一种基于UHF信号通讯的控制技术在照明灯具上的应用

摘要

本发明涉及照明设备技术领域，具体为种基于UHF信号通讯的控制技术在照明灯具上的应用。涉及一种基于UHF信号通讯的控制技术在照明灯具上的应用，包括移动端APP,用于发送指令和显示灯具运行状况；控制器，用于接收移动端APP指令、WiFi信号转换UHF信号、发送信号、接收灯具状态数据反馈给移动端APP；设置有UHF信号接收器的灯具若干，UHF信号接收器用于接收控制器发送的UHF信号、UHF信号转换数字信号、向灯具发送指令、采集灯具工作状态数据反馈控制器。本发明能够在较远距离控制灯具。

说明书

技术领域

本发明涉及照明控制技术领域，具体为通过UHF信号通讯远程控制和监控灯具技术领域。

背景技术

在移动设备实现对灯具，控制器的通信，一般采用蓝牙，ZigBee，红外遥控，WiFi，无线DMX控制。

蓝牙的控制技术，理论传输距离只有10米左右，传输速度可达1.8M/s~2.1M/s，一般用于近距离控制。容易受到干扰，信号阻断，传输距离短，而且是一对一的控制，无法实现1对多的控制。

红外遥控，属于单向控制，由控制器发送数据，灯具始终处于接收状态，占用时钟资源多。无法返回信号，容易出现信号丢失，功耗大。

WiFi控制，可以实现2.4G甚至5G的频率传输数据，但是容易受到其他信号干扰，在灯具使用场所，容易受到建筑物或者物体遮挡，信号衰减厉害。无法满足大型场所对灯具远距离控制的要求。在几百米的控制范围内，就会出现信号迟滞，丢失，信号不稳定现象。

ZigBee，传输距离50-300米，速率250kbps，功耗5mA，最大特点是可自组网，网络节点数最大可达65000个，但是传输速度慢只有250kps.

DMX是当前普遍采用的控制方式，DMX512信号传输速率很慢，实时性很差，在距离大于100M，容易信号收不到，信号延迟，不稳定。他只是单向通讯。无法满足当下对设备实时监控目的。

当一个大型场馆、室外演出、大型建筑物在使用灯具时，通常需要使用数百盏灯具甚至更多，要对灯具实时控制来实现灯具矩阵的亮度、颜色以及自走变化，灯具间的距离跨度超过数百米之远，且彼此之间存在各类难于控制的影响信号传输的障碍物或干扰源，在这种情况下，需要能够远距离传输且抗干扰能力强的通讯技术来控制灯具。

发明内容

本发明的目的是为解决远距离控制灯具的问题，提出通过UHF信号通讯来控制和监控数量较多且距离跨度较大的灯具。

为实现上述目的，本发明涉及一种基于UHF信号通讯的控制技术在照明灯具上的应用，包括移动端APP,用于发送指令和显示灯具运行状况；控制器，用于接收移动端APP指令、WiFi信号转换UHF信号、发送信号、接收灯具状态数据反馈给移动端APP；设置有UHF信号接收器的灯具若干，UHF信号接收器用于接收控制器发送的UHF信号、UHF信号转换数字信号、向灯具发送指令、采集灯具工作状态数据反馈控制器。

进一步地，控制器设有UHF信号发射电路、UHF信号接收电路和控制电路。

进一步地，UHF信号发射电路包括信号转换电路、功率放大器电路、调制电路、滤波电路、双工器电路，UHF信号发射电路将输入的射频信号放大到需要的电平，然后经双工器电路送至发射天线，发射天线将信号发射出去。

进一步地，UHF信号接收电路包括信号转换电路、功率放大器电路、解调电路、滤波电路、双工器电路，UHF信号接收电路将从接收天线口接收到的射频输入信号放大到所需的电平以备后续处理。

进一步地，控制电路根据用户设定的参数，执行不同的命令来驱动指定灯具，同时把每一个灯具的工作状态数据反馈给移动端APP。

进一步地，控制器的信号发射流程为WiFi信号转UHF信号、信号放大、信号滤波处理、信道加密、信号调制、IQ调制、信号滤波处理、鉴相鉴频信号处理、功率放大、双工器信号处理、最后通过发射天线发出UHF信号。

进一步地，控制器的信号接收流程为接收天线接收信号、双工器处理信号、放大器放大信号、鉴相鉴频信号处理、信号滤波处理、IQ调制、信号解调、信道加密、信号滤波处理、信号放大、UHF信号转WiFi信号。

进一步地，UHF信号接收器接收控制器发送过来的UHF信号，通过信号处理后，将其转化为数字信号，发送给灯具，控制灯具的工作状态。

进一步地，UHF信号接收器内置单片机，所述单片机采集灯具工作状态数据，并将采集到的数字信号转化成UHF信号，通过接收天线发送给控制器。

一种基于UHF信号通讯的控制技术在照明灯具上的应用方法，移动端APP对选中的灯具发送WiFi信号指令，控制器收到WiFi信号后，将其转化为UHF信号，UHF信号通过功率放大器电路、调制电路、滤波电路、双工器电路，将输入的射频信号放大到需要的电平，然后经双工器电路送至发射天线，发射天线将信号发射给UHF信号接收器，UHF信号接收器将UHF信号处理为数字信号，发送给指定灯具来控制灯具的工作，并采集灯具的工作状态数据，将其转化为UHF信号发送给控制器，控制器接收天线接收信号、双工器处理信号、放大器放大信号、鉴相鉴频信号处理、信号滤波处理、IQ调制、信号解调、信道加密、信号滤波处理、信号放大、将UHF信号转化为WiFi信号，发送给移动端APP,由此监控灯具工作状态，以便及时做出调整指令。

本发明的有益效果：

通过UHF发射接收无线电波实现对多台灯具的控制，通过移动端的APP与控制盒连接，由控制盒与灯具发射接收UHF信号，实现对300M范围内的多台灯具的控制，而且信号频率单一，不受干扰。

发射和接受同步，从而在APP上可以向灯具发送指令，并查看灯具反馈的信息。可以实现闭环控制。实现覆盖范围高达300米，抗干扰能力强，双向通讯，能控制灯的自走、颜色，灯自身还可以通过UHF通讯协议把数据传递回到PC和APP应用供查看。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明WiFi信号转UHF信号控制示意图；

图2为本发明UHF信号收发组件系统示意图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于UHF信号通讯的控制技术在照明灯具上的应用，包括移动端APP,用于发送指令和显示灯具运行状况；控制器，用于接收移动端APP指令、WiFi信号转换UHF信号、发送信号、接收灯具状态数据反馈给移动端APP；设置有UHF信号接收器的灯具若干，UHF信号接收器用于接收控制器发送的UHF信号、UHF信号转换数字信号、向灯具发送指令、采集灯具工作状态数据反馈控制器。

控制器设有UHF信号发射电路、UHF信号接收电路和控制电路。

UHF信号发射电路包括信号转换电路、功率放大器电路、调制电路、滤波电路、双工器电路，UHF信号发射电路将输入的射频信号放大到需要的电平，然后经双工器电路送至发射天线，发射天线将信号发射出去。

UHF信号接收电路包括信号转换电路、功率放大器电路、解调电路、滤波电路、双工器电路，UHF信号接收电路将从接收天线口接收到的射频输入信号放大到所需的电平以备后续处理。

控制电路根据用户设定的参数，执行不同的命令来驱动指定灯具，同时把每一个灯具的工作状态数据反馈给移动端APP。

如图2所示，电源及控制电路控制信号的收通道和发通道，无线端的WiFi信号通过双工器处理后进入收通道，经信号处理发出UHF信号，射频接收输出；射频接收输入的UHF信号经发通道信号处理后，经过双工器处理，从无线端转化为WiFi信号发出。控制器以全双工的方式工作，设有收发共用的双通道信号隔离电路，收发之间具有良好的信号隔离。

控制器的信号发射流程为WiFi信号转UHF信号、信号放大、信号滤波处理、信道加密、信号调制、IQ调制、信号滤波处理、鉴相鉴频信号处理、功率放大、双工器信号处理、最后通过发射天线发出UHF信号。

控制器的信号接收流程为接收天线接收信号、双工器处理信号、放大器放大信号、鉴相鉴频信号处理、信号滤波处理、IQ调制、信号解调、信道加密、信号滤波处理、信号放大、UHF信号转WiFi信号。

UHF信号接收器接收控制器发送过来的UHF信号，通过信号处理后，将其转化为数字信号，发送给灯具，控制灯具的工作状态。

UHF信号接收器内置单片机，所述单片机采集灯具工作状态数据，并将采集到的数字信号转化成UHF信号，通过接收天线发送给控制器。

工作时，信号传输并控制灯具发方如下：移动端APP对选中的灯具发送WiFi信号指令，控制器收到WiFi信号后，将其转化为UHF信号，UHF信号通过功率放大器电路、调制电路、滤波电路、双工器电路，将输入的射频信号放大到需要的电平，然后经双工器电路送至发射天线，发射天线将信号发射给UHF信号接收器，UHF信号接收器将UHF信号处理为数字信号，发送给指定灯具来控制灯具的工作，并采集灯具的工作状态数据，将其转化为UHF信号发送给控制器，控制器接收天线接收信号、双工器处理信号、放大器放大信号、鉴相鉴频信号处理、信号滤波处理、IQ调制、信号解调、信道加密、信号滤波处理、信号放大、将UHF信号转化为WiFi信号，发送给移动端APP,由此监控灯具工作状态，以便及时做出调整指令。

UHF信号接收器接收信号，RF前端采用低IF超外差电路，将输入信号转换成近1MHz的IF信号，且镜像干扰抑制能力达到30dB。RF前端由低噪声放大器、局域振荡器、I/Q混频器、多相低通滤波器，以及中频放大器构成。来自噪声放大器的信号经向下混频后变成中频信号，并经完全集成的滤波电路滤波。中频信号通过内置低噪声电压控制振荡器和回路滤波器的全集成综合器产生混频器所需的频率，在外部晶振产生频率868MHZ，UHF信号接收器就可以正常接收发送信号。

控制器的RF前端首先把WiFi信号转换成低电平，采用高增益放大器，将输入信号放大为868MHZ超高频信号源，且镜像干扰抑制能力达到30dB。后经高通滤波RF前端由低噪声放大器、局域振荡器、I/Q混频器、多相低通滤波器，以及中频放大器构成。来自噪声放大器的信号经向下混频后变成中频信号，并经完全集成的滤波电路滤波。中频信号通过内置低噪声电压控制振荡器和回路滤波器的全集成综合器产生混频器所需的频率，在外部晶振产生频率868MHZ，UHF信号接收器就可以正常接收发送信号。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后需要说明的是，以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。