揭秘智能藍牙照明系統電路設計 —電路圖天天讀（57）

　　照明系統隸屬于智能家居中的一個(gè)子系統，也可以單獨使用。照明系統能控制不同生活區域不同場(chǎng)合的各種照明效果輕松解決家居節能問(wèn)題、提高生活品質(zhì)。生活中常常遇到這樣的問(wèn)題，當在客廳中看電視或讀書(shū)時(shí)并不需要太強烈的照明光線(xiàn)不得不關(guān)掉客廳大燈開(kāi)啟光線(xiàn)相對較暗用于滿(mǎn)足看電視或讀書(shū)需要的其他燈具。為了滿(mǎn)足不同場(chǎng)合的照明要求，需要安裝多種燈具，這給燈具控制帶來(lái)極大的不方便。

　　照明系統控制方式的解決方案分為有線(xiàn)方式和無(wú)線(xiàn)方式。有線(xiàn)方式包括電力線(xiàn)載波的X-10 和CEBUS、電話(huà)線(xiàn)方式的HomePNA、以太網(wǎng)方式IEEE802.3 以及專(zhuān)用總線(xiàn)方式的LONWORKS 和IEEE1394 等等。其中用電力線(xiàn)作為網(wǎng)絡(luò )信息的傳輸介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是：不需要另外布設電纜，降低施工難度；缺點(diǎn)是傳輸速率只有300Kbps，難以滿(mǎn)足視頻和音頻信號的傳輸，保密性差，接入設備昂貴等。無(wú)線(xiàn)方式包括紅外線(xiàn)方式的IrDA、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)方式的IEEE802.11 系列、家庭射頻技術(shù)的HomeRF、藍牙的IEEE802.15.1、ZigBee 的IEEE802.15.4 等等。無(wú)線(xiàn)方式解決了布線(xiàn)的難題，同時(shí)也能滿(mǎn)足視頻和音頻信號的傳輸。本文以2.4G 射頻技術(shù)為基礎介紹一種智能家居照明系統。

　　本方案采用STC12C5A08AD 作為MCU控制器，STC12C5A08AD 是新一代單片機，采用第6 代保密技術(shù)，程序燒寫(xiě)后無(wú)法解密，增強了保密功能。速度比普通的8051單片機快8~12 倍，內建4 個(gè)16 位定時(shí)器，功耗比較低。MCU 的控制信號通過(guò)光耦控制可控硅來(lái)控制燈具的明亮程度，在強電控制接口加有電流檢測回路，檢測強電電流的大小，用作檢測反饋。通訊方式采用2.4G 無(wú)線(xiàn)通信模塊，無(wú)需布線(xiàn)，降低成本，控制方式靈活，遙控范圍廣，通訊速度快。本方案一共可以控制12 路燈具，適用于家庭照明控制。

　　2.4G 藍牙模塊電路設計

　　目前用于2.4GHz 通訊的通用芯片常見(jiàn)的有nRF2401無(wú)線(xiàn)芯片模組，RFW102 無(wú)線(xiàn)芯片模組等。根據設計需求及成本考慮，本設計中采用nRF2401進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據傳輸。nRF2401 是一個(gè)單片無(wú)線(xiàn)收發(fā)一體芯片，工作在2.4GHz ISM 頻段，完全集成功率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調整電路。采用QFN24 5&TImes;5 毫米封裝，應用電路使用外圍元件少；采用FSK 調制方式，125 個(gè)頻道，能滿(mǎn)足多頻及跳頻需要；傳輸速率高達1Mbps，具有高數據吞吐量；功耗低，電源電壓1.9V~3.6V 滿(mǎn)足低功耗設計需要；芯片內部設有專(zhuān)門(mén)穩壓電路，使用各種電源包括DC/DC 開(kāi)關(guān)電源均有較好的通信效果。

　　圖2 2.4G 通訊電路

　　智能照明控制電路設計

　　常用的調光方法有：脈沖寬度調制（PWM）調光法、改變半橋逆變器供電電壓調光法、脈沖調頻調光法、脈沖調相調光法和可控硅相控調光法?？煽叵嗫卣{光法具有體積小、價(jià)格合理和調光功率范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，本系統最終采用可控硅相控調光來(lái)調節燈具的明亮程度。

　　應用可控硅相控原理，通過(guò)控制可控硅的導通角，將電網(wǎng)輸入的正弦波電壓斬掉一部分，以降低輸出電壓的平均值，達到控制燈具供電電壓，從而實(shí)現調光?？煽毓柘嗫卣{光對照明系統的電壓調節速度快，調光精度高，調光參數可以分時(shí)段實(shí)時(shí)調整。由于調光電路主要是電子元件組成，相對來(lái)說(shuō)體積小、設備質(zhì)量輕、成本低?？煽毓柘嗫卣{光電路如圖3 所示。單片機的控制信號經(jīng)74HC04反相后送到光耦MOC3023，光電隔離后輸入到可控硅T16C6F 的控制極，控制可控硅的導通角，實(shí)現調光。

　　圖3 可控硅相控調光電路

電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評分析：

　　基于單片機控制的照明系統，具有成本低、開(kāi)發(fā)時(shí)間短、安裝維護方便、容易滿(mǎn)足客戶(hù)不同需求等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)前景廣闊。目前我國的消費水平并不高，對于系統龐大的高檔需求并不大，而照明系統的低成本，在家居市場(chǎng)上應用越來(lái)越廣泛。本文介紹的基于單片機控制的照明系統具有一定的市場(chǎng)推廣價(jià)值。
大家如有問(wèn)題，歡迎在評論處討論。

——電子發(fā)燒友網(wǎng)整理，轉載請注明出處！