一种智能开关量输入与输出模块及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种智能开关量输入与输出模块及其控制。该模块至少包括LED指示灯接口、开关量输出自识别和自调节电路以及控制器。LED指示灯接口包括公共端和独立端。开关量输出自识别和自调节电路包括公共端控制电路、独立端控制电路和独立端采样电路。公共端控制电路包括放大三极管，控制器通过放大三极管连接LED指示灯接口的公共端。独立端控制电路包括放大三极管，控制器通过放大三极管连接LED指示灯接口的独立端。独立端采样电路包括减法器电路。控制器通过减法器电路采集到的电压判断LED指示灯接口所接的LED指示灯的极性和电流，再调整向LED指示灯接口公共端和独立端的电平，实现对LED指示灯的极性和亮度的适配。

【技术实现步骤摘要】
一种智能开关量输入与输出模块及其控制方法
本专利技术涉及智能家居系统中的开关量输入输出模块。
技术介绍
随着我国建筑智能化的推进，智能楼宇技术的发展，智能建筑的新功能不断涌现，市场对于智能楼宇系统相关设备的需求在进一步扩大，而开关量输入与输出模块正是智能楼宇系统的基础技术装备之一。目前市场上生产带有指示灯的开关面板厂家有很多，如ABB、西门子、罗格朗、西蒙、德力西、施耐德等，这些厂家生产的开关面板主要有自复位面板、翘板面板、按键面板这三类，具体的有一键式，两键式，四键式以及六键式面板，而这些面板上带有的指示灯具有共阳和共阴两种连接方式。所谓共阳，就是把发光二极管的正极接在一起，负极独立开来，通过控制负极的高低电平使发光二极管亮灭；所谓共阴，就是把发光二极管的负极接在一起，正极独立开来，通过控制正极的高低电平使发光二极管亮灭。开关面板上指示灯的连接方式没有统一的标准，这些厂家大多都是按照用户的使用习惯来生产的，而用户的使用习惯很难改变，所以在安装这些面板时就要区分指示灯的连接方式，这样就造成了接线复杂，耗时长，严重的还会影响工程项目的进度。发光二极管一般有红、橙、黄、绿、蓝、橘红、翠绿、蓝绿、白这九种颜色，它们正常工作时的额定电压和额定电流不同，如果发光二极管工作低于其额定电压和额定电流，那么其发光效率会降低，人的视觉感受也会随之下降；如果发光二极管工作高于其额定电压和额定电流，其损耗加大，会使其温度升高，发光效率不仅下降，而且还会影响发光二极管的寿命。由于使用环境和场合的差异，不同开关面板上所带的指示灯颜色也不同，常见的开关面板上指示灯的颜色有红，黄，绿，蓝，白这五种颜色。开关量输入与输出模块是智能楼宇系统的重要组成部分，它能够配合各种类型的开关面板（自复位面板、翘板面板、按键面板等），用于把这些开关量信号转换成总线上的控制报文信息，以控制总线上的其它驱动设备工作，实现智能控制的目的。由于目前市场上的开关量输入输出模块和开关面板未实现标准化，不同的厂商有着各自不同的接口，这使得不同的开关面板需要匹配不同的开关量输入输出模块。此外，这些开关量输出接口实际上只支持单一颜色的指示灯，其它颜色的指示灯也会工作，但由于不是工作在额定电压和额定电流下，有的指示灯偏亮，而有的指示灯偏暗，长时间工作会影响指示灯的寿命，一旦指示灯损坏，就需要更换开关面板。这些问题都会导致实际的施工安装很麻烦。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题：开关面板上指示灯连接方式与开关量输入输出模块之间不匹配；开关面板上指示灯亮度偏亮或偏暗，大大降低了人的视觉感受；指示灯寿命短，频繁更换模块，使得实际施工安装很麻烦。为解决上述问题，本专利技术采用的方案如下：一种智能开关量输入与输出模块，其特征在于，包括LED指示灯接口、开关量输出自识别和自调节电路以及控制器；所述LED指示灯接口包括公共端和独立端；所述开关量输出自识别和自调节电路包括公共端控制电路、独立端控制电路和独立端采样电路；所述公共端控制电路包括第一放大三极管，所述控制器通过所述第一放大三极管连接所述LED指示灯接口的公共端；所述独立端控制电路包括第二放大三极管，所述控制器通过所述第二放大三极管再经限流电阻连接所述LED指示灯接口的独立端；所述独立端采样电路包括减法器电路；所述LED指示灯接口的独立端通过所述减法器电路连接所述控制器。其中所述第二放大三极管可以替换成达林顿管。进一步，所述LED指示灯接口的独立端还连接有TVS管。进一步，该模块还包括KNX通讯单元、人体感应单元和开关量输入接口；所述KNX通讯单元与所述控制器相连，用于通过KNX总线与连接在该KNX总线上的设备进行通讯交互；所述人体感应模块与所述控制器相连，用于探测人体；所述开关量输入接口与所述控制器相连，用于采集外部的开关量信号。进一步，所述LED指示灯接口的独立端有4个，所述独立端控制电路和独立端采样电路分别有4个。进一步，所述控制器被用于执行：通过所述独立端采样电路采集到的电压判断所述LED指示灯接口公共端和独立端的极性，再根据所述LED指示灯接口公共端和独立端的极性通过所述公共端控制电路和独立端控制电路控制向所述LED指示灯接口公共端和独立端的输出电平。具体来说包括以下步骤：S1：通过所述公共端控制电路设置所述LED指示灯接口的公共端为低电平，并通过所述独立端控制电路设置所述LED指示灯接口的独立端为高电平；S2：当所述LED指示灯接口连接外部LED指示灯后，判断所述独立端采样电路中的减法器电路的输出电平是否为0V；假如所述减法器电路的输出电平为0V，则所述LED指示灯接口的公共端为阳极，否则为阴极；S3：当所述LED指示灯接口的公共端为阳极时，通过所述公共端控制电路设置所述LED指示灯接口的公共端为高电平，并通过所述独立端控制电路设置所述LED指示灯接口的独立端为低电平，否则保持所述LED指示灯接口的公共端为低电平，并保持所述LED指示灯接口的独立端为高电平。进一步，所述控制器还被用于执行：采集所述独立端采样电路中的减法器电路的输出电平；再结合所述LED指示灯接口公共端和独立端的极性计算当前连接在所述LED指示灯接口上LED指示灯的电流；对比额定电流，通过公共端控制电路和独立端控制电路调整所述LED指示灯接口公共端和独立端之间的电平使所述LED指示灯的电流不超过额定电流。上述的智能开关量输入与输出模块的控制方法包括以下步骤：S1：通过所述公共端控制电路设置所述LED指示灯接口的公共端为低电平，并通过所述独立端控制电路设置所述LED指示灯接口的独立端为高电平；S2：当所述LED指示灯接口连接外部LED指示灯后，判断所述独立端采样电路中的减法器电路的输出电平是否为0V；假如所述减法器电路的输出电平为0V，则所述LED指示灯接口的公共端为阳极，否则为阴极；S3：当所述LED指示灯接口的公共端为阳极时，通过所述公共端控制电路设置所述LED指示灯接口的公共端为高电平，并通过所述独立端控制电路设置所述LED指示灯接口的独立端为低电平，否则保持所述LED指示灯接口的公共端为低电平，并保持所述LED指示灯接口的独立端为高电平。进一步，该控制方法包括以下步骤：S4：采集所述独立端采样电路中的减法器电路的输出电平；S5：结合所述步骤S2得到的所述LED指示灯接口公共端和独立端的极性，计算当前连接在所述LED指示灯接口上LED指示灯的电流；S6：对比额定电流，通过公共端控制电路和独立端控制电路调整所述LED指示灯接口公共端和独立端之间的电平使所述LED指示灯的电流不超过额定电流。本专利技术的技术效果如下：1、本专利技术的智能开关量输入与输出模块结构小巧，安装和接线简单，只需要将开关面板上的LED指示灯接入模块的LED指示灯接口即可，而不需要考虑LED指示灯的极性，从而大大降低了现场施工的复杂度。2、本专利技术的智能开关量输入与输出模块可以对LED指示灯的电流自动调节使其不超过额定电流，从而保护LED指示灯，延长指示灯的寿命。附图说明图1是本专利技术的智能开关量输入与输出模块的整体结构示意图。图2是本专利技术的开关量输出自识别和自调节电路的第一种实施方式的结构示意图。图3是本专利技术的开关量输出自识别和自调节电路的第二种实施方式的结构示意图。图4是本专利技术的减法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能开关量输入与输出模块，其特征在于，包括LED指示灯接口、开关量输出自识别和自调节电路以及控制器；所述LED指示灯接口包括公共端和独立端；所述开关量输出自识别和自调节电路包括公共端控制电路、独立端控制电路和独立端采样电路；所述公共端控制电路包括第一放大三极管，所述控制器通过所述第一放大三极管连接所述LED指示灯接口的公共端；所述独立端控制电路包括第二放大三极管，所述控制器通过所述第二放大三极管再经限流电阻连接所述LED指示灯接口的独立端；所述独立端采样电路包括减法器电路；所述LED指示灯接口的独立端通过所述减法器电路连接所述控制器。

【技术特征摘要】
1.一种智能开关量输入与输出模块，其特征在于，包括LED指示灯接口、开关量输出自识别和自调节电路以及控制器；所述LED指示灯接口包括公共端和独立端；所述开关量输出自识别和自调节电路包括公共端控制电路、独立端控制电路和独立端采样电路；所述公共端控制电路包括第一放大三极管，所述控制器通过所述第一放大三极管连接所述LED指示灯接口的公共端；所述独立端控制电路包括第二放大三极管，所述控制器通过所述第二放大三极管再经限流电阻连接所述LED指示灯接口的独立端；所述独立端采样电路包括减法器电路；所述LED指示灯接口的独立端通过所述减法器电路连接所述控制器；所述第一放大三极管为NPN型三极管，其基极连接所述控制器，其集电极连接所述LED指示灯接口的公共端并通过电阻连接输入电源VSS，其发射极接地；所述第二放大三极管为NPN型三极管，其基极连接所述控制器，其集电极经所述限流电阻连接所述LED指示灯接口的独立端并通过电阻连接输入电源VSS，其发射级接地；所述减法器电路用于使得当所述LED指示灯接口的独立端为高电平时向所述控制器的输出的电平为0V。2.如权利要求1所述的智能开关量输入与输出模块，其特征在于，所述LED指示灯接口的独立端还连接有TVS管。3.如权利要求1所述的智能开关量输入与输出模块，其特征在于，该模块还包括KNX通讯单元、人体感应单元和开关量输入接口；所述KNX通讯单元与所述控制器相连，用于通过KNX总线与连接在该KNX总线上的设备进行通讯交互；所述人体感应模块与所述控制器相连，用于探测人体；所述开关量输入接口与所述控制器相连，用于采集外部的开关量信号。4.如权利要求1所述的智能开关量输入与输出模块，其特征在于，所述LED指示灯接口的独立端有4个，所述独立端控制电路和独立端采样电路分别有4个。5.如权利要求1所述的智能开关量输入与输出模块，其特征在于，所述第二放大三极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：李达，洪业，马如明，杨毅，王伟江，
申请(专利权)人：南京天溯自动化控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32