一种光伏CCD光控智能空调制热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏CCD光控智能空调制热系统，包括接收天线、信号处理电路、电源电路、白光LED；所述智能空调制热系统是单片机，用于控制所述音频编码解码器进行语音数据的采集和压缩编码，并将采集数据通过串口发送到ＬＥＤ驱动电路，所述LED驱动电路根据指令发出通断信号；光电检测模块控制所述PD光敏管接收光信号并输送到所述智能空调制热系统，所述智能空调制热系统将接收的数据发送给所述音频编码解码器进行解码输出。该系统实现复杂度和成本低、通信距离远，可以兼顾照明与实时语音对讲，同时系统还可以传输除语音外的其他数据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信
，尤其是一种光伏CCD光控智能空调制热系统。
技术介绍
太阳能（solar energy），是指太阳的热辐射能（参见热能传播的三种方式），主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。在现有的无线技术当中，除去基于电磁波传输信息的传统射频通信外， 还有基于光的无线通信，其中，有基于红外激光等的通信技术，还有基于可见光的无线通信技术。可见光通信技术，是利用发光的二极管发出的肉眼觉察不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的。将需要传输的数据加载到光载波信号上，并进行调制，然后利用光电转换器件接收光载波信号并解调以获取信息。可见光通信系统能够覆盖灯光所能达到的范围，不需要电线连接。光通信技术具有极大的发展前景，将为光通信提供一种全新的高速数据接入方式。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，克服现有技术方法的不足，提供了一种实现复杂度和成本低、通信距离远，可以兼顾照明与实时语音对讲的系统， 同时系统还可以传输除语音外的其他数据。为实现上述专利技术目的，提出了如下技术方案：一种光伏CCD光控智能空调制热系统，包括；中央处理器、现场可编程门阵列电路、光电检测电路、光控锁模块、光钥匙模块、接收天线、信号处理电路、电源电路、白光LED、可见光传输链路、智能空调制热系统、音频编码解码器、音频输入输出端、电源电路；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；所述远距离可见光通信系统设备主要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；述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路；所述手中央处理器连接光钥匙模块；所述光钥匙模块内设置有智能移动终端，基于智能移动终端操作系统，设计基于虚拟串口的秘钥发送智能移动终端的软件模块，通过智能移动终端的软件模块发送出秘钥信息，秘钥信息由智能移动终端的 min-USB 口输出；所输出的秘钥信息，基于智能移动终端OTG 功能，经过外部驱动模块加载到LED灯上，通过LED来完成秘钥信息的传送；所述可见光传输链路包括LED驱动电路、LED灯、透镜、PD光敏管和光电检测模块；所述智能空调制热系统是单片机，用于控制所述音频编码解码器进行语音数据的采集和压缩编码，并将采集数据通过串口发送到ＬＥＤ驱动电路，所述LED驱动电路根据指令发出通断信号；光电检测模块控制所述PD光敏管接收光信号并输送到所述智能空调制热系统，所述智能空调制热系统将接收的数据发送给所述音频编码解码器进行解码输出。可选地，所述基于光通信的门禁语音通话系统的上下行链路均使用１Ｗ普通白光LED， 采用开关键控-非归零码（OOK-NRZ）调制方式。所发送密钥为 TTL 电平信号，即+5V 表示高电平“1”，0V 表示低电平“0”；基于 TTL 信号电平特点，选用低成本、小体积 PNP 型贴片三极管 S8550 及其相关外围器件，构成了LED驱动电路；光钥匙是基于单片机 STC12C2052AD 设计的一种发送端；光钥匙可以发送不同的密钥，所述光钥匙模块不是一个简单的一对一的装置，而是一个一对多的装置。所述LED驱动电路中，来自单片机的音频数据通过跨导放大电路放大并转换成电流信号， 通过Bias-T 叠加直流后加载到LED灯上。 LED的发散角一般较大， 在LED灯前端加距离可调的准直透镜， 调节光线的发散角度， 以便用于不同距离的照明和通信。所述PD光敏管是接收面积为５mm×５mm，的PD光敏管。PD光敏管面积越大接收的光功率越大，但响应带宽会越小。PD光敏管前端加面积较大的非球面准直透镜增大接收光功率。PD光敏管将光信号转换成电流信号输出， 目前的可见光PD光敏管响应灵敏度峰值大多在红光波段， 所述PD光敏管灵敏度在LED光谱峰值450nm处不到0.3A\\Ｗ 。当通信距离较远时，PD光敏管接收的光功率较小， 因此输出的电流信号很小，一般只有几×10mA 。为了进行后续的数据处理， 需要对PD光敏管输出的电流进行放大。所述光电检测模块中，第１级的低噪跨阻放大器将电流信号转换成电压信号， 再经过第2级电压放大器后电压幅度可达到2～3Ｖ ， 经电压比较器后输出3.3V的TTL信号， 输入到单片机进行处理。所述音频编码解码器是一款低功耗、 高保真和体积小的 WM8960音频编解码器， 其集成了麦克风、耳机接口和放大器，因此大大减少了外部电路元器件的数量和电路体积。麦克风输入的模拟音频数据经24bit的ADC采样后进行音频编码，解码后的数据经过24bit的DAC后输出到耳机或扬声器。系统中，编解码器通过数字接口传输音频数据，通过控制接口接收控制数据。该编码器的采样率可以设置为8～48kHz，左、右声道的数据均为16bit， 因此语音信号的速率为256～1536kbit／s，当通信速率大于1536kbit／s时就能保证清晰的语音传输。所述基于光通信的门禁语音通话系统采用强度调制和直接检测（IM／DD），即LED发射光功率随传输信号变化， 接收端的光电探测器件，如光电二极管（PD）、雪崩二极管（APD）和摄像镜头等，接收强弱变化的光强并转化成电流信号。由于当收发端之间存在直射链路时，直射链路功率占总接收功率的97.6％ ，当通信终端的PD位于LED光源之后时，几乎可以忽略发送端光线对自身接收端的干扰影响。因此，上下行链路均使用白光LED进行通信。该专利技术的有益效果：应用人工智能专家系统、知本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏CCD光控智能空调制热系统，其特征在于，包括；智能空调制热系统、音频编码解码器、音频输入输出端、中央处理器、现场可编程门阵列电路、光电检测电路、光控锁模块、光钥匙模块、接收天线、信号处理电路、电源电路、白光LED、可见光传输链路、电源电路；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；所述热水器中集成设置了控制器、水胆温度测量电路、出水温度测量电路、水胆稳定控制电路、混水控制电路、键盘、显示电路以及光信号接收模块，所述控制器接收光信号接收模块处理后的控制指令，根据所述控制指令，开关所述热水器，并根据控制指令调节出水温度；其中，所述水胆温度测量电路实时获得水胆内的水胆温度，所述出水温度测量电路用于实时获得出水口的出水温度；所述水胆温度控制电路通过控制进入水胆内的水量以及电热丝的电流大小来控制水胆温度；所述混水控制电路通过控制一个直流电机的正、反转来调节冷、热水的混水比例,从而调节出水温度；所述键盘用于输入温度设置，显示电路用于显示电热水器的运行状态。...

【技术特征摘要】
1.一种光伏CCD光控智能空调制热系统，其特征在于，包括；智能空调制热系统、音频编码解码器、音频输入输出端、中央处理器、现场可编程门阵列电路、光电检测电路、光控锁模块、光钥匙模块、接收天线、信号处理电路、电源电路、白光LED、可见光传输链路、电源电路；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；所述热水器中集成设置了控制器、水胆温度测量电路、出水温度测量电路、水胆稳定控制电路、混水控制电路、键盘、显示电路以及光信号接收模块，所述控制器接收光信号接收模块处理后的控制指令，根据所述控制指令，开关所述热水器，并根据控制指令调节出水温度；其中，所述水胆温度测量电路实时获得水胆内的水胆温度，所述出水温度测量电路用于实时获得出水口的出水温度；所述水胆温度控制电路通过控制进入水胆内的水量以及电热丝的电流大小来控制水胆温度；所述混水控制电路通过控制一个直流电机的正、反转来调节冷、热水的混水比例,从而调节出水温度；所述键盘用于输入温度设置，显示电路用于显示电热水器的运行状态。2.所述智能空调制热系统还包括水位传感器、温度传感器、湿度采集传感器、声光报警器以及显示电路，当所述智能空调制热系统根据控制指令开始工作时，微控制器向所述水位传感器、温度传感器、湿度采集传感器发出执行指令，获得加湿器内的水量数据信号、室温信号以及室内湿度信号，微处理器对所述水量数据信号、室温信号以及室内湿度信号进行放大、测量、A/D 转换之后传送到加湿判断电路，控制加湿器按设定参数工作，同时把数据反馈给所述显示电路进行数据的可视化处理，最终达到对环境进行智能加湿的目的。3.当环境的相对湿度值高于设定值时或者加湿器水量不足时，所述声光报警器发出报警信号；所述远距离可见光通信系统设备主要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...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨定宽，
申请(专利权)人：苏州迈奇杰智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32