比基于新型无线技术Lora而设计的智能电源及远程控制电源,运营和维护成本低。基于新型物联网标准的无线技术NB-IoT而设计的智能电源及远程控制电源不仅具有覆盖范围广,传输过程中不易受物体的影响,信号衰减小,传输距离远,功耗低等特点,又有可以利用现有网络,运营和维护成本低等特点,适合用作中高端的智能及远程控制电源。



技术实现要素:

针对上述现有技术,本实用新型要解决的技术问题在于提供一种智能及远程控制的可调光电源,能够应用新型的无线通信技术NB-IoT进行远程控制电源的各项参数。可以方便的进行电源开关,功率监测电源输出电流选择及调光等功能。

为解决上述技术问题,本实用新型提供了一种基于NB-IoT无线技术的远程控制智能调光电源,包括:AC-DC模块、直流电源转换模块、功率监测模块、调光控制模块、处理器控制模块、存储及信息配置模块、模式及本地控制模块、NB-IoT无线模块、远程控制中心模块以及照明终端模块,

所述AC-DC模块,用于实现将输入的220V交流市电转换为恒定的低压直流电的功能,其输出端分别与所述功率监测模块、直流电源转换模块以及调光控制模块相连接;

所述直流电源转换模块包括直流电源转换模块I和直流电源转换模块II,所述直流电源转换模块I,用于将AC-DC模块中输出的直流电压转换为系统所需的5V恒定电压,其输出端分别与所述功率监测模块、处理器控制模块以及存储及信息配置模块相连接,为上述各个模块提供电源;所述直流电源转换模块II,用于将AC-DC模块中输出的直流电压转换为4V恒定直流电压,其输出端与NB-IoT无线模块相连接,单独为NB-IoT无线模块提供电源。

所述功率监测模块的输出端与处理器控制模块相连接,用于实现实时监测电能功率和监测节能数据的功能,将监测的数据发送给处理器控制模块中的CPU,CPU进行相关处理后,记录和上报电能和节能信息;

所述调光控制模块分别与AC-DC模块、处理器控制模块以及照明终端模块相连接,用于接收处理器控制模块发送的PWM调光控制信号,然后产生可调光的恒定的直流电流,去驱动外面的照明终端模块;

所述处理器控制模块分别与所述功率监测模块、存储及信息配置模块、模式及本地控制模块、NB-IoT无线模块及调光控制模块相连接,用于控制和协调整个远程控制智能电源系统的正常工作和数据处理功能,通过NB-IoT无线模块将远程控制中心模块发送的数据信息解析后,进行各种数据处理和控制,然后通过调光控制模块调节电源的输出给照明终端模块,并将本地系统工作状态和信息发送至储存及信息配置模块进行存储记录后,再通过NB-IoT无线模块发送给远程控制中心模块;

所述存储及信息配置模块与处理器控制模块连接,用于存储系统相关数据和配置信息;

所述模式及本地控制模块与所述处理器控制模块相连接,用于本地控制和远程控制方式的切换,实现远程控制和本地控制的两种控制模式,增强远程控制智能电源系统的兼容性和可靠性;

所述NB-IoT无线模块分别与所述处理器控制模块和远程控制中心模块相连接,用于接收远程控制中心模块的信息,然后将数据发送给处理器控制模块中的CPU,以及将处理器控制模块中CPU的信息发送给远程控制中心;

所述远程控制中心模块,为远程智能电源系统的外部模块,实现远程控制服务功能,与所述NB-IoT无线模块进行通信;

所述照明终端模块,为远程智能电源系统的外部模块,作为远程智能电源系统的负载,与所述调光控制模块相连接。

优选的,所述AC-DC模块包括顺次连接的前端保护电路、干扰抑制电路、整流滤波电路、浪涌吸收电路及电源控制电路,所述浪涌吸收电路与电源控制电路的输出端分别与变压器隔离功率转换电路的输入端连接,所述变压器隔离功率转换电路的输出端与输出滤波电路和保护电路连接。

本实用新型的基于NB-IoT无线技术的远程控制智能调光电源,提供了一种集控制、选择、调光一体的智能电源解决方案,可以实现远程无线控制,各项参数都可以方便的进行设置,如电源开关,电源输出选择,电源输出电流选择及调光等;利用新型无线通信技术NB-IoT,不仅具有传输距离远、覆盖范围广、不易受干扰、可靠性高、功耗低、寿命长等特点,还具有运营、维护成本低等特点。

附图说明

图1为本实用新型的基于NB-IoT无线技术的远程控制智能调光电源电路结构框图;

图2为本实施例中AC-DC模块的电路原理图;

图3为本实施例中直流电源转换模块的电路原理图;

图4为本实施例中功率监测模块的电路原理图;

图5为本实施例中调光控制模块的电路原理图;

图6为本实施例中处理器控制模块的电路原理图;

图7为本实施例中存储及信息配置模块的电路原理图;

图8为本实施例中模式及本地控制模块的电路原理图;

图9为本实施例中NB-IoT无线模块及其电源的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细的说明:

如图1所示,本实用新型的基于NB-IoT无线技术的远程控制智能调光电源,包括:AC-DC模块1、直流电源转换模块2、功率监测模块3、调光控制模块4、处理器控制模块5、存储及信息配置模块6、模式及本地控制模块7、NB-IoT无线模块8、远程控制中心模块9以及照明终端模块10,

所述AC-DC模块1,用于实现将输入的220V交流市电转换为恒定的低压直流电的功能,其输出端分别与所述功率监测模块3、直流电源转换模块2以及调光控制模块4相连接;

所述直流电源转换模块2包括直流电源转换模块I21和直流电源转换模块II22,所述直流电源转换模块I21,用于将AC-DC模块1中输出的直流电压转换为系统所需的5V恒定电压,其输出端分别与所述功率监测模块3、处理器控制模块5以及存储及信息配置模块6相连接,为上述各个模块提供电源;所述直流电源转换模块II22,用于将AC-DC模块中输出的直流电压转换为4V恒定直流电压,其输出端与NB-IoT无线模块相连接,单独为NB-IoT无线模块提供电源。

所述功率监测模块3的输出端与处理器控制模块5相连接,用于实现实时监测电能功率和监测节能数据的功能,将监测的数据发送给处理器控制模块5中的CPU,CPU进行相关处理后,记录和上报电能和节能信息;

所述调光控制模块4分别与AC-DC模块1、处理器控制模块5以及照明终端模块10相连接,用于接收处理器控制模块5发送的PWM调光控制信号,然后产生可调光的恒定的直流电流,去驱动外面的照明终端模块10;

所述处理器控制模块5分别与所述功率监测模块3、存储及信息配置模块6、模式及本地控制模块7、NB-IoT无线模块8及调光控制模块4相连接,用于控制和协调整个远程控制智能电源系统的正常工作和数据处理功能,通过NB-IoT无线模块8将远程控制中心模块9发送的数据信息解析后,进行各种数据处理和控制,然后通过调光控制模块4调节电源的输出给照明终端模块10,并将本地系统工作状态和信息发送至储存及信息配置模块进行存储记录后,再通过NB-IoT无线模块8发送给远程控制中心模块9;

所述存储及信息配置模块6与处理器控制模块5连接,用于存储系统相关数据和配置信息;

所述模式及本地控制模块7与所述处理器控制模块5相连接,用于本地控制和远程控制方式的切换,实现远程控制和本地控制的两种控制模式,增强远程控制智能电源系统的兼容性和可靠性;

所述NB-IoT无线模块8分别与所述处理器控制模块5和远程控制中心模块9相连接,用于接收远程控制中心模块9的信息,然后将数据发送给处理器控制模块5中的CPU,以及将处理器控制模块5中CPU的信息发送给远程控制中心;

所述远程控制中心模块9,为远程智能电源系统的外部模块,实现远程控制服务功能,与所述NB-IoT无线模块8进行通信;

所述照明终端模块10,为远程智能电源系统的外部模块,作为远程智能电源系统的负载,与所述调光控制模块4相连接。

所述AC-DC模块1包括顺次连接的前端保护电路11、干扰抑制电路12、整流滤波电路13、浪涌吸收电路14及电源控制电路15,所述浪涌吸收电路14与电源控制电路15的输出端分别与变压器隔离功率转换电路16的输入端连接,所述变压器隔离功率转换电路16的输出端与输出滤波电路和保护电路17连接。

如图2所示,市电经限流保护电路F1保险丝后,与压敏电阻MOV1组成浪涌电压防护电路;负温度系数热敏电阻R6为冷启动限流电阻,可以有效的抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。相间安规电容CX1,滤除一部分差模干扰;安全电阻R2和R3,用于防止电源线拔插时,由于CX1电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电;共模电感LF1和相地间安规电容CY1、CY2,主要用来抑制共模干扰,组成EMI滤波电路。

整流桥D2,把交流整成脉动的直流,进一步经电容C7进行滤波,R8为电源控制芯片U1启动电路限流电阻。工作时,由变压器辅助绕组T1B经电阻R11限流,二极管D6整流,C9和C10滤波后,给U1进行供电。R3、C2、D5组成RCD吸收电路,保护mos管及芯片不被高压击穿。变压器T1A初级绕组接U1中mos管的漏极,与CS端的限流电阻R13组成开关电路。变压器T1A次级绕组经D1、C3、C4整流滤波,将高频开关电压变成直流电压。R1和C1为吸收电路,L1、C5、C6组成二次滤波电路,R7、R14和U3组成电压采样及误差放大电路,反馈给U1进行电压调节。C8和R12为环路补偿电路,调节环路的稳定性,R9和R10为U2和U3的限流电阻。光耦U2为隔离电路,确保初次级电气隔离,将输出的误差信号经C11滤波后,送给U1的反馈管脚,进行控制调节。瞬态抑制二极管D3为过压保护电路,R4和D4为电源指示电路,CY3为初次级安规防护电容。

如图3所示,输入电源经C12和C13滤波后,进入LDO电源芯片U4的输入管脚,经U4调节后输出5V直流电压,C14、C15、C16为输出滤波电容。

如图4所示,功率检测电路由电流采样电阻R15和精密仪表放大器U5组成,由R15采样的电源电压,经磁珠L4和L5滤除干扰后,送到到U5的正负输入端,经U5放大处理后,由U5的6管脚输出,送到处理器的AD管脚进行采样处理。R19为仪放U5放大倍数控制电阻,L3、C18、C19为仪放U5电源滤波电路,L6为仪放U5地信号干扰滤除电感。

如图5所示,调光控制电路由可调光恒流驱动芯片U6和外围器件组成。C20和C21为可调光LED恒流驱动芯片U6供电端输入滤波电容。由L2、D7组成续流和整流电路,R16和R17组成反馈采样电路,R18为限流电阻,PMOS管Q1为电路提供高速开关作用,C17和C22为滤波电路,C23、C24和R20组成U6匹配电路。通过给U6的9管脚输入PWM信号,由处理器控制,进行输出电流控制,达到调光作用。端子P2可调光恒流输出端子。

如图6所示,处理器控制中心电路由工业级抗干扰处理器U8和外围元器件及调试口P3组成。L7、L9、C26、C27、C28组成U8电源滤波电路。D13和R26组成系统运行指示灯电路。R25为PWM信号输出,控制调光电路的匹配电阻。P3端子为处理器U8的调试接口。U8的管脚2、3、6、7、16为模式及本地控制电路的控制信号,U8的管脚10、12与NB-IOT无线远程控制电路进行RS232通讯,U8的管脚14、15、17为NB-IOT无线远程控制电路的控制信号。U8的管脚4、18、19为调试信号与P3相连,U8的管脚11、13为存储及配置信息电路的IIC通讯信号,U8的管脚8为功率监测电路的监测信号。

如图7所示,存储及配置信息电路由EEPROM存储器U7和相关元器件组成。C25为U7电源滤波电容,R21和R22为IIC总线的时钟线和数据线的上拉电阻,R23和R24组成写保护电路。U7经IIC总线与处理器通讯,进行数据存储及配置信息的存储。

如图8所示,模式及本地控制电路由自恢复保险PPTC、瞬态抑制二极管TVS和端子P4组成。PPTC(F2、F3、F4、F5、F6)、TVS(D8、D9、D10、D11、D12)、L8组成的浪涌和静电抑制电路。

如图9所示,NB-IoT无线远程控制电路由NB-IoT无线模块U9和外围元器件及天线组成。C29、C30、C31为U9电源滤波电容。U9的管脚1、2、5与处理器连接进行控制,U9的管脚3、4为RS232串口,与处理器的串口连接,进行数据传输和处理。R27、R28、R29、R30、R31为信号线匹配电阻。天线外置。U9模块的供电电源由U10电路独立提供。输入电源经C32和C33滤波后,进入LDO电源芯片U10的输入管脚,经U10调节后输出4V直流电压,C34、C35、C36为输出滤波电容。

NB-IOT无线网络由终端节点a、基点b、公共网络及应用服务器c等组成。

上述结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以对其作出种种变化。

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