專利名稱：利用微控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)照明裝置的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用微控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)照明裝置的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，屬于交流電的電壓、電流、功率測(cè)量領(lǐng)域和嵌入式控制系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在燈具的使用過程中有時(shí)我們可能會(huì)迫切的想知道眾多燈具中的其中一盞燈具的工作狀態(tài)，如燈具的工作電壓、工作電流、有功功率、視在功率、電量等，以便于我們了解燈具的工作狀態(tài)和更好的管理燈具，本發(fā)明就是為了解決這些問題而設(shè)計(jì)的。在傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)中，單個(gè)燈具內(nèi)根本沒有參數(shù)計(jì)量設(shè)備，一般僅在一條線路的總配電箱內(nèi)使用一臺(tái)電能表來計(jì)量線中上所有燈具的電量，根本沒有辦法了解單個(gè)燈具的電參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種利用微控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)照明裝置的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)。本發(fā)明可以提前進(jìn)行預(yù)警，避免更壞情況的發(fā)生，若發(fā)生故障，則可以實(shí)時(shí)故障報(bào)警， 并提示用戶是哪類故障，而且系統(tǒng)可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障類型判別，給出維修建議方案，提高管理效率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種利用微控制器的通用模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)照明裝置的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，其特征在于使用微控制器的通用模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成對(duì)電流，電壓，功率等數(shù)據(jù)的采集及處理過程，該系統(tǒng)主要由電壓采集電路模塊、過壓保護(hù)電路模塊、電流采集I/V轉(zhuǎn)換電路模塊、信號(hào)放大電路模塊、以及A/D轉(zhuǎn)換電路模塊和信號(hào)處理模塊構(gòu)成。所述電壓采集電路將燈具的電源電壓轉(zhuǎn)換成微控制器能夠識(shí)別的低電壓信號(hào)，然后將這個(gè)信號(hào)送到微控制器的ANl引腳；電壓采集電路和過壓保護(hù)電路包括起分壓作用的電阻Rl、R2、R3、R4、R6，將220V交流電壓轉(zhuǎn)換成2. 4V交流電；電阻R5、R6為采樣的電壓信號(hào)設(shè)置一個(gè)靜態(tài)直流工作點(diǎn)，讓2. 4V交流電壓在2. 5V的靜態(tài)直流工作點(diǎn)上上下變化，電阻R5的上端連接5V的直流參考電壓正VDD5極，電阻R6的下端連接5V直流參考電壓的地 Line_Com,由于電阻R5、R6的阻值相同所以MIC_V0LTAGE1節(jié)點(diǎn)處的電壓為直流2. 5V ；起過壓保護(hù)作用的二極管Dl、D2讓MIC_V0LTAGE1節(jié)點(diǎn)處的電壓波動(dòng)范圍始終在負(fù)0. 7V和正 5. 7V之間，以防止電壓過高損壞微控制器。所述電流I/V轉(zhuǎn)換電路將燈具的工作電流轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，便于微處理器進(jìn)行后期的計(jì)算處理，在燈具回路中串接起一個(gè)分流器作用的電阻R7，在電路中由于電阻值固定，所以燈具的工作電流就可以由電阻R7上的電壓來對(duì)應(yīng)，此電壓信號(hào)由節(jié)點(diǎn)LED_ OUT傳輸?shù)叫盘?hào)放大電路中去進(jìn)行后期信號(hào)處理。所述信號(hào)放大電路將電流I/V轉(zhuǎn)換電路采集到的信號(hào)進(jìn)行放大，然后送到微控制器的ANO引腳。所述微控制器電路將采集到的電壓和電流的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成微控制器能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)通過軟件計(jì)算出實(shí)際的負(fù)載工作電壓、工作電流、功率、 電量、線路的工作頻率等參數(shù)值；將這些參數(shù)值通過串口的RX引腳傳輸給通訊設(shè)備，并由通訊設(shè)備傳送給用戶使用。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)燈具的功率、電流、電壓、電量等參數(shù)的采集，并將這些參數(shù)通過通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)時(shí)的傳回控制中心。通過在供電控制回路中添加電量計(jì)量功能電路可以讓用戶實(shí)時(shí)掌握每個(gè)燈具的工作狀態(tài)是否正常，可以提前進(jìn)行預(yù)警，避免更壞情況的發(fā)生，若發(fā)生故障，則可以實(shí)時(shí)故障報(bào)警，并提示用戶是哪類故障，而且系統(tǒng)可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障類型判別，給出維修建議方案，提高管理效率。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為信號(hào)處理微控制器電路圖。圖3為負(fù)載電流I/V轉(zhuǎn)換電路圖。圖4為負(fù)載電壓采樣電路和過壓保護(hù)電路圖。圖5為信號(hào)放大電路圖。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。同時(shí)本說明書中對(duì)替代特征的描述是對(duì)等同技術(shù)特征的描述，不得視為對(duì)公眾的捐獻(xiàn)。本說明書(包括任何權(quán)利要求、摘要和附圖)中用語若同時(shí)具有一般含義與本領(lǐng)域特有含義的，如無特殊說明，均定義為本領(lǐng)域特有含義。如圖1所示，本發(fā)明涉及一種利用微控制器的通用模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)照明裝置的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，其特征在于使用微控制器的通用模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成對(duì)電流，電壓，功率等數(shù)據(jù)的采集及處理過程，該系統(tǒng)主要由電壓采集電路模塊、過壓保護(hù)電路模塊、電流采集 I/V轉(zhuǎn)換電路模塊、信號(hào)放大電路模塊、以及A/D轉(zhuǎn)換電路模塊和信號(hào)處理模塊構(gòu)成。如圖4所示，電壓采集電路的作用是將燈具的電源電壓轉(zhuǎn)換成微控制器能夠識(shí)別的低電壓信號(hào)，然后將這個(gè)信號(hào)送到微控制器的ANl引腳，電路如附圖四所示，此部分電路主要由分壓電阻Rl、R2、R3、R4、R6組成、這幾個(gè)電阻起一個(gè)分壓的作用，目的是將220V交流電壓轉(zhuǎn)換成2. 4V交流電；電阻R5、R6的作用是為了給采樣的電壓信號(hào)設(shè)置一個(gè)靜態(tài)直流工作點(diǎn)，讓2. 4V交流電壓在2. 5V的靜態(tài)直流工作點(diǎn)上上下變化，電阻R5的上端連接的 VDD5是5V的直流參考電壓正極，電阻R6的下端連接的Line_Com是5V直流參考電壓的地，由于電阻R5、R6的阻值相同所以MIC_V0LTAGE1節(jié)點(diǎn)處的電壓為直流2. 5V，電容Cl在這里起抗干擾的作用，二極管Dl、D2在這里是起過壓保護(hù)的作用，讓MIC_V0LTAGE1節(jié)點(diǎn)處的電壓波動(dòng)范圍始終在負(fù)0. 7V和正5. 7V之間，這樣可以防止電壓過高損壞微控制器。如圖3所示，所述電流I/V轉(zhuǎn)換電路的作用是將燈具的工作電流轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，便于微處理器進(jìn)行后期的計(jì)算處理，電路如附圖三所示，在燈具回路中串接了電阻R7，此電阻在這個(gè)電路中起一個(gè)分流器的作用，它是根據(jù)歐母定律中電壓等于電流乘以電阻值的這個(gè)原理而設(shè)計(jì)，在電路中由于電阻值固定，所以燈具的工作電流就可以由電阻 R7上的電壓來對(duì)應(yīng)，此電壓信號(hào)由節(jié)點(diǎn)LED_0UT傳輸?shù)叫盘?hào)放大電路中去進(jìn)行后期信號(hào)處理。如圖5所示，所述信號(hào)放大電路的作用是將電流I/V轉(zhuǎn)換電路采集到的信號(hào)進(jìn)行放大，然后送到微控制器的ANO引腳，電路如附圖五所示，此放大器工作于同相放大模式， 電路放大倍數(shù)為10倍輸入信號(hào)加2. 5V。如圖2所示，所述微控制器電路有三個(gè)作用，第一個(gè)作用是將采集到的電壓和電流的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成微控制器能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。第二個(gè)作用是將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)通過軟件計(jì)算出實(shí)際的負(fù)載工作電壓、工作電流、功率、電量、線路的工作頻率等參數(shù)值。第三個(gè)作用是將這些參數(shù)值通過串口的RX引腳傳輸給通訊設(shè)備，并由通訊設(shè)備傳送給用戶使用。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)燈具的功率、電流、電壓、電量等參數(shù)的采集，并將這些參數(shù)通過通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)時(shí)的傳回控制中心。通過在供電控制回路中添加電量計(jì)量功能電路可以讓用戶實(shí)時(shí)掌握每個(gè)燈具的工作狀態(tài)是否正常，可以提前進(jìn)行預(yù)警，避免更壞情況的發(fā)生，若發(fā)生故障，則可以實(shí)時(shí)故障報(bào)警，并提示用戶是哪類故障，而且系統(tǒng)可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障類型判別，給出維修建議方案，提高管理效率。
權(quán)利要求
1.一種利用微控制器的通用模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)照明裝置的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，其特征在于使用微控制器的通用模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成對(duì)電流，電壓，功率等數(shù)據(jù)的采集及處理過程，該系統(tǒng)主要由電壓采集電路模塊、過壓保護(hù)電路模塊、電流采集I/V轉(zhuǎn)換電路模塊、信號(hào)放大電路模塊、以及A/D轉(zhuǎn)換電路模塊和信號(hào)處理模塊構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電壓采集電路將燈具的電源電壓轉(zhuǎn)換成微控制器能夠識(shí)別的低電壓信號(hào)，然后將這個(gè)信號(hào)送到微控制器的ANl引腳；電壓采集電路和過壓保護(hù)電路包括起分壓作用的電阻Rl、R2、R3、R4、R6，將220V交流電壓轉(zhuǎn)換成 2. 4V交流電；電阻R5、R6為采樣的電壓信號(hào)設(shè)置一個(gè)靜態(tài)直流工作點(diǎn)，讓2. 4V交流電壓在 2. 5V的靜態(tài)直流工作點(diǎn)上上下變化，電阻R5的上端連接5V的直流參考電壓正VDD5極，電阻R6的下端連接5V直流參考電壓的地Line_C0m，由于電阻R5、R6的阻值相同所以MIC_ VOLTAGE 1節(jié)點(diǎn)處的電壓為直流2. 5V ；起過壓保護(hù)作用的二極管D1、D2讓MIC_V0LTAGE1節(jié)點(diǎn)處的電壓波動(dòng)范圍始終在負(fù)0. 7V和正5. 7V之間，以防止電壓過高損壞微控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述電流I/V轉(zhuǎn)換電路將燈具的工作電流轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，便于微處理器進(jìn)行后期的計(jì)算處理，在燈具回路中串接起一個(gè)分流器作用的電阻R7，在電路中由于電阻值固定，所以燈具的工作電流就可以由電阻R7上的電壓來對(duì)應(yīng)，此電壓信號(hào)由節(jié)點(diǎn)LED_0UT傳輸?shù)叫盘?hào)放大電路中去進(jìn)行后期信號(hào)處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述信號(hào)放大電路將電流I/V轉(zhuǎn)換電路采集到的信號(hào)進(jìn)行放大，然后送到微控制器的ANO引腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述微控制器電路將采集到的電壓和電流的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成微控制器能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)通過軟件計(jì)算出實(shí)際的負(fù)載工作電壓、工作電流、功率、電量、線路的工作頻率等參數(shù)值；將這些參數(shù)值通過串口的RX引腳傳輸給通訊設(shè)備，并由通訊設(shè)備傳送給用戶使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用微控制器的通用模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)照明裝置的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，其特征在于使用微控制器的通用模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成對(duì)電流，電壓，功率等數(shù)據(jù)的采集及處理過程，該系統(tǒng)主要由電壓采集電路模塊、過壓保護(hù)電路模塊、電流采集I/V轉(zhuǎn)換電路模塊、信號(hào)放大電路模塊、以及A/D轉(zhuǎn)換電路模塊和信號(hào)處理模塊構(gòu)成。本發(fā)明通過在供電控制回路中添加電量計(jì)量功能電路可以讓用戶實(shí)時(shí)掌握每個(gè)燈具的工作狀態(tài)是否正常，可以提前進(jìn)行預(yù)警，避免更壞情況的發(fā)生，若發(fā)生故障，則可以實(shí)時(shí)故障報(bào)警，并提示用戶是哪類故障，而且系統(tǒng)可以根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障類型判別，給出維修建議方案，提高管理效率。
文檔編號(hào)H05B37/03GK102378456SQ20111037363
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者梁熹, 王銘宇, 詹紅軍 申請(qǐng)人:四川華體燈業(yè)有限公司