[发明专利]一种照明控制方法及其系统

权利要求书

1.一种照明控制方法，它是依靠连接在电力线上的主控制器和与每个被控灯具连接的解码控制器来完成的，步骤如下：

（1）、主控制器将接收到的照明控制信号变换成传送数据信号，该传送数据信号包括有依次排列的起始位、命令位、灯具地址位、灯具亮度数据位和结束位，它是由“0”或“1”组成的一组数据序列；

（2）、主控制器将电力线上的交流电信号中的正弦波形依次分成多个波形段，改变每个波形段的波形，使波形段处于两种波形的状态，由多个波形段组成一个波形数据组，该波形数据组中的波形段的个数总和与传送数据信号的位数相同，并且，其中一种波形段对应于传送数据信号中的“0”，另一种波形段对应于传送数据信号中的“1”；即是：把传送数据信号变换成交流电信号上的一个波形数据组，该波形数据组中波形段的排列顺序与传送数据信号的数据序列一致；

（3）、波形数据组经电力线传送至每个解码控制器，解码控制器把传来的波形数据组进行解析，得到照明控制信号中所需要控制的灯具的地址位的数据和灯具亮度数据位的数据，只有灯具的地址位的数据与解码控制器中所对应灯具的位置数据相一致时，解码控制器才向灯具发出照明控制信号，改变灯具的亮度，实现照明控制。

2.如权利要求1所述的一种照明控制方法，其特征在于：所述波形段是由一个正半周波形与相邻的负半周波形组成的全波波形。

3.如权利要求1所述的一种照明控制方法，其特征在于：所述波形段为半周波形。

4.如权利要求3所述的一种照明控制方法，其特征在于：所述的半周波形为正半周波形。

5.如权利要求3所述的一种照明控制方法，其特征在于：所述的半周波形为负半周波形。

6.如权利要求3所述的一种照明控制方法，其特征在于：半周波形是正半周波形及负半周波形，它是这样组成的波形数据组的：由前至后，奇数的波形段为正半周波形，偶数的波形段为负半周波形；或者，奇数的波形段为负半周波形，偶数的波形段为正半周波形。

7.按照如权利要求1、2 、3、4、5或6所述的方法制成的照明控制系统，其特征在于：它包括有主控制器、多个解码控制器和与解码控制器相连的灯具，主控制器的输入端与电力线的进线端相连，主控制器的输出端通过电力线与多个解码控制器连接，每个解码控制器均连接有需控制的与电力线连接的灯具；其中：

主控制器包括波形改变电路（1）、主控制电路（2）、过零检测电路（3）、供电电路（4）和反馈电路（5），其中：波形改变电路（1）的交流电信号输入端接在交流电力线的进线端，波形改变电路（1）的交流电信号输出端通过电力线与解码控制器连接，波形改变电路（1）的控制信号输入端与主控制电路（2）的控制信号输出端连接；主控制电路（2）的信号接收端用于接收照明控制信号，主控制电路（2）的过零检测信号输入端与过零检测电路（3）的输出端连接；过零检测电路（3）的输入端连接在交流电力线的进线端，用于为主控制电路（2）提供交流电过零点信号；供电电路（4）的输入端连接在交流电力线进线端上，供电电路（4）为波形改变电路（1）、过零检测电路（3）、主控制电路（2）供电；反馈电路（5）的输入端与波形改变电路（1）的交流电信号输出端连接，反馈电路（5）的输出端与主控制电路（2）的反馈信号输入端相连，供电电路（4）为反馈电路（5）供电；反馈电路（5）用于监测波形改变电路（1）输出的交流电信号中的波形，一旦波形产生不正常的异变，将变化情况送至主控制电路（2），以便主控制电路（2）发出重新组成波形数据组的控制信号；

所述的过零检测电路（3）包括第一电阻（R301）、第二电阻（R302）、第三电阻（R303）、第一二极管（D301）、第二二极管（D302）、第一比较器（U301）和第一光电耦合器（U302），第一电阻（R301）的一端作为该电路的交流电信号输入端接在电力线的进线端，该第一电阻（R301）的另一端与第一二极管（D301）的阴极相连，该第一二极管（D301）的阳极与第二二极管（D302）的阴极相连，第二二极管（D302）的阳极与第一比较器（U301） 的同相输入端相连，第一比较器（U301）的反向输入端接入交流电力线的地线，该第一比较器（U301）的输出端通过第二电阻（R302）端接入电源，第一光电耦合器（U302）的输入端的一端与第一比较器（U301）的输出端连接，该第一光电耦合器（U302）输入端的另一端接入交流电力线的地线，该第一光电耦合器（U302）的输出端的一端接地，输出端的另一端作为该电路的过零检测信号输出端与主控制电路的过零检测信号输入端连接，第三电阻（R303）的一端与第一光电耦合器（U302）的输出端连接，另一端接入电源，第一二极管（D301）的阴极与第二二极管（D302）的阳极连接，第一二极管（D301）的阳极连接交流电力线的地线，第一比较器（U301）的供电端与电源连接，第一比较器（U301）的接地端与交流电力线的地线连接；

所述的主控制电路（2）包括第一电容（C401）、第二电容（C402）、第三电容（C403）、第四电容（C404）、第一晶振（T401）、第五电容（C405）、第六电容（C406）、第二晶振（T402）、第七电容（C407）、第三二极管（D401）、第四电阻（R401）、第五电阻（R402）和中央处理器（IC401），中央处理器（IC401）的第1脚通过第一电容（C401）接地，同时该第1脚接入电源；中央处理器（IC401）的第7脚通过第二电容（C402）接地，第二电容（C402）的负极接地，正极接入第7脚，第三电容（C403）的一端接入第7脚，另一端接地；第一晶振（T401）并联接入中央处理器（IC401）的第8脚和第9脚；中央处理器（IC401）的第14脚作为本电路的过零检测信号输入端与过零检测电路的过零检测信号输出端连接；中央处理器（IC401）的第16脚作为本电路的反馈信号输入端与反馈电路的反馈信号输出端连接；中央处理器（IC401）的第46脚和第48脚作为控制信号输出端各自通过一个非门分别与波形改变电路的两个控制信号输入端连接；第二晶振（T402）并联接入中央处理器（IC401）的第52脚和第53脚，第二晶振（T402）通过两个并联的电容第四电容（C404）和第五电容（C405）接地；中央处理器（IC401）的第58脚通过第四电阻（R401）与第三二极管（D401）的阳极连接，第三二极管（D401）的阴极接入电源，第七电容（C407）一端通过第五电阻（R402）与第三二极管（D401）的阴极连接，另一端接地,第七电容（C407）的非接地端与第三二极管（D401）的阳极连接；中央处理器（IC401）的第62脚和第63脚接地；中央处理器（IC401）的第64脚通过第六电容（C406）接地，该第六电容（C406）的接地端与第一电容（C401）的接地端连接，中央处理器（IC401）的第64脚接入电源；

所述的反馈电路包括第十七电阻（R701）、第十七二极管（D701）、第十八二极管（D702）、第二比较器（U701）、第十八电阻（R702）、第十九电阻（R703）和第五光电耦合器（U702），第十七电阻（R701）的一端作为该电路的交流电信号输入端与波形改变电路的交流电信号输出端连接，另一端与第十七二极管（D701）的阴极相连；第十七二极管（D701）的阳极接入交流电力线的地线，第十八二极管（D702）的阳极与第十七二极管（D701）的阴极相连，第十八二极管（D702）阴极接入交流电力线的地线；第二比较器（U701）的同相输入端接入第十八二极管（D702）的阳极， 其反向输入端接入交流电力线的地线，其输出端与第五光电耦合器（U702）输入端的一端相连，同时，该输出端通过第十八电阻（R702）接入电源；第五光电耦合器（U702）的输出端作为本电路的反馈信号输出端，其输出端一端通过第十九电阻（R703）接入电源，其输出端的另一端接地；

所述解码控制器包括信号藕合电路（6）、边沿捕获电路（7）、解码控制器主控制电路（8）和解码控制器供电电路（9），其中：

信号耦合电路（6）的输入端与电力线连接，其输出端与边沿捕获电路（7）的输入端连接，信号耦合电路（6）的输入端就是解码控制器的输入端；用于藕合交流电力线上的交流电信号，并对藕合出的交流电的波形信号进行低通滤波和限幅预处理；边沿捕获电路（7）的输出端与解码控制器主控制电路（8）的输入端连接，用于检测接收到的交流电波形信号；解码控制器主控制电路（8）的输出端与灯具的控制端连接，解码控制器主控制电路（8）的输出端就是解码控制器的输出端；用于解析从边沿捕获电路（7）接收到的检测信号，从中得到照明控制信号中所需要控制的灯具的地址位数据和灯具亮度数据位数据，并且，只有灯具的地址位数据与解码控制器所对应灯具的位置数据相一致时，解码控制器向灯具发出照明亮度控制信号，改变灯具的亮度，实现照明控制；解码控制器供电电路（9）的输入端连接在电力线上，分别为信号耦合电路（6）、边沿捕获电路（7）和解码控制器主控制电路（8）供电；信号藕合电路（6）包括第二十电阻（R901）、第八电容（C901）、第四脉冲变压器（T901）、第一集成运算放大器（U901）、第九电容（C902）、第二十一电阻（R902）、第二十二电阻（R903）、变阻器（R904）、第一稳压器（D901）和第二稳压器（D902），第八电容（C901）作为该电路的交流电信号输入端通过电力线与主控制器中的波形改变电路的交流电信号输出端连接，其一端与第四脉冲变压器（T901）输入端的一端连接，另一端通过第二十电阻（R901）与第四脉冲变压器（T901）输入端的另一端连接，第四脉冲变压器（T901）输出端的一端与第一集成运算放大器（U901）的反向输入端连接，其输出端的另一端接地；第一集成运算放大器（U901）的正向输入端接地，其输出端通过第二十二电阻（R903）与第一稳压器（D901）的阳极连接；第二十一电阻（R902）一端与第一集成运算放大器（U901）的反向输入端连接，另一端与第一集成运算放大器（U901）的输出端连接，第九电容（C902）一端与第一集成运算放大器(U901)的反向输入端连接，另一端与第一集成运算放大器(U901)的输出端连接；变阻器(R904)的动端与电源连接，该变阻器的一端接在第一集成运算放大器(U901)的输出端，另一端与该第一集成运算放大器(U901)的正向输入端相连；第一稳压器(D901)的阳极作为该电路的耦合信号输出端与边沿捕获电路的耦合信号输入端连接，其阴极与第二稳压器(D902)的阴极连接，第二稳压器(D902)的阳极接地；

所述的解码控制器主控制电路（8）包括第十一电容（C1201）、第十二电容（C1202）、第十三电容（C1203）、第四十电阻（R1201）、第四十一电阻（R1202）、第四十二电阻（R1203）、第二十七二极管（D1201）、第十四电容（C1204）、第三晶振（XTAL3）和单片机（IC1201），单片机（IC1201）的第2脚和第3脚作为该电路正半周波形检测信号输入端与边沿捕获电路的正半周波形检测信号输出端连接，该单片机（IC1201）的第1脚通过第十一电容（C1201）接地，同时第1脚与电源连接，单片机（IC1201）的第5脚接地，单片机（IC1201）的第6脚通过第十二电容（C1202）接地，第十三电容（C1203）的正极接入单片机（IC1201）的第6脚，负极接地，单片机（IC1201）的第7脚通过第四十电阻（R1201）接入电源，单片机（IC1201）的第7脚作为照明亮度控制信号输出端与灯具的电源控制器连接，单片机（IC1201）的第8脚和第9脚作为负半周波形的检测信号输入端与边沿捕获电路的负半周波形的检测信号输出端连接，单片机（IC1201）的第10脚通过第四十一电阻（R1202）和第四十二电阻（R1203）与电源连接，第四十二电阻（R1203）一端与第二十七二极管（D1201）的阳极相连，另一端与第二十七二极管（D1201）的阴极相连，第十四电容（C1204）一端接地，另一端与第二十七二极管（D1201）的阳极相连，第三晶振（XTAL3）并联的接入单片机（IC1201）的第12脚和第13脚，单片机（IC1201）的第14脚接地；

所述灯具包括有灯具电源控制器和灯具光源，灯具电源控制器的输入端与电力线连接，输出端与灯具光源连接，解码控制器的输出端连接在该灯具电源控制器的控制端上；

所述的中央处理器（IC401）的型号是MSP430F24X；所述的单片机（IC1201）的型号是MSP430F20X2；

所述的波形改变电路可以是包括正半周波形改变电路和负半周波形改变电路，其中

正半周波形改变电路包括：第二光电耦合器（U501）、第六电阻（R501）、第一三极管（Q501）、第二三极管（Q502）、第四二极管（D501）、第五二极管（D502）、第七电阻（R502）、第六二极管（D503）、第八电阻（R503）、第一场效应管（Q503）、第一脉冲变压器（T501）、第七二极管（D504） 、第八二极管（D505）、第九电阻（R504）、和第一晶闸管（D506），第二光电耦合器（U501）输入端的一端作为本电路的正半周波形的控制信号输入端与主控制电路的控制信号输出端相连，该第二光电耦合器（U501）输入端的另一端接地，该第二光电耦合器（U501）输出端的一端与第一三极管（Q501）的基极连接，输出端的另一端接地；第一三极管（Q501）的集电极接入电源，第一三极管（Q501）的发射极与第四二极管（D501）的阴极连接，第六电阻（R501）的一端接入第一三极管（Q501）的集电极，另一端接入第二三极管（Q502）的基极；第二三极管（Q502）的集电极与第四二极管（D501）的阴极连接，其发射极与第五二极管（D502）的阳极连接，该第五二极管（D502）的阴极与第四二极管（D501）的阳极连接；第七电阻（R502）一端与第四二极管（D501）的阴极连接另一端与第一场效应管（Q503）的栅极连接，该第一场效应管（Q503）的漏极与第六二极管（D503）的阳极相连，第六二极管（D503）的阴极通过第八电阻（R503）接入电源，该第一场效应管（Q503）的源极接地；第一脉冲变压器（T501）输入端的一端接入电源，输入端的另一端与第六二极管（D503）的阳极相连，该第一脉冲变压器（T501）的输出端一端与第七二极管（D504）的阳极连接，另一端与第八二极管（D505）的阳极连接；第七二极管（D504）的阴极与第一晶闸管（D506）的控制极连接，第八二极管（D505）的阴极与第一晶闸管（D506）的控制极连接，第九电阻（R504）一端与第一晶闸管（D506）的控制极连接，另一端与第一晶闸管（D506）的负极连接，第一晶闸管（D506）的正极接入交流电力线进线端，负极接入交流电力线出线端；

负半周波形改变电路包括：第三光电耦合器（U502）、第十电阻（R505）、第三三极管（Q504）、第四三极管（Q505）、第九二极管（D508）、第十二极管（D509）、第十一电阻（R506）、第十一二极管（D510）、第十二电阻（R507）、第二场效应管（Q506）、第二脉冲变压器（T502）、第十二二极管（D511） 、第十三二极管（D512）、第十三电阻（R508）和第二晶闸管（D507），第三光电耦合器（U502）输入端的一端作为本电路的负半周波形的控制信号输入端与主控制电路的控制信号输出端相连，该第三光电耦合器（U502）输入端的另一端接地，该第三光电耦合器（U502）输出端的一端与第三三极管（Q504）的基极连接，输出端的另一端接地；第三三极管（Q504）的集电极接入电源，第三三极管（Q504）的发射极与第九二极管（D508）的阴极连接，第十电阻（R505）的一端接入第三三极管（Q504）的集电极，另一端接入第四三极管（Q505）的基极；第四三极管（Q505）的集电极与第九二极管(D508)的阴极连接，其发射极与第十二极管(D509)的阳极连接，该第十二极管(D509)的阴极与第九二极管(D508)的阳极连接；第十一电阻(R506)一端与第九二极管(D508)的阴极连接另一端与第二场效应管(Q506)的栅极连接，该第二场效应管(Q506)的漏极与第十一二极管(D510)的阳极相连，第十一二极管(D510)的阴极通过第十二电阻(R507)接入电源，该第二场效应管(Q506)的源极接地；第二脉冲变压器(T502)输入端的一端接入电源，输入端的另一端与第十一二极管(D510)的阳极相连，该第二脉冲变压器(T502)的输出端一端与第十二二极管(D511)的阳极连接，另一端与第十三二极管(D512)的阳极连接；第十二二极管（D511）的阴极与第二晶闸管（D507)的控制极连接，第十三二极管（D512)的阴极与第二晶闸管（D507）的控制极连接，第十三电阻（R508）一端与第二晶闸管（D507）的控制极连接，另一端与第二晶闸管（D507）的负极连接，第二晶闸管（D507）的正极接入交流电力线进线端，负极接入交流电力线出线端；该第二晶闸管（D507）负极接入在电力线的进线端，该第二晶闸管（D507）的正极与交流电力线出线端连接；

所述的波形改变电路也可以是包括第四光电耦合器（U601）、第十四电阻（R601）、第五三极管（Q601）、第六三极管（Q602）、第十四二极管（D601）、第十五二极管（D602）、第十五电阻（R602）、第十六二极管（D603）、第十六电阻（R603）、第三场效应管（Q601）、第三脉冲变压器（T601），第四光电耦合器（U601）输入端的一端作为该电路的控制信号输入端与主控制电路的控制信号输出端相连，该第四光电耦合器（U601）输入端的另一端接地，该第四光电耦合器（U601）输出端的一端与第五三极管（Q601）的基极连接，输出端的另一端接入第六三极管（Q602）的发射极；第五三极管（Q601）的集电极接入电源，第五三极管（Q601）的发射极与第六三极管（Q602）的集电极连接，第十四电阻（R601）的一端接入第五三极管（Q601）的集电极，另一端接入第五三极管（Q601）的基极；第六三极管（Q602）的基极与第五三极管（Q601）的基极连接，其集电极接入第十四二极管（D601）阴极，其发射极与第十五二极管（D602）阳极连接；第十四二极管（D601）的阳极与第十五二极管（D602）阴极连接，第十五电阻（R602）一端接入第十四二极管（D601）阴极，另一端与第十四二极管（D601）的阳极连接；第十五二极管（D602）阴极与第三场效应管（Q603）的栅极连接，其阳极接地；第三场效应管（Q603）的漏极与第十六二极管（D603）的阳极相连，其源极与第十五二极管（D602）阳极连接；第十六二极管（D603）阴极通过第十六电阻（R603）接入电源；第三脉冲变压器（T601）输入端的一端接入电源，另一端与第十六二极管（D603）的阳极连接，第三脉冲变压器（T601）输出端的一端与双向晶闸管（D604）的控制极连接，其输出端的另一端与双向晶闸管（D604）的一个主电极连接；双向晶闸管（D604）的两个主电极分别与交流电的两端连接；

     所述的边沿捕获电路可以是包括正半周窗口比较电路和负半周窗口比较电路，其中：

正半周窗口比较电路包括：第三比较器（U1001）、第四比较器（U1002）、第二十三电阻（R1001）、第二十四电阻（R1002）、第二十五电阻（R1003）、第二十六电阻（R1004）、第二十七电阻（R1005）、第十九二极管（D1001）、第二十八电阻（R1006）和第三稳压器（D002），其连接方式是这样的：第二十三电阻（R1001）作为信号耦合电路的耦合信号输入端与边沿捕获电路的耦合信号输出端连接，其一端与信号耦合电路的耦合信号输出端连接，另一端与第三比较器（U1001）的正向输入端相连；第三比较器（U1001）的反向输入端通过第二十四电阻（R1002）接地，第三比较器（U1001）的输出端与第十九二极管(D1001)的阳极连接，第四比较器(U1002）的正向输入端通过第二十五电阻(R1003)与电源连接，该第四比较器(U1002) 的反向输入端与第三比较器(U1001)的正向输入端相连，第二十六电阻(R1004)的一端与第三比较器(U1001)的反向输入端相连，另一端与第四比较器(U1002)的正向输入端连接，第四比较器(U1002)的输出端通过第二十七电阻（R1005）与电源相连，第十九二极管（D1001）作为该边沿捕获电路正半周波形的检测信号输出端与解码控制器主控制电路的检测信号输入端连接，其阴极通过第二十八电阻(R1006)与解码控制器主控制电路的检测信号输入端连接，第三稳压器(D1002)的阳极接地，其阴极与第十九二极管(D1001)的阴极连接；第四比较器(U1002)的输出端与第三比较器（U1001）的输出端连接；

负半周窗口比较电路包括：第二十九电阻(R1007)、第三十电阻(R1008)、第三十一电阻(R1009)、第三十二电阻(R1010)、第三十三电阻（R1011）、第五比较器（U1003）、第六比较器(U1004)、第三十四电阻(R1012)、第二十二极管（D1003）、第四稳压器（D1004），其连接方式是这样的：第二十九电阻（R1007）作为该电路的耦合信号输入端与信号耦合电路的耦合信号输出端连接，其一端与第二十三电阻（R1001）连接，另一端与第五比较器（U1003）的反向输入端连接，该第五比较器（U1003）的正向输入端通过第三十电阻（R1008）接地，该第五比较器（U1003）的输出端与第六比较器(U1004)的输出端相连，第六比较器(U1004)的正向输入端与第五比较器(U1003)的反向输入端连接，该第六比较器(U1004)的反向输入端通过第三十一电阻(R1009)与电源相连，第三十二电阻(R1010)的一端与第六比较器(U1004)的反向输入端连接，另一端与第五比较器(U1003)的正向输入端连接，该第六比较器(U1004)的输出端与第二十二极管(D1003)的阳极连接，第三十三电阻(R1011)一端与该第二十二极管(D1003)的阳极连接，另一端接入电源，该第二十二极管(D1003)的阴极作为该电路负半周波形的检测信号输出端通过第三十四电阻(R1012)接入解码控制器主控制电路的检测信号输入端，第四稳压器（D1004）的阴极与该第二十二极管（D1003）的阴极相连，该第四稳压器（D1004）的阳极接地；

所述的边沿捕获电路还可以是包括第三十五电阻（R1101）、第三十六电阻（R1102）、第七比较器（U1101）、第二十三二极管（D1101）、第二十四二极管（D1102）、第三十七电阻（R1103），第五稳压器（D1103）、第三十八电阻（R1104）、第八比较器（U1102）、第二十五二极管（D1104）、第二十六二极管（D1105）和第三十九电阻（R1105），具体连接方式是这样的：第三十五电阻（R1101）作为该电路正半周波形耦合信号输入端与信号耦合电路的耦合信号输出端连接，其一端与信号耦合电路连接，另一端与第七比较器（U1101）的反向输入端连接；第七比较器（U1101）的正向输入端接地，其输出端与第二十三二极管（D1101）的阴极连接，该第二十三二极管（D1101）的阳极接入第七比较器（U1101）的反向输入端；第二十四二极管（D1102）的阳极与第七比较器（U1101）的输出端相连，其阴极作为正半周波形检测信号输出端通过第三十九电阻（R1105）与解码控制器主控制电路的检测信号输入端连接；第三十七电阻（R1103）作为该电路负半周波形的耦合信号输入端与信号耦合电路的耦合信号输出端连接，其一端与耦合信号电路连接，另一端与第八比较器（U1102）的正向输入端连接，第八比较器（U1102）的反向输入端与第二十五二极管（D1104）的阳极连接，其输出端与第二十五二极管（D1104）的阴极连接；第二十六二极管（D1105）的阳极接入第八比较器（U1102）的输出端，其阴极与第二十四二极管（D1102）的阴极相连，第三十八电阻（R1104）一端与第二十五二极管（D1104）的阳极连接，另一端与第二十六二极管（D1105）的阴极连接；第二十六二极管（D1105）作为负半周波形的检测信号输出端通过第三十九电阻（R1105）与解码控制器主控制电路的检测信号输入端连接，第五稳压器（D1103）的阴极与解码控制器主控制电路的检测信号输入端连接，阳极接地。