数字控制的交流照明调光控制器的制作方法

1.本实用新型属于照明领域，尤其涉及一种数字控制的交流照明调光控制器。


背景技术：

2.现有的交流照明调光方式主要有两种：
①
通过电位器控制晶闸管触发相位，来控制晶闸管的输出电压；
②
通过电位器来控制led灯的给定电流来控制led 灯的发光亮度。
3.上述两种方法存在的缺点是：
①
电位器寿命不长，扭来扭去容易发生故障，导致控制失效；
②
控制精度不够精确；
③
无法进行远程设置与控制；
④
只能对单个发光器件进行控制，无法控制多个灯，在某些特别的场所，比如会场，酒店等场合的应用受到限制；
⑤
无法对使用过程的亮度进行记录，也无法进行自动的调节控制。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题为如何精确地控制任意多个交流照明灯具的调光。
5.为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的，一种数字控制的交流照明调光控制器，包括：
6.调光主电路，与至少一个照明器件电性连接，用于为所述至少一个照明器件供电；
7.过零点检测电路，用于检测交流市电的过零点，并将交流市电整形为以过零点作为跳变点的矩形波；
8.mcu，与所述调光主电路、所述过零点检测电路连接，用于在所述矩形波和指定的亮度参数的延迟作用下产生一驱动信号来驱动所述调光主电路实现调光。
9.进一步地，所述调光主电路包括：三极管q1，其基极通过电阻r21与所述mcu的驱动信号输出端连接，发射极接地；光控晶闸管u1，内置有发光二极管和光控晶闸管；所述发光二极管的阳极通过电阻r1连接vcc供电电源，所述发光二极管的阴极连接所述三极管q1的集电极；所述光控晶闸管的正极通过电阻与交流市电的火线连接；功率晶闸管qt1，具有控制极、正极、负极，所述控制极通过电阻r5连接所述光控晶闸管的负极；所述功率晶闸管qt1 的正极与交流市电火线连续，所述功率晶闸管qt1的负极通过所述至少一个照明器件与交流市电的零线连接。
10.进一步地，所述调光主电路还包括：二极管d1，其阳极连接所述发光二极管的阴极，其阴极连接所述发光二极管的阳极。
11.进一步地，所述调光主电路还包括：电容c1，其一端连接在所述光控晶闸管的正极与交流市电的火线之间的线路上，另一端连接所述功率晶闸管qt1的负极。
12.进一步地，所述调光主电路还包括由电容c2和电子r4组成的串联支路；所述串联支路并联在所述功率晶闸管qt1的正极与负极之间。
13.进一步地，所述过零点检测电路包括：整流桥db1，输入端连接交流市电的火线和零线连接，用于将交流市电整流为馒头波；光耦，内置有发光二极管和光电三极管，用于消
减所述馒头波的波峰；所述发光二极管的两端与所述整流桥的两个输出端通过电阻连接，所述光电三极管的集电极连接vcc供电电源，所述光电三极管的发射极接地；反相器，其输入端与所述光电三极管的集电极连接，用于将消减后的馒头波进行消除干扰、毛刺处理，得到所述矩形波。
14.进一步地，所述过零点检测电路还包括电容c3和电阻r22；所述电容c33 连接在所述光电三极管的集电极与发射极之间；所述光电三极管的集电极通过所述电阻r22连接所述vcc供电电源。
15.进一步地，所述反相器为斯密特反相器。
16.进一步地，所述交流照明调光控制器还包括：上位机，通过rs485接口与所述mcu通信连接，用于远程设置所述指定的亮度参数，并接收所述mcu上传的工作状态参数；和/或亮度调节组件，与所述mcu连接，包括亮度增大控制按钮和亮度减小控制按钮。
17.进一步地，所述交流照明调光控制器还包括：存储模块，与所述mcu连接，用于保存亮度参数。
18.本实用新型所提供的数字控制的交流照明调光控制器结构简单，控制方便，以mcu为核心器件，以交流市电过零点和指定的亮度参数为基础实时产生驱动信号，替代了老式的直接控制方式，增大了灵活性，并且控制更加精准，可以一次性控制多个照明器件的调光。
附图说明
19.图1是本实用新型提供的数字控制的交流照明调光控制器的模块框图；
20.图2是本实用新型提供的调光主电路的电路图；
21.图3是本实用新型提供的过零点检测电路的电路图；
22.图4是本实用新型提供的过零点电压检测波形图；
23.图5是本实用新型提供的mcu的引脚接线图；
24.图6是本实用新型提供的mcu的工作流程图。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.参照图1，本实用新型所提供的数字控制的交流照明调光控制器包括mcu11、调光主电路12和过零点检测电路13，其中，调光主电路12与至少一个照明器件电性连接，用于为所述至少一个照明器件供电，过零点检测电路13用于检测交流市电的过零点，并将交流市电整形为以过零点作为跳变点的矩形波。
27.mcu 11与调光主电路12、过零点检测电路13连接，用于在所述矩形波和指定的亮度参数的延迟作用下产生一驱动信号来驱动所述调光主电路实现调光。具体地，mcu 11本身具有产生驱动信号的功能，例如pwm驱动信号，根据矩形波和指定的亮度参数在内部延时后产生驱动信号，然后输出给调光主电路 12，实现对照明器件的调光，延时方式为以上述矩形波的上升沿作为起始延时，延时时长根据指定的亮度参数来设置。
28.作为一种替代方案，还可以采用其他能产生pwm驱动信号的信号发生器和延时电路来替代mcu 11，该延时电路与过零点检测电路13连接，根据上述矩形波和指定的亮度参数对该信号发生器产生的pwm驱动信号进行延时，然后输出给调光主电路12，实现对照明器件的调光，该延时电路的延时方式同样为以上述矩形波的上升沿作为起始延时，延时时长根据指定的亮度参数来设置。
29.调光主电路12的具体电路如图2所示，主要包括：三极管q1、光控晶闸管u1、功率晶闸管qt1，电路连接关系如下：
30.三极管q1的基极通过电阻r21与mcu 11的驱动信号输出端连接，发射极接地。光控晶闸管u1内置有发光二极管和光控晶闸管，该发光二极管的阳极通过电阻r1连接vcc供电电源，该发光二极管的阴极连接三极管q1的集电极；光控晶闸管的正极依次通过电阻r2、r3与交流市电的火线l连接。功率晶闸管qt1具有控制极、正极、负极，控制极通过电阻r5连接光控晶闸管的负极，功率晶闸管qt1的正极与交流市电火线l连续，功率晶闸管qt1的负极通过所述至少一个照明器件与交流市电的零线n连接。
31.进一步地，调光主电路12还包括二极管d1，其阳极连接发光二极管的阴极，其阴极连接所述发光二极管的阳极。进一步地，调光主电路12还包括：电容c1，其一端连接在光控晶闸管的正极与交流市电的火线l之间的线路上，另一端连接功率晶闸管qt1的负极。调光主电路12还包括由电容c2和电子r4 组成的串联支路，该串联支路并联在功率晶闸管qt1的正极与负极之间。
32.图2所示调光主电路12的工作原理为：mcu发出的pwm_drive信号通过三极管q1来触发光控晶闸管u1，u1再触发功率晶闸管qt1。qt1的选型可以根据后续负载灯lamp1的大小进行调整。d1用于保护u1输入发光二极管的，r4和c2的串联支路用于吸收qt1上的尖峰电压，c1用来吸收u1上的尖峰电压。lamp1是被控制的负载灯，可以是单个的，也可以是多个并联的照明器件。
33.过零点检测电路13的电路如图3所示，主要包括：整流桥db1、光耦u2、反相器u3，其中，整流桥db1的输入端连接交流市电的火线和零线连接，用于将交流市电整流为馒头波。光耦u2内置有发光二极管和光电三极管，光耦 u2用于消减所述馒头波的波峰，发光二极管的两端与整流桥的两个输出端通过电阻连接，光电三极管的集电极连接vcc供电电源，光电三极管的发射极接地。反相器u3的输入端与光电三极管的集电极连接，用于将消减后的馒头波进行消除干扰、毛刺处理，得到上述矩形波。
34.过零点检测电路13的检测波形如图4所示，220vac的交流市电输入的正弦波经过db1整流之后成馒头波，如图4中的vdb1，vdb1经过光耦u2之后成为削掉一截的馒头波，如图4中的u2
‑
4，再经过反相器之后输出成矩形波 u3
‑
2，最后进入mcu 11。其中，反相器u1可采用斯密特整形功能的芯片实现，以提高抗干扰能力，如74hc14、cd4093、4hc132等芯片。
35.进一步地，如图1所示，还可以包括：上位机14和/或亮度调节组件15，上位机,14通过rs485接口与mcu 11通信连接，用于远程设置所述指定的亮度参数，并接收mcu 11上传的工作状态参数。
36.亮度调节组件15与mcu 11连接，包括亮度增大控制按钮key1和亮度减小控制按钮key2。
37.进一步地，如图1所示，还可以包括与mcu 11连接的存储模块15，如 eeprom芯片，
用于保存亮度参数，以便下电之后能够保持上次工作状态的数据，等下次上电的时候，能够使用上次的亮度参数。
38.mcu 11可选用具有信号产生功能的芯片实现，如at89s51，或者带有相同接口的mcu芯片，包括arm芯片也是可以使用的。图5以at89s51为例示出了芯片的接线电路，参照图5、图6，其工作过程为：
39.1、在mcu 11中先内设一个亮度参数，以便上电的时候采集亮度指定信号；
40.2、mcu 11搜集亮度控制的输入参数，主要有2个来源：
①
按键key1和 key2的输入；
②
从rs485通讯端口接收的由上位机14远程输入的设置量。在没有这2个来源的时候，亮度参数按照默认值来，现场key1和key2的输入优选与rs485通讯的设置。
41.3、mcu 11采集过零点检测信号，根据这个信号和亮度给定值，计算出 pwm_drive发波时序，产生pwm_drive信号，驱动三极管q1。
42.4、mcu 11通过rs485端口把工作状态上传监控的上位机14：这些状态包括实际使用的亮度数据，以及系统的其他一些状态。
43.5、mcu 11也可以设置一些固定的灯光变化程序，供上位机14调用，上位机通过设置这些程序的标识来确定灯光的变化流程，以满足客户的要求。
44.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。