樓道中的智能化照明系統電路設計

　　主機整體電路及工作原理

　　采用直流400 V母線(xiàn)的供電方式，即輸入的220 V交流電壓先進(jìn)入APFC方式整流濾波電路輸出直流電，再通過(guò)直流母線(xiàn)連到各個(gè)照明單元中的DC／DC電子降壓器，最后輸出滿(mǎn)足驅動(dòng)大功率射燈及LED燈組需要的直流電壓。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是利用一臺高效率的APFC電路對交流220 V電壓進(jìn)行整流后獲得約400 V直流電壓，因此，在N個(gè)照明單元組成的照明系統中只存在1個(gè)APFC電路工作頻率，減少了電磁干擾。由于母線(xiàn)上傳輸的是直流電流，因此線(xiàn)路上只存在電阻損耗，克服了線(xiàn)路電感上的壓降，可長(cháng)距離傳送電能。通過(guò)電力線(xiàn)載波模塊作為通信模塊完成主機對整個(gè)系統各照明單元的啟動(dòng)、停止、亮度調節，自動(dòng)開(kāi)關(guān)等控制。本設計采用LM1893構建的模塊，LM1893可以在半雙工方式通信，主機和分機均采用I2C的方式進(jìn)行數據的收發(fā)。

　　控制部分單片機C51及相關(guān)外圍電路構成。16字×2行的HD44780LCD作為顯示器與51相連，實(shí)時(shí)顯示系統狀態(tài)。當某照明單元出現故障時(shí)，通過(guò)蜂鳴器發(fā)出警報，提示工作人員。DS1302及相關(guān)外圍電路構成外部定時(shí)電路，優(yōu)點(diǎn)是DS1302有兩個(gè)供電方式，當使用環(huán)境中有電時(shí)，通過(guò)系統電源獲得電能。設施停電時(shí)，則通過(guò)1 000μF的低壓大電容供電，且該芯片功耗低，足以滿(mǎn)足該芯片正常工作約72 h，這樣就保證了系統不用在每次停電來(lái)電后都要重置時(shí)間。主機整體電路如圖3所示。

　　APFC整流濾波器

　　利用L6561芯片設計的高頻主電源如圖4所示。L6561是ST公司生產(chǎn)的有源功率因數校正專(zhuān)用芯片，能方便的構成寬電壓輸入（AC 85～265 V），低諧波含量的PFC電源，能直接驅動(dòng)IGBT管，且集成了各種保護功能。由于集成度很高，減少了構成系統所需的元器件，降低了損耗，提高了效率。

　　分機（照明單元）部分的設計

　　分機部分采用以MK7A23P／14P系列單片機為控制核心，該單片機具有較強的抗干擾能力，內含RC振蕩器、看門(mén)狗及復位電路，與MCS51系列單片機相比，省去了很多外圍元件，并且內有1 kB OTP方式的ROM，非常適合于各種控制器。該部分通過(guò)電力線(xiàn)載波與主機進(jìn)行通信，從主機獲得調亮控制指令控制燈具的亮度或上傳燈具自檢結果及燈具工作狀態(tài)等信息。通過(guò)熱釋紅外人體檢測部分實(shí)時(shí)的檢測人體活動(dòng)，進(jìn)而控制經(jīng)過(guò)電子變壓器降壓后的燈組工作狀態(tài)。通過(guò)SB15型電流檢測器將燈具的工作狀態(tài)傳送到MK7A23P／14P，當燈具工作時(shí)，即有電流，反之則無(wú)。分機主體電路如圖5所示。

　　　　人體檢測模塊由熱釋紅外檢測元件RE200B、紅外熱釋電處理芯片BISS0001以及相關(guān)外圍器件構成。RE200B是接收人體發(fā)出紅外線(xiàn)的核心元件，是整個(gè)電路的信號接收部分。人體檢測模塊整體設計如圖6所示。Q5為光敏三極管，用來(lái)檢測環(huán)境照度。當作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，三極管會(huì )導通，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。

　　SW1是工作方式選擇開(kāi)關(guān)，當SW1與1端連通時(shí)，芯片處于可重復觸發(fā)工作方式。當SW1與2端連通時(shí)，芯片則處于不可重復觸發(fā)工作方式。輸出信號Vo進(jìn)入單片機MK7A23P／14P中進(jìn)行控制。當檢測有人時(shí)Vo輸出高點(diǎn)平，此時(shí)MK7A23P／14P的13口將輸出高電平，9口輸出低電平，則Q1導通，Q4關(guān)閉。此時(shí)， 大功率LED 關(guān)閉，燈組中的射燈將開(kāi)始工作，同時(shí)電流檢測器將檢測的信息送入MK7A23P／14P中，當檢測無(wú)電流時(shí)說(shuō)明射燈出現故障通過(guò)電力線(xiàn)載波反饋到系統主機。無(wú)人時(shí)，反之，燈組中大功率LED組打開(kāi)，射燈將關(guān)閉。通過(guò)調節13口、9口的輸出脈寬可以改變射燈或大功率LED燈組的亮度，通過(guò)11口、10口測得分壓值可以測定燈組中IED是否工作并將此信息反饋到主機。

　　照明耗電在各國總發(fā)電量中占有很大的比例，對一些照明時(shí)間較長(cháng)、照明場(chǎng)所較多的機構，其照明耗電約占本單位所有耗電的40％。因此，有必要在保證照明質(zhì)量的前提下，實(shí)施照明節能措施。文中設計了一種照明節能控制裝置，通過(guò)理論和實(shí)驗證明這種設計方案是可行的并基本達到了預期的設計目的，可以有效地對照明燈具進(jìn)行節能控制。