DALI系统电平转换电路的实现_图文_百度文库

1、DAL I 系统电平转换电路的实现 低压电器(20063建筑电气DAL I 系统电平转换电路的实现张东旭, 缪希仁(福州大学电气工程与自动化学院, 福建福州350002摘要:在简述数字可寻址照明接口(DAL I 标准及其电气特征的基础上, 通过分析两种电平转换电路及其实验结果, 介绍了DAL I 系统电平转换电路及其调试技术。关键词:数字可寻址照明接口; 电平转换; 照明系统中图分类号:T U855文献标识码:A 文章编号:100122006 2第一作者:张东旭(1977- , 男, 硕士, 研究方向。Electr i ca l L C G D M I AO X i 2ren(College

2、of Engineering and Aut omati on, Fuzhou University, Fuzhou 350002, China Abstract:Based on indicating DAL I p r ot ocol and its electric characteristic, t w o kinds of electrical level trans 2fer circuit and their experi m ental results were analyzed, the electrical transfer circuit in DAL I syste m

3、 and their de 2bug methods were recommended .Key words:d i g it a l address able li ghti n g i n terface (DAL I ; electr i ca l level tran sfer; li ghti n g system0引言随着楼宇自动化和照明工业的迅速发展, 采用先进的节能设计和数字控制进行照明已经成为必然的趋势。为了适应这一需要, 现代照明控制的新标准数字可寻址照明接口(D igital Ad 2dressable L ighting I nterface, DAL I 标准应运而生

4、。镇流器 的国际标准I EC 929和欧洲照明控制(电子镇流器 标准E N 60929的一部分。DAL I 标准专用于满足照明控制的要求, 其系统结构和信息帧结构较简单。各职能化DAL I 模块具有数字计算和数字通信功能。DAL I 模块通过控制线进行数字通信, 以传递指令和状态信息实现灯的开关、调光控制及系统设置等功能, 而不需要改动灯的电源线。多达64个镇流器可以用一对双绞线连接, 并实现单独寻址。每个镇流器内可设置16个灯光场景, 同一个镇流器还可编成一组或多组, 最大编组数为16。DAL I 接口通信协议编码简单明了, 通信结构为了将数字控制的优势应用于照明控制领域, 以便更好地相互合

5、作, 世界各主要电子镇流器制造厂商都已接受DAL I 作为产业标准。目前, 智能照明控制系统已越来越多地采用DAL I 标准。但是, DAL I 标准具有特定的电平标准, 这样DAL I 系统中就必然存在特定的电平转换电路, 以保证通信的实现。可靠, 主要电气特征如下:(1 异步串行通信协议。(2 信息传送速率1200baud /s, 半双工, 双1DAL I 标准DAL I 标准是用于满足现代化照明控制需要向编码, 采用曼彻斯特编码方式传送数据 。(3 双线差分驱动。(4 电压差在9. 516V 为1, 在-4. 54. 5V 为0。(5 通信传输由主控单元控制。的非专有标准。它具有良好的开

6、放性, 采用数字控制技术。DAL I 不是一个系统, 而是一种实现电子镇流器和控制模块之间进行数字化通信的接口标准。目前, DAL I 标准已经成为照明控制(电子可以看出, DAL I 标准的电平与单片机的电平29低压电器(20063 DAL I 系统电平转换电路的实现不同, 这就必然需要特殊的电平转换电路实现上 位机与下位镇流器单片机的通信。由DAL I 构成的数字可寻址调光控制系统具有造价低、易于安装、系统重构灵活、可级联等特点, 适合办公楼、会议厅、音乐厅、仓库、大学和住宅区等建筑的照明控制系统。图1为DAL I 照明 系统的简易结构图。可以看出, 电平转换电路在整个系统中起着极其重要的

7、作用。图1DAL I 照明系统的简易结构图2电平转换电路2. 1主控制器单片机电平转换电路主控制器(上位单片机 以采用如图2I 信号, 同时它可以将下位机传送上来的DAL I 信号转换为单片机信号, 实现电平转换。当上位单片机产生高电平信号时, 信号经反, 从而使T , T 1导通,输出I 当上位单片, , 1, 输出DAL I 接口端为低电平, 实现单片机信号转换成DAL I 信号。图2中, R 7为限流电阻, 当DAL I 总线上的电流超过250mA 时, T 3导通, 从而使T 1截止, 关闭输出接口。实验中, 选择U D 为15V, 则输出高电平为13. 8V, 低电平约为1V , 符

8、合DAL I 协议的要求。当DAL I 接口收到高电平信号时, 经电压比较器产生低电平输出 , 再经反相器作用得到高电平信号送至上位单片机; 当接口收到低电平信号 时, 经比较器产生高电平信号, 通过反向器得到低电平信号, 送至上位单片机, 实现DAL I 信号转换 成单片机信号。2. 2镇流器电平转换电路该电平转换电路的作用是实现DAL I 线上的信号与镇流器单片机信号的相互转换, 同时隔离上、下位机的电路, 提高精度, 减少干扰。镇流器电平转换的2种实现电路如图3所图2上位单片机电平转换电路示, 实现条件和过程如表1所示。(a 电路一(b 电路二图3镇流器电平转换电路30DAL I 系统电

9、平转换电路的实现低压电器(20063表1镇流器电平转换电路的实现接收过程电路一(1 当DAL I 接口为高电平时, U 1通, I C1输入端接地, 输出端为高电平。(2 当DAL I 接口为低电平时, U 1断, I C1输入发送过程(1 当RB 1为高电平时, U 2断,DAL I 接口保持高电平。(2 当RB 1为低电平时, U 2通,DAL I 接口电平被拉低为信条件除了在上位单片机发送信号期间, DAL I 接口都应保持高电平。端被上拉电阻R 1拉至高电平, 输出端为低电平。电路二(1 当DAL I 接口为高电平时, 电流经过D 1和R 1, 返回整流桥, U 1通, RE 0保持高

10、电号0。(1 当RB 1为高电平时, U 2断,(1 除了在上位单片机从而T 1断, DAL I 接口维持为高电平。(2 当RB 1, U 2发送信号期间,I 接口都应平, 则节点1接地, 通过反向器使RB 2为高电平。(2 当DAL I 接口为低电平时, U 1断, 1。程中, RE 0, 0, 2变。保持高电平。可以看出, 在镇流器单片机发送与接收信号时, DAL I 接口应该保持高电平, 即图2中应该对RC 2置高电平, 这样才能实现整个系统的通信。所以, 除了在上位单片机发送信号期间, DAL I 接口都应保持高电平。上面2种电路各有优缺点, 经过试验和仿真, 综合各方面因素, 笔者选

11、用了图3(b 所示的电路二。3. 2镇流器单片机电平转换电路的调试在实验中, 笔者对电路二略作修改, 取消了反向器, 通过单片机内部程序实现电平的转换。另外, 将RE 0端口接上高电平, 以保证整个通信过程中RE 0为高。不过, 笔者建议, 若单片机管脚数量允许, 还是保留RE 0口, 这样可以在特殊情况下关闭整个镇流器单片机。(1 实验中, 测量RB 2的波形如图4所示, 产生了畸变, 节点1的波形也如此。用Ps p ice 仿真, 其输出波形与之相似, 从而排除了电路板焊接和器件损坏等原因。究其原因可能有:整流桥精度不够;太大, 使输入电流太小; R 1=10k 精度不够; 稳压管D 1(

12、5. 1k3电平转换电路的调试3. 1上位单片机电平转换电路的调试(1 实验中, 曾出现图2中DAL I 接口信号异常的情况, 保持为十几伏的纹波, 用Ps p ice 仿真, 情况一样。经研究测试, 是接口处的电阻R 8与电容C 1的选择出了问题, 应该充分考虑信号传输的波特率, 不能使电容充放电时间过长。当然, 去掉电容, 理论上也可以, 不过考虑到滤波作用, C 1=1nF, 建议保留电容。试验选择R 8=2k信号符合要求。(2 通信试验中, 测量DAL I 接口的信号, 发现在预期波形的前面会有其他固定频率方波出现, 影响了正常的通信。使单片机停止工作, 或者干脆去掉单片机, DAL

13、I 接口则保持固定频率的方波。排除电路及器件的错误后, 确定是RC 2端的问题。究其原因, 是因为RC 2悬空, 其输入状态的不定, 导致输出异常波形。在 RC 2口接10k 下拉电阻, 问题得以解决。 图4RB 2端口畸变波形31低压电器(20063 DAL I 系统电平转换电路的实现选择的光耦精度不够; 节点1的输入电流太小。试验分析:去掉整流桥, 直接加上DAL I 信号, 波形畸变依旧。利用Ps p ice 仿真, 结果一致, 故认为不是整流桥的原因;, 情况依旧, 利用Ps p ice 仿改小R 1至1k真, 结果一致, 故也可排除是R 1的影响;查阅相关资料, 稳压管D 1选用D1

14、N4733, 精度已满足要求;电路中选用的光耦型号T LP521, 其t O N =2s, t O FF =3s, 而DAL I 通信的波特率为1200baud /s, 。, 。;如图3(b 中虚线部分所示, 在RB 5端加上5V 高电平, 保证节点1的输入电流 。Ps p ice 仿真结果如图5所示, 其波形符合要求。电路板如上更改后, 用示波器测量, 其波形也已修正, 符合要求。R 6取值要适中, 若将其电阻值变得太小, 会导致电压分配不当, 使输出波形的低压值变。高, 信号变得不理想。本实验中采用R 6=10k也可避免上述波当然, 直接选择R 4=10k形畸变, 但是这样将增加损耗, 降

15、低镇流器工作效率。建议在实际应用中利用虚线部分电路产生中断, 使RB 5口出现的电平变化符合要求时, 对RB 5置高电平, 保证输入电流, 接着对RB 2的信号进行处理, 提高单片机效率。(2 在做镇流器单片机向上位机发送信号的试验时, 连续送出“11111111”信号, 出现DAL I 接口波形时有时无, 并且保持恒定的频率。经研究分析, , , 切记除了接口均须保持高4结束语随着照明系统的不断完善和发展, DAL I 系统越来越受到使用者的青睐。DAL I 电平转换电路作为DAL I 系统的一个重要组成部分也必将在照明系统中发挥越来越大的作用。当然, DAL I 电平转换电路种类较多, 本文只是采用其中一种方法, 实现了上、下位机的简单通信。【参考文献】1DAL I AG of Z VE I . D ivisi on Lu m inaires Z .DAL IManual, 2001.