現(xiàn)實世界的挑戰(zhàn) - 利用供電線通訊實施的LED照明控制

　　目前對電力線通訊的基本考驗是：

　?、? 設備接收不到控制器的信號；

　?、? 設備受不正確的控制器控制。

　　設備接收不到控制器的信號，通常由如下三個緣由之一造成：

　?。?）電力線的噪聲太多；

　?。?）控制器和接收器所處的電力線相位不同；

　?。?）接收器和控制器間的距離太遠。

　　線路中如果噪聲太多，建議控制系統(tǒng)遠離噪聲源。若控制器和接收器不同相，用戶應嘗試移動控制器或接收器使之同相。假如這樣仍不能實現(xiàn)同相，則可以采用橋接電力線交叉相位間通訊信號的相位耦合器。相位耦合器能通過大電容或無線連接實現(xiàn)。如果接收器和控制器間的距離太大，則有實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)發(fā)，直至號抵達預定目標的轉(zhuǎn)發(fā)器可用。有些裝置集轉(zhuǎn)發(fā)器和燈具于一體，故無需支付額外的費用。

　　因在同一電力線總線中可存在多個控制器，故某個燈具有被不正確控制器控制的可能。發(fā)生這種情況原因很多，取決于地址分配和綁定機制。地址如果是手動分配的話，有可能兩個燈具被分配了同一個地址。這也許是由于用戶忘了已將該地址用于某個設備或其它原因（如電力線與鄰居共享）分配了同樣的地址。

　　根據(jù)先前描述的智能地址分配和綁定，因所有地址均系唯一的64位物理地址，故上述錯誤應該不會發(fā)生。智能地址分配時，如果用到的邏輯地址是8位，為確保已經(jīng)使用的地址未被再次分配，控制器將向整個網(wǎng)絡發(fā)送聲響訊號。不過即便對智能地址分配和綁定而言，不同控制器綁定的燈具并非想要綁定的燈具的情況可能依然出現(xiàn)（例如，鄰居綁定的恰好是用戶剛插上電源的燈具）。這種情況下，燈具上一個起強制燈具退出與控制器綁定的按鈕應能生效，使該燈具解除約束并與正確的控制器綁定。

5　色彩控制

　　色彩信息采用的典型形式是CIE色彩坐標和LED接直調(diào)光值兩種形式之一。LED直接調(diào)光值包含了每個LED亮度的獨立數(shù)值。譬如，若有紅、綠、藍三個LED，則其調(diào)光值就有3個。CIE坐標為一種能描繪光譜中任何有效色彩的二維坐標。根據(jù)所用LED元件及其承載信息，CIE坐標隨亮度 （光通量）被混合進LED的直接調(diào)光值。例如，2個紅色LED發(fā)出的可能是陰影稍有不同的紅色，色彩混和算法須將此考慮在內(nèi)，才能產(chǎn)生可精確表達期待色彩的顏色。

　　整個電力線上傳輸?shù)纳市盘栴愋蜎Q定于用戶輸入，色彩控制精度的等級和實施成本。用戶輸入如果是直接的LED控制，則傳輸?shù)谋闶荓ED的直接調(diào)光值。用戶輸入如果是特定的色彩和亮度，則信息類型取決于何處執(zhí)行色彩混和。若混和色彩在接收端執(zhí)行的話，那么傳輸?shù)念愋途褪荂IE坐標值和亮度值。

　　因為LED承載的信息通常由燈具存儲，故隨著電力線通信控制技術(shù)的發(fā)展，典型的選擇是實現(xiàn)讓每個燈具將自己唯一的承載信息發(fā)送給能存儲這些信息以及加載執(zhí)行色彩混和信息的控制器，該控制器則能發(fā)送LED的直接調(diào)光值。

　　6　高級色彩控制

　　現(xiàn)在，控制器已更先進，色彩的控制亦比每次僅僅只給一盞LED燈直接發(fā)送色彩信號更高級。其中重要的實例有背景效果、色彩幻變和指令定序。背景效果指的是給不同的燈指派特定的色彩，以使通過按鈕觸摸便能開啟多盞燈不同顏色彩和亮度的燈構(gòu)成顏色緩變的背景；色彩幻變指的是規(guī)定燈具指定的時間間隔周期內(nèi)從一種顏色漸變到另一種顏色；指令定序則指使多盞燈以同步的方式改變照明顯示屏和照明格調(diào)等的顏色。

　　7　具體實施

　　實施電力線通訊需要采用電力線通訊收發(fā)器，它是一款典型的低壓、直流集成芯片。為與電力線接口，還須配備功率放大器和耦合電路。耦合電路可作更動以以適用不同電壓范圍要求（例如，交流110－240伏特適合全球住宅使用，直流24伏特適合電池組照明使用等），故同一款電力線收發(fā)器芯片可在任何可能的供電電壓范圍內(nèi)應用。

　　根據(jù)可利用的物理空間和所需要的控制等級，控制器的實現(xiàn)亦可采取不同形式。對基本的墻面開關(guān)而言，照明控制接口可能就是一只簡單的通斷開關(guān)、一個或多個用于獨立控制燈具色彩的調(diào)光器。另外，至少應該有一個按鈕用來檢索所有可用燈具以及一個按鈕來綁定網(wǎng)絡節(jié)點，且均采用LED有效顯示其狀態(tài)（可用或綁定）。

　　所有輸入和與電力線通訊收發(fā)器的接口，典型地都將使用微處理器來處理。譬如賽普拉斯通訊技術(shù)公司（Cypress Powerline Communication technology）就將微處理器和電力線通訊收發(fā)器整合在一起，所以輸入處理、智能綁定、高級色彩控制和電力線通訊都由一個器件執(zhí)行。

　　使用電容性觸摸屏取代笨拙的機械按鈕、 開關(guān)和調(diào)光器是一種創(chuàng)新。使用電容式觸摸傳感技術(shù)，控制器面板則可制成印花顯示控制接口的平坦的表面。當用戶觸摸面板上某個位置，控制器即認為某個按鈕受到按壓、于是根據(jù)手指的位置，便會發(fā)生開關(guān)切換或調(diào)光器改變，從而為用戶呈現(xiàn)一種時尚、 潔凈及健全的燈具控制界面。電容性觸摸方式還能進而提供二維控制。例如，控制器能檢測到手指觸摸處的X和Y軸坐標并將其轉(zhuǎn)換成CIE色彩坐標。在可能是控制面板上某個色域處，這是個簡單的色彩控制方式，用戶只須用手指觸按能任意改變色彩。

　　更復雜的照明控制（例如家庭中央自動化系統(tǒng)），控制器可在 PC 上運行。此時，控制界面應是某種圖形用戶界面（GUI）應用。它應顯示用戶家里所有可用的設備，并允許用戶執(zhí)行更高級的色彩控制方案。PC通過USB或無線與電力線收發(fā)器對接。圖3所示為一種可能實施方案。

圖3： 照明控制器實施方案

　　由于燈具上并不要求有用戶界面，故通常采用嵌入式微處理器處理接收到的信息和執(zhí)行LED色彩控制。賽普拉斯公司以其電力線通訊和高亮度LED控制技術(shù)，已將電力線收發(fā)器和精密LED色彩控制器集成為單個器件。設定LED的色彩需要的只是外部LED驅(qū)動。另外，以賽普拉斯公司的 PowerPSoC 技術(shù)，精密的 LED 顏色控制器和 LED 驅(qū)動器也已集成為單個器件，通過I2C接口能方便電力線收發(fā)器對接。

　　總之，電力線通訊是一種無需鋪設新電纜和構(gòu)建成本低，非常適合于執(zhí)行復雜 LED 照明控制的技術(shù)。