阅读说明：本技术 用于室内栽培应用的照明系统的电源和通信适配器 (Power and communication adapter for lighting systems for indoor cultivation applications ) 是由 D.蔡 M.R.梅森 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：提供了一种用于温室和室内栽培的自动控制器的适配器。该适配器包括电源输入端、电源输出端、控制输入端、主控制器和第一控制输出端。电源输出端与电源输入端电耦合。控制输入端配置为从自动化温室控制器接收原始控制信号。主控制器与电源输入端耦合,以便于从电源向主控制器供电。主控制器与控制输入端进行信号通信,并配置为将来自自动化温室控制器的原始控制信号转换成LED兼容驱动信号。第一控制输出端与主控制器进行信号通信。所述原始控制信号符合第一信号协议,而所述LED兼容驱动信号符合与第一信号协议不同的第二信号协议。(An adapter for an automatic controller for greenhouses and indoor cultivation is provided. The adapter comprises a power input end, a power output end, a control input end, a main controller and a first control output end. The power supply output end is electrically coupled with the power supply input end. The control input is configured to receive a raw control signal from an automated greenhouse controller. The master controller is coupled to the power input to facilitate supplying power from the power source to the master controller. The main controller is in signal communication with the control input and is configured to convert a raw control signal from the automated greenhouse controller into an LED compatible drive signal. The first control output is in signal communication with the master controller. The raw control signal conforms to a first signal protocol and the LED-compatible drive signal conforms to a second signal protocol different from the first signal protocol.)

具体实施方式

下面结合图1-5的视图和示例详细描述实施例，其中在所有视图中，相同的附图标记表示相同或相应的元件。用于室内栽培设施(例如温室)的照明系统10在图1中总体示出，并且被示为包括自动化温室控制器11、与自动化温室控制器11耦合的适配器12、以及与适配器12耦合的LED灯具14。自动化温室控制器11配置为发送原始控制信号，该原始控制信号与HID灯、氙灯或各种非LED型照明装置兼容，并配置为控制这些照明装置。如在下文中进一步详细说明的，适配器12可配置为从自动化温室控制器11接收原始控制信号，将原始控制信号转译为LED兼容控制信号，并将所述LED兼容控制信号传送至LED灯具14，以便于控制LED灯具14的调光、调度或其它控制参数。

现在参考图1，适配器12可与类似于适配器12的其它适配器(以虚线示出)进行信号通信(例如通信耦合)。这样，原始控制信号可从适配器12传送至其它适配器，并由其它LED灯具(以虚线示出)转译成LED兼容信号，以基本上同时地控制每个LED灯具。因此，在用LED灯具(例如14)改装照明系统时，可在传统的照明系统中使用一个或多个适配器(例如12)，而不需要更换自动化温室控制器11，这种更换可能是昂贵且耗时的。

现在参考图2和图3，可将适配器12理解为图1所示的其它适配器之中的每一种的代表性例子。适配器12可包括输入电源接口16(图2)和输出电源/控制接口18(图3)。外部交流电源(例如墙上插座)等电源19(图1)可通过附接至输入电源接口16的电源线20与输入电源接口16电耦合，从而可向适配器12提供外部电源。输出电源/控制接口18可通过便于从电源19(图1)输送电力的电力/通信电缆22与LED灯具14电耦合，以向LED灯具14供电。在一个实施例中，适配器12和LED灯具14可配置为在大约85伏交流电压和大约347伏交流电压之间的输入功率(例如750瓦负载容量)下操作。

适配器12还可包括输入控制接口24(图2)和输出控制接口26(图3)。自动化温室控制器11可通过附接至输入控制接口24的通信电缆28与输入控制接口24通信耦合，以便于从自动化温室控制器11向适配器12传送原始控制信号。输出控制接口26可通过通信电缆30与另一个适配器(如图1中的虚线所示)或另一个通信设备通信耦合(例如进行信号通信)，从而可向一个或多个下游适配器/通信设备传送原始控制信号。在一个实施例中，输入电源接口16、输出电源/控制接口18、输入控制接口24和输出控制接口26之中的每一种均可包括Wieland型连接器。但是，应认识到，对于输入电源接口16、输出电源/控制接口18、输入控制接口24和/或输出控制接口26，能想到任何其它适当的替代接口，例如不同连接类型的可释放的公接口或母接口(例如标准插孔(RJ)接口)或硬接线连接。还应理解，电缆20、电力/通信电缆22、通信电缆28和通信电缆30可分别具有与它们所连接的接口兼容的相对连接。

如图4所示，LED灯具14可包括输入电源/控制接口32和多个LED灯34。输入电源/控制接口32可通过电源/通信电缆22与适配器12的输出电源/控制接口18耦合。在一个实施例中，输入电源/控制接口32可以是Wieland型连接器，当然，也可考虑其它类型的连接器。如下文中所进一步详述的，来自输入电源接口16的电力和由适配器12产生的LED兼容驱动信号可通过电源/通信电缆22输送/传送至LED灯具14，以便于根据来自自动化温室控制器11的原始控制信号对LED灯34供电和控制。

现在参考图5，其中示出了适配器12和LED灯具14的示意图，现在将对其进行说明。适配器12可包括通信系统40(以虚线示出)和电源系统42(以实线示出)。通信系统40可包括放大器模块44、主控制器46、模/数转换器(ADC)48和数/模转换器(DAC)50。放大器模块44可与ADC 48进行信号通信。主控制器46可与ADC 48和DAC 50进行信号通信。

输入控制接口24可包括控制输入端52，输出控制接口26可包括控制输出端54。控制输入端52和控制输出端54之中的每一个均可与放大器模块44进行信号通信，从而控制输入端52和控制输出端54经由放大器模块44彼此进行信号通信，以便于从控制输入端52向控制输出端54发送原始控制信号。控制输入端52可通过通信电缆28与自动化温室控制器11进行信号通信，以接收来自自动化温室控制器11的原始控制信号。控制输出端54可通过通信电缆30与下游适配器进行信号通信，以便于从放大器模块44向下游适配器发送原始控制信号。

再次参考图5，输出电源/控制接口18可包括与主控制器46(通过DAC50)进行信号通信的控制输出端56。LED灯具14可包括与LED灯34电耦合并配置为控制LED灯34的操作(例如调光/强度)的LED驱动电路58。LED驱动电路58可通过电源/通信电缆22与控制输出端56进行信号通信。

当来自自动化温室控制器11的原始控制信号被发送至控制输入端52时，放大器模块44可放大原始控制信号，以补偿原始控制信号的任何劣化(例如由于沿着通信电缆28的传输损耗)。可将放大的控制信号传送至控制输出端54和下游适配器/通信设备。每个下游适配器可按类似的方式放大原始控制信号，以在原始控制信号沿着适配器网络(例如如图1中的虚线所示)传输时保持其完整性。在一个实施例中，放大器模块44可包括配置为便于原始控制信号的放大的多个模式扼流器和放大器电路(例如运算放大器)。

放大器模块44还可通过ADC 48将放大的原始控制信号路由到主控制器46。主控制器46然后可将放大的控制信号转换成LED兼容驱动信号，如下所述，该驱动信号然后经由DAC 50路由到控制输出端56以发送至LED灯具14的LED驱动电路58，以便于控制LED灯34。在一个实施例中，ADC 48和DAC 50之中的每一个均可包括分别便于信号的模/数转换和数/模转换的放大器型电路。但是，应理解，可设想到各种模数转换器和数模转换器之中的任何一种。

从自动化温室控制器11发送的原始控制信号可能与LED驱动电路58不兼容，因此不能直接控制从LED灯具14发出的光的强度。因此，主控制器46可配置为将从自动化温室控制器11发送的原始控制信号转换(例如转译)成能够驱动LED驱动电路58以控制由LED灯具14发出的光的强度的LED兼容驱动信号。由自动化温室控制器11发送的原始控制信号与发送至LED驱动电路58的LED兼容驱动信号之间的关系可以是由自动化温室控制器11和LED驱动电路58之中的每一个使用的相应信号协议的函数。例如，自动化温室控制器11可符合HID/氙灯协议，该协议产生1-10伏直流控制信号，用于在0％强度和100％强度之间改变相关HID/氙灯的调光。但是，LED驱动电路58可能符合基于大约1-8伏直流之间的LED兼容驱动信号在10％强度和100％强度之间对LED灯34调光的另一种协议。在这样的例子中，主控制器46可配置为基于来自自动化温室控制器11的原始控制信号所请求的调光强度来产生1-8伏直流LED兼容驱动信号。

应理解，主控制器46可接收或产生符合多种适当的替代信号协议之中的任何一种的信号，例如BACnet、ModBus或RS485。可使用控制原始控制信号向LED兼容驱动信号的转换的预定义参数(例如在固件中)对主控制器46编程。在一个实施例中，可使用自动化温室控制器11和LED驱动电路58独有的协议特定参数对主控制器46预编程。在另一个实施例中，主控制器46可配置为检测自动化温室控制器11和LED驱动电路58之中的每一个的信号协议，并相应地产生LED兼容驱动信号。

主控制器46被示为包括控制模块60和安全模块62。控制模块60可配置为便于将来自自动化温室控制器11的原始控制信号转换成LED兼容驱动信号。安全模块62可配置为检测适配器12的故障状况(例如LED灯具14中的泄漏交流电流)，并响应于故障状况关断适配器12。在一个实施例中，控制模块60和安全模块62之中的每一个均可包括集成电路，例如微控制器单元。

主控制器46还可包括延伸至DAC 50的输出端并能够自动校正LED兼容驱动信号的反馈电路64。主控制器46可经由反馈电路64监控LED兼容驱动信号，并且可调节LED兼容驱动信号的直流电压，以确保保持适当的调光精度(例如补偿DAC 50两端的任何电压损失和/或其它电压损失)。

继续参考图5，输入电源接口16可包括电源输入端66，输出电源/控制接口18可包括经由主总线70与电源输入端66电耦合的电源输出端68。电源输出端68可通过电源/通信电缆22与LED驱动电路58电耦合。电源输入端66可从与输入电源接口16耦合的电源19(图1)接收电力(例如通过电源线20)。电力可沿着主总线70路由，并由此传递至电源输出端68和LED灯具14，以便对LED灯具14供电。控制输出端56和电源输出端68可封装在输出电源/控制接口18内，从而来自适配器12的电源和控制信号可在同一条电缆(例如电源/通信电缆22)上传输至LED灯具14。

在另一个实施例中，适配器12和LED灯具14可分别包括用于控制输出端56和电源输出端68的单独接口，从而电源和LED兼容驱动信号沿着不同的电缆传输至LED灯具14。

电源系统42可包括配置为将来自主总线70的电力(例如交流电)转换成用于向通信系统40供电的电力(例如直流电)的变压器模块72。在一个实施例中，变压器模块72可包括反激电路。

变压器模块72可配置成为通信系统40产生不同的直流电压(例如5伏直流、12伏直流、15伏直流)。在一个实施例中，变压器模块72可包括多个驱动电路44a、46a、48a、50a，每个驱动电路产生分别用于为放大器模块44、主控制器46、ADC 48和DAC 50之中的每一个供电的直流电压。例如，驱动电路44a可为放大器模块44产生15伏直流电压，驱动电路46a可为主控制器46产生5伏直流电压，驱动电路48a、50a可分别为ADC 48和DAC 50产生12伏直流电压。

电源系统42还可包括切断开关74，该切断开关74与电源输入端66和电源输出端68之中的每一个电耦合，并配置为有选择性地将电源输入端66与电源输出端68脱开，以中断向LED灯具14的供电，从而关断LED灯具14。切断开关74可与主控制器46耦合，主控制器46可响应于原始控制信号有选择性地操作切断开关74。例如，在某些情况下，当被来自自动化温室控制器11的原始控制信号调用时，LED驱动电路58可能无法将LED灯34调暗到0％强度(例如关断LED灯34)。此时，当来自自动化温室控制器11的原始控制信号要求0％强度时，主控制器46可配置为操作切断开关74以关断LED灯34。主控制器46还可响应于安全模块62检测到适配器故障状况而有选择性地操作切断开关74来切断适配器12。

电源系统42还可包括由驱动电路76a供电(例如以5伏直流供电)的LED指示灯76。在适配器12接通时，主控制器46可有选择性地点亮LED指示灯76，以向用户提供视觉指示。

如上所述，在用LED灯具14改装照明系统10时，适配器12可安装在照明系统10中，如图1所示。现在将论述照明系统10中的适配器12的操作的一个例子。在这个例子中，自动化温室控制器11可配置为产生1-10伏直流控制信号(例如用于HID灯/氙灯)，其中1伏直流控制信号与0％强度(例如关断)相关联，10伏直流控制信号与100％强度(例如完全开启)相关联。但是，LED驱动电路58可配置为接收1-8伏直流之间的LED兼容驱动信号，其中1伏直流LED兼容驱动信号与10％强度相关联，而8伏直流LED兼容驱动信号与100％的强度(例如完全开启)相关联。

在自动化温室控制器11向适配器12发送要求将LED灯具14调暗至大约10％强度和大约100％强度之间的控制信号时(例如，原始控制信号在1.9伏直流和10伏直流之间)，主控制器46可产生1伏直流和8伏直流之间的适当LED兼容驱动信号，以相应地控制LED灯具的调光。在向LED驱动电路58发送LED兼容驱动信号期间，主控制器46可通过反馈电路64感测LED兼容驱动信号的电压，并确保从DAC 50发送的LED兼容驱动信号的电压与原始控制信号要求的调光正确关联。在自动化温室控制器11向适配器12发送要求将LED灯具14完全调暗至0％强度(例如原始控制信号在0-1伏直流之间)的控制信号时，主控制器46可能识别出LED驱动电路58不能将LED灯34调至10％强度(由于LED驱动电路58和LED灯34的配置)，并且以操作关闭开关74来中断向LED灯具14的交流供电从而关断LED灯34来代替。在适配器12的整个操作过程中，安全模块62可监控控制模块60的故障状况。若存在故障状况(例如LED灯具14处的电流泄漏损坏了控制模块60)，则安全模块62可便于切断开关74的操作，以中断向LED灯具14的交流供电，从而关断LED灯34并防止适配器12的进一步损坏。

上文的实施例和实例的描述仅是示例性和说明性的。该说明不是详尽的，也不构成对所述形式的限制。根据上述教导能够做出各种修改。在本文中已经论述了其中一些修改，本领域技术人员也很容易理解其它修改。这些实施例是为了说明各种实施例而选择和说明的。当然，本发明的范围不限于在本文中阐述的实例或实施例，本领域普通技术人员可在任何数量的应用和等效设备中使用本发明。相反，本发明的范围仅由所附权利要求限定。此外，对于要求保护和/或说明的任何方法，无论该方法是否是与流程图结合来说明的，都应理解，除非上下文另有规定或要求，否则在方法的执行过程中执行的步骤的任何明示或暗示的顺序并不意味着这些步骤必须以所呈现的顺序来执行，相反，这些步骤可按不同的顺序执行或并行执行。