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利用供电线通讯实施的LED照明控制

作者:时间:2011-07-19来源:网络收藏
4 现实世界的挑战

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/178859.htm

  目前对电力线的基本考验是:

  ⑴ 设备接收不到器的信号;

  ⑵ 设备受不正确的

  设备接收不到控制器的信号,通常由如下三个缘由之一造成:

  (1)电力线的噪声太多;

  (2)控制器和接收器所处的电力线相位不同;

  (3)接收器和控制器间的距离太远。

  线路中如果噪声太多,建议控制系统远离噪声源。若控制器和接收器不同相,用户应尝试移动控制器或接收器使之同相。假如这样仍不能实现同相,则可以采用桥接电力线交叉相位间信号的相位耦合器。相位耦合器能通过大电容或无线连接实现。如果接收器和控制器间的距离太大,则有实现信号转发,直至号抵达预定目标的转发器可用。有些装置集转发器和灯具于一体,故无需支付额外的费用。

  因在同一电力线总线中可存在多个控制器,故某个灯具有被不正确控制器控制的可能。发生这种情况原因很多,取决于地址分配和绑定机制。地址如果是手动分配的话,有可能两个灯具被分配了同一个地址。这也许是由于用户忘了已将该地址用于某个设备或其它原因(如电力线与邻居共享)分配了同样的地址。

  根据先前描述的智能地址分配和绑定,因所有地址均系唯一的64位物理地址,故上述错误应该不会发生。智能地址分配时,如果用到的逻辑地址是8位,为确保已经使用的地址未被再次分配,控制器将向整个网络发送声响讯号。不过即便对智能地址分配和绑定而言,不同控制器绑定的灯具并非想要绑定的灯具的情况可能依然出现(例如,邻居绑定的恰好是用户刚插上电源的灯具)。这种情况下,灯具上一个起强制灯具退出与控制器绑定的按钮应能生效,使该灯具解除约束并与正确的控制器绑定。

5 色彩控制

  色彩信息采用的典型形式是CIE色彩坐标和接直调光值两种形式之一。直接调光值包含了每个亮度的独立数值。譬如,若有红、绿、蓝三个LED,则其调光值就有3个。CIE坐标为一种能描绘光谱中任何有效色彩的二维坐标。根据所用LED元件及其承载信息,CIE坐标随亮度 (光通量)被混合进LED的直接调光值。例如,2个红色LED发出的可能是阴影稍有不同的红色,色彩混和算法须将此考虑在内,才能产生可精确表达期待色彩的颜色。

  整个电力线上传输的色彩信号类型决定于用户输入,色彩控制精度的等级和成本。用户输入如果是直接的LED控制,则传输的便是LED的直接调光值。用户输入如果是特定的色彩和亮度,则信息类型取决于何处执行色彩混和。若混和色彩在接收端执行的话,那么传输的类型就是CIE坐标值和亮度值。

  因为LED承载的信息通常由灯具存储,故随着电力线通信控制技术的发展,典型的选择是实现让每个灯具将自己唯一的承载信息发送给能存储这些信息以及加载执行色彩混和信息的控制器,该控制器则能发送LED的直接调光值。

  6 高级色彩控制

  现在,控制器已更先进,色彩的控制亦比每次仅仅只给一盏LED灯直接发送色彩信号更高级。其中重要的实例有背景效果、色彩幻变和指令定序。背景效果指的是给不同的灯指派特定的色彩,以使通过按钮触摸便能开启多盏灯不同颜色彩和亮度的灯构成颜色缓变的背景;色彩幻变指的是规定灯具指定的时间间隔周期内从一种颜色渐变到另一种颜色;指令定序则指使多盏灯以同步的方式改变显示屏和格调等的颜色。

  7 具体

  电力线需要采用电力线通讯收发器,它是一款典型的低压、直流集成芯片。为与电力线接口,还须配备功率放大器和耦合电路。耦合电路可作更动以以适用不同电压范围要求(例如,交流110-240伏特适合全球住宅使用,直流24伏特适合电池组使用等),故同一款电力线收发器芯片可在任何可能的供电电压范围内应用。

  根据可的物理空间和所需要的控制等级,控制器的实现亦可采取不同形式。对基本的墙面开关而言,照明控制接口可能就是一只简单的通断开关、一个或多个用于独立控制灯具色彩的调光器。另外,至少应该有一个按钮用来检索所有可用灯具以及一个按钮来绑定网络节点,且均采用LED有效显示其状态(可用或绑定)。

  所有输入和与电力线通讯收发器的接口,典型地都将使用微处理器来处理。譬如赛普拉斯通讯技术公司(Cypress Powerline Communication technology)就将微处理器和电力线通讯收发器整合在一起,所以输入处理、智能绑定、高级色彩控制和电力线通讯都由一个器件执行。

  使用电容性触摸屏取代笨拙的机械按钮、 开关和调光器是一种创新。使用电容式触摸传感技术,控制器面板则可制成印花显示控制接口的平坦的表面。当用户触摸面板上某个位置,控制器即认为某个按钮受到按压、于是根据手指的位置,便会发生开关切换或调光器改变,从而为用户呈现一种时尚、 洁净及健全的灯具控制界面。电容性触摸方式还能进而提供二维控制。例如,控制器能检测到手指触摸处的X和Y轴坐标并将其转换成CIE色彩坐标。在可能是控制面板上某个色域处,这是个简单的色彩控制方式,用户只须用手指触按能任意改变色彩。

  更复杂的照明控制(例如家庭中央自动化系统),控制器可在 PC 上运行。此时,控制界面应是某种图形用户界面(GUI)应用。它应显示用户家里所有可用的设备,并允许用户执行更高级的色彩控制方案。PC通过USB或无线与电力线收发器对接。图3所示为一种可能实施方案。

图3: 照明控制器实施方案

  由于灯具上并不要求有用户界面,故通常采用嵌入式微处理器处理接收到的信息和执行LED色彩控制。赛普拉斯公司以其电力线通讯和高亮度LED控制技术,已将电力线收发器和精密LED色彩控制器集成为单个器件。设定LED的色彩需要的只是外部LED驱动。另外,以赛普拉斯公司的 PowerPSoC 技术,精密的 LED 颜色控制器和 LED 驱动器也已集成为单个器件,通过I2C接口能方便电力线收发器对接。

  总之,电力线通讯是一种无需铺设新电缆和构建成本低,非常适合于执行复杂 LED 照明控制的技术。


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