基于μPD7單片機(jī)的LED智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

LED 作為第三代半導(dǎo)體照明光源,具有工作電壓低,耗電量小,發(fā)光效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈相比,節(jié)電達(dá)到90%以上。被認(rèn)為是21世紀(jì)的照明光源。

用 LED 替代白熾燈或熒光燈,環(huán)保無污染,使用安全可靠,便于維護(hù)。 LED 是一個(gè)非線性器件,當(dāng) LED 導(dǎo)通時(shí),只要 LED 上的電壓稍微變大,電流就會(huì)增加很多。因此,即使電壓發(fā)生微小變化也會(huì)大大影響 LED 器件的工作,使電流過大甚至導(dǎo)致發(fā)熱損壞。恒流源驅(qū)動(dòng)是最佳的 LED 驅(qū)動(dòng)方式。采用恒流源驅(qū)動(dòng), LED 上流過的電流將不受電壓變化、環(huán)境溫度變化,以及 LED 參數(shù)離散性的影響,從而能保持電流恒定,充分發(fā)揮 LED 的各種優(yōu)良特性。目前廣泛采用的恒流源有兩種形式：一種是線性電源改進(jìn)型恒流源,另一種是開關(guān)電源式恒流源。線性電源改進(jìn)型恒流源的線性損耗大,適用范圍小;開關(guān)電源式恒流源的可靠性較差,適應(yīng)范圍小,而且成本高。為克服這兩種電源的缺點(diǎn),我們采用了深圳光華源公司的新型恒流源器件HA22004P作為其驅(qū)動(dòng)元件。目前公共建筑的照明燈具控制大多仍采用手動(dòng)開關(guān),有些使用光控和聲控開關(guān),其故障率較高,只適應(yīng)于白熾燈,不適合于路燈的照明使用。從節(jié)能和提高照明效果的角度,本文闡述了一套 LED 智能照明 和恒流驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,可以根據(jù)不同的工作環(huán)境的要求亮度來自動(dòng)控制照明的開關(guān)和亮度。特別是在大功率 LED 照明系統(tǒng)上采用恒流源驅(qū)動(dòng),具有提高用電效率,節(jié)約電能的效果。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于μPD78F0034為主控器件設(shè)計(jì)的 LED 智能照明 控制系統(tǒng)的框圖如圖1所示,其主要由 傳感器 單元、控制器單元、 LED 驅(qū)動(dòng)電路 和照明系統(tǒng)四部分組成。μPD78F0034芯片用于對(duì)來自于熱紅外 傳感器 、強(qiáng)光 傳感器 、聲控 傳感器 檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換得到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理,將處理過的信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換,運(yùn)算放大去驅(qū)動(dòng) LED 驅(qū)動(dòng)電路 和顯示電路。

熱紅外 傳感器

熱紅外 傳感器 有三個(gè)關(guān)鍵性的元件：菲涅爾濾光透鏡,熱釋電紅外 傳感器 (PIR),匹配低噪放大器。菲涅爾透鏡一是聚焦作用,即將熱紅外信號(hào)折射在PIR(熱釋電紅外 傳感器 )上,第二個(gè)作用是探測(cè)警戒區(qū)內(nèi)紅外線能量的變化,并由系統(tǒng)內(nèi)固化軟件對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算加工,由控制系統(tǒng)內(nèi)的控制軟件通過控制邏輯來決定是否發(fā)出開燈信號(hào)。熱釋電紅外 傳感器 (PIR) 將透過濾光晶片的紅外輻射能量的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào),即熱電轉(zhuǎn)換。因此在被動(dòng)紅外探測(cè)器的警戒區(qū)內(nèi),當(dāng)無人體移動(dòng)時(shí),熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度,當(dāng)人體進(jìn)人警戒區(qū),通過菲涅爾透鏡,熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異,信號(hào)被采集到伺服系統(tǒng)以后,由軟件對(duì)該新采集的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)內(nèi)存中已經(jīng)存在的前期探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行延時(shí)比較,以判斷是否真的有人等紅外線源進(jìn)入警戒區(qū),還是只是環(huán)境波動(dòng),甚至是元件自身內(nèi)部噪聲的影響,以免發(fā)生誤判斷。 匹配低噪放大器的作用是當(dāng)探測(cè)器上的環(huán)境溫度上升,尤其是接近人體正常體溫(37℃)時(shí), 傳感器 的靈敏度下降,經(jīng)由它對(duì)放大器的增益進(jìn)行補(bǔ)償,增加其靈敏度。另外由于距離等衰減因素的存在,溫度 傳感器 和內(nèi)部軟件的初始數(shù)據(jù)并不需要定在37℃這個(gè)點(diǎn)上,而是要綜合環(huán)境因素,元件靈敏度、最近線性區(qū)段來定初始值。環(huán)境噪聲探測(cè),主要是通過探測(cè)環(huán)境中人類日常活動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲,并與紅外線部分的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行或運(yùn)算,以補(bǔ)償在環(huán)境溫度非常接近人體時(shí)紅外探測(cè)不敏感而無法判定是否有人進(jìn)入需要照明的區(qū)域。