电压信号传输装置及传输方法.pdf

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410838409.0(22)申请日 2014.12.25H05B 37/02(2006.01)(71)申请人 中达电通股份有限公司地址 201209 上海市浦东新区民夏路 238 号(72)发明人 杨波 胡海斌 王旭(74)专利代理机构 上海思微知识产权代理事务所 ( 普通合伙 ) 31237代理人 郑玮(54) 发明名称电压信号传输装置及传输方法(57) 摘要本发明提出了一种电压信号传输装置及传输方法，添加一个电压调变单元，改变线路的供电电压，变动的电压经由供电线路被传递到路灯装置 ；路灯装置中的电力控制单元解析供电电压中控制命

2、令的内容和执行相应的控制命令，从而达到远程遥控路灯的目的，不需要额外安装通讯模块即可实现远程遥控功能，大幅降低了成本。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页 附图3页(10)申请公布号 CN 104507235 A(43)申请公布日 2015.04.08CN 104507235 A1/1 页21.一种电压信号传输装置，其特征在于，包括 ：电压调变单元及路灯装置，所述电压调变单元内包括控制单元和调压单元，所述控制单元连接所述调压单元，用于控制所述调压单元进行电压调整，所述路灯装置内包括电力控制单元和路灯，所述路灯与所述电力控制单元

3、相连，所述调压单元与所述电力控制单元相连，用于传输电压数据进行通讯。2.如权利要求 1 所述的电压信号传输装置，其特征在于，所述调压单元包括四个开关及变压器，分别是第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，所述第一开关和第四开关并联，并且两者的第一端与所述变压器的原边一端相连，所述第二开关和第三开关并联，并且两者的第一端与所述变压器的原边另一端相连，所述第一开关和第二开关的第二端连接火线，并连接所述变压器的副边的一端，所述第三开关和第四开关的的第二端连接零线。3.如权利要求 2 所述的电压信号传输装置，其特征在于，四个开关均为三极管开关。4.如权利要求 1 所述的电压信号传输装置，其特征在于，所

4、述电压调变单元连接一交流电网。5.如权利要求 1 所述的电压信号传输装置，其特征在于，还包括监控中心，所述监控中心连接所述控制单元，用于传输控制信号。6.一种电压信号传输方法，采用如权利要求1至5中任一种电压信号传输装置，其特征在于，包括步骤 ：控制单元接收控制信号，并根据所述控制信号将控制命令通过信号传输至所述调压单元；所述调压单元根据所述控制命令调节供电端的电压，并通过供电线路传输至路灯装置内的电力控制单元 ；所述电力控制单元实时侦测所述电压幅值，并相应调节所述路灯。7.如权利要求 6 所述的电压信号传输方法，其特征在于，所述电压信号传输装置包括监控中心，所述控制单元接收来自所述监控中心的

5、控制信号。8.如权利要求 7 所述的电压信号传输方法，其特征在于，所述监控中心发出的控制信号为模拟信号、数字信号或者两者的组合。9.如权利要求 6 所述的电压信号传输方法，其特征在于，所述控制单元通过模拟信号、数字信号或者两者结合的方式控制所述调压单元。10.如权利要求 6 所述的电压信号传输方法，其特征在于，所述调压单元包括四个开关及变压器，所述四个开关的导通和闭合由所述控制单元发出的信号控制。11.如权利要求 6 所述的电压信号传输方法，其特征在于，当所述供电端的电压幅值等于 220V 时，则所述电压调变单元无需发送信号给所述路灯 ；当所述供电端的电压幅值大于220V 时，则所述电压调变单

6、元发送高电平信号给所述路灯 ；当所述供电端的电压幅值小于220V 时，则所述电压调变单元发送低电平信号给所述路灯。权 利 要 求 书CN 104507235 A1/5 页3电压信号传输装置及传输方法技术领域0001 本发明涉及信号传输领域，尤其涉及应用于交流供电的LED路灯系统，对LED路灯进行电压信号的传输及调光控制。背景技术0002 在LED交流路灯应用中，现有的调光模式有电力载波(Power line Communication，PLC) 通讯与无线的 ZigBee 通讯两种方式。这两种方式在现有的应用场合存在着通讯距离短，实现成本高、通讯效果较差的缺点。0003 在现有的LED交流路灯

7、控制中，请参考图1和图2，一个路段的交流电网10为电源箱 20 供电，监控中心和电源箱 20 进行通讯，电源箱 20 也和所有路灯装置 50 进行通讯。监控中心和电源箱 20 之间通常使用 GPRS 通讯、RS485 通讯等通讯方式。电源箱 20 和路灯装置 50 之间则常使用电力载波通讯方式 ( 如图 1 所示 ) 或 ZigBee 通讯方式 ( 如图 2 所示 )进行通讯。0004 请参考图 1，在使用 PLC 通讯方式进行通信时，电源箱 20 及路灯装置 50 内通常还设有电力载波通信模块 31，以进行相应的通信实现，此外，在路灯装置 50 内还设有电力控制单元，以接受相应的控制信号，并

8、对路灯进行相应的开关及调光的控制。0005 请参考图2，在使用ZigBee通讯方式进行通信时，电源箱20及路灯装置50内均设有 ZigBee 通讯模块 32，以实现 ZigBee 的通讯方式。0006 在现有技术中，监控中心遥控开灯、关灯及调光时，电源箱20中的通讯模块(如电力载波通信模块 31 和 ZigBee 通讯模块 32) 将遥控命令转发给每个受控设备 ( 路灯装置50)，再由受控设备中的电力控制单元 40 执行相应操作。0007 上述两种数据传输或通讯方式具有以下优点 ：支持路灯亮度调节 ；电源箱不需增加大容量接触器，成本低、长期运行可靠性好 ；开灯关灯对电网的冲击较小及系统属分布式

9、系统，单一故障不会造成整个系统丧失控制功能。0008 但上述两种数据传输方案具有以下缺点 ：0009 1. 每个路灯上都需要安装电力载波通讯模块或 ZigBee 通讯模块。由于电力载波通讯模块和 ZigBee 通讯模块的成本较高，当路灯数量较多时，通讯组件的总成本非常高。0010 2. 由于 ZigBee 通讯模块的发射功率小，通信距离短，所以长距离的通信需要藉助于相邻模块来传递信号。当有通信模块故障时，可能会因无法传递信号而造成后续的路灯失去控制。0011 3.电力载波通讯信号叠加在交流电网信号中，受线路阻抗与固有频率的(50/60Hz) 的影响，通讯距离较近，通讯会相互影响 ；ZigBee

10、 通讯模块之间也会存在通讯被干扰的现象。发明内容0012 本发明的目的在于提供一种电压信号传输装置及传输方法，能够避免出现干扰，说 明 书CN 104507235 A2/5 页4易于实现，此外还能够降低成本。0013 为了实现上述目标，本发明提出了一种电压信号传输装置，包括 ：电压调变单元及路灯装置，所述电压调变单元内包括控制单元和调压单元，所述控制单元连接所述调压单元，用于控制所述调压单元进行电压调整，所述路灯装置内包括电力控制单元和路灯，所述路灯与所述电力控制单元相连，所述调压单元与所述电力控制单元相连，用于传输电压数据进行通讯。0014 进一步的，在所述的电压信号传输装置中，所述调压单元

11、包括四个开关及变压器，分别是第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，所述第一开关和第四开关并联，并且两者的第一端与所述变压器的原边一端相连，所述第二开关和第三开关并联，并且两者的第一端与所述变压器的原边另一端相连，所述第一开关和第二开关的第二端连接火线，并连接所述变压器的副边的一端，所述第三开关和第四开关的的第二端连接零线。0015 进一步的，在所述的电压信号传输装置中，四个开关均为三极管开关。0016 进一步的，在所述的电压信号传输装置中，所述电压调变单元连接一交流电网。0017 进一步的，在所述的电压信号传输装置中，还包括监控中心，所述监控中心连接所述控制单元，用于传输控制信号。0018

12、本发明还提出了一种电压信号传输方法，采用如上文所述的电压信号传输装置，包括步骤 ：0019 控制单元接收控制信号，并根据所述控制信号将控制命令通过信号传输至所述调压单元 ；0020 所述调压单元根据所述控制命令调节供电端的电压，并通过供电线路传输至路灯装置内的电力控制单元 ；0021 所述电力控制单元实时侦测所述电压幅值，并相应调节所述路灯。0022 进一步的，在所述的电压信号传输方法中，所述电压信号传输装置包括监控中心，所述控制单元接收来自所述监控中心的控制信号。0023 进一步的，在所述的电压信号传输方法中，所述监控中心发出的控制信号为模拟信号、数字信号或者两者的组合。0024 进一步的，

13、在所述的电压信号传输方法中，所述控制单元通过模拟信号、数字信号或者两者结合的方式控制所述调压单元。0025 进一步的，在所述的电压信号传输方法中，所述调压单元包括四个开关及变压器，所述四个开关的导通和闭合由所述控制单元发出的信号控制。0026 进一步的，在所述的电压信号传输方法中，当所述供电端的电压幅值等于 220V时，则所述电压调变单元无需发送信号给所述路灯 ；当所述供电端的电压幅值大于 220V时，则所述电压调变单元发送高电平信号给所述路灯 ；当所述供电端的电压幅值小于 220V时，则所述电压调变单元发送低电平信号给所述路灯。0027 与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在 ：添加一个

14、电压调变单元，改变线路的供电电压，变动的电压经由供电线路被传递到路灯装置 ；路灯装置中的电力控制单元解析供电电压中控制命令的内容和执行相应的控制命令，从而达到远程遥控路灯的目的，不需要额外安装通讯模块即可实现远程遥控功能，大幅降低了成本。说 明 书CN 104507235 A3/5 页5附图说明0028 图 1 为现有技术中电源箱和路灯之间使用电力载波通讯模块进行通讯的结构示意图 ；0029 图 2 为现有技术中电源箱和路灯之间使用 ZigBee 通讯模块进行通讯的结构示意图；0030 图 3 为本发明实施例中电压信号传输装置的结构示意 ；0031 图4a和4b为本发明实施例中模拟信号和数字信

15、号下路灯可工作电压的范围示意图；0032 图 5 为本发明实施例中调压单元的结构示意图 ；0033 图 6 为本发明实施例中电压为模拟信号传输的示意图 ；0034 图 7 为本发明实施例中由图 6 取出的数字信号的示意图 ；0035 图8为本发明实施例中由图6改变电压大小和高低电平持续时间取出的电压命令示意图。具体实施方式0036 下面将结合示意图对本发明的电压信号传输装置及传输方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。0037

16、 为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。0038 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。0039 请参考图 3

17、，在本实施例中，提出了一种电压信号传输装置，包括 ：电压调变单元200 及路灯装置 600，所述电压调变单元 200 内包括控制单元 300 和调压单元 400，所述控制单元 300 连接所述调压单元 400，用于控制所述调压单元 400 进行电压调整，所述路灯装置600内包括电力控制单元500和路灯(图未示出)，所述路灯与所述电力控制单元500相连，所述调压单元 400 与所述电力控制单元 500 相连，用于传输电压数据进行通讯。0040 请参考图 5，在本实施例中，所述调压单元包括四个开关及变压器 T，分别是第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3及第四开关Q4，所述第一开关Q1和第四开关

18、Q4并联，并且两者的第一端与所述变压器 T 的原边一端相连，所述第二开关 Q2 和第三开关 Q3 并联，并且两者的第一端与所述变压器 T 的原边另一端相连，所述第一开关 Q1 和第二开关 Q2 的第二端连接火线，并连接所述变压器 T 的副边的一端，所述第三开关 Q3 和第四开关 Q4 的的第二端连接零线。四个开关均为三极管开关。所述变压器 T 的原边和副边的匝比为 N1:N2 10:1。说 明 书CN 104507235 A4/5 页60041 在本实施例中，所述电压调变单元 200 连接一交流电网 100，所述电压信号传输装置还包括监控中心，所述监控中心连接所述控制单元 300，用于传输控制

19、信号。0042 在本实施例的另一方面，还提出了一种电压信号传输方法，包括步骤 ：0043 控制单元 300 接收控制信号，并根据所述控制信号将控制命令通过信号传输至所述调压单元 400 ；0044 所述调压单元 400 根据所述控制命令调节供电端的电压，并通过供电线路传输至路灯装置 600 内的电力控制单元 500 ；0045 所述电力控制单元 500 实时侦测所述电压幅值，并相应调节所述路灯。0046 具体的，在交流供电智能LED路灯系统中，交流电网100可提供正常工作电压为交流 220V ；路灯装置 600 中路灯可工作最低电压则为 200V。考虑供电线路最大压降接近 10V与交流电网10

20、0的波动情况，则供电线路末端路灯装置600侧输入电压范围为200240V，请参考图 4a 和图 4b，因此，供电电压可以在一定范围内进行波动，并不影响路灯的正常工作，此外，还可以通过不同的电压值来传输相应的控制信号。0047 所述控制单元 300 接收来自所述监控中心的控制信号。所述监控中心发出的控制信号为模拟信号、数字信号或者两者的组合。所述控制单元再根据所述控制信号，通过模拟信号、数字信号或者两者结合的方式控制所述调压单元。0048 设定交流电网 100 侧电压默认为 220V，控制信号的高电平或低电平的门限电压为220V，如图 6 至 8 所示。通过控制开关 Q1 至 Q4 的导通和闭合

21、的转换，来控制输出电压的大小。在本实施例中，以变压器T的原副边匝比为N1:N210:1为例作为说明，在其他实施例中，变压器 T 的原副边匝比可以根据具体要求进行选择，在此不作限定。当交流输入电压为220V 时，所述电压调变单元 200 不需要发送控制信号给 LED 路灯时，控制第三开关 Q3 和第四开关Q4导通，将变压器T的副边短接，此时控制单元300输出电压为220V，即输入电压等于输出电压。当控制单元 300 向 LED 路灯传递调光控制信号时，控制第一开关 Q1 和第三开关 Q3 导通，则输出为 220V+10 *220V 242V，表示输出高电平，控制第二开关 Q2 和第四开关 Q4

22、导通，则输出为 220V-10 *220V 198V，表示输出低电平，如图 6 至图 7 所示，其中，图 6 的电压信号通过整流滤波技术可以取出如图 7 所示的高低电平的信号。图 6 按照设定多次改变输出电压的大小与高低电压持续的时间，则可取出如图 8 所示的电压命令。0049 进行远程遥控时，电压调变单元 200 内的控制单元接受监控中心的命令，依照设定的通信协议格式，将控制命令转换成模拟信号或者数字信号并输出到控制单元 300。控制单元 300 控制所述第一开关 Q1 至第四开关 Q4 的导通和关闭，从而改变供电端的电压，此变压的电压通过供电线路传送到电力控制单元 500 中，再由电力控制

23、单元 500 通过实时侦测输入电压幅值的手段，将供电线路电压变化情况通过整流滤波手段得到高低电平的变化，并与约定好的协议比对，解析出供电线路中控制命令的内容并予以执行对路灯的开灯、关灯或调光命令，从而实现开灯、关灯和调光的远程遥控。0050 可见，在电压调变单元中不需要安装大容量接触器，只需加入电压调变单元就可以实现通讯，提高了电压调变单元的可靠性，此外，在路灯装置处也不需要额外安装通讯模块即可实现远程遥控功能，大幅降低了成本。该方案满足了智能路灯系统的远程遥控要求、提高可靠性、降低了成本，具有良好的经济效益，减少了材料消耗，也具有环保价值。0051 需要指出的时，本实施例提出的电压信号传输装

24、置及传输方法不仅仅限于用在路说 明 书CN 104507235 A5/5 页7灯的应用，还可以应用于其他方面的电压信号的传输。0052 综上，在本发明实施例提供的电压信号传输装置及传输方法中，添加一个电压调变单元，改变线路的供电电压，变动的电压经由供电线路被传递到路灯装置 ；路灯装置中的电力控制单元解析供电电压中控制命令的内容和执行相应的控制命令，从而达到远程遥控路灯的目的，不需要额外安装通讯模块即可实现远程遥控功能，大幅降低了成本。0053 上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。说 明 书CN 104507235 A1/3 页8图1图2说 明 书 附 图CN 104507235 A2/3 页9图3图 4a图 4b图5说 明 书 附 图CN 104507235 A3/3 页10图6图7图8说 明 书 附 图CN 104507235 A