基于單片機的LED智能照明控制系統的設計

強光 傳感器

光敏電阻的光譜響應峰值比較接近人視覺(jué)敏感區的波長(cháng)。并且當光照強度減弱時(shí),它的響應時(shí)間相對增加,裝置在光照強度變化時(shí),輸出狀態(tài)保持相對穩定。所以在多種光電探測器中選擇了光敏電阻?？紤]到光敏電阻對溫度變化較為敏感,偏置電路中的電阻可以采用與探測元件溫變系數相近的光敏電阻,以防止工作點(diǎn)漂移。

聲控 傳感器

聲控 傳感器 部分由聲控 傳感器 、音頻放大器、選頻電路、延時(shí)開(kāi)啟電路和可控硅電路組成。利用聲音的相對比較,判斷是否啟動(dòng)控制電路的開(kāi)啟,使用調節器可以調節給定聲控 傳感器 的初始值,聲控 傳感器 不斷地把外界聲音的強度與給定強度比較,超過(guò)給定的強度時(shí),向主機發(fā)送“有聲音”信號,否則發(fā)送“沒(méi)有聲音”的信號。

控制單元

控制單元采用單片機作為照明系統的控制核心,選用日本NEC公司的μPD78F0034芯片作為主控模塊,該芯片具有8位無(wú)符號乘法指令及16位除法指令,給軟件編程帶來(lái)了很大的方便。

根據國家標準民用建筑照明設計標準(GBJl33-90),我們控制室內亮度在2001x左右。

本控制器設置了3套傳感系統和嚴密的軟件控制,其工作方法如下所述。

首先通過(guò)被動(dòng)熱釋電紅外探測器和環(huán)境噪聲探測是否有人,并探測環(huán)境亮度。如果沒(méi)人,所有 LED 燈均不開(kāi)。如果有人,分成兩種情況：

若需要照明的環(huán)境的照度X>200 lx時(shí), LED 照明燈具處于關(guān)閉狀態(tài);

若需要照明的環(huán)境的照度X200 lx時(shí), LED 照明燈具處于開(kāi)啟狀態(tài),并且隨著(zhù)環(huán)境照度調節 LED 燈具的照度。

根據聲音的大小判斷是否需要啟動(dòng) 驅動(dòng)電路 。

驅動(dòng)電路

我們選用AP-28320發(fā)光二極管驅動(dòng)器,制作一體化半導體燈的專(zhuān)用電源變換器,用于安裝在半導體燈內部,串聯(lián)驅動(dòng)1串10～40支1瓦大功率發(fā)光二極管工作,220V交流市電供電,輸出320mA穩定的單向脈動(dòng)恒定電流。驅動(dòng)器使用高頻脈寬調制開(kāi)關(guān)變換電路實(shí)現恒流控制,變換效率高,可達85%以上,工作穩定。驅動(dòng)器為全密閉模塊封裝結構,適合在高濕度,高粉塵,強震動(dòng),對防爆有一定要求等環(huán)境下使用,非常適合室內使用,經(jīng)過(guò)軟件升級也可用于建筑物公共區間照明使用。

目前成熟應用的都是單粒1W的 LED ,很顯然,做這樣一個(gè)半導體燈要用50只發(fā)光管。50只 LED 全部串聯(lián),或者并聯(lián)都存在一些問(wèn)題。如果全部串聯(lián)連接,如果有一粒 LED 開(kāi)路損壞,則整燈不亮,而且50支 LED 全部串聯(lián),其驅動(dòng)電壓至少要150V,安全性減低。如果全部并聯(lián)連接,有一路開(kāi)或短路,則電流不均衡,影響燈具使用壽命。

從驅動(dòng)技術(shù)和發(fā)光管的特性來(lái)看,多只發(fā)光管組應該優(yōu)先使用串聯(lián)方案。這樣,只要驅動(dòng)器給的電流合適,所有發(fā)光管的電流都是一樣的。發(fā)光管串聯(lián)使用大家常常擔心一個(gè)問(wèn)題,就是一個(gè)發(fā)光管開(kāi)路整串都不亮了。我們對樣燈打過(guò)高壓,也作了突波實(shí)驗。從應用實(shí)踐上看,只要驅動(dòng)不失控,給發(fā)光管的電流合適,發(fā)光管很少見(jiàn)到開(kāi)路的情況,即使發(fā)光管本身質(zhì)量不好出故障,一般就是自己不亮,但還是保持通路,其他管照樣亮。而且發(fā)光管都有很強的過(guò)電流的能力,比如300mA的1 瓦發(fā)光管短時(shí)間加600mA的電流也不會(huì )壞。所以,使用發(fā)光管時(shí)應以串聯(lián)為主,這樣發(fā)光管才有穩定、一致的電流,對提高燈的壽命有利。由于管數太多,全部串聯(lián)其驅動(dòng)電壓太高,不得不連串帶并,混聯(lián)。專(zhuān)用的 LED 驅動(dòng)器一般是電流源,既然 LED 驅動(dòng)器提供的是一個(gè)恒定的電流,多串并聯(lián)時(shí)就必須輔以外部均流措施,均衡地把驅動(dòng)器提供的總電流分配給每一串,最簡(jiǎn)單的辦法就是每一串里串一個(gè)電阻均流。多串并聯(lián)時(shí)首先是要使各串發(fā)光管的總管壓降盡可能地保持一致,然后再串入電阻牽制電流的偏移。電阻上的壓降太大功耗增加,壓降太小均流效果不好,一般可以取串連管總管壓降的5%左右。 驅動(dòng)電路 如圖2所示,C1為平滑電容,R1為電流整定電阻,R2為靈敏度整定電阻,R3為限流電阻;VF為每個(gè) LED 正向壓降,ΣVF≤0.9Vin。

顯示電路

我們將400個(gè) LED 分10組,每組40個(gè)。每組采用一個(gè)AP-28320作為電流源,用單片機控制可控硅的輸出來(lái)調節 LED 的發(fā)光亮度?？稍诳煽毓鑳啥瞬⒙?lián)阻容吸收回路,用來(lái)吸收AP-28320與可控硅產(chǎn)生的諧波干擾。連接方式如圖3。我們采用1W的白光 LED ,發(fā)光效率601m/W,預計室內亮度在2001x左右。

考慮到室外亮度越低,對室內亮度的補償越小,所以我們安裝400個(gè) LED ,全部點(diǎn)亮其室內亮度可達2081x。