一种LED恒流远程照明通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种LED恒流远程照明通信系统，该系统包括光接收模块、微控制模块、继电器组、通信接口、判决解调模块、中央处理器、接收天线、光探测器、信号处理电路、LED灯、电源电路等；所述电源电路分别连接中央处理器和恒流驱动电路；互补恒流电路应用LED的恒流驱动电路中，驱动电流变化小。本发明专利技术可以延长照明设备的使用寿命，降低照明系统的能源消耗，提高照明系统的通信、照明质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明控制领域，尤其是一种LED恒流远程照明通信系统。
技术介绍
由LED的电学特性可知，LED的平均正向电流随着正向电压的增大呈现大幅度的线性增长，LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED电流的很大变化，且电流对LED结温影响很大，过大的电流很容易导致LED灯珠结温升高而损坏。此外，由LED的光学特性可知随着正向电流的增加，LED光通量随之增大，即亮度增加。因此为了保持LED发光亮度的恒定，就要保证LED正向电流的稳定。LED灯具有亮度高、寿命长、性能稳定、节省能源等优点，它将成为下一代的照明工具。由于的高灵敏度和线性调制特性，采用LED灯光信号来实现对照明系统控制，具有非常大的优势。与传统的红外和无线电通信相比，可见光通信具有发射功率高、无电磁干扰等优点。另外，目前运用广泛的照明控制方法线路复杂，安装繁琐，且不易于维护，浪费大量原材料，成本高。因此，可见光通信照明控制系统具有显著的研究意义和较大的发展前景，是一种新兴的节能、方便的照明控制系统。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是对可见光通信的无线控制，克服现有技术方法的不足，提供了一种能够达到线路简单，安装方便，易于维护，节省大量原材料，具有太阳能供电系统，降低能耗的一种LED恒流远程照明通信系统。为实现上述专利技术目的，提出了如下技术方案：一种LED恒流远程照明通信系统，包括通信接口、中央处理器、恒流驱动电路、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、LED灯、无线控制器、照明端、光钥匙模块；所述中央处理器连接光钥匙模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、LED灯；所述系统还包括发射端和接收端；发射端可使用OOK、PPM等调制方式，光源将调制好的光信号以高速、明暗变化的规律进行发射，采用大功率低束散角阵列LED作为光源，由于调制速率在一百比特量级，可以采用单片机配合C++软件编程进行发射端的软硬件设计，实现字符串的发送；接收端，采用CCD作为光探测器，硬件设备使用高帧频100fps以上、高灵敏度、高响应度CCD相机；相机以与光源相同帧频进行拍摄，并且设计软件对CCD相机进行数据的采集和处理，将调制信号的规律呈现出来，得到相应的灰度值，从而完成信息的传递过程，实现字符串的接收；所述充电插口设置于闭合门的侧端；所述中央处理器连接光钥匙模块、信号调制控制设备、LED灯、接收天线、光探测器、信号处理电路；所述信号调制设备负责调制生成原始的电信号；所述LED灯是单色的LED；所述光探测器是可见光波段响应较好的CCD光电转换器件；所述接收天线是可变倍数的光学镜头；所述信号处理电路与光探测器相适应，用于视频电信号的处理，以及确定接收光斑的形状、大小和平均接收光功率；所述探照灯和所述接收天线之间是大气信道，光源发出的光通过大气信道进行传输。进一步地，所述的恒流驱动电路，所述的恒流驱动电路包括整流滤波电路、LED串联驱动电路和互补型两端恒流源电路，所述整流滤波电路、LED串联驱动电路和互补型两端恒流源电路依次连接，所述整流滤波电路为与市电电源依次连接的保险丝、整流桥和滤波电容；所述LED串联驱动电路为多个串联的发光二极管和与发光二级管并联的稳压二极管；所述互补型两端恒流源电路包括依次串联的稳压二极管Vz1、三极管VQ2、电阻R2，和依次串联的稳压二极管Vz2、三极管VQ1、电阻R1，所述稳压二极管Vz1正极与三极管VQ2集电极连接，所述三极管VQ2射极与电阻R2连接。为更好的实现本专利技术，能够满足在光照度不够时太阳能进行发电或夜间时候依然满足对整个系统进行供电在使用时，多余的电能将被存储在蓄电池组内，而出现太阳能光照不够或阴雨天气或夜间时，蓄电池组将进行释电，并通过电源控制器的输出电路输送至直流供电电路内，对中央处理器及恒流驱动电路进行供电，达到24小时全天候的使整个系统工作。进一步的，太阳能光子通信照明装置的照明端光接收模块用BPX21光电二极管完成光信号的接收和光电信号转换。电路采用TI公司的可编程12位并行高速A/D转换芯片THS1206，实现采样速率6MSample/s(兆采样/s)的4通道同步采样，由内部控制实现差分模拟信号输入。微控制器模块用STM32F107完成接收信号解调、数据帧读取以及照明控制等功能。STM32F107微控制器的PB12～PB15和PD8～PD15与TH1206的12位A/D转换输出连接，PA0～PA4连接TH1206的时钟、中断等控制信号；管脚PB6～PB7连接串口；PB10～PB13连接以太网口；PD0～PD7和PE7～PE15连接继电器组。TH1206的模拟输入管脚连接BPX21管。该专利技术的有益效果：本专利技术的一种LED恒流远程照明通信系统，照明端灯光的控制，由无线控制器采用无线可见光通信技术实现。应用人工智能专家系统、知识工程、模式识别、人工神经网络等方法和技术,进行智能化、集成化、协调化、设计和实现的新一代的计算机管理系统。WIFI容易被电磁干扰，传输的方向不可控，密码容易被截获。然而可见光通信是一种点对点的传输模式，具有保密性好的优点。光钥匙和智能移动终端相结合，可以很好的运用Android系统开发手机AAP光密钥软件，Android系统是基于Linux的一个开源的操作系统，主要是使用在移动终端(手机和平板)中。所述的恒流驱动电路包括整流滤波电路、LED串联驱动电路和互补型两端恒流源电路，所述整流滤波电路、LED串联驱动电路和互补型两端恒流源电路依次连接，所述整流滤波电路为与市电电源依次连接的保险丝、整流桥和滤波电容；所述LED串联驱动电路为多个串联的发光二极管和与发光二级管并联的稳压二极管；所述互补型两端恒流源电路包括依次串联的稳压二极管Vz1、三极管VQ2、电阻R2，和依次串联的稳压二极管Vz2、三极管VQ1、电阻R1，所述稳压二极管Vz1正极与三极管VQ2集电极连接，所述三极管VQ2射极与电阻R2连接；在使用时，多余的电能将被存储在蓄电池组内，而出现太阳能光照不够或阴雨天气或夜间时，蓄电池组将进行释电，并通过电源控制器的输出电路输送至直流供电电路内，对中央处理器及恒流驱动电路进行供电，达到24小时全天候的使整个系统工作。远距离可见光通信系统，在发射端采用了OOK调制方式，OOK带宽需求低，而且硬件实现最为简单，解码时候只需要通过直接检测的方法，通过判断光的有无来确定接收到的信息时0或者1；使得发射端成本合理；在接收端，采用CCD作为光探测器，硬件设备使用高帧频(100fps以上)、高灵敏度、高响应度CCD相机；相机以与光源相同帧频进行拍摄，并且设计软件对CCD相机进行数据的采集和处理，将调制信号的规律呈现出来，得到相应的灰度值，从而完成信息的传递过程，实现字符串的接收。选择CCD作为光探测器，其灵敏度和响应度比传统的PIN光电二极管高很多。对比于传统光电二极管，采用CCD相机可以使光源的位置可以在图像中清晰的显示出来，这样，只要能够判断出信号的位置，将来可以使用多个光源，在接收端的接受能力之内，成倍的提高传输速率。并且CCD作为光探测器还可以同时用于APT通信系统当中。无线控制器将按键设置为照明模式，就可以开启LED，实现普通的照明；无线控制器切换至照明控制模式的关闭控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED恒流远程照明通信系统，其特征在于，包括通信接口、中央处理器、恒流驱动电路、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、LED灯、无线控制器、照明端、光钥匙模块；所述中央处理器连接光钥匙模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、LED灯。所述的恒流驱动电路包括整流滤波电路、LED串联驱动电路和互补型两端恒流源电路，所述整流滤波电路、LED串联驱动电路和互补型两端恒流源电路依次连接，所述整流滤波电路为与市电电源依次连接的保险丝、整流桥和滤波电容；所述LED串联驱动电路为多个串联的发光二极管和与发光二级管并联的稳压二极管；所述互补型两端恒流源电路包括依次串联的稳压二极管Vz1、三极管VQ2、电阻R2，和依次串联的稳压二极管Vz2、三极管VQ1、电阻R1，所述稳压二极管Vz1正极与三极管VQ2集电极连接，所述三极管VQ2射极与电阻R2连接；所述系统还包括发射端和接收端；发射端可使用OOK、PPM等调制方式，光源将调制好的光信号以高速、明暗变化的规律进行发射，采用大功率低束散角阵列LED作为光源，由于调制速率在一百比特量级，可以采用单片机配合C++软件编程进行发射端的软硬件设计，实现字符串的发送；接收端，采用CCD作为光探测器，硬件设备使用高帧频100fps以上、高灵敏度、高响应度CCD相机；相机以与光源相同帧频进行拍摄，并且设计软件对CCD相机进行数据的采集和处理，将调制信号的规律呈现出来，得到相应的灰度值，从而完成信息的传递过程，实现字符串的接收；所述充电插口设置于闭合门的侧端；所述信号调制设备负责调制生成原始的电信号；所述LED灯是单色的LED；所述光探测器是可见光波段响应较好的CCD光电转换器件；所述接收天线是可变倍数的光学镜头；所述信号处理电路与光探测器相适应，用于视频电信号的处理，以及确定接收光斑的形状、大小和平均接收光功率；所述探照灯和所述接收天线之间是大气信道，光源发出的光通过大气信道进行传输。...

【技术特征摘要】
1.一种LED恒流远程照明通信系统，其特征在于，包括通信接口、中央处理器、恒流驱动电路、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、LED灯、无线控制器、照明端、光钥匙模块；所述中央处理器连接光钥匙模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、LED灯。所述的恒流驱动电路包括整流滤波电路、LED串联驱动电路和互补型两端恒流源电路，所述整流滤波电路、LED串联驱动电路和互补型两端恒流源电路依次连接，所述整流滤波电路为与市电电源依次连接的保险丝、整流桥和滤波电容；所述LED串联驱动电路为多个串联的发光二极管和与发光二级管并联的稳压二极管；所述互补型两端恒流源电路包括依次串联的稳压二极管Vz1、三极管VQ2、电阻R2，和依次串联的稳压二极管Vz2、三极管VQ1、电阻R1，所述稳压二极管Vz1正极与三极管VQ2集电极连接，所述三极管VQ2射极与电阻R2连接；所述系统还包括发射端和接收端；发射端可使用OOK、PPM等调制方式，光源将调制好的光信号以高速、明暗变化的规律进行发射，采用大功率低束散角阵列LED作为光源，由于调制速率在一百比特量级，可以采用单片机配合C++软件编程进行发射端的软硬件设计，实现字符串的发送；接收端，采用CCD作为光探测器，硬件设备使用高帧频100fps以上、高灵敏度、高响应度CCD相机；相机以与光源相同帧频进行拍摄，并且设计软件对CCD相机进行数据的采集和处理，将调制信号的规律呈现出来，得到相应的灰度值，从而完成信息的传递过程，实现字符串的接收；所述充电插口设置于闭合门的侧端；所述信号调制设备负责调制生成原始的电信号；所述LED灯是单色的LED；所述光探测器是可见光波段响应较好的CCD光电转换器件；所述接...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉玉生，
申请(专利权)人：北京印刷学院，
类型：发明
国别省市：北京;11