一种NEMA底座兼容多种网络技术的控制器

技术领域

本发明涉网络技术的控制器技术领域，具体为一种NEMA底座兼容多种网络技术的控制器。

背景技术

在智慧城市照明系统的灯具中，它的控制终端——单灯控制器或节点，主流结构是基于ANSIC136.41P5/P7演变过来的，Pin1、Pin2、Pin3为AC电源L/N输入和LO输出占3P，Pin4、Pin5为通用的调光接口(0-10V或DALI)占2P，Pin6、Pin7扩充自定义(P7)。这种结构只是定义了硬件接口信息，功能上早期只是单一的用于光控器，即一个光控开关，还不具备网络组网技术、电能计量、RTC实时时钟、GPS定位、也没有传感器接口功能，为实现基于标准ANSIC136.41NEMA接口，就能实现LoRa、NB、CAT1、RF-Mesh、PLC等网络组网远程控制和监控技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种NEMA底座兼容多种网络技术的控制器，通过兼容多种物联网控制技，有效降低了线路开机损耗，可外接传感器以及抗干扰性更强，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种NEMA底座兼容多种网络技术的控制器，包括设置在控制器内的电路板，电路板上设置RS485接口、PLC模组、AC/DC模组、MCU模组、电能计量模组、DALI驱动电路7、无线接口、光传感器、12VDC、3.3VDC电源、4VDC电源和晶振器；

NEMA底座输出220V交流电至AC/DC模组，NEMA底座和AC/DC模组之间通过变压器与PLC模组连接，AC/DC模组的输入端与MCU模组连接，AC/DC模组的输出端分别与DALI驱动电路、3.3VDC电源、12VDC和4VDC电源连接；

所述3.3VDC电源的输出端分别与MCU模组和光传感器连接；

所述MCU模组与RS485接口、电能计量模组、DALI驱动电路和光传感器连接，4VDC电源的输出端与无线接口连接；

所述电能计量模组和MCU模组上各设有晶振器。

优选的，所述PLC模组中芯片U6的引脚23-26分别与变压器U2的引脚2、1、3和4连接，变压器U2的引脚5接三相线N和瞬态抑制管D1的并联接口，变压器U2的引脚6接电容C1和瞬态抑制管D1的并联接口，电容C1的另一端接三相线L1；

所述芯片U6的引脚1接MCU模组5的芯片U11的引脚3，芯片U6的引脚2接芯片U11的引脚6，芯片U6的引脚15接MCU模组的芯片U9的引脚26。

优选的，所述AC/DC模组的芯片U7的引脚6和7接芯片U4引脚3和变压器T4的引脚4和6的并联接口，芯片U7的引脚3接耦合器U5的引脚4，耦合器U5的引脚11接芯片U3的引脚3和二极管D2的负极并联接口。

优选的，所述DALI驱动电路的三极管Q4的基极和三极管Q5的集电极并联接在MCU模组的芯片U11的引脚19上，三极管Q4的集电极接在三极管Q5的基极和三极管Q7的反射极的并联接口，三极管Q5的发射极和三极管Q7的集电极并联接在芯片U11的引脚18上。

优选的，所述无线接口中芯片H4接在芯片U9的引脚26上，无线接口的引脚3和5分别接芯片U9的引脚13和12上，无线接口的引脚7、9、11接在芯片U9的引脚28、46和45上。

优选的，所述光传感器的芯片U17接在芯片U9连接的SMD端子排上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过兼容多种物联网控制技术-MESH组网、LORA组网、NB-IOT组网、CAT1、5G、PLC组网；通过大大降低供电线路中开机冲击电流，有效降低了线路开机损耗；兼容RS485/RS232接口，可外接传感器；较现有模拟光感精度更高更准，抗干扰性更强。

附图说明

图1为本发明的模块连接图；

图2为本发明的AC/DC模组原理图；

图3为本发明的PLC模组原理图；

图4为本发明的MCU模组原理图；

图5为本发明的DALI驱动电路原理图；

图6为本发明的无线接口原理图；

图7为本发明的光传感器原理图；

图8为本发明RS485接口原理图；

图9为本发明的DALI/0-10V转换电路的原理图；

图10为本发明的0-10V电路原理图。

图中：2、RS485接口；3、PLC模组；4、AC/DC模组；5、MCU模组；6、电能计量模组；7、DALI驱动电路；8、无线接口；9、光传感器；10、12VDC；11、3.3VDC电源；12、4VDC电源；13、晶振器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有的这种结构只是定义了硬件接口信息，功能上早期只是单一的用于光控器，即一个光控开关，还不具备网络组网技术、电能计量、RTC实时时钟、GPS定位、也没有传感器接口功能的问题，请参阅图1-图10，本实施例提供以下技术方案：

一种NEMA底座兼容多种网络技术的控制器，包括设置在控制器内的电路板，电路板上设置RS485接口2、PLC模组3、AC/DC模组4、MCU模组5、电能计量模组6、DALI驱动电路7、无线接口8、光传感器9、12VDC10、3.3VDC电源11、4VDC电源12和晶振器13；

NEMA底座输出220V交流电至AC/DC模组4，NEMA底座和AC/DC模组4之间通过变压器与PLC模组3连接，AC/DC模组4的输入端与MCU模组5连接，AC/DC模组4的输出端分别与DALI驱动电路7、3.3VDC电源11、12VDC10和4VDC电源12连接；

3.3VDC电源11的输出端分别与MCU模组5和光传感器9连接；

MCU模组5与RS485接口2、电能计量模组6、DALI驱动电路7和光传感器9连接，4VDC电源12的输出端与无线接口8连接；电能计量模组6和MCU模组5上各设有晶振器13。

PLC模组3中芯片U6的引脚23-26分别与变压器U2的引脚2、1、3和4连接，变压器U2的引脚5接三相线N和瞬态抑制管D1的并联接口，变压器U2的引脚6接电容C1和瞬态抑制管D1的并联接口，电容C1的另一端接三相线L1；

芯片U6的引脚1接MCU模组5的芯片U11的引脚3，芯片U6的引脚2接芯片U11的引脚6，芯片U6的引脚15接MCU模组5的芯片U9的引脚26。

AC/DC模组4的芯片U7的引脚6和7接芯片U4引脚3和变压器T4的引脚4和6的并联接口，芯片U7的引脚3接耦合器U5的引脚4，耦合器U5的引脚11接芯片U3的引脚3和二极管D2的负极并联接口。

DALI驱动电路7的三极管Q4的基极和三极管Q5的集电极并联接在MCU模组5的芯片U11的引脚19上，三极管Q4的集电极接在三极管Q5的基极和三极管Q7的反射极的并联接口，三极管Q5的发射极和三极管Q7的集电极并联接在芯片U11的引脚18上。

无线接口8中芯片H4接在芯片U9的引脚26上，无线接口8的引脚3和5分别接芯片U9的引脚13和12上，无线接口8的引脚7、9、11接在芯片U9的引脚28、46和45上。

光传感器9的芯片U17接在芯片U9连接的SMD端子排上。

工作原理：本设备电气结构是由一路单相电源输入，经一路继电器构成火线开关输出；AC/DC模组4、12VDC10、3.3VDC电源11、4VDC电源12分别给继电器、MCU模组5、无线接口8、光传感器9供电；一个三通道能量计量芯片，一个电压采样通道(AC/DC模组4的变压器T4-电流型电压互感器和低通滤波电路，将市电信号转换成计量芯片可测量隔离的小信号)；

一个电流采样通道(AC/DC模组4的变压器T5—2000：1的电流互感器和低通滤波电路，将负载的交流电流转换成计量芯片可测量的隔离小信号)；

一路0-10V/DALI自动转换调光输出(是由PWM转入0-10V电路和DALI电路及双刀双掷继电器(K2)组成，MCU模组5固件先默认DALI是调光接口，此处也可默认是0-10V，然后发送调光指令如50％给负载—DALI驱动电路7，此时功率若发生变化，电能计量芯片测量的数据会通过SPI总线发给MCU模组5，MCU模组5会计算出前后功率变化和变化，一致的话MCU认为是DALI接口，反之，此时若功率不会变化，MCU模组5会通过RELAY2信号转换继电器触点变成0-10V调光电路，通过PWM转0-10V调光50％，若功率有变化且通过电通计量芯片将数据发给MCU模组5，MCU模组5通过计算并确认数据一致，就固化RELAY2信号电平，达到自动转换功能)；

一路I2C总线的数字光感电路(光感芯片芯片U17，光照度测量范围0-65535LUX)；

一路PLC耦合电路(PLC模组3的U2及外围电路)加PLC控制模块(PLC模组3的芯片U6)；

无线模块兼容接口电路(无线接口8的芯片H4，定义各P脚功能，包含电源、串口、GPIO口、ZC信号)；

MCU集中控制管理(若干串口、SPI总线、I2C总线、若干电源口、PWM、Relay、调式口、GPIO)。

在锁定型光控器基础上功能扩展，增加物联网组网控制概念，实现开关灯/调光的各种调度模式、产品定位、设备运行情况的数据(包含电参数、照度、运行时间、调光类型等)上报、故障报警功能，实现照明设备的物联网远程监控。

内部定义无线接口8，换上不同的通讯模块，配合不同的固件，就可兼容多种物联网组网技术。

1、兼容多种物联网控制技术——MESH组网、LORA组网、NB-IOT组网、CAT1、5G、PLC组网。

技术手段：从结构和电路设计上定义无线接口8——2*6PIN针、主电源输入、SART串口、ZC信号入、POWERKY、3.3V电源、GPIO，GND。

2：过零开关，大大降低供电线路中开机冲击电流，有效降低了线路开机损耗；

技术手段：芯片级AC电源同步ZC信号取样，MCU模组5根据ZC信号控制驱动继电器开关。

3：调光接口0-10V&DALI自动识别转换。

4：兼容RS485/RS232接口，可外接传感器；

技术手段：定义NEMAP6/7脚，PCB电路上兼容RS485/RS232电路，按需生产。

5：数字光感较现有模拟光感精度更高更准，抗干扰性更强；

技术手段：BH1721FVC/BH1780GLI-E2数字光感IC，0-65535LUX测量范围，I2C总线。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。