電壓信號傳輸裝置及傳輸方法
【專利摘要】本發明提出了一種電壓信號傳輸裝置及傳輸方法，添加一個電壓調變單元，改變線路的供電電壓，變動的電壓經由供電線路被傳遞到路燈裝置；路燈裝置中的電力控制單元解析供電電壓中控制命令的內容和執行相應的控制命令，從而達到遠程遙控路燈的目的，不需要額外安裝通訊模塊即可實現遠程遙控功能，大幅降低了成本。
【專利說明】電壓信號傳輸裝置及傳輸方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及信號傳輸領域，尤其涉及應用于交流供電的LED路燈系統，對LED路燈進行電壓信號的傳輸及調光控制。
【背景技術】
[0002]在LED交流路燈應用中，現有的調光模式有電力載波(Power lineCommunicat1n,PLC)通訊與無線的ZigBee通訊兩種方式。這兩種方式在現有的應用場合存在著通訊距離短，實現成本高、通訊效果較差的缺點。
[0003]在現有的LED交流路燈控制中，請參考圖1和圖2，一個路段的交流電網10為電源箱20供電，監控中心和電源箱20進行通訊，電源箱20也和所有路燈裝置50進行通訊。監控中心和電源箱20之間通常使用GPRS通訊、RS485通訊等通訊方式。電源箱20和路燈裝置50之間則常使用電力載波通訊方式(如圖1所示)或ZigBee通訊方式(如圖2所示)進行通訊。
[0004]請參考圖1，在使用PLC通訊方式進行通信時，電源箱20及路燈裝置50內通常還設有電力載波通信模塊31，以進行相應的通信實現，此外，在路燈裝置50內還設有電力控制單元，以接受相應的控制信號，并對路燈進行相應的開關及調光的控制。
[0005]請參考圖2，在使用ZigBee通訊方式進行通信時，電源箱20及路燈裝置50內均設有ZigBee通訊模塊32，以實現ZigBee的通訊方式。
[0006]在現有技術中，監控中心遙控開燈、關燈及調光時，電源箱20中的通訊模塊(如電力載波通信模塊31和ZigBee通訊模塊32)將遙控命令轉發給每個受控設備(路燈裝置50)，再由受控設備中的電力控制單元40執行相應操作。
[0007]上述兩種數據傳輸或通訊方式具有以下優點:支持路燈亮度調節；電源箱不需增加大容量接觸器，成本低、長期運行可靠性好；開燈關燈對電網的沖擊較小及系統屬分布式系統，單一故障不會造成整個系統喪失控制功能。
[0008]但上述兩種數據傳輸方案具有以下缺點:
[0009]1.每個路燈上都需要安裝電力載波通訊模塊或ZigBee通訊模塊。由于電力載波通訊模塊和ZigBee通訊模塊的成本較高，當路燈數量較多時，通訊組件的總成本非常高。
[0010]2.由于ZigBee通訊模塊的發射功率小，通信距離短，所以長距離的通信需要藉助于相鄰模塊來傳遞信號。當有通信模塊故障時，可能會因無法傳遞信號而造成后續的路燈失去控制。
[0011]3.電力載波通訊信號疊加在交流電網信號中，受線路阻抗與固有頻率的(50/60Hz)的影響，通訊距離較近，通訊會相互影響；ZigBee通訊模塊之間也會存在通訊被干擾的現象。
【發明內容】
[0012]本發明的目的在于提供一種電壓信號傳輸裝置及傳輸方法，能夠避免出現干擾，易于實現，此外還能夠降低成本。
[0013]為了實現上述目標，本發明提出了一種電壓信號傳輸裝置，包括:電壓調變單元及路燈裝置，所述電壓調變單元內包括控制單元和調壓單元，所述控制單元連接所述調壓單元，用于控制所述調壓單元進行電壓調整，所述路燈裝置內包括電力控制單元和路燈，所述路燈與所述電力控制單元相連，所述調壓單元與所述電力控制單元相連，用于傳輸電壓數據進行通訊。
[0014]進一步的，在所述的電壓信號傳輸裝置中，所述調壓單元包括四個開關及變壓器，分別是第一開關、第二開關、第三開關及第四開關，所述第一開關和第四開關并聯，并且兩者的第一端與所述變壓器的原邊一端相連，所述第二開關和第三開關并聯，并且兩者的第一端與所述變壓器的原邊另一端相連，所述第一開關和第二開關的第二端連接火線，并連接所述變壓器的副邊的一端，所述第三開關和第四開關的的第二端連接零線。
[0015]進一步的，在所述的電壓信號傳輸裝置中，四個開關均為三極管開關。
[0016]進一步的，在所述的電壓信號傳輸裝置中，所述電壓調變單元連接一交流電網。
[0017]進一步的，在所述的電壓信號傳輸裝置中，還包括監控中心，所述監控中心連接所述控制單元，用于傳輸控制信號。
[0018]本發明還提出了一種電壓信號傳輸方法，采用如上文所述的電壓信號傳輸裝置，包括步驟:
[0019]控制單元接收控制信號，并根據所述控制信號將控制命令通過信號傳輸至所述調壓單元；
[0020]所述調壓單元根據所述控制命令調節供電端的電壓，并通過供電線路傳輸至路燈裝置內的電力控制單元；
[0021]所述電力控制單元實時偵測所述電壓幅值，并相應調節所述路燈。
[0022]進一步的，在所述的電壓信號傳輸方法中，所述電壓信號傳輸裝置包括監控中心，所述控制單元接收來自所述監控中心的控制信號。
[0023]進一步的，在所述的電壓信號傳輸方法中，所述監控中心發出的控制信號為模擬信號、數字信號或者兩者的組合。
[0024]進一步的，在所述的電壓信號傳輸方法中，所述控制單元通過模擬信號、數字信號或者兩者結合的方式控制所述調壓單元。
[0025]進一步的，在所述的電壓信號傳輸方法中，所述調壓單元包括四個開關及變壓器，所述四個開關的導通和閉合由所述控制單元發出的信號控制。
[0026]進一步的，在所述的電壓信號傳輸方法中，當所述供電端的電壓幅值等于220V時，則所述電壓調變單元無需發送信號給所述路燈；當所述供電端的電壓幅值大于220V時，則所述電壓調變單元發送高電平信號給所述路燈；當所述供電端的電壓幅值小于220V時，則所述電壓調變單元發送低電平信號給所述路燈。
[0027]與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在:添加一個電壓調變單元，改變線路的供電電壓，變動的電壓經由供電線路被傳遞到路燈裝置；路燈裝置中的電力控制單元解析供電電壓中控制命令的內容和執行相應的控制命令，從而達到遠程遙控路燈的目的，不需要額外安裝通訊模塊即可實現遠程遙控功能，大幅降低了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為現有技術中電源箱和路燈之間使用電力載波通訊模塊進行通訊的結構示意圖；
[0029]圖2為現有技術中電源箱和路燈之間使用ZigBee通訊模塊進行通訊的結構示意圖；
[0030]圖3為本發明實施例中電壓信號傳輸裝置的結構示意；
[0031]圖4a和4b為本發明實施例中模擬信號和數字信號下路燈可工作電壓的范圍示意圖；
[0032]圖5為本發明實施例中調壓單元的結構示意圖；
[0033]圖6為本發明實施例中電壓為模擬信號傳輸的示意圖；
[0034]圖7為本發明實施例中由圖6取出的數字信號的示意圖；
[0035]圖8為本發明實施例中由圖6改變電壓大小和高低電平持續時間取出的電壓命令示意圖。
【具體實施方式】
[0036]下面將結合示意圖對本發明的電壓信號傳輸裝置及傳輸方法進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發明的限制。
[0037]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發明由于不必要的細節而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發中，必須做出大量實施細節以實現開發者的特定目標，例如按照有關系統或有關商業的限制，由一個實施例改變為另一個實施例。另外，應當認為這種開發工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規工作。
[0038]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0039]請參考圖3，在本實施例中，提出了一種電壓信號傳輸裝置，包括:電壓調變單元200及路燈裝置600，所述電壓調變單元200內包括控制單元300和調壓單元400，所述控制單元300連接所述調壓單元400，用于控制所述調壓單元400進行電壓調整，所述路燈裝置600內包括電力控制單元500和路燈(圖未示出)，所述路燈與所述電力控制單元500相連，所述調壓單元400與所述電力控制單元500相連，用于傳輸電壓數據進行通訊。
[0040]請參考圖5，在本實施例中，所述調壓單元包括四個開關及變壓器T，分別是第一開關Q1、第二開關Q2、第三開關Q3及第四開關Q4，所述第一開關Ql和第四開關Q4并聯，并且兩者的第一端與所述變壓器T的原邊一端相連，所述第二開關Q2和第三開關Q3并聯，并且兩者的第一端與所述變壓器T的原邊另一端相連，所述第一開關Ql和第二開關Q2的第二端連接火線，并連接所述變壓器T的副邊的一端，所述第三開關Q3和第四開關Q4的的第二端連接零線。四個開關均為三極管開關。所述變壓器T的原邊和副邊的匝比為N1:N2 =
10:1ο
[0041]在本實施例中，所述電壓調變單元200連接一交流電網100，所述電壓信號傳輸裝置還包括監控中心，所述監控中心連接所述控制單元300，用于傳輸控制信號。
[0042]在本實施例的另一方面，還提出了一種電壓信號傳輸方法，包括步驟:
[0043]控制單元300接收控制信號，并根據所述控制信號將控制命令通過信號傳輸至所述調壓單元400 ；
[0044]所述調壓單元400根據所述控制命令調節供電端的電壓，并通過供電線路傳輸至路燈裝置600內的電力控制單元500 ；
[0045]所述電力控制單元500實時偵測所述電壓幅值，并相應調節所述路燈。
[0046]具體的，在交流供電智能LED路燈系統中，交流電網100可提供正常工作電壓為交流220V ;路燈裝置600中路燈可工作最低電壓則為200V。考慮供電線路最大壓降接近1V與交流電網100的波動情況，則供電線路末端路燈裝置600側輸入電壓范圍為200?240V，請參考圖4a和圖4b，因此，供電電壓可以在一定范圍內進行波動，并不影響路燈的正常工作，此外，還可以通過不同的電壓值來傳輸相應的控制信號。
[0047]所述控制單元300接收來自所述監控中心的控制信號。所述監控中心發出的控制信號為模擬信號、數字信號或者兩者的組合。所述控制單元再根據所述控制信號，通過模擬信號、數字信號或者兩者結合的方式控制所述調壓單元。
[0048]設定交流電網100側電壓默認為220V，控制信號的高電平或低電平的門限電壓為220V，如圖6至8所示。通過控制開關Ql至Q4的導通和閉合的轉換，來控制輸出電壓的大小。在本實施例中，以變壓器T的原副邊匝比為N1:N2 = 10:1為例作為說明，在其他實施例中，變壓器T的原副邊匝比可以根據具體要求進行選擇，在此不作限定。當交流輸入電壓為220V時，所述電壓調變單元200不需要發送控制信號給LED路燈時，控制第三開關Q3和第四開關Q4導通，將變壓器T的副邊短接，此時控制單元300輸出電壓為220V，即輸入電壓等于輸出電壓。當控制單元300向LED路燈傳遞調光控制信號時，控制第一開關Ql和第三開關Q3導通，則輸出為220V+10% *220V = 242V，表示輸出高電平，控制第二開關Q2和第四開關Q4導通，則輸出為220V-10% *220V = 198V，表示輸出低電平，如圖6至圖7所示，其中，圖6的電壓信號通過整流濾波技術可以取出如圖7所示的高低電平的信號。圖6按照設定多次改變輸出電壓的大小與高低電壓持續的時間，則可取出如圖8所示的電壓命令。
[0049]進行遠程遙控時，電壓調變單元200內的控制單元接受監控中心的命令，依照設定的通信協議格式，將控制命令轉換成模擬信號或者數字信號并輸出到控制單元300。控制單元300控制所述第一開關Ql至第四開關Q4的導通和關閉，從而改變供電端的電壓，此變壓的電壓通過供電線路傳送到電力控制單元500中，再由電力控制單元500通過實時偵測輸入電壓幅值的手段，將供電線路電壓變化情況通過整流濾波手段得到高低電平的變化，并與約定好的協議比對，解析出供電線路中控制命令的內容并予以執行對路燈的開燈、關燈或調光命令，從而實現開燈、關燈和調光的遠程遙控。
[0050]可見，在電壓調變單元中不需要安裝大容量接觸器，只需加入電壓調變單元就可以實現通訊，提高了電壓調變單元的可靠性，此外，在路燈裝置處也不需要額外安裝通訊模塊即可實現遠程遙控功能，大幅降低了成本。該方案滿足了智能路燈系統的遠程遙控要求、提高可靠性、降低了成本，具有良好的經濟效益，減少了材料消耗，也具有環保價值。
[0051]需要指出的時，本實施例提出的電壓信號傳輸裝置及傳輸方法不僅僅限于用在路燈的應用，還可以應用于其他方面的電壓信號的傳輸。
[0052]綜上，在本發明實施例提供的電壓信號傳輸裝置及傳輸方法中，添加一個電壓調變單元，改變線路的供電電壓，變動的電壓經由供電線路被傳遞到路燈裝置；路燈裝置中的電力控制單元解析供電電壓中控制命令的內容和執行相應的控制命令，從而達到遠程遙控路燈的目的，不需要額外安裝通訊模塊即可實現遠程遙控功能，大幅降低了成本。
[0053]上述僅為本發明的優選實施例而已，并不對本發明起到任何限制作用。任何所屬【技術領域】的技術人員，在不脫離本發明的技術方案的范圍內，對本發明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術方案的內容，仍屬于本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種電壓信號傳輸裝置，其特征在于，包括:電壓調變單元及路燈裝置，所述電壓調變單元內包括控制單元和調壓單元，所述控制單元連接所述調壓單元，用于控制所述調壓單元進行電壓調整，所述路燈裝置內包括電力控制單元和路燈，所述路燈與所述電力控制單元相連，所述調壓單元與所述電力控制單元相連，用于傳輸電壓數據進行通訊。
2.如權利要求1所述的電壓信號傳輸裝置，其特征在于，所述調壓單元包括四個開關及變壓器，分別是第一開關、第二開關、第三開關及第四開關，所述第一開關和第四開關并聯，并且兩者的第一端與所述變壓器的原邊一端相連，所述第二開關和第三開關并聯，并且兩者的第一端與所述變壓器的原邊另一端相連，所述第一開關和第二開關的第二端連接火線，并連接所述變壓器的副邊的一端，所述第三開關和第四開關的的第二端連接零線。
3.如權利要求2所述的電壓信號傳輸裝置，其特征在于，四個開關均為三極管開關。
4.如權利要求1所述的電壓信號傳輸裝置，其特征在于，所述電壓調變單元連接一交流電網。
5.如權利要求1所述的電壓信號傳輸裝置，其特征在于，還包括監控中心，所述監控中心連接所述控制單元，用于傳輸控制信號。
6.一種電壓信號傳輸方法，采用如權利要求1至5中任一種電壓信號傳輸裝置，其特征在于，包括步驟: 控制單元接收控制信號，并根據所述控制信號將控制命令通過信號傳輸至所述調壓單元; 所述調壓單元根據所述控制命令調節供電端的電壓，并通過供電線路傳輸至路燈裝置內的電力控制單元； 所述電力控制單元實時偵測所述電壓幅值，并相應調節所述路燈。
7.如權利要求6所述的電壓信號傳輸方法，其特征在于，所述電壓信號傳輸裝置包括監控中心，所述控制單元接收來自所述監控中心的控制信號。
8.如權利要求7所述的電壓信號傳輸方法，其特征在于，所述監控中心發出的控制信號為模擬信號、數字信號或者兩者的組合。
9.如權利要求6所述的電壓信號傳輸方法，其特征在于，所述控制單元通過模擬信號、數字信號或者兩者結合的方式控制所述調壓單元。
10.如權利要求6所述的電壓信號傳輸方法，其特征在于，所述調壓單元包括四個開關及變壓器，所述四個開關的導通和閉合由所述控制單元發出的信號控制。
11.如權利要求6所述的電壓信號傳輸方法，其特征在于，當所述供電端的電壓幅值等于220V時，則所述電壓調變單元無需發送信號給所述路燈；當所述供電端的電壓幅值大于220V時，則所述電壓調變單元發送高電平信號給所述路燈；當所述供電端的電壓幅值小于220V時，則所述電壓調變單元發送低電平信號給所述路燈。
【文檔編號】H05B37/02GK104507235SQ201410838409
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月25日 優先權日:2014年12月25日
【發明者】楊波, 胡海斌, 王旭 申請人:中達電通股份有限公司