恒照度自适应调光的LED驱动器设计

时间:2022-03-16来源:佚名

本文针对传统照明能效低、耗电量大等问题,设计了LED恒照度调光驱动器。系统使用恒流LED控制芯片NCL30160作为LED光源驱动电路,采用TSL2561光照度传感器采集室内光照度,通过处理器相应算法进行闭环控制,实现室内的恒照度调光。该算法实现了PWM波形平滑变化,避免因PWM突变造成闪光。同时,系统增加了人体运动控制,实现无人、有人时的不同调光方案,使设计进一步节能和智能化。

1 系统简介及工作原理

系统由PIC16F690单片机、TSL2561光照度传感器、LED光源和LED驱动电路4部分组成。由于LED的亮度与工作电流成正比,故调节工作电流即可调节LED的发光亮度。目前主要有调节正向电流和脉冲调制调光两种调光方法。由于脉宽调制调光具有不会产生任何色彩偏移、调光精度高、结合数字技术调光、调光范围宽、不闪烁等优点,故本文选用脉冲调制调光。

系统主要由TSL2561采集光照度反馈给PIC16F690处理芯片,经过PIC16F690进行相应的算法处理,输出随光照度规律变化的PWM波形,经过带有PWM接口的驱动电路驱动LED灯从而实现调光。系统框图如图1所示。

同时,在本系统中加入了人体运动控制以及按键控制,能够检测人体运动,实现在无人时自动关闭LED灯,进一步减少电能浪费;按键能够调节PWM波形的频率以及设定环境最大光照度,使系统更为人性化。

1.1 PIC16F690单片机

PIC16F690单片机具有高性能的RISC CPU、低功耗以及丰富的外设资源,能够满足本系统的硬件资源需求。由于该款单片机资源丰富,既满足系统需求,又不十分浪费资源,故降低了控制器成本。

1.2 TSL2561光照度传感器

TSL2561是TAOS公司推出的一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置的光强度数字转换芯片。该芯片的应用能够提供最好的显示亮度并降低电源功耗。TSL2561具有以下几个特点:

①可编程配置许可的光强度上下阈值,当检测光照度超过阈值时能产生中断信号;

②数字输出符合标准的SMBus和I2C总线协议;

③可编程控制模拟增益和数字输出时间;

④超小封装和超低功耗;

⑤自动抑制50 Hz/60 Hz的光照波动。

TSL2561的内部结构如图2所示。其内部有两个光敏二极管通道,即通道0和通道1,其中通道0对可见光和红外线都敏感,通道1仅对红外线敏感。流过光敏二极管的电流经过积分式A/D转换器转换为数字量,转换完后将数字量存入芯片内部的寄存器中。积分式A/D转换器将在一个积分周期完成后自动进行积分转换过程。TSL2561可以通过对其内部16个寄存器设定来控制,该16个寄存器可通过标准的SMBus或者I2C总线协议访问。

2 硬件设计

2.1 控制电路设计

控制电路主要由PIC16F690的最小系统组成,包括复位电路、输入按键电路、下载调试电路、供电电路、晶振电路以及相应的信号输入/输出接口。

由于本系统的研究重点在于调光算法,且系统属于小功率,故供电电路采用简单实用的阻容电路。芯片供电电压为3.3 V,采用ASM1117稳压芯片。

下载调试电路根据微芯公司提供的资料,采用微芯集成仿真器ICD3,接口电路根据官方资料设计。复位电路以及晶振电路按照常用电路设计。总体硬件框图如图3所示。

    相关阅读

    城市亮化工程如何设计才能具有层次感?

    城市亮化工程 的主要目地是为夜间带来一体化照明,考虑基础的视觉识别规定,自然环境照明的光层级与光线总数的多少相关,假如空间中的自然环境照明比工作照明低许多 ,在工作...
    2022-10-11
    城市亮化工程如何设计才能具有层次感?

    城市道路照明工程主要有哪些?

    在城市建设中,道路照明 是必不可少的基础设施,也是城市夜景的重要组成部分。在某种程度上,它还反映了城市的经济实力,社会进步和现代化的标志。它为夜间在城市中的车辆和行...
    2022-07-12
    城市道路照明工程主要有哪些?

    安全出口指示标志灯为什么是绿色而不是红色?

    对于安全出口指示标志灯相信大家都不陌生,我们在日常生活中在任何公众场所的紧急疏散的安全出口都可以看到这个安全出口指示标志灯,大家有没有想过安全出口的指示标志为什么...
    2022-05-21
    安全出口指示标志灯为什么是绿色而不是红色?

    路灯照明合理的布置方式

    路灯的布置方式主要有单侧布置、双侧交错布置、双侧对称布置、中心对称布置、横向悬索布置五种形式,随着城市道路的不断拓宽,平交路口转弯半径越来越大,根据《城市道路亮化...
    2022-07-15

    泛光照明工程是什么?应用范围有哪些?

    很多人提及 泛光照明工程 会有一些生疏,不理解泛光照明包含哪些,也不知道 泛光照明工程 跟普通照明工程有哪些不一样。 实际上泛光照明工程便是归属于城市景观照明工程或环境...
    2022-10-17
    泛光照明工程是什么?应用范围有哪些?

    消防应急灯的寿命有多长?一般可以使用多长时间?

    对于消防应急灯的使用寿命相信很多人都想了解这个问题,因为消防应急灯安装了就不需要时时刻刻盯着,这需要定时检查就可以了,但是很多人都不知道消防应急灯的寿命有多长,不...
    2022-05-21
    消防应急灯的寿命有多长?一般可以使用多长时间?

    快投派智能无线投屏器,让无线互联更加简单便捷

    没有WiFi的情况下可以进行无线投屏吗? 长期使用投屏功能的人,或多或少都知道自己的手机可以通过【无线投屏】【屏幕镜像】功能,直接连接到智能电视或无线投屏器,下意识地认...
    2022-05-11
    快投派智能无线投屏器,让无线互联更加简单便捷

    广场照明的设计技巧

    广场照明设计 主要包括休闲广场、集会活动广场、商业广场的照明设计。 1)休闲广场。主要是为人们提供休息、社交和举行小型文化娱乐活动的地方,由于人们活动方式不同,有些区...
    2022-07-15

    网站栏目