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LED智能照明控制系統的設計

—— Design of LED Intelligence Lighting Control System
作者:楊軍平 吳欣慧 秦長(cháng)海 河南安陽(yáng)工學(xué)院電子信息與電氣工程系 時(shí)間:2010-03-08 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  引言

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/106657.htm

  作為第三代光源,具有工作電壓低,耗電量小,發(fā)光效率高、壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。與傳統的白熾燈、熒光燈相比,節電達到90%以上。被認為是21世紀的照明光源。

  用替代白熾燈或熒光燈,環(huán)保無(wú)污染,使用安全可靠,便于維護。是一個(gè)非線(xiàn)性器件,當LED導通時(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(guò)大甚至導致發(fā)熱損壞。恒流源驅動(dòng)是最佳的LED驅動(dòng)方式。采用恒流源驅動(dòng),LED上流過(guò)的電流將不受電壓變化、環(huán)境溫度變化,以及LED參數離散性的影響,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(xiàn)性電源改進(jìn)型恒流源,另一種是開(kāi)關(guān)電源式恒流源。線(xiàn)性電源改進(jìn)型恒流源的線(xiàn)性損耗大,適用范圍小;開(kāi)關(guān)電源式恒流源的可靠性較差,適應范圍小,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(kāi)關(guān),有些使用光控和聲控開(kāi)關(guān),其故障率較高,只適應于白熾燈,不適合于路燈的照明使用。從節能和提高照明效果的角度,本文闡述了一套LED和恒流驅動(dòng)控制系統設計方案,可以根據不同的工作環(huán)境的要求亮度來(lái)自動(dòng)控制照明的開(kāi)關(guān)和亮度。特別是在大功率LED照明系統上采用恒流源驅動(dòng),具有提高用電效率,節約電能的效果。

  系統硬件設計

  基于μPD78F0034為主控器件設計的LED控制系統的框圖如圖1所示,其主要由傳感器單元、控制器單元、LED驅動(dòng)電路和照明系統四部分組成。μPD78F0034芯片用于對來(lái)自于熱紅外傳感器、強光傳感器、聲控傳感器檢測到的信號經(jīng)過(guò)A/D轉換得到的信號數據進(jìn)行計算處理,將處理過(guò)的信號經(jīng)D/A轉換,運算放大去驅動(dòng)LED驅動(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,即將熱紅外信號折射在PIR(熱釋電紅外傳感器)上,第二個(gè)作用是探測警戒區內紅外線(xiàn)能量的變化,并由系統內固化軟件對所采集的數據進(jìn)行運算加工,由控制系統內的控制軟件通過(guò)控制邏輯來(lái)決定是否發(fā)出開(kāi)燈信號。熱釋電紅外傳感器(PIR)將透過(guò)濾光晶片的紅外輻射能量的變化轉換成電信號,即熱電轉換。因此在被動(dòng)紅外探測器的警戒區內,當無(wú)人體移動(dòng)時(shí),熱釋電紅外感應器感應到的只是背景溫度,當人體進(jìn)人警戒區,通過(guò)菲涅爾透鏡,熱釋電紅外感應器感應到的是人體溫度與背景溫度的差異,信號被采集到伺服系統以后,由軟件對該新采集的數據與系統內存中已經(jīng)存在的前期探測數據進(jìn)行延時(shí)比較,以判斷是否真的有人等紅外線(xiàn)源進(jìn)入警戒區,還是只是環(huán)境波動(dòng),甚至是元件自身內部噪聲的影響,以免發(fā)生誤判斷。 匹配低噪放大器的作用是當探測器上的環(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)由它對放大器的增益進(jìn)行補償,增加其靈敏度。另外由于距離等衰減因素的存在,溫度傳感器和內部軟件的初始數據并不需要定在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(xiàn)性區段來(lái)定初始值。環(huán)境噪聲探測,主要是通過(guò)探測環(huán)境中人類(lèi)日?;顒?dòng)所產(chǎn)生的噪聲,并與紅外線(xiàn)部分的數據在系統內部進(jìn)行或運算,以補償在環(huán)境溫度非常接近人體時(shí)紅外探測不敏感而無(wú)法判定是否有人進(jìn)入需要照明的區域。


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