一种基于KNX总线的0-10V调光器设备[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 210536993 U(45)授权公告日 2020.05.15

(21)申请号 201920933811.5(22)申请日 2019.06.20

(73)专利权人 安科瑞电气股份有限公司

地址 201801 上海市嘉定区育绿路253号 专利权人 江苏安科瑞电器制造有限公司(72)发明人 王延峰　胡勇祥　董建锋　康军霞　

陈世海　顾冬美　李烽　苏振宇　(74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限

公司 31225

代理人 应小波(51)Int.Cl.

H05B 45/325(2020.01)H05B 47/10(2020.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

()实用新型名称

一种基于KNX总线的0-10V调光器设备(57)摘要

本实用新型涉及一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，包括KNX总线、通讯接口、KNX耦合器、控制器、UART收发器、PWM输出电路、阻容滤波及信号放大电路、SWD下载口、外部晶振和编程按键，所述的KNX耦合器通过通讯接口与KNX总线连接，所述的控制器分别与UART收发器、PWM输出电路、SWD下载口、外部晶振和编程按键连接，所述的PWM输出电路与阻容滤波及信号放大电路连接。与现有技术相比，本实用新型具有通用性强、调光范围广、光线变化均匀等优点。

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权　利　要　求　书

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1.一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，其特征在于，包括KNX总线(1)、通讯接口(2)、KNX耦合器(3)、控制器(4)、UART收发器(5)、PWM输出电路(6)、阻容滤波及信号放大电路(7)、SWD下载口(8)、外部晶振(9)和编程按键(10)，所述的KNX耦合器(3)通过通讯接口(2)与KNX总线(1)连接，所述的控制器(4)分别与KNX耦合器(3)、UART收发器(5)、PWM输出电路(6)、SWD下载口(8)、外部晶振(9)和编程按键(10)连接，所述的PWM输出电路(6)与阻容滤波及信号放大电路(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，其特征在于，所述的阻容滤波及信号放大电路(7)包括依次连接的阻容滤波电路、0-10V信号放大电路，所述的PWM输出电路(6)通过阻容滤波电路与0-10V信号放大电路连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，其特征在于，所述的阻容滤波电路具体包括第一电容C27、第二电容C28、第一电阻R10和第二电阻R11，所述的第一电容C27一端、第一电阻R10一端分别与输入端连接，所述的第一电阻R10另一端分别与第二电容C28一端和第二电阻R11一端连接，所述的第二电阻R11另一端与输出端连接，所述的第一电容C27另一端和第二电容C28另一端接地。

4.根据权利要求2所述的一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，其特征在于，所述的0-10V信号放大电路具体包括运算放大器IC5、第三电容C22、第四电容C19、第三电阻R20、第四电阻R17、第五电阻R15和三极管VT4，所述的运算放大器IC5分别与第三电阻R20一端、第三电容C22一端、第四电阻R17一端和第四电容C19一端连接，所述的第三电阻R20另一端、第三电容C22另一端接地，所述的第四电阻R17另一端、第四电容C19另一端分别与三极管VT4的发射极连接，所述的三极管VT4的集电极通过第五电阻R15与电源VCC连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，其特征在于，所述的KNX耦合器(3)设有用于控制器供电的3.3V或5V电源(31)。

6.根据权利要求1所述的一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，其特征在于，所述的KNX耦合器(3)为E981.03型号的KNX耦合器。

7.根据权利要求1所述的一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，其特征在于，所述的控制器(4)为STM32F103型号的控制器。

8.根据权利要求1所述的一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，其特征在于，所述的PWM输出电路(6)具体为STM32F103控制器PWM输出电路。

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一种基于KNX总线的0-10V调光器设备

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技术领域

[0001]本实用新型涉及照明系统的调光领域，尤其是涉及一种基于KNX总线的 0-10V调光器设备。

背景技术

[0002]在照明控制系统中，调光是很重要的组成部分，不仅是为了得到一个更舒适的环境，也可以通过减少不必要的光线实现节能减排的目的。而且对于LED光源来说，调光也是比其他荧光灯、节能灯、高压钠灯等更容易实现，所以更应该在各种类型的LED灯具中加上调光的功能。调光是LED驱动技术发展的一大方向，在技术实现上有可控硅和0-10V两种调光方式。可控硅在替换方案中颇具优势，而0-10V 调光更符合人们对LED调光精度、效率以及效果的要求。基于原理的不同，二者有着不同的应用范围。

[0003]可控硅调光是目前在白炽灯和节能灯应用中被普遍采用的一种调光方式。在应用时也存在一些设计缺陷，缺陷的根源在于可控硅导通后需要一个维持电流来保持导通，否则会恢复到截止状态。不同的可控硅维持电流不同，通常在几mA至几十 mA之间，有的甚至达到50mA。而功率越大，需要的维持电流就越大，如果维持电流不够，则导通角不稳定，输出的波形也会不均匀，而且会产生颤动和尖峰，当将这样的不稳定输出加到LED上时就会出现闪烁。

[0004]考虑到可控硅调光器存在的以上问题，本设计提出了一种基于KNX总线的 0-10V调光器，市场现在也有许多0-10V的调光器，但是很多的调光器都是的手动本地的控制，不能进行远程的后台控制而且功能比较单一。一部分设备具有智能化的特点，采用并入弱电电网来控制强电电路的方式，这些设备基于RS485或者CAN总线组网进行后台控制，成本较低，比较有价格优势，但不论是RS485或者CAN总线，目前还没有统一的总线协议标准，各厂家都是采用自定义协议对模块来进行组网，不同厂家的设备不能够通用，可替代性不强，一旦由厂家停止生产，设备将得不到售后支持。本设计在0-10V调光的基础上，采用具有国际唯一适用于家庭和建筑物自动化领域开放式标准的KNX协议，设备可大规模组网，不同厂家的KNX产品也有良好的互操作性。[0005]经过检索，中国专利公开号为CN104853484B公开了一种室内LED照明调光控制装置及方法，包括光照强度采集模块、同步信号采集模块、信号处理与操作模块、单元效应模块和遥控模块。针对室内照明系统不够人性化、智能化和节能的问题，采用单片机为核心配合用可控硅对室内照明系统进行控制和技术的优化设计。把调光技术引入室内照明系统，通过对多种LED调光技术的对比，选择对可控硅调光技术进行优化，实现对LED灯的亮度控制。为了实现特定的控制效果，设计同步信号和自然光强度的采集电路。鉴于传统开关在使用中的诸多不便，设计中添加了遥控模块，并在该模块中开发出新的功能。但该实用新型使用的是红外遥控器进行系统的控制，不能与其他设备组网，也不能通过后台客户端可以进行监控和控制，不符合时代发展的要求。

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实用新型内容

[0006]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于 KNX总线的0-10V调光器设备。

[0007]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：[0008]一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，包括KNX总线、通讯接口、KNX 耦合器、控制器、UART收发器、PWM输出电路、阻容滤波及信号放大电路、SWD 下载口、外部晶振和编程按键，所述的KNX耦合器通过通讯接口与KNX总线连接，所述的控制器分别与UART收发器、PWM输出电路、SWD下载口、外部晶振和编程按键连接，所述的PWM输出电路与阻容滤波及信号放大电路连接。

[0009]优选地，所述的阻容滤波及信号放大电路包括依次连接的阻容滤波电路、 0-10V信号放大电路，所述的PWM输出电路通过阻容滤波电路与0-10V信号放大电路连接。[0010]优选地，所述的阻容滤波电路具体包括第一电容C27、第二电容C28、第一电阻R10和第二电阻R11，所述的第一电容C27一端、第一电阻R10一端分别与输入端连接，所述的第一电阻R10另一端分别与第二电容C28一端和第二电阻R11 一端连接，所述的第二电阻R11另一端与输出端连接，所述的第一电容C27另一端和第二电容C28另一端接地。[0011]优选地，所述的0-10V信号放大电路具体包括运算放大器IC5、第三电容C22、第四电容C19、第三电阻R20、第四电阻R17、第五电阻R15和三极管VT4，所述的运算放大器IC5分别与第三电阻R20一端、第三电容C22一端、第四电阻R17 一端和第四电容C19一端连接，所述的第三电阻R20另一端、第三电容C22另一端接地，所述的第四电阻R17另一端、第四电容C19另一端分别与三极管VT4的发射极连接，所述的三极管VT4的集电极通过第五电阻R15与电源VCC连接。[0012]优选地，所述的KNX耦合器设有用于控制器供电的3.3V或5V电源[0013]优选地，所述的KNX耦合器为E981.03型号的KNX耦合器。[0014]优选地，所述的控制器为STM32F103型号的控制器。[0015]优选地，所述的PWM输出电路具体为STM32F103控制器PWM输出电路。[0016]优选地，所述的调光器设备通过KNX总线与其他设备通信连接。[0017]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：[0018]1、本设备可以对所有0-10V调光接口的灯具进行调光，因支持灯具类型比较多，可以输出0-10V的无极调光信号，且信号输出稳定，所以具有通用性强、调光范围广、光线变化均匀、不存在调光闪烁的问题等优点。[0019]2、本设备建立在适用于家庭和建筑物自动化领域开放式标准的KNX协议之上，内置开关、调光、场景、预设等功能，通过接入外部的光照度传感器可以实现自动化的亮度调节。

[0020]3、本设备可并入KNX网络大规模组网，通过后台客户端可以进行实施状态的监控以及进行定时的功能方便了集中的管理，节能环保的特点，特别适用于教室、卧室、书房等对灯光要求比较苛刻的地方。

附图说明

[0021]图1为本实用新型的结构示意图；

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图2为本实用新型电源电路框架图；

图3为本实用新型阻容滤波电路的电路图；

图4为本实用新型0-10V信号放大电路的电路图。

具体实施方式

[0025]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。[0026]如图1所示，一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，包括KNX总线1、通讯接口2、KNX耦合器3、控制器4、UART收发器5、PWM输出电路6、阻容滤波及信号放大电路7、SWD下载口8、外部晶振9和编程按键10，所述的KNX 耦合器3通过通讯接口2与KNX总线1连接，所述的控制器4分别与UART收发器5、PWM输出电路6、SWD下载口8、外部晶振9和编程按键10连接，所述的 PWM输出电路6与阻容滤波及信号放大电路7连接。

[0027]所述的阻容滤波及信号放大电路7包括依次连接的阻容滤波电路、0-10V信号放大电路，所述的PWM输出电路6通过阻容滤波电路与0-10V信号放大电路连接，即0-10V调光由PWM输出电路、阻容滤波及信号放大电路实现。[0028]如图3所示，所述的阻容滤波电路具体包括第一电容C27、第二电容C28、第一电阻R10和第二电阻R11，所述的第一电容C27一端、第一电阻R10一端分别与输入端连接，所述的第一电阻R10另一端分别与第二电容C28一端和第二电阻 R11一端连接，所述的第二电阻R11另一端与输出端连接，所述的第一电容C27 另一端和第二电容C28另一端接地。[0029]如图4所示，所述的0-10V信号放大电路具体包括运算放大器IC5、第三电容 C22、第四电容C19、第三电阻R20、第四电阻R17、第五电阻R15和三极管VT4，所述的运算放大器IC5分别与第三电阻R20一端、第三电容C22一端、第四电阻 R17一端和第四电容C19一端连接，所述的第三电阻R20另一端、第三电容C22 另一端接地，所述的第四电阻R17另一端、第四电容C19另一端分别与三极管VT4 的发射极连接，所述的三极管VT4的集电极通过第五电阻R15与电源VCC连接。如图2所示，所述的KNX耦合器3设有用于控制器供电的3.3V或5V电源31， KNX耦合器能够输出稳定的3.3V和5V电压为外部模块提供电源，不用外部再单独提供电源，3.3V电源输出给STM32控制器。

[0030]所述的KNX耦合器3为E981.03型号的KNX耦合器。所述的控制器4为 STM32F103型号的控制器。所述的PWM输出电路6为STM32F103控制器PWM 输出电路。所述的调光器设备通过KNX总线与其他设备通信连接。

[0031]所述的调光器设备通过KNX总线与其他设备组成监控管理网络并支持后台客户端进行实施状态的监控以及进行定时的功能。所述的调光器设备适用于教室，卧室，书房等对灯光要求比较苛刻的地方。

[0032]本实用新型的工作原理：一种基于KNX总线的0-10V调光器设备，该调光器设备上下载了KNX协议，通过相关的配置，可以轻易挂载在KNX总线上面，与其他设备组成监控管理网络。通过KNX总线接收控制指令，经控制器处理后到 PWM电路产生一定占空比的PWM波，经阻容滤波和信号放大电路输出0-10V调光信号控制灯的亮度。

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说　明　书

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以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限

于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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说　明　书　附　图

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图3

图4

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