本方案中所规划的智能照明体系可经过人机界面设置希望的光强、色温及特别照明作用,当遥控器将操控需求发送到各LED调光器后,可由调光器主动完结LED作业状况的调控,以组成用户所需的照明环境,并到达节能降耗的作用。经实测,本LED 照明调控体系能以较高的性价比完成LED 照明体系的智能调控,一起进步电能运用功率。
0 导言
以LED 为代表的新一代绿色环保光源近年来逐渐得到遍及运用,人们对LED 照明高效操控和功用多样化、个性化的要求也不断进步。怎么能够依据用户需求营建特定场景对应的光环境,进步照明功率,削减动力糟蹋,是LED 智能操控体系研究的重要内容。
通讯方法是LED 智能操控体系的重要组成部分。现在已有运用DALI、C-Bus、DMX512、以太网等有线网络技能以及ZigBee、GPRS 等无线网络技能完成的传统光源或LED 照明操控体系,但是,依据上述通讯方法的LED 操控体系在操控协议的开放性、数据传输可靠性、安全性、设备硬件本钱、运营本钱等方面均存在必定程度的缺乏。
RF4CE 是2009 年由ZigBee 联盟与RF4CE 联盟一起提出的面向家电范畴的射频遥控规范,其方针是终究替代现在广泛运用的红外遥控技能。RF4CE 是依据IEEE802.15.4 物理层与MAC 层构建的网络层和运用层协议,具有非视距传输、双向通讯、超低功耗、互操作性好、选用免费ISM 频段等长处,可作为家庭主动化和文娱运用的重要无线通讯渠道。
针对现有LED 照明操控体系存在的缺乏,本项目依据RF4CE 射频遥控规范,规划了一套交互性好、可靠性高、经济实用的LED 智能照明体系,可经过对家居及公共场所LED照明体系的网络化调控,完成用户希望的各种照明环境,并到达节能降耗的作用。
1 体系整体结构
LED 照明调控体系由遥控器和大功率LED 调光器组成,两边经过内置RF4CE 协议的CC2530 模块完成无线衔接,图1 所示是LED 调控体系的设备结构图。用户运用遥控器按键输入操控指令,指令以契合RF4CE 协议的数据包方法发送到调光器,调光器依据指令要求,结合当前作业状况,发生R、G、B 三组PWM 输出,操控红、绿、蓝三种大功率LED 照明灯的功率,构成所需的光强或色温作用。调光器中的EEPROM用于存储特别照明作用对应的PWM 序列(即配方表)。
2 硬件电路
图2 所示为遥控器主控电路的硬件原理图。该遥控器以STC89C52 为主操控器,外设包含8 个操作按键和1 个状况指示灯。STC89C52 与CC2530 模块选用串行衔接。为节约电能,STC89C52 和CC2530 平常均处于休眠状况,8 个按键中的任何一个被按下时,除了使P2 口中对应口线表现为低电平,也经过对应二极管的导通发生外部中止,将单片机从休眠中唤醒,并当即发送按键对应的键值。CC2530 则运用串口中止唤醒,及时将主控单片机宣布的键值无线发送给LED 调光器。
图3 所示为CC2530 模块的硬件原理图。图中的CC2530是TI 公司推出的无线SoC 芯片,片上集成有80C51 微处理器、IEEE 802.15.4 RF 收发器、大容量存储器和丰厚的接口部件,经过加载ZigBee 和RF4CE 协议栈,可方便地完成依据两种协议的典型运用。CC2530 仅需少数外围元件,其间,天线部分对无线通讯功用的影响较大,故元件挑选和PCB 制版需严格遵守手册中的注意事项。
图4 所示为调光器主控电路的硬件原理图。为发生独立的3 路高频PWM,选用了单时钟周期的增强型51 内核单片机STC12C5410AD,相同晶振条件下的作业速度比一般51 单片机快8~12倍。STC12C5410AD与CC2530 模块也选用串行衔接。
3 路PWM 输出别离接到R、G、B 3 个LED 驱动器的PWM调光输入端。AT24C64 为8 KB 串行EEPROM 存储器,经过SCL、SDA与单片机的虚拟I2C接口相连,用于存储场景配方表。
表1 所列是场景配方表的存储结构。每张表包含开始和结束标志,逻辑上以每种PWM 组合所继续的时刻(单位:s)为根本记载。
图5 所示为LED 驱动电路的硬件结构。图5 中,LT3756为新式大功率LED 驱动芯片,输入电压6~100 V,经过一个外部N 沟道MOSFET,能够运用标称值为12 V 的输入驱动20 个1 A 的白光LED,功率超越94%,频率规模为100 kHz~1MHz.
LT3756 选用True Color PWM调光技能,调光规模可达3 000:1.
3 软件流程
体系遥控器的主控程序流程如图6 所示。无线遥控体系本质上仅仅将接收机本机输入设备以无线方法加以延伸,故其遥控器程序的主要任务是检测按键和发送键值。选用休眠-中止机制可完成单片机的低均匀功耗。
RF4CE 与红外遥控比较,一个很重要的长处是双向通讯,遥控器宣布键值后,可依据是否有正确的回应信息,操控状况指示灯的亮灭和闪耀,然后提示用户进行正确的操作。
4 结语
本文了提出了一套LED智能照明体系的规划方案,本方案中所规划的智能照明体系将最新射频遥控技能 RF4CE 用于LED 照明操控,然后克服了现有DALI、C-Bus 等照明操控体系在开放性、可靠性、安全性、互操作性、设备及运转本钱等方面存在的缺乏。经实测,本LED 照明调控体系可完成所要求的各项功用,遥控间隔不小于30 m( 开阔地), 遥控器均匀电流小于10μA,能以较高的性价比完成LED 照明体系的智能调控,一起进步电能运用功率。