一種智能開關量輸入與輸出模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及智能家居系統中的開關量輸入輸出模塊。
【背景技術】
[0002]隨著我國建筑智能化的推進，智能樓宇技術的發展，智能建筑的新功能不斷涌現，市場對于智能樓宇系統相關設備的需求在進一步擴大，而開關量輸入與輸出模塊正是智能樓宇系統的基礎技術裝備之一。
[0003]目前市場上生產帶有指示燈的開關面板廠家有很多，如ABB、西門子、羅格朗、西蒙、德力西、施耐德等，這些廠家生產的開關面板主要有自復位面板、翹板面板、按鍵面板這三類，具體的有一鍵式，兩鍵式，四鍵式以及六鍵式面板，而這些面板上帶有的指示燈具有共陽和共陰兩種連接方式。所謂共陽，就是把發光二極管的正極接在一起，負極獨立開來，通過控制負極的高低電平使發光二極管亮滅；所謂共陰，就是把發光二極管的負極接在一起，正極獨立開來，通過控制正極的高低電平使發光二極管亮滅。開關面板上指示燈的連接方式沒有統一的標準，這些廠家大多都是按照用戶的使用習慣來生產的，而用戶的使用習慣很難改變，所以在安裝這些面板時就要區分指示燈的連接方式，這樣就造成了接線復雜，耗時長，嚴重的還會影響工程項目的進度。
[0004]發光二極管一般有紅、橙、黃、綠、藍、橘紅、翠綠、藍綠、白這九種顏色，它們正常工作時的額定電壓和額定電流不同，如果發光二極管工作低于其額定電壓和額定電流，那么其發光效率會降低，人的視覺感受也會隨之下降；如果發光二極管工作高于其額定電壓和額定電流，其損耗加大，會使其溫度升高，發光效率不僅下降，而且還會影響發光二極管的壽命。由于使用環境和場合的差異，不同開關面板上所帶的指示燈顏色也不同，常見的開關面板上指示燈的顏色有紅，黃，綠，藍，白這五種顏色。
[0005]開關量輸入與輸出模塊是智能樓宇系統的重要組成部分，它能夠配合各種類型的開關面板(自復位面板、翹板面板、按鍵面板等)，用于把這些開關量信號轉換成總線上的控制報文信息，以控制總線上的其它驅動設備工作，實現智能控制的目的。由于目前市場上的開關量輸入輸出模塊和開關面板未實現標準化，不同的廠商有著各自不同的接口，這使得不同的開關面板需要匹配不同的開關量輸入輸出模塊。此外，這些開關量輸出接口實際上只支持單一顏色的指示燈，其它顏色的指示燈也會工作，但由于不是工作在額定電壓和額定電流下，有的指示燈偏亮，而有的指示燈偏暗，長時間工作會影響指示燈的壽命，一旦指示燈損壞，就需要更換開關面板。這些問題都會導致實際的施工安裝很麻煩。
【發明內容】
[0006]本實用新型所要解決的問題:開關面板上指示燈連接方式與開關量輸入輸出模塊之間不匹配；開關面板上指示燈亮度偏亮或偏暗，大大降低了人的視覺感受；指示燈壽命短，頻繁更換模塊，使得實際施工安裝很麻煩。
[0007]為解決上述問題，本實用新型采用的方案如下:
[0008]一種智能開關量輸入與輸出模塊，其特征在于，包括LED指示燈接口、開關量輸出自識別和自調節電路以及控制器；所述LED指示燈接口包括公共端和獨立端；所述開關量輸出自識別和自調節電路包括公共端控制電路、獨立端控制電路和獨立端采樣電路；所述公共端控制電路包括第一放大三極管，所述控制器通過所述第一放大三極管連接所述LED指示燈接口的公共端；所述獨立端控制電路包括第二放大三極管，所述控制器通過所述第二放大三極管再經限流電阻連接所述LED指示燈接口的獨立端；所述獨立端采樣電路包括減法器電路；所述LED指示燈接口的獨立端通過所述減法器電路連接所述控制器。
[0009]進一步，所述LED指示燈接口的獨立端還連接有TVS管。
[0010]進一步，所述的智能開關量輸入與輸出模塊，其特征在于，該模塊還包括KNX通訊單元、人體感應單元和開關量輸入接口 ；所述KNX通訊單元與所述控制器相連，用于通過KNX總線與連接在該KNX總線上的設備進行通訊交互；所述人體感應模塊與所述控制器相連，用于探測人體；所述開關量輸入接口與所述控制器相連，用于采集外部的開關量信號。[0011 ] 進一步，所述LED指示燈接口的獨立端有4個，所述獨立端控制電路和獨立端采樣電路分別有4個。
[0012]進一步，所述第二放大三極管替換成達林頓管。
[0013]進一步，所述第二放大三極管替換成達林頓管；所述4獨立端控制電路的4個達林頓管由達林頓管陣列芯片實現。
[0014]進一步，所述控制器通過所述獨立端采樣電路采集到的電壓判斷所述LED指示燈接口公共端和獨立端的極性，再根據所述LED指示燈接口公共端和獨立端的極性通過所述公共端控制電路和獨立端控制電路調整向所述LED指示燈接口公共端和獨立端的輸出電平。
[0015]進一步，所述控制器通過采集所述獨立端采樣電路中的減法器電路的輸出電平，再結合所述LED指示燈接口公共端和獨立端的極性計算當前連接在所述LED指示燈接口上LED指示燈的電流，對比額定電流，通過公共端控制電路和獨立端控制電路調整所述LED指示燈接口公共端和獨立端之間的電平使所述LED指示燈的電流不超過額定電流。
[0016]本實用新型的技術效果如下:
[0017]1、本實用新型的智能開關量輸入與輸出模塊結構小巧，安裝和接線簡單，只需要將開關面板上的LED指示燈接入模塊的LED指示燈接口即可，而不需要考慮LED指示燈的極性，從而大大降低了現場施工的復雜度。
[0018]2、本實用新型的智能開關量輸入與輸出模塊可以對LED指示燈的電流自動調節使其不超過額定電流，從而保護LED指示燈，延長指示燈的壽命。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的智能開關量輸入與輸出模塊的整體結構示意圖。
[0020]圖2是本實用新型的開關量輸出自識別和自調節電路的第一種實施方式的結構示意圖。
[0021]圖3是本實用新型的開關量輸出自識別和自調節電路的第二種實施方式的結構示意圖。
[0022]圖4是本實用新型的減法器電路的結構示意圖。
[0023]圖5是本發明的控制器實現極性適配的控制流程圖。
[0024]圖6是本發明的控制器實現電流自調整的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
[0026]如圖1所不，一種智能開關量輸入與輸出模塊，包括LED指不燈接口 1、開關量輸出自識別和自調節電路2、控制器3、KNX通訊單元4、人體感應單元5、開關量輸入接口 6。LED指示燈接口 I即為開關量輸出接口，通過開關量輸出自識別和自調節電路2與控制器3相連。控制器3為MCU，即微控制單元，是由單片機實現的處理器芯片。KNX通訊單元4與控制器3相連。控制器3通過KNX通訊單元4連接KNX總線，從而使得控制器3能夠通過KNX總線與連接在該KNX總線上的設備進行通訊交互。KNX通訊單元4通過KNX通訊芯片和相應的輔助電路實現。人體感應單元5與控制器3相連，用于探測人體。人體感應單元5通過紅外接近和環境光傳感器外加相應地輔助電路實現。開關量輸入接口 6與控制器3相連，用于采集外部的開關量信號。這里“外部”即為外接的開關面板。開關量輸入接口 6連接控制器3和開關面板。人機界面模塊7與控制器3相連，用于人機交互。
[0027]上述結構中，LED指示燈接口 I與控制器3之間的開關量輸出自識別和自調節電路2的結構如圖2所示。LED指示燈接口 I帶有一個公共端LEDC和4個獨立端。4個獨立端分別為LED1、LED2、LED3和LED4。帶有4個獨立端的LED指示燈接口 I可以分別連接開關面板上4個LED指示燈。開關量輸出自識別和自調節電路2包括公共端控制電路、獨立端控制電路、獨立端采樣電路和接口保護電路。其中，公共端控制電路包括三極管Q1、基極電阻R11、集電極電阻R12。三極管Ql為NPN型的三極管。三極管Ql的基極通過基極電阻Rll與控制器3的公共端控制