專利名稱：一種基于微控制器的單線制射頻調光器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及調光控制器，特別是一種基于微控制器的單線制射頻調光器。
背景技術：
目前，調光控制器廣泛的應用在各個領域，市場上最常見的調光器多數是采用相控調光操作，且現有支持單火線供電。相控調光控制器是按照亮度的要求以不同的相位角對電源的正弦電壓波進行切割，從而改變輸出電壓的有效值以調節燈具的亮度。按照切割的方法又可分為前沿相控調光以及后沿相控調光，前沿相控調光采用的調節器件為可控硅，后沿相控調光都采用IGBT晶體管。而不管前沿相控還是后沿相控，切割正弦波后就會通過電路產生高次諧波，這種高次諧波將會干擾和影響電源系統或影響其他的電子設備的工作。此外，目前市面上的多數調光產品均是采用電位器調節的方式進行調光操作，雖調光精確，但在某些場合還是多有不便。而采用紅外遙控的方式進行調光，遙控器與調光器必須直線相對，中間不能有任何遮擋物，調光方式也是依然不能滿足靈活多變的要求。缺乏支持單火線供電方式更是讓調光器難以快速普及并替換傳統的開關盒。并且在針對大功率燈具時，缺乏有利的功率限制保護措施，在過流的情況下容易將可控硅或者IGBT晶體管燒毀，導致電路工作癱瘓。
發明內容鑒于市面上現有的調光器EMI干擾嚴重，且不支持射頻遙控調光以及單線制工作條件的現狀，不具有過流保護等特點，本實用新型提供一種解決上述問題的基于微控制器的單線制射頻調光器。本實用新型采用以下方案實現:一種基于微控制器的單線制射頻調光器，其特征在于包括:一電源模塊，該電源模塊依靠火線的漏電流為所述調光器供電；一單片機；一射頻模塊，該射頻模塊與所述單片機連接，用以接收射頻遙控信號；一過零檢測電路，用以檢測火線交流電過零點信號發送給所述單片機；一相控調光電路，采用兩個IGBT晶體管控制火線電源正相和反相波形的切割，以改變提供燈具電能的有效值；一驅動電路，所述單片機經該驅動電路控制所述相控調光電路；以及一取樣及過流檢測保護電路，用于偵測流經所述IGBT晶體管電流，避免該IGBT晶
體管燒毀。在本實用新型一實施例中，所述的電源模塊包括由LNK304N構成的開關電源電路以及與該開關電源連接的由BL1117構成的穩壓電源電路。在本實用新型一實施例中，所述射頻模塊采用SI4432-M1模塊，該SI4432-M1模塊的SDO、SD1、SCK、IRQ、SDN和CS端口直接與所述單片機的I/O掛接。在本實用新型一實施例中，所述取樣及過流檢測保護電路為對稱式設計，分別偵測交流電正負半周的反饋值，并有輸出一路給單片機。在本實用新型一實施例中，所述的IGBT晶體管的型號是SPB20N60C。本實用新型的有益效果是:1.采用單火線供電，控制電路的供電部分直接從火線供給，無需零線，便可維持單片機以及無線接收模塊的正常工作。2.采用868MHz射頻信號來實現操控，具有操控距離遠，能穿越障礙物，抗干擾能力強的優點，一機可配對多支遙控，實際操控方式靈活多變。3.由單片機直接發送信號控制IGBT晶體管對電源正弦波進行切割，采用前沿相控，調光精確，干擾較小。4.待機功耗低，經久耐用。5.功率限制保護功能，偵測到功率超出預定值時自動切斷電路。6.工作電壓幅度大AC 60-260V均可工作正常。7.可以接入翹板開關實現雙模式控制。8.無線收發中繼功能，開啟后可以自動為遙控范圍內的同類產品協調通信，增加遙控距離。
圖1是本實用新型實施例調光器硬件連接原理框圖。圖2是本實用新型實施例具體的電路連接示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型做進一步說明。如圖1所示，本實施例提供一種基于微控制器的單線制射頻調光器，其特征在于包括:一電源模塊，該電源模塊依靠火線的漏電流為所述調光器供電；一單片機；一射頻模塊，該射頻模塊與所述單片機連接，用以接收射頻遙控信號；一過零檢測電路，用以檢測火線交流電過零點信號發送給所述單片機；一相控調光電路，采用兩個IGBT晶體管控制火線電源正相和反相波形的切割，以改變提供燈具電能的有效值；—驅動電路，所述單片機經該驅動電路控制所述相控調光電路；以及一取樣及過流檢測保護電路，用于偵測流經所述IGBT晶體管電流，避免該IGBT晶
體管燒毀。本實用新型為單線制供電模式，按鍵射頻遙控實現無極調光，并且采用單片機控制對IGBT晶體管進行前沿相控調光，無閃爍無噪聲。一定程度上減小了對電網產生的EMI干擾。本實施例中供電模塊采用的是以LNK304為主控IC組建的開關電源電路。外圍電路簡單元件少并且輸出穩定，單片機供電采用BL1117穩壓IC實現3.3V的電壓輸出，以實現單片機及射頻模塊供電正常。無線電路采用的是SI4432-M1射頻模塊，其兼備發送與接收的功能，在必要的時候可以做為中繼器使用，使多個調光器相互串聯協調通信，大幅度增大遙控的距離。相控電路采用了兩顆SPB20N60C的IGBT晶體管分別控制正相和反相波形的切割。根據過零檢測電路提供的參考時間點，單片機提供準確的輸出時序波形控制晶體管開關實現前沿相控調光。對比市面上的后沿調光，該電路的調光方式可以一定程度上減小切割正弦波所產生的高次諧波，以減小對電源網絡的污染。取樣及過流檢測保護電路通過檢測采樣電阻產生的分壓經過運放放大后反饋至晶體管的控制腳，當電流時能迅速切斷晶體管的輸入，使得電路即時切斷照明線路，防止燒毀晶體管。具體的，請參見圖2，下面結合圖2對各模塊做簡單介紹。1.電源模塊。由于是采用單火線供電，供電方式與常規的供電方式不同。(如圖2所示)在安裝好燈具的前提下，交流電正半周的電流走向順序為:火線輸入D7，R3，D1，C1，然后經過參考地，再由Rl與Ql流經火線輸出燈泡至零線；負半周的電流走向順序為:燈具至D8，然后由R3，D1，C1經參考地，再從R2，Q4至火線輸入接口流走。因此，在燈具沒有點亮的前提下，該電源系統也依然能夠通過燈具本體的漏電流進行供電，維持整個系統的供電正常。在濾波電容Cl時刻有經受充電的情況下，后端的由LNK304N組成的開關電源電路即可正常運作。該電路產生的IOV電壓為驅動IC Ul TC4426提供電源，同時經過BLl117穩壓為3.3V的電壓為系統中的運放，單片機以及射頻模塊提供有效穩定的供電。2.射頻模塊。該電路采用SI4432-M1模塊，工作頻率為868MHz，該頻段使用設備相對較少，干擾也少，相對與其他頻段更加可靠，該模塊的SDO，SDI, SCK,以及IRQ，SDN和CS端口直接與單片機的I/O掛接，通過程序進行信號的接收或者發射。電路構架十分精簡。3，過零檢測，相控調光電路，以及驅動1C。系統中的過零檢測信號是火線端交流電流通過D6進行整流后經由等值串聯電阻R8, R9限流，在3.3V反接1N4148下，產生的IOOHz信號經ZERO 口輸入給單片機，交流電無論在正負半周，每經過一次零點時均給單片機發送一個信號。根據調光需求值的不同，單片機在輸出端口 OUT端有規律的提供高電平脈沖經驅動IC對Q3及Q4兩晶體管做快速的開關動作，以達到切割正弦波的有效波形，改變提供電能的有效值。舉例說明這一過程。假設需要將燈具的亮度由20%調節至50%。已知國內交流點工頻為50Hz，故一個電源周期的時間為20ms，每個交流點半周時間為10ms。在20%的供電效率下，單片機在每偵測到一次過零檢測端提供的信號后，就在輸出口輸出2ms的高電平，然后中止，待下一個過零檢測信號來時再重復上述的動作。已知每次過零檢測信號的時間間隔是10ms。在0-2ms的這個時間段內驅動晶體管導通，從而實現亮燈效率在20%。這時長按遙控器亮度加，射頻模塊接收信號后單片機做出增加輸出高電平的指令，通過程序的預設，上述的高電平輸出的時長緩慢由2ms逐漸提升至5ms。從而實現了從20%的效率提升至IJ 50%的過程。由于輸出高電平的釋放時間發生在每個IOms的前半段，所以這種調光方式同前沿相控調光。這種調光方式的優勢在于單片機控制輸出的方式調整，精確穩定，改變亮度的過程可以將時間值量化的很細，可以做到與旋鈕電位器一樣均勻的無極調光，并且采用前沿相控調光方式，產生的高次諧波干擾最小。[0047]4.取樣及過流檢測保護電路。這一電路主要功能是在于檢測通過電流的大小，時時偵測流經IGBT晶體管Ql，Q4的電流，以做到保護這兩顆作為整個系統正常工作的主要核心器件不會因為過流燒毀等情況發生。此電路分別在Q1，Q4兩顆晶體管的回路中串聯高精度的微值電阻0.05歐的R1，R2。正半周Rl端的分壓經過運放U5的放大后經D9反饋到回路中控制Q5，Q6的開關，由圖中可以明顯看出，Q5，Q6導通則Ql，Q4截止，電流自動切斷。該電路為對稱式設計，分別偵測正負半周的反饋值，并有輸出一路給單片機的ADCl腳，方便單片機對其值進行實時采樣。舉例說明這一過程，假如電路設定值，功率不得超過440W，在440W時流經Rl，R2的電流分別為2A，R1，R2處得到的分壓均為0.1V。經由運放放大后的反饋電流經過D9，R30至Q5，Q6，剛好使這兩顆NPN三極管處于即將導通的臨界值。此時電路依然保持正常工作。當燈具在電壓負半周時突然瞬間燒毀并短路，此時R2處的分壓劇增，經運放放大后的電流馬上令Q5，Q6導通，Q1，Q4也隨即馬上中止。電路被切斷，從而避免了 Q1，Q4由于過流而燒毀，ADCl端接收到的高電平信號也由單片機控制，OUT端不再輸出高電平。整個電路得以正常停止工作。普通的電位器相控調光不具備這種過流保護功能，當燈具燒毀短路時也會順帶將調光器一并燒毀。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型的涵蓋范圍。
權利要求1.一種基于微控制器的單線制射頻調光器，其特征在于包括: 一電源模塊，該電源模塊依靠火線的漏電流為所述調光器供電； 一單片機； 一射頻模塊，該射頻模塊與所述單片機連接，用以接收射頻遙控信號； 一過零檢測電路，用以檢測火線交流電過零點信號發送給所述單片機； 一相控調光電路，采用兩個IGBT晶體管控制火線電源正相和反相波形的切割，以改變提供燈具電能的有效值； 一驅動電路，所述單片機經該驅動電路控制所述相控調光電路；以及 一取樣及過流檢測保護電路，用于偵測流經所述IGBT晶體管電流，避免該IGBT晶體管
2.根據權利要求1所述 的基于微控制器的單線制射頻調光器，其特征在于:所述的電源模塊包括由LNK304N構成的開關電源電路以及與該開關電源連接的由BL1117構成的穩壓電源電路。
3.根據權利要求1所述的基于微控制器的單線制射頻調光器，其特征在于:所述射頻模塊采用SI4432-M1模塊，該SI4432-M1模塊的SDO、SD1、SCK、IRQ、SDN和CS端口直接與所述單片機的I/O掛接。
4.根據權利要求1所述的基于微控制器的單線制射頻調光器，其特征在于:所述取樣及過流檢測保護電路為對稱式設計，分別偵測交流電正負半周的反饋值，并有輸出一路給單片機。
5.根據權利要求1所述的基于微控制器的單線制射頻調光器，其特征在于:所述的IGBT晶體管的型號是SPB20N60C。
專利摘要本實用新型涉及一種基于微控制器的單線制射頻調光器，其特征在于包括一電源模塊，該電源模塊依靠火線的漏電流為所述調光器供電；一單片機；一射頻模塊，該射頻模塊與所述單片機連接，用以接收射頻遙控信號；一過零檢測電路，用以檢測火線交流電過零點信號發送給所述單片機；一相控調光電路，采用兩個IGBT晶體管控制火線電源正相和反相波形的切割，以改變提供燈具電能的有效值；一驅動電路，所述單片機經該驅動電路控制所述相控調光電路；以及一取樣及過流檢測保護電路，用于偵測流經所述IGBT晶體管電流，避免該IGBT晶體管燒毀。本實用新型解決了現有調光器EMI干擾嚴重，且不支持射頻遙控調光以及單線制工作條件等問題，電路結構簡單，具有較好市場價值。
文檔編號H05B37/02GK203086814SQ20132003754
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月24日 優先權日2013年1月24日
發明者林松 申請人:福建僑匯電子科技有限公司