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如何依靠電力線通信實(shí)現(xiàn)LED的照明控制

作者: 時(shí)間:2011-06-02 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

照明裝置的發(fā)現(xiàn)和綁定

  圖3:裝置的發(fā)現(xiàn)和綁定

  3 實(shí)際應(yīng)用挑戰(zhàn)

  面臨的常見(jiàn)挑戰(zhàn)有:燈具不能接收器發(fā)出的消息;燈具被錯(cuò)誤的。

  如果燈具不能接收控制器發(fā)出的消息,那么通常是以下三種原因之一:1)上有太大的噪聲,2)控制器和接收器在上不同相,3)接收器和控制器之間的距離太遠(yuǎn)。如果電力線上噪聲太大(例如有吸塵器、大功率電器等),建議使系統(tǒng)遠(yuǎn)離噪聲源。如果控制器和接收器不同相,用戶應(yīng)嘗試移動(dòng)其中一個(gè),使他們同相。

  如果不能這樣做,可以使用相位耦合器在不同相位上橋接電力線信號(hào)。這種耦合可以通過(guò)一個(gè)大電容或無(wú)線連接。如果接收器和控制器之間的距離太遠(yuǎn),可以使用中斷器重傳信號(hào)直到它們抵達(dá)要求的目標(biāo)。一些將中繼器和燈具一起做在同一設(shè)備上,因此不會(huì)產(chǎn)生額外的成本。

  由于同一電力線總線上可能有多個(gè)控制器,因此有可能出現(xiàn)燈具被錯(cuò)誤的控制器控制的情況。這種情況發(fā)生的原因有許多,與地址分配和綁定機(jī)制有關(guān)。如果地址是人工分配的,那么有可能兩個(gè)燈具分配到了相同的地址。這是由于用戶忘了他們已經(jīng)用過(guò)這個(gè)地址,或者別的人(例如共享相同電力線的鄰居)分配了相同的地址。

  如果采用上述智能地址分配和綁定方法,所有地址都是唯一的64位物理地址,那么這種錯(cuò)誤是不可能發(fā)生的。如果在智能地址分配中使用8位的邏輯地址,控制器將通過(guò)ping網(wǎng)絡(luò)確保不會(huì)分配已經(jīng)在用的地址。即使使用了智能地址分配和綁定方法,也有可能出現(xiàn)不同的控制器綁定到非目標(biāo)燈具(例如鄰居綁定到了一個(gè)用戶剛插入的燈具)。在這種情況下,燈具上應(yīng)該有一個(gè)按鈕能強(qiáng)制該燈具從控制器退出綁定狀態(tài),使它能再次自由地綁定到正確的控制器。

  4 顏色控制

  顏色信息通常采用兩種形式中的一種:CIE顏色坐標(biāo)系或直接調(diào)光值。直接調(diào)光值包含對(duì)每個(gè)強(qiáng)度都有一個(gè)獨(dú)立值。例如,如果有紅、綠和藍(lán)3個(gè)LED,那么就有3種調(diào)光值。CIE坐標(biāo)系是兩維的,可以表示色譜中任何一種可用的顏色。與強(qiáng)度(光通量)一起,CIE坐標(biāo)可以混合成直接LED調(diào)光值,取決于器件以及所用LED的封裝信息。例如,兩個(gè)紅色LED可以發(fā)射出深淺稍有不同的紅光。顏色混合算法將考慮這種因素,以便產(chǎn)生的顏色能真正代表要求的顏色。

  通過(guò)電力線傳送的顏色信息類型與用戶輸入、顏色控制精度等級(jí)以及成本有關(guān)。如果用戶的輸入是直接LED控制,那么直接LED調(diào)光值將被發(fā)送出去。如果用戶的輸入是一種特定的顏色和強(qiáng)度,那么信息類型取決于顏色混合執(zhí)行的位置。如果顏色混合在接收器完成,CIE坐標(biāo)和強(qiáng)度將被發(fā)送出去。

  這是典型的選擇,因?yàn)長(zhǎng)ED封裝信息一般存儲(chǔ)在燈具中,然而,在使用PLC后,每個(gè)燈具可以向控制器發(fā)送唯一的LED封裝信息,控制器隨即將這些信息存儲(chǔ)下來(lái),并在執(zhí)行顏色混合時(shí)加載這些信息。最終控制器將發(fā)送直接LED調(diào)光值。

  5 高級(jí)顏色控制

  既然控制器更加先進(jìn),顏色控制也可以做得更加先進(jìn),而不只是一次向一個(gè)燈具發(fā)送直接顏色。布景、淡入淡出和排序是一些有趣的例子。在布置場(chǎng)景時(shí),可以給多個(gè)燈具分配特定的顏色,這樣只需觸摸一下按鈕,多個(gè)燈具就可以發(fā)射出不同顏色和強(qiáng)度的光(例如顏色梯度)。在淡入淡出時(shí),燈具可以被告知在規(guī)定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換到下一種顏色。在排序應(yīng)用中,多個(gè)燈具能以同步方式改變顏色(例如顯示器,情緒等)。

  6 控制器的實(shí)現(xiàn)

  電力線收發(fā)器一般是一種低壓直流供電的IC。為了將這個(gè)器件連接到電力線,需要一個(gè)功放和耦合電路。耦合電路可以經(jīng)修改支持要求的電壓范圍(例如適合全球家庭應(yīng)用的110-240VAC,用于水池?zé)麸椀?4VDC等),因此同一種電力線收發(fā)器IC可以用于任何要求的電力線電壓范圍。

  控制器實(shí)現(xiàn)可以采取不同的方式,取決于可用的物理面積和需要的控制等級(jí)。對(duì)于基本的墻體開(kāi)關(guān)安裝方式,照明控制界面可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的通斷開(kāi)關(guān)、一個(gè)調(diào)光器或多個(gè)調(diào)光器,可單獨(dú)控制燈具的顏色。另外,至少有一個(gè)按鈕用于可用燈具的索引,一個(gè)按鈕用于綁定到節(jié)點(diǎn)。LED指示燈也很有用,可顯示燈具的狀態(tài)(可用或已綁定)。

  通常需要用一個(gè)微控制器來(lái)處理這些輸入信息,并連接電力線收發(fā)器。例如,利用Cypress公司的電力線通信技術(shù),微控制器和電力線收發(fā)器可以集成在一起,由一個(gè)器件通過(guò)電力線通信完成輸入處理、智能綁定和高級(jí)顏色控制。

  代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械式按鈕、開(kāi)關(guān)和調(diào)光器的創(chuàng)新方法是使用電容觸摸傳感技術(shù)。采用這種技術(shù)后,控制器面板可以是一個(gè)平面,并用貼*紙顯示控制界面。當(dāng)用戶觸摸面板上的某個(gè)位置時(shí),控制器將這種觸摸翻譯為按鈕壓下、開(kāi)關(guān)觸發(fā)或調(diào)光變化,具體功能與手指位置有關(guān)。這種方法給用戶提供了圓滑、清潔和耐用的界面進(jìn)行燈具控制。

  電容觸摸技術(shù)可以通過(guò)提供二維控制實(shí)現(xiàn)更好的體驗(yàn)。例如,控制器可以檢測(cè)手指觸摸點(diǎn)的x和y坐標(biāo),并轉(zhuǎn)換成CIE顏色坐標(biāo)系。電容觸摸技術(shù)還能方便地用于顏色控制,面板可以做成一個(gè)色板,用戶只需用手指按一下就可以改變到任何顏色。

  對(duì)于更復(fù)雜的照明控制(比如中央家庭自動(dòng)化系統(tǒng)),控制器可以在PC上運(yùn)行。此時(shí)的界面將是圖形用戶界面(GUI)。GUI可以向用戶顯示家里的所有可用燈具,并允許用戶執(zhí)行更先進(jìn)的顏色控制方案。PC可以通過(guò)USB或無(wú)線連接到電力線收發(fā)器。圖4給出了一個(gè)可行的控制器實(shí)現(xiàn)例子。

照明控制器的實(shí)現(xiàn)

  圖4:照明控制器的實(shí)現(xiàn)

  7 結(jié)語(yǔ)

  由于燈具上不要求使用用戶界面,所以一般使用嵌入式微控制器處理收到的消息和進(jìn)行LED顏色控制。借助Cypress的電力線通信和高亮度LED控制技術(shù),電力線收發(fā)器和精密LED顏色控制器可被集成在一個(gè)器件中。只需外加LED驅(qū)動(dòng)器就可以設(shè)置LED顏色了。另外,利用Cypress PowerPSoC技術(shù),精密LED顏色控制器和LED驅(qū)動(dòng)器也可以集成在一個(gè)器件中,這樣可以方便地通過(guò)I2C接口連接電力線收發(fā)器。

  電力線通信技術(shù)非常適合用來(lái)執(zhí)行復(fù)雜的LED照明控制,而且安裝成本低,無(wú)需鋪設(shè)新的線纜。用戶可以使用傳統(tǒng)的墻體開(kāi)關(guān)/調(diào)光器、電容觸摸傳感屏或PC控制LED燈具的顏色、亮度、光線變化或布景。利用從用戶那里抽象出來(lái)的高級(jí)燈具發(fā)現(xiàn)和綁定機(jī)制,無(wú)需記住一個(gè)號(hào)碼或冒意外關(guān)閉鄰居電燈的風(fēng)險(xiǎn)就可以建立具有PLC功能的照明控制網(wǎng)絡(luò)。


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