一種基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器制造技術

本發明專利技術介紹了一種基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器，它包括連接在火線和零線之間的AC?DC模塊，火線和零線還分別與耦合變壓器相連，耦合變壓器與模擬前端芯片連接，模擬前端芯片通過SPI接口與DSP芯片相連，DSP芯片通過串口與單片機連接，單片機的型號為MSP430；單片機還通過串口與計量模塊相連，在單片機的I2C接口上連接有存儲芯片，單片機上的一個IO接口與第一繼電器驅動電路相連，單片機上的另一個IO接口與第二繼電器驅動電路相連，第一和第二繼電器驅動電路均與變功率鎮流器相連。本發明專利技術采用了電力載波技術和優化的功率調整，能適用于復雜的網絡結構，保障了設備的安全性和可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及路燈控制裝置，尤其是一種基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器，屬于物聯網

技術介紹
當前路燈領域的信息化系統主要是對線路管理的三遙系統，這種系統不能實現節能，也不能實現精細化的管理。為了實現路燈節能，現目前通過增加單獨回路來實現隔一盞亮一盞，這種方式雖然實現了節能，但不能滿足道路照明均勻度的要求，還會額外增加線路的建設成本和維護成本。通過采用變功率鎮流器方案雖然也能對單燈進行功率調整實現節能，但這種方案只能簡單的定時調整，使用不靈活方便，不能與平臺進行連接，不能改變管理現狀，也沒有得到大多數客戶的認可。為了解決上述問題，單燈監控作為路燈領域的第三代產品已出現。當前單燈產品主要分為兩大類，即基于ZigBee技術和電力載波技術的產品。在路燈應用領域，ZigBee存在同頻及業務密集干擾等，通信可靠性不高的問題，因此不能被大多數用戶所接受。而電力載波是利用現有的路燈線路進行數據傳輸，是一種理想的通信方式。但目前的電力載波普遍采用基于FSK的調制方式，其存在抗干擾弱，速度極慢（300bps~600bps），且沒有完整的協議棧等弊端的缺陷，只能實現單工通信，因此用戶體驗較差，難以得到大量推廣。此外，現目前絕大部分的控制器主要是針對LED的應用，對LED可以進行調光實現節能，但是這種控制器在高壓鈉燈上應用時，就只能進行關斷節能，不能對功率進行調整。
技術實現思路
針對現有技術中的上述不足，本專利技術的主要目的在于解決現目前在控制高壓鈉燈時不能對功率進行調制，從而難以滿足節能需求的問題，而提供一種能夠實現功率調整的基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器。本專利技術的技術方案：一種基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器，其特征在于，包括連接在火線和零線之間的AC-DC模塊，所述火線和零線還分別與耦合變壓器相連，所述耦合變壓器與模擬前端芯片連接，所述模擬前端芯片通過SPI接口與DSP芯片相連，所述DSP芯片通過串口與單片機連接，所述單片機的型號為MSP430；所述單片機還通過串口與計量模塊相連，在單片機的I2C接口上連接有存儲芯片，單片機上的一個IO接口與第一繼電器驅動電路相連，單片機上的另一個IO接口與第二繼電器驅動電路相連，所述第一繼電器驅動電路和第二繼電器驅動電路均與變功率鎮流器相連。 優化地，所述變功率鎮流器包括觸發器，所述觸發器與電感L1、繼電器開關K2的A觸點串聯后形成回路，所述繼電器開關K2的B觸點與繼電器開關K1的金屬撥片相連，所述繼電器開關K2的D觸點連接在電感L3的一端，繼電器開關K2的C觸點連接在電感L3的另一端，所述電感L3的另一端還與電感L2的一端相連，電感L2的另一端連接在電感L1與繼電器開關K2的A觸點之間，在所述觸發器兩端還并聯有電壓保護裝置。 一種如上所述的基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器的控制方法，其特征在于，單片機根據其內部嵌入的SYS/BIOS操作系統來實現任務調度，并同時進行如下步驟：1）單片機向DSP芯片發送數據，DSP芯片通過G3協議棧對數據進行協議封裝處理后，向模擬前端芯片發送調制的數字信號，模擬前端芯片將數字信號放大后發送給耦合變壓器，耦合變壓器將接收到的數字信號發送到火線上，同時耦合變壓器從火線上接收電力載波數據，耦合變壓器將接收到的電力載波數據反饋給模擬前端芯片后，由模擬前端芯片對接收到的數據進行濾波處理并轉換成數字信號，然后發送給DSP芯片，所述DSP芯片再將接收到的電力載波數據發送給單片機；2）單片機通過串口與計量模塊連接，并通過計量模塊采集電壓、電流和功率參數；3）單片機通過I2C接口與存儲芯片連接，并通過存儲芯片存儲系統配置參數和電氣參數；4）單片機通過IO接口分別與第一繼電器驅動電路和第二繼電器驅動電路連接，并通過控制第一繼電器驅動電路和第二繼電器驅動電路的跳轉，控制變功率鎮流器的功率調制。 優化地，所述電力載波數據采用OFDM調制的電力載波通信，所述電力載波數據采用G3協議棧作為電力載波協議棧，在G3協議棧基礎之上采用TCP/IP構建網絡層和傳輸層，并再在TCP/IP基礎之上定義應用層，實現完整的協議棧，所述完整的協議棧包括物理層、MAC層、網絡層、傳輸層和應用層，所述OFDM調制的電力載波通信帶寬為10KHz~90KHz，速率為46kbps。 本專利技術針對高壓鈉燈的應用，主要解決兩個問題，即采用新的電力載波技術和優化的功率調整。電力載波通信采用OFDM調制技術，帶寬為10KHz~90KHz，速率高達46kbps；電力載波協議棧采用G3協議棧，實現真正的雙工通信；采用802.11中的MESH技術實現快速組網，并能適用于復雜的網絡結構；對電力載波數據采用AES技術進行加密。對鈉燈進行兩級功率調整，即當電壓高于標稱值（220V）時，進行第一級功率調整，使功率穩定在額定功率范圍內，在車少人稀的后半夜，進行第二級功率調整，降低一半的功率運行。此外，變功率的新型連接方法也能降低變功率的材料消耗。相對于現有技術，本專利技術具有以下有益效果：1、本專利技術針對高壓鈉燈的應用，采用了電力載波技術和優化的功率調整。其電力載波通信采用OFDM調制技術，帶寬為10KHz~90KHz，速率高達46kbps；電力載波協議棧采用G3協議棧，實現真正的雙工通信；同時采用802.11中的MESH技術實現快速組網，并能適用于復雜的網絡結構，還對電力載波數據采用AES技術進行加密，保障了設備的安全性和可靠性。2、本專利技術中對鈉燈進行了兩級功率調整，即當電壓高于標稱值（220V）時，進行第一級功率調整，使功率穩定在額定功率范圍內，在車少人稀的后半夜，進行第二級功率調整，降低一半的功率運行，具有很好的功率調節效果，同時還能降低變功率的材料消耗。附圖說明圖1為本專利技術基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器的結構示意圖。圖2為本專利技術中變功率鎮流器的接線圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步說明。如圖1所示，一種基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器，它包括連接在火線和零線之間的AC-DC模塊，所述火線和零線還分別與耦合變壓器相連，所述耦合變壓器與模擬前端芯片連接，所述模擬前端芯片通過SPI接口與DSP芯片相連，所述DSP芯片通過串口與單片機連接，所述單片機的型號為MSP430；所述單片機還通過串口與計量模塊相連，在單片機的I2C接口上連接有存儲芯片，單片機上的一個IO接口與第一繼電器驅動電路相連，單片機上的另一個IO接口與第二繼電器驅動電路相連，所述第一繼電器驅動電路和第二繼電器驅動電路均與變功率鎮流器相連。本專利技術中，火線和零線與AC-DC模塊連接，AC-DC模塊將交流變成直流，并為各個芯片提供所需的電源，這里AC-DC模塊與各個模塊之間的連接屬于現有技術，因此在此不詳細描述。接線時，火線和零線還與電力載波模擬前端芯片連接，即模擬前端芯片從DSP芯片接收到已調制好的數字信號并進行放大，將需要發送的數據通過耦合變壓器發送到火線上；同時，模擬前端芯片通過耦合變壓器接收火線上的電力載波數據，對接收到的電力載波數據進行濾波等相關處理并轉換成數字信號反饋給DSP芯片，DSP芯片再發送給單片機。本專利技術中，DSP芯片（其型本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器，其特征在于，包括連接在火線和零線之間的AC?DC模塊，所述火線和零線還分別與耦合變壓器相連，所述耦合變壓器與模擬前端芯片連接，所述模擬前端芯片通過SPI接口與DSP芯片相連，所述DSP芯片通過串口與單片機連接，所述單片機的型號為MSP430；所述單片機還通過串口與計量模塊相連，在單片機的I2C接口上連接有存儲芯片，單片機上的一個IO接口與第一繼電器驅動電路相連，單片機上的另一個IO接口與第二繼電器驅動電路相連，所述第一繼電器驅動電路和第二繼電器驅動電路均與變功率鎮流器相連。

【技術特征摘要】
1.一種基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器，其特征在于，包括連接在火線和零線之間的AC-DC模塊，所述火線和零線還分別與耦合變壓器相連，所述耦合變壓器與模擬前端芯片連接，所述模擬前端芯片通過SPI接口與DSP芯片相連，所述DSP芯片通過串口與單片機連接，所述單片機的型號為MSP430；所述單片機還通過串口與計量模塊相連，在單片機的I2C接口上連接有存儲芯片，單片機上的一個IO接口與第一繼電器驅動電路相連，單片機上的另一個IO接口與第二繼電器驅動電路相連，所述第一繼電器驅動電路和第二繼電器驅動電路均與變功率鎮流器相連。2.根據權利要求1所述的一種基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器，其特征在于，所述變功率鎮流器包括觸發器，所述觸發器與電感L1、繼電器開關K2的A觸點串聯后形成回路，所述繼電器開關K2的B觸點與繼電器開關K1的金屬撥片相連，所述繼電器開關K2的D觸點連接在電感L3的一端，繼電器開關K2的C觸點連接在電感L3的另一端，所述電感L3的另一端還與電感L2的一端相連，電感L2的另一端連接在電感L1與繼電器開關K2的A觸點之間，在所述觸發器兩端還并聯有電壓保護裝置。3.一種如權利要求1所述的基于OFDM技術適用于高壓鈉燈的智能單燈控制器的控制方法，其特征在于，單片機根據其內部嵌入的SYS/BIOS操作系統來實現任務調度，并同時進行如下步驟：1）單...

【專利技術屬性】
技術研發人員：秦龍，
申請(專利權)人：秦龍，
類型：發明
國別省市：重慶;50