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  • 基于XC164CM的车灯控制系统的设计与实现

    基于XC164CM的车灯控制系统的设计与实现

    在现代行车安全系统中,车灯控制系统有着重要的作用。据资料记载,交通事故大部分发生在夜间或恶劣天气下,而在这些交通事故当中,大部分是由于车灯控制系统不能及时满足安全需求所造成的,例如传统车灯亮度单一,视距较短,不能随外界环境的变化自动调节亮度和模式,有时会造成能源浪费,有时又不能满足照明需求等。因此,设计更实用、更智能的车灯控制系统已经成为当务之急。   本文研制的车灯控制系统,采用发光亮度高、反应速度快、耐恶劣环境、工作性能可靠的LED灯,提高灯光亮度和视角范围,减小安全车距,有效地改善了行车安全性能。本系统应用了传感器技术、微处理器技术、电子电路技术和CAN总线技术,对环境亮度和行车状况实现精确感测和判断,并根据行车需要自动选择合适的照明模式,从而实现了车灯的自适应控制。该控制器能有效地辅助驾驶员行车,减轻驾驶员的操作负担,最大限度的避免了人为因素导致的违章使用灯光,从而达到了减少交通事故的目的。   1 车灯控制系统   1.1 系统工作原理   该系统通过外置的传感器感测环境亮度强弱和控制板温度,将其转化为光敏和热敏电阻的分压信号及LED驱动分压信号,并由单片机AD模块进行采集。   单片机根据事先划分好的等级对AD转换后的数字信息进行分析归类,判断出汽车当前所处的行车环境(白天、雨雾天气、户外傍晚或深夜、会车、隧道等),再与内置的特征参数进行对比和开关扫描后自动选择灯光亮度和行车模式。根据选定的参数,由XC164CM输出相应的PWM信号来调节车灯的亮度。   车灯当前所处的状态可以通过CAN总线接口发送到上位机,上位机也可以发送调整信息改变车灯的状态,从而实现了人机交互功能。系统结构如图1所示。      1.2 系统功能设计   文中设计的LED车灯控制系统主要完成了以下几个功能。   1.2.1 亮度自适应调节   将外界的环境亮度分为3个等级:明亮(晴天户外等),昏暗(户外阴雨,户外傍晚,隧道,停车场等室内场所),漆黑(户外深夜或其他类似场合)。系统可以根据当前环境的亮度等级自动调整车灯的亮度,以满足不同情况下的照明需求。车灯亮度分为4级、6级、8级亮度,其中4级最暗,8级最亮,6级居中。车灯亮度的调节策略如下:   1)当环境亮度增强时,信号灯的亮度增强;环境亮度减弱时,照明灯的亮度增强。   2)由于将车灯亮度瞬间降低具有一定的危险性,所以在降低车灯亮度时,需做两次判断:在环境亮度增强时,照明灯的亮度并不立即减弱,而是继续等待一个周期,若环境亮度保持在较低的值没有变化,再将照明灯调暗;在环境亮度减弱时,对信号灯采取同样的操作。   1.2.2 状态监控及过温保护   实时监控驱动器输出到LED灯的电压并将结果通过上位机显示。LED灯定义为3种状态:故障态、关闭态、工作态,这3种工作状态由LED灯当前工作电压和开关状态区分。过温保护是通过实时监控驱动器工作温度实现,当驱动器环境温度值超过80度时,产生过温提示信号,以提示选取温控模式(驱动输出降额允许)。   1.2.3 人机交互   控制系统通过XC164CM单片机自带的CAN总线接口与上位机CAN接收器连接,实现与上位机信息的交互。上位机不仅可以查询和获取车灯的工作状态数字量(故障态、关闭态或亮度级),还可以发送控制命令调整车灯的亮度以及是否进入智能照明模式,从而实现人机交互。   2 硬件设计   硬件主要由单片机控制模块,传感器模块,CAN总线模块和LED驱动模块四部分组成。   2.1 XC164CM单片机简介   XC164CM单片机是Infineon公司推出的采用低功耗CMOS工艺生产的增强型16位单片机,其主要特点有:1)采用C166SV2内核;2)内部集成大容量的存储器;3)带自校检的14路A/D转换器;4)两个比较,捕获单元,可方便地产生PWM波;5)Twin CAN模块,可通过网关交换数据。   2.2 传感器装置   环境亮度的采集由3组位于不同位置(前部、侧身、顶部)的亮度传感器完成。其中亮度传感器为安装在感光位置的光敏电阻GM5528(亮电阻10~20 kΩ,暗电阻1 MΩ,响应时间20~30 ms),GM5528通过分压电路输出的电压值随着环境亮度变化而改变;温度监控电路使用热敏电阻MF58构成分压电路,将温度值的变化转换为电压值的变化;状态监控电路通过电阻分压网络分别采样10路LED驱动器的输出电压,并以此判断LED灯的工作状态。   2.3 CAN控制模块   XC164CM单片机集成了TwinCAN模块,实现CAN总线通信功能。其主要特性为:1)包括两个全CAN功能节点,每一个CAN节点通过一对接收和发送引脚连接到总线收发器,可独立工作或者通过网关功能交换数据帧和远程帧。2)CAN帧的发送和接收遵循CAN V2.0B(acTIve)规范,且每个CAN节点都能接收和发送带11个标识符的标准帧和带29位标识符的扩展帧。3)具有灵活和功能强大的报文传送控制和错误处理能力,CAN总线通信处理更加精确和方便。4)2个CAN节点的位定时源于外设时钟,可以通过编程使数据速率达到1 Mbps。5)具有8个单独的可编程中断节点和适用于发送和接收的FIFO。   系统通过XC164CM单片机CAN总线接口与采用SJA1000控制器和82C250收发器的单片机开发板连接测试CAN通信模块,实现人机交互功能。电路图如图2所示。      2.4 LED驱动器   驱动模块参照西工大LED驱动电源标准,信号灯选用了3~15 W功率范围的LM3406型驱动器,照明灯选用了20~45 W功率范围的LM3409型驱动器。   LM3406型驱动器是具备宽输入电压范围,低参考电压和双导线调光功能的降压稳压器,可提供高达1.5 A的正向电流,是LED的理想恒流供应源。这款芯片内置有可确保电流平均输出的积分电路。在转换器采用连续导电模式((CCM)操作时,受控导通时间结构可以确保无论输入及输出电压的变动如何,开关频率都会恒定不变。因此LM3406的输出电流极为准确,瞬态响应也极快,可以在不同的情况下确保开关频率恒定不变。   LM3409是一款降压稳流的P沟道MOSFET控制器,提供宽输人电压范围,具有高边电流检测功能,采用增强散热的eMSOP-10封装。因此,LM3409是驱动LED的理想恒流源,输出的正向电流可高达5 A。另外,LM3409采用恒定关断时间(COT)控制功能调整电流,确保输出电流大小恒定,而且无需通过外置元件提供环路补偿,可以轻易实现模拟及 PWM调光功能,可充分发挥亮度变化高度线性以及高对比度的优点,并提供可编程欠压锁定、低功耗关断及热关断等功能。   信号灯和照明灯驱动器结构分别采用NI公司的LM3406和LM3409作为主控芯片的BUCK电路,芯片工作的温度范围为-40+125℃。其电路原理如图3所示。      3 软件设计   程序主要采用中断控制方式,系统流程主要包括主函数,定时器中断子程序,CAN接收中断子程序3部分。具体系统流程图如图4所示。      3.1 主函数部分   1)初始化部分:设置各端口的输入输出状态,对各个模块进行初始化并开启定时器。   2)开关扫描:选用6路开关控制10路灯的开启和关闭。当开关闭合时输出低电平,此时对应LED灯的开启状态;开关断开时输出高电平,对应LED灯的关闭状态。   3)状态数字量生成:状态数字量为16位数据,状态位(高八位)表示驱动器状态,标志位(低八位)表示驱动器编号。车灯的初始亮度设为6级。   4)使能全局中断,等待定时器中断信号和CAN总线通信中断信号,并在接收到中断信号后进入相应的中断服务程序。   3.2 定时器中断子程序   定时器每20 ms产生一次定时中断信号,进入定时器中断服务程序。在定时器中断服务程序中实现的操作有:   1)开启AD转换,等待AD转换完成,并将对AD采样结果做归一化处理。   2)环境亮度检测:为避免亮度信息的误判断,只有当位于车身前向、侧面和顶部3个方向的光敏电阻器同时检测到亮度值变化时(且同时超过判断门限),才认为检测结果有效,判断所处环境亮度等级,并将结果送至车灯亮度调整程序。若3个光敏电阻未同时检测到亮度值变化,则认为只是外界干扰造成的亮度差异,而行车环境的亮度未发生变化。   3)在检测环境亮度的同时,对10路LED灯的开关量也进行检测和更新。   4)车灯亮度调整:将检测到的外界环境亮度和前一次检测到的环境亮度进行比较,并根据比较结果对亮度进行相应调整。具体调整策略在2.2节中。   5)过温保护:对采样的温度结果进行比较判断,若温度超过80度,首先产生一个过温提示信息,提示控制系统进入降额应用,将降额标志位置1,驱动器功率减半,随后将降额标志位归零。   6)状态数字量更新:首先,对AD采样结果做归一化处理,将驱动器电压信号的转化结果与测定的工作电压范同比较,超出范围的认定为故障态,生成状态位 101,否则使用亮度级寄存器的值作为状态位。其次,将得到的状态位与开关寄存器值相与(开关寄存器取值表:开启为1,关闭为0)得到最终状态位。最后,状态位与驱动器标志位形成状态数字量,并将其放入CAN发送缓冲区。   3.3 CAN接收中断子程序   1)CAN总线接口正确接收信息后,置位中断标志位,进入接收中断服务程序。   2)判断中断是否为远程帧中断,是则将状态量信息写CAN模块发送缓存区,并启动自动发送;否则进一步判断是否为数据帧接收中断。如果是数据帧接收中断,则读CAN接收缓存区的值并将其写入CAN调整量。最后清除相应的标志位,返回到主函数。流程图如图5所示。      4 结论   文中设计了基于XC164CM单片机的高端车用灯光控制模块,该模块不仅完成了对每个车灯的亮度控制,而且可实现对每个车灯的状态检测。汽车灯光控制模块的工作过程是一个不断循环的检测过程,通过对比前后两次的检测结果对亮度信息不断更新,再根据更新的亮度信息来调节车灯亮度,从而实现了灯光的亮度自适应调整。在实验过程中,选用LED5050白灯作为车灯实验灯,并配以车灯罩,制成车灯模拟演示板。在车灯负载和单片机接口之间由自主研发的实验电路连接,并在实验电路上设置6路开关,实现对10路车灯的接通、断开控制。实验结果证明,本系统性能稳定,实现了设计的所有功能,并可以正确返回结果。

    时间:2020-09-07 关键词: LED 灯光控制 xc164cm

  • 智能家居灯控可以做到,让你随喜好手动调整亮度

    智能家居灯控可以做到,让你随喜好手动调整亮度

    有没有发现过,滑着手机走到艳阳下的时候,你的手机屏幕变亮了?而转移到骑楼下或室内时,屏幕自动暗下来。大部份的智能型手机都有自动调节屏幕亮度的功能,在周遭比较亮的时候,将屏幕调亮才看得清楚,而环境没有那么明亮的时候,屏幕暗一点,眼睛才不会不舒服,也比较省电。当然,如果不满意自动调节的亮度,手动调整也是可以的。 家里的灯,有没有可能像手机屏幕一样,可以自动、又可以随喜好手动调整亮度呢? 有可能!智能家居灯控可以做到。 谈到智能灯控,最常被提起的产品就是飞利浦(Philips)的Hue,不过现在其实已经有很多不同的智能灯控相关产品了,我们可以透过一部影片,快速地对智能灯控有些简单的概念。 自动开关、排程设定、调节亮度、变换颜色⋯⋯智能灯控能做到这些又怎样? 从最功利(?)的角度来看,智能灯控的产品并没有比一般的灯泡、开关便宜,有什么理由采用智能灯控呢?难道智能灯控可以帮助我们省钱吗? 没错!智能灯控真的可以帮助我们节能,降低电费。 现在一般家庭中常见的电灯大多是一组灯里有很多颗灯泡,单击开关可能会亮起两颗灯泡,而快速重复“关掉再开”可能会变成亮起一颗、四颗,变化几次之后又变回两颗。这样的灯是透过亮起不同数量的灯泡,发出不同亮度,但是我们有时会遇到两颗灯泡太暗,四颗灯泡又太亮的情形(人类真难取悦),这种时候,为了充足的灯光,我们大多会选择亮起四颗灯泡 — — 仅管这样超出我们的需求。 智能灯控比起传统的家庭灯控,可以更符合需求、细微地设定亮度,除此之外,还可以因应环境改变,调整灯光。阴天的时候设定的亮度,在云层飘散、有更多自然光进入屋内后,其实变得过亮,倘若是使用传统灯具、灯控,我们常常不会马上意识到可以调暗灯光,或者意识到了但懒得去调整,导致使用了过多电力;但如果是智能灯控,在这种情形下,会自动灯的降低亮度,减少能源的不必要使用。 有些人喜欢让自家在天黑后、回家前就亮起灯,一方面是伪装成家中有人的样子,吓阻宵小,另一方面是回到家一打开门,就能被温暖的灯光迎接。然而,一般情况下,我们无法在外头控制家里的灯,得在出门前就打开,如此开了一整天的灯,消耗的电十分可观。 使用智能灯控,就可透过移动装置,无论身处何处,都能开关家中的电灯;懒得每天都手动开关也没关系,可以设定排程,让灯每天都会在固定时间自动开启。既能维护居家安全,又能让回家时见到的是满室温暖。 除了手动、排程,当然还有许多不同控制方式,“地理栅栏”就是其一。设定一个被虚拟“栅栏”围住的范围,可以在我们进入这个范围内时,让灯控知道我们回来了,自动将灯开启,也可以达成让灯光迎接我们回家的效果,就像是这部影片开头呈现的效果。 当然,也可以在我们离开这个区域时,自动将灯光关闭,避免家中哪个角落留了盏我们忘记关上的灯,开着一整天。 无论是Hue、Lifx,还是Flux,这些智能灯控产品几乎都有一个常常被质疑实用价值的功能——能发出不同颜色的光。 根据色彩心理学,不同颜色对人的情绪有各种不同的影响,红色带给人热情、激动,橙色让人感到温暖、幸福,蓝色让人平静⋯⋯等等。同一个环境配上不同颜色的灯光,会带给人截然不同的感受。一般家中常见的灯是黄与白两种,黄光给人温暖、安心的感觉,白光让人冷静,适合读书之类需要专注的事情。 问题在于一般的灯没办法转换颜色,若我希望一个空间有黄光也有白光,就必须两种灯泡都装,至于更细微的要求,像是希望黄光更温暖、更偏橘一点,或者希望白光可以再偏蓝一些,一般的灯控是无法做到的。 而装设可以变换色光的灯,就不用为了不同颜色安装一堆灯,也可以依据个人需求、情况,发出想要的色光。有的智能灯控应用程序也提供了一些设定好的情境,供使用者直接挑选,不用自己调色。 我们可以透过这部影片从2:35开始,大概一分钟的片段,了解这部份是怎么操作的。 如果对智能灯控有点心动,但还不想换掉家里目前的灯具,也有一些产品可以让我们在不更换现行设备的情况下,享有些智能灯控基本的功能,像是Microbot Push。 不需要换掉现在的灯、开关,也不需要做什么复杂的改造,直接安装在灯的开关旁,Microbot Push透过简单一个压下的动作,就可以控制灯的开关。比较麻烦的是,由于一般的电灯开关都是一边会翘起来,切换状态后会换成另一边翘起,所以如果要既能开也能关,必须在两侧各装设一个Microbot Push才行。 愈来愈多厂商投入智能灯控的领域,相关产品数量以及多样性持续增加,不仅灯泡,还有灯条、吸顶灯等等。智能灯控的适用领域也不仅仅只有家庭,办公室、大楼、公共照明设备⋯⋯各个场景都可导入智能灯控。 虽然还不是现代灯控的主流,但智能灯控的未来,似乎十分值得期待呢! 节能、便利、舒适 — — 对于智能灯控,你心动吗?

    时间:2020-07-06 关键词: 智能家居 灯光控制

  • 控光原理——DMX512控制协议

     目前,DMX512控制协议于诸多领域得到广泛应用,如数字灯光系统以及其他舞台灯光设备。因此,舞台相关工作人员应当对DMX512控制协议的程序结构、控制原理以及其应用有一定了解。     1、DMX512灯光控制协议 DMX是Digital MultipleX的缩写,意为多路数字传输。DMX512控制协议是美国舞台灯光协会(usITT)于1990年发布的灯光控制器与灯具设备进行数据传输的工业标准,全称是USITT DMX512(1990),包括电气特性、数据协议、数据格式等方面的内容。 每一个DMX控制字节叫做一个指令帧,称作一个控制通道,可以控制灯光设备的一个或几个功能。一个DMX指令帧由1个开始位、8个数据位和2个结束位共ll位构成,采用单向异步串行传输,如图1所示。     图1 DMX512定时程序的帧结构(上图)和信息包结构(下图) 图1中虚线内控制指令中的S为开始位,宽度为一个比特,是受控灯具准备接收并解码控制数据的开始标志;E为结束位,宽度为两个比特,表示一个指令帧的结束;D0D7为8位控制数据,其电平组合从0000~一l1111111共有256个状态(对应十进制数的0~255),控制灯光的亮度时,可产生256个亮度等级,0000~(0)对应灯光最暗,l1111111(255)对应灯光最亮。DMX512指令的位宽(每比特宽度)是4s,每帧宽度为44弘s,传输速率为250kbps。 一个完整的DMX512信息包(Packet)由一个MTBP位、一个Break位、一个MAB位、一个SC和512个数据帧构成。MTBP(MarkTimeBetweenPackets)标志着一个完整的信息包发送完毕,是下一个信息包即将开始的“空闲位”,高电平有效。Break为中断位,对应一个信息包结束后的程序复位阶段,宽度不少于两个帧(22比特)。程序复位结束后应发送控制数据,但由于每一个数据帧的第一位(即开始位)为低电平,所以必须用一个高电平脉冲间隔前后两个低电平脉冲,这个起间隔、分离作用的高电平脉冲即MAB(Mark After Break),此脉冲一到,意味着“新一轮”的控制又开始了。SC(STartCode)意为开始代码帧(图1中的第0帧),和此后到来的数据帧一样,也是由11位构成,除两个高电平的结束位之外,其他9位全部是低电平,通常将其叫做第0帧或第0通道(Ch~nelNo0),可理解为一个不存在的通道(NON一~istent Channe1)。 表1 DMX512信息包定时表     表1是DMX512信息包的定时表,表中NS意为NmSpec~ed,宽度没有严格限制,由程序设计者自行决定,比如MTBP的宽度可以介于0~1秒之间。 调光控制台每发送一个信息包,可以对全部512个受控通道形成一次全面的控制。发送一个信息包的时间大约是23Ⅱls,每秒钟将对所有512个受控通道完成44次控制,即受控光路的刷新频率44Hz,如果实际受控通道少于512个,那么刷新频率将相应提高。 2、DMX512协议的基本作用机理 一个DMX接口最多可以控制5l2个通道,因为电脑灯一般都有几个到几十个功能,所以。一台电脑灯需占用少则几个、多则几十个控制通道。下面通过一个功能简单,通道较少的小型电脑灯的DMX通道表,看一下DMx5l2的控制过程与原理。 该电脑灯有八个DMX控制通道,一个颜色轮,两个图案轮,具有调光、频闪、摇头及变换光线颜色、图案等功能,其DMX通道序号、通道编码和对应功能如表2所示。 表2 电脑灯DMX通道表     表2中的DMX数值用十进制数表示,07对应8位控制数据的二进制组合为00000~000000111. 232~255对应的二进制组合为11101000~11111111,其他以此类推。将DMX协议中某一指令帧的部分或全部8位二进制组合形成电脑灯某~功能转换或状态变化的这一过程即解码与控制。 从表2中可清晰得出通道数等相应数据以及功能,表内DMX通道和DMX数值及功能是对DMX接口设置起始地址编码的重要依据。此外,基于表2内容,可轻松实现对DMX接口所带单元负载数目的有效计算。

    时间:2019-05-29 关键词: dmx512 基本作用机理 灯光控制

  • 蓝牙在灯光控制方面的应用

    G20峰会灯光秀使得钱江新城成为杭州新城市名片,上合峰会浮山湾沿海景观灯光秀为全世界呈现了青岛的浪漫和华丽,改革开放40周年灯光晚会展示了科技的发展和进步。炫丽灿烂的灯光秀为人民刷写了一幅幅别样风景。 面向未来的灯光控制系统是更加稳定和高效,为了实现这些要求,相信灯光控制系统必定朝着网络、无线、集成三个趋势迅速发展。无线智能照明是一种新型照明系统,给我们的消费者们带来了非常好的使用效果,真正实现了无线和自动操控。 无线智能照明的优势 · 利用先进的电磁调压及电子感应技术,对供电进行实时监控,根据需要随意设置个性化照明方案; · 可自由设定不同灯光组合模式,通过控制终端随意遥控屋内任一回路; · 电灯开启时光线由暗逐渐到亮,关闭时由亮渐暗直至熄灭,场景切换时也是淡入淡出,不但健康护眼,对灯具损害也更小,延长了灯具使用寿命; · 系统包含多种传感器,其中亮度传感器能够让系统根据室外光线变化,自动调节室内灯光亮度,使得室内光线处于动态恒定状态,不会出现窗边光线比房间中央更强的现象; · 移动传感器能够探知人体活动,当人进入感应区后自动亮灯,离开感应区后自动熄灯,更加节能省电; · 房间本身不设置过多开关,将总线路控制集合到一部遥控器中,通过遥控器便能控制住宅内所有的灯; · 还可用时钟控制器,使灯光按照每天日出日落,有时间规律地自动变化; 不过今天我们先不谈Zigbee,一起看下近来比较火热的蓝牙5.0 Mesh组网技术。 目前蓝牙技术受益于其智能、低功耗、高连接速度等特性,在物联网市场呈现爆发式增长是物联网工程师有目共睹的。在蓝牙领域另一热门关键词就是Mesh组网技术。 自蓝牙技术联盟宣布蓝牙(Bluetooth®)技术开始全面支持Mesh网状网络以来,基于蓝牙Mesh的面向多种应用解决方案正在井喷。蓝牙Mesh 网络是用于建立多对多(many:many)设备通信的低能耗蓝牙(Bluetooth LowEnergy,也称为Bluetooth LE)新的网络拓扑。 它允许您创建基于多个设备的大型网络,网络可以包含数十台,数百甚至数千台蓝牙Mesh 设备,这些设备之间可以相互进行信息的传递。

    时间:2019-05-07 关键词: 蓝牙 智能化 灯光控制

  • 蓝牙在灯光控制方面的应用

    G20峰会灯光秀使得钱江新城成为杭州新城市名片,上合峰会浮山湾沿海景观灯光秀为全世界呈现了青岛的浪漫和华丽,改革开放40周年灯光晚会展示了科技的发展和进步。炫丽灿烂的灯光秀为人民刷写了一幅幅别样风景。 面向未来的灯光控制系统是更加稳定和高效,为了实现这些要求,相信灯光控制系统必定朝着网络、无线、集成三个趋势迅速发展。无线智能照明是一种新型照明系统,给我们的消费者们带来了非常好的使用效果,真正实现了无线和自动操控。     无线智能照明的优势 l利用先进的电磁调压及电子感应技术,对供电进行实时监控,根据需要随意设置个性化照明方案; l可自由设定不同灯光组合模式,通过控制终端随意遥控屋内任一回路; l电灯开启时光线由暗逐渐到亮,关闭时由亮渐暗直至熄灭,场景切换时也是淡入淡出,不但健康护眼,对灯具损害也更小,延长了灯具使用寿命; l系统包含多种传感器,其中亮度传感器能够让系统根据室外光线变化,自动调节室内灯光亮度,使得室内光线处于动态恒定状态,不会出现窗边光线比房间中央更强的现象; l移动传感器能够探知人体活动,当人进入感应区后自动亮灯,离开感应区后自动熄灯,更加节能省电; l房间本身不设置过多开关,将总线路控制集合到一部遥控器中,通过遥控器便能控制住宅内所有的灯; l还可用时钟控制器,使灯光按照每天日出日落,有时间规律地自动变化;     图 2 市政路灯Zigbee无线应用框架 不过今天我们先不谈Zigbee,一起看下近来比较火热的蓝牙5.0 Mesh组网技术。 目前蓝牙技术受益于其智能、低功耗、高连接速度等特性,在物联网市场呈现爆发式增长是物联网工程师有目共睹的。在蓝牙领域另一热门关键词就是Mesh组网技术。     自蓝牙技术联盟宣布蓝牙(Bluetooth®)技术开始全面支持Mesh网状网络以来,基于蓝牙Mesh的面向多种应用解决方案正在井喷。蓝牙Mesh 网络是用于建立多对多(many:many)设备通信的低能耗蓝牙(Bluetooth LowEnergy,也称为Bluetooth LE)新的网络拓扑。 它允许您创建基于多个设备的大型网络,网络可以包含数十台,数百甚至数千台蓝牙Mesh 设备,这些设备之间可以相互进行信息的传递。     市场流行蓝牙彩控灯方案说明: 手机蓝牙和彩灯上的蓝牙模块进行配对,实现APP 命令控制彩灯蓝牙,实现不同的功能等。   密码设置:可以对单个或者多个灯进行密码设置;     亮度设置:可以对单个或者多个灯进行亮度设置;     颜色设置:可以对单个或者多个灯进行颜色设置;     场景设置:可以对多个灯进行场景设置;     定时设置:可以进行定时开关设置。       图 5 市场流行蓝牙Mesh灯控功能应用 ZLG立功科技作为工业互联网生态系统领导企业,也将参与推动这一场BLE Mesh技术的革新,2019年将发布全新的BLE Mesh模块,敬请期待!

    时间:2019-03-07 关键词: 蓝牙 无线智能照明 灯光控制

  • 智能灯光控制器研究

    智能灯光控制器研究

    1 引言随着人们生活质量的提高,灯具已不单纯是室内的基本照明工具,而且是建筑装饰的一种实用艺术品,当家里有各式各样的灯具之后,将它们精心地搭配在一起,达到最适合的气氛效果是高品质生活的需要,目前灯光的控制主要还是手动形式,逐个控制所有的灯具,这样不仅麻烦而且效率低下,也不符合现代舒适生活的标准。因此,设计一个可以便捷地控制灯光、同时还提供场景组合等功能的智能化灯光系统不仅具有实用价值,而且还具有广阔的市场前景。2 设计目标设计一个智能化灯光控制器,安装在家中的各个房间,提供无线遥控、轻触式灯光控制、场景组合、预设存储等丰富功能。通过手持遥控器来控制住宅内所有的灯光;通过遥控器上的场景设置按键,方便地设定灯光场景和迅速切换,可以通过面板上的轻触按钮控制灯光的开关和亮度,或者是多盏灯进入某种预设的场景,各灯光控制器通过RS485的总线与家庭以太网网络终端通信实现对灯光亮度的远程控制和查询。该智能化灯光控制系统分为接收外来控制信号和执行控制操作两部分,为了接收控制信号,系统需具备无线接收功能和按键输入面板,为了对灯具执行控制,需要设计220V调光控制电路。LPC2104具有丰富的外围接口资源,并有很高的可靠性和运算速度,非常适于该系统的设计,智能灯光控制器原理如图1所示。3 LPC2104功能简介LPC2104是PHILIPS公司专为嵌入式应用提供的高性价比微控制器解决方案。它采用ARM公司的16位/32位RISC结构,内核是ARM7TDMI-S,CPU操作频率可达60MHz,片上集成:具有ISP和IAP功能的128KB Flash程序存储器、16KB静态RAM、2个UART、1个I2C串行接口、1个SPI串行接口,多达6路输出的PWM、2个定时器,分别具有4路捕获/比较通道、实时时钟及看门狗定时器等,能够与常用的外围设备实现无缝连接,功能强大,本文以LPC2104为核心,设计结构简单、性能稳定的智能灯光控制器。4 无线数传模块设计4.1 nRF401简介无线通信的实现有三种方案:蓝牙通信、红外无线遥控、使用短距离无线数传器件。对于蓝牙方案,传输距离和器件成本是值得考虑的问题,蓝牙主要用于短距离传输(最多10m),且成本一直偏高。红外传输虽不用考虑成本问题,但从手持设备所能提供的功耗来看,它能传输的距离实在太近,只有几米,且对红外发射角度有一定要求,存在"必须保证传输信息的两个设备正对,且中间不能有障碍物"等致命的缺陷,与前两种方案相比,采用短距离低功耗的无线射频器件nRF401是最佳选择。nRF401无线通信收发器集成了高频发射/接收、PLL合成、FSK调制/解调和多频道切换等功能,在低成本数字通信应用中具有突出的技术优势,其主要技术特点有:(1)工作在国际通用的两个频道:433.92MHz和434.32MHz,无需进行频道申请即可使用;(2)采用DSS+PLL频率合成技术,外接元件仅有1个晶体振荡器和几个电阻电容和电感,基本无需调试就可工作,且稳定性好;(3)数字通信采用具有较高的抗干扰能力的FSK调制方式,支持直接数据输入输出操作,可直接与MPU的UART串行口连接;(4)有2个可选择的工作频道,采用半双工工作模式,最高数据传输速率可达20bk/s;(5)工作电压为2.7V-5V,待机状态耗电仅为8μA,能满足低功耗设备的要求。采用nRF401器件无需进行初始化和配置,不需要对数据进行曼彻斯特编码,并可以使用廉价的PCB天线,无需进行复杂的射频电路设计和调试,使产品的开发应用更为便捷。4.2 nRF401与LPC2104的连接nRF401与LPC2104的连接方式有多种选择,如GPIO、I2C、UART等,从硬件连接及通信协议最简化的角度来看,选择串口与无线模块相连是最佳方案,UART1的TXD1、RXD1分别与nRF401的DIN、DOUT连接。nRF401与LPC2104接口电路如图2所示。由图2可见,嵌入式CPU对无线模块的控制接口主要由5根信号线组成,分别是DIN、DOUT、TXEN、PWR_UP、CS。其中,TXEN是发送使能端,通过对TXEN置位和复位实现发送状态和接收状态的切换,并通过GPIO口进行控制,PWR_UP是节能控制端,利用LPC2104的一个GPIO口对其进行编程,实现无线模块的工作模式和休眠状态的切换;CS可进行频道选择,通过GPIO设置,可以利用LPC2104的UART1串口控制DIN、DOUT信号。为了节能,nRF401大多数情况下应处于关闭状态,无线部分硬件上是不具备自动唤醒功能的,必须通过软件方式采用合理的通信协议以保证节能同时数据不丢失。5 调光控制电路设计采用单片机I/O口灌电流的方法控制晶闸管实现开关和调光控制。用内部带有过零检测电路的光电耦合器MOC3041作为晶闸管的驱动器,同时能实现强、弱电的隔离。传统的调光方法都采用移相触发晶闸管,控制晶闸管的导通角来控制输出功率,不仅同步检测电路复杂,而且在晶闸管导通瞬间会产生高次谐波干扰,造成电网电压波形畸变,影响其他用电设备和通讯系统的正常工作,本系统中采用过零触发晶闸管导通与关断的时间比值来调节灯具的功率,由于过零触发不改变电压的波形而只改变电压全波通过的次数,不会对电网造成污染,因此,本系统采用过零触发方式。MOC3041内部含有过零检测电路,当输入引脚1输入15mA的电流,输出端6引脚、4引脚之间的电压稍过零时,内部双向晶闸管导通,触发外部晶闸管导通,当MOC3041输入引脚输入电流为0时,内部双向晶闸管关断,从而外部晶闸管也关断,其调光控制电路如图3所示。6 无线模块软件设计无线模块通过UART串口与系统相连,所以必须对UART进行初始化,LPC2104的UART串口符合RS232标准,也支持550工业标准。LPC2104有两个通用的异步串行接口(UART),启动时UART默认状态是无法使用的,必须通过编程GPIO寄存器来使能它们。本系统使用UART1与nRF401进行连接,UART1带有调制解调器接口,16字节接收和发送FIFO。内置波特率发生器以及包含标准的调制解调器接口信号在使用UART1时,先要设置TXD1、RXD1引脚连接方式,然后设置串口的波特率及工作模式,即可进行数据的发送和接收,本系统使用11.0592MHz晶体振荡器,不适用PLL,VPB为4分频,设置UART1波特率为9600bit/s,则除数值N=18,即12H,UART1的初始化程序如下:在操作系统环境下,系统启动时会自动初始化串行口,所以应用程序调用串行口资源将变得更容易,值得注意的是,应用程序往往是多任意系统,为了实时监测串行口消息,在操作环境中一般单开一个串行口扫描任务,保证信息不丢失,在一个已有的工程文件的主函数中添加串行口的寄存器初始化代码,并添加串口扫描任务,由于对无线模块的控制还有系统的GPIO,所以扫描程序中还要包括对I/O的操作,当系统收到串口信息时,将会主动向主任务发送一个串行口信息,主任务接收到该信息将会调用响应函数,响应该消息。7 结束语无线通信模块nRF401集发射、接收于一体,大大简化了灯光控制器设计的复杂程度,智能灯光控制器通过RS485接口很容易组网,为实现智能家居网络化提供了方便。

    时间:2018-10-30 关键词: uart 电源技术解析 moc3041 灯光控制

  • 简易激光电筒电路图

    简易激光电筒电路图

    下图是一款激光电筒电路图,电路非常简单,就一电池,电阻,三极管就搞定。 激光电筒价廉物美,有极高的性价比,主要特点是聚光性能优良,射距达1200m~1500m,肉眼观察,数百米外光点仍然很小,故广泛用于教学、导游、娱乐。经试验,可作远距离的防护警戒及遥控传输数据。如图所示为激光电筒原理图,器件均为贴片元件,故体积很小,但因激光功率较大,不可对着人眼直射。

    时间:2018-06-29 关键词: 激光电筒 灯光控制

  • 以低功耗单片机MSP430来控制LED灯光的强度

    以低功耗单片机MSP430来控制LED灯光的强度

    本设计以低功耗单片机MSP430为主控部件,采用热释电红外传感器检测人体及车辆发出的红外信号,运用光敏电阻检测背景光的强度,通过恒定电流源来控制LED灯光的强度。根据各个季节天黑的时间不同设置各自的路灯开启和关闭时间,在规定时间对移动物体进行检测,实现对路灯的智能化控制,提高了路灯照明的有效性,避免了电力资源的浪费。 1 热释电红外传感器与菲涅耳透镜 利用红外线传感器可以检测到物体发射出的红外线,从而可以检测到不同物体的存在。制造热释电红外传感器的材料,以陶瓷氧化物及压电晶体用得最多,这类材料具有强烈的自发极化性能,当受到热辐射而产生温度变化时介质的极化状态随之发生变化。由于内部电荷的速度远远高于表面电荷的变化速度,晶体两端会产生数量相等而极性相反的独立电荷,这就是电介质的热释电效应。热释电红外传感器就是利用被测物体热辐射引起敏感元件温度的变化进行探测的。热释电红外传感器被广泛应用到安防监控、电子防盗、自动控制照明和工业自动控制等领域。 物体释放的红外线能量十分微弱,当直接用热释电红外传感器接收红外线时,灵敏度相对较低,一般情况下很难满足系统需求。为了提高热释电红外传感器的接收灵敏度,在其表面罩上一片菲涅耳透镜,其探测距离可以增加到原来的5~7倍。菲涅耳透镜[1]是一种由聚乙烯材料根据菲涅耳原理制成的塑料薄纹透镜,对红外线的透射率大于65%.根据菲涅耳透镜的工作原理可知,当有移动物体发射的红外线进入透镜的探测范围,菲涅耳透镜会产生一个交替的"盲区"和"高灵敏区",热释电红外传感器的两个反向串联的敏感元件轮流检测运动物体,形成一系列光脉冲后,进入传感器。所以,热释电红外传感器无法检测到静止的物体。菲涅耳透镜在安装时与热释电红外传感器之间的距离应满足与菲涅耳透镜的焦距相等。 2 控制系统硬件设计 控制系统硬件组成以MSP430为核心控制器,辅以外围电路如AD/DA 数据采集处理系统模块、热释电红外传感器模块、背景光检测模块和LED驱动模块等。其系统硬件框图如图1所示。   2.1 数据采集模块 2.1.1 物体定位检测 信号探测采用被动式双元热释电红外传感器P2288,并在其表面罩上一个菲涅耳透镜用来提高其探测灵敏度。它以非接触形式检测出人体及车辆放射出的微弱红外线能量并转化成电信号输出,物体定位检测电路如图2所示。当P2288探测到有人或者车辆进入到探测区域,P2288产生一个交变红外辐射信号,并输出一个微弱的电压信号(TTL电平)。   信号经过二级运放后输入到双限比较器当中,其中RW3用来调节二级运放的放大倍数,RW4用来设定两个门限电平Uref1(U7处)和Uref2(U8处),当探测电压大于Uref1时,U7输出高电平,U8输出低电平,则D2导通而D3截止,热释电OUT 为高电平;当探测电压低于Uref2时U7输出低电平,U8输出高电平,则D2截止而D3导通,热释电OUT为高电平;当探测电压介于Uref1和Uref2之间时D2和D3都截止,热释电OUT为低电平。经过放大和整形的信号输入到单片机当中。 2.1.2 背景光检测 光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强度变化而改变的电阻器,入射光强时电阻值减小。背景光检测电路如图3(左)所示,三极管的集电极输出电压输入到A/D转换器当中。由于单片机当中已经集成了高精度的12位A/D 数模转换器,故选用其内部A/D转换器,其模拟量输入控制范围在0~5V,由单片机的存储及其控制寄存器Sref位确定。   当背景光强度强时光敏电阻阻值减小,三极管处在非工作状态,三极管的集电极输出低电平;当背景光强度较弱的时候光敏电阻阻值增大,三极管处在工作状态,三极管的集电极输出高电平。当输出高于设定值时,物体定位检测子系统开启。 同时为避免由于其他原因(如雷电、光源等)造成的影响,设置路灯开启判断时间为30s,30s后单片机检测到三极管的集电极输出确实高于预设值时,单片机发出物体定位检测开启信号。 2.2 LED恒流源驱动模块及PWM 驱动方式 LED由于寿命长、节能、环保和光电效率高等众多优点,成为了照明领域关注的焦点。根据LED的伏安特性曲线可知,LED正向伏安特性非常陡,微小的驱动电压的波动就会导致LED驱动电流的急剧变化,这将直接影响到LED的寿命、光通量和可靠性。LED 独特的电气特性使得LED驱动电路也面临更大的挑战,LED驱动电路关系到整个LED照明系统性能的可靠性。因此为防止LED的损坏,要求所设计驱动能够精准控制LED的驱动电流。本系统设计的恒流源是在恒压源模式控制上增加了一个电流串联负反馈,恒流源的输出值也反映了电压源输出的大小,但其可以精确控制LED的驱动电流,从而稳定控制LED的亮度。恒流源驱动电路如图3(右)所示。电流串联负反馈由U4和Q3组成。 系统采用PWM 对LED光亮度进行调节。用PWM 对LED进行调光实际上是某一固定直流电压经过以一定频率打开与闭合的开关,从而改变LED上的电压。假设某一固定直流电压能够提供的最大电流为Imax,开关频率为f 且闭合周期为t,则有通过LED的平均电流I为:   因此只要改变闭合周期t就可以改变通过LED的平均电流,进而改变LED的亮度。假设系统输出的PWM 的占空比为τ,PWM 的频率和输出电压分别为f 和UPWM,则由图3电路可知通过LED的电流值为:   式中,t0=Tτ,i为电流的瞬时值,UPWM为PWM的输出电压。在获得同样的发光亮度时脉冲电流驱动方式比直流电流驱动方式所需要的电流值更小,所以脉冲电流驱动可以给系统带来高效性。 3 系统软件设计 根据硬件设计时各个模块的功能和要求,系统软件的设计主要是和硬件电路相结合。本次设计将系统功能分为具有独立子功能的控制模块。 设计采用模块化的方式更易于阅读和理解,软件结构更加清晰,而且利于软件调试。系统软件方案主要由初始化程序、背景光检测程序、人体红外信号检测程序和RS-485协议等[6]构成。电路上电启动后,单片机进行初始化操作,电路控制系统进入工作状态,该系统的工作流程图如图4所示。 在规定亮灯时间内,如果背景光强度较弱,上位机向下位机发送开始工作命令和信息,否则下位机等待响应上位机发送命令。下位机响应后,当有人或者车辆进入红外探测区域单片机根据背景光的强度,输出脉宽调制信号PWM,驱动控制器点亮LED,保证LED光强度足以满足路面的可见度。如果下位机没有探测到红外信号,路灯LED熄灭。   图4 系统流程图 4 实验结果及分析 由于到达现场进行实验有一定的难度,所以实验仿真只对人体红外信号进行了检测。设置系统规定亮灯时间段为PM 6:00~7:00,将热释电红外传感器固定在实验室台上,传感器的输出端接在示波器的探头上,人走向传感器探测区域,观察示波器上有无波形输出。测试结果如表1所示,A表示传感器没有罩上菲涅耳透镜的输出结果;B表示传感器罩上菲涅耳透镜的输出结果。结果表明,系统可以精确控制智能路灯的开启时间;菲涅耳透镜可以显着提高传感器的探测灵敏度。 表1 传感器检测输出结果   测试恒流源驱动电路的时候选用1 W 的大功率LED灯珠,通过调节PWM 的占空比来检测通过LED的电流值。如果LED亮暗的频率超过100Hz,人眼看到的就是平均亮度,而不是LED的闪烁。实验仿真设定PWM 输出信号的频率为1kHz,实验仿真结果如表2所示。从表2看出,恒流源的误差精度在±4mA,LED的工作电流与PWM 输出信号的占空比成正比关系。恒流源驱动电路虽然简单,但其性能非常优秀。 表2 LED路灯工作电流测试   5 结 语 研究设计智能化、运行可靠和高效节能的路灯控制系统,是智能交通系统的必然需求。系统以低功耗单片机为系统控制核心,使用RS-485通信协议完成上位机对下位机的控制,通过热释电传感器探测人与车辆发出的红外信号,利用MSP430的内部资源PWM 实现了路灯的智能调光控制。系统设计完全从节能和性价比的角度出发提高了路灯的用电效率和智能化程度,在节约能源、电力资源合理利用的今天,该系统有着十分广阔的社会和商业前景。

    时间:2018-04-09 关键词: 单片机 MSP430 led灯 灯光控制

  • 无级调光日光灯电路

    无级调光日光灯电路

    无级调光日光灯电路如图所示,它由调压电路、高频振荡器和灯丝变压器三大部分组成。调压电路由双向晶闸管VTH、双向触发二极管VDH及阻容移相电路组成。调节电位器RP,即可改变晶闸管VTH的导通角,使加到日光灯管两端的工频交流电压发生改变,从而达到改变日光灯发光亮度的调光目的。   VT1要求采用3AX818型等锗中功率三极管,β≥60,Iceo愈小愈好。VTH用1A/600V双向晶闸管,如MAC97A6型等。L为与灯管相配套的镇流器。灯丝变压器T1可用芯柱截面积为l5mm&TImes;17mm的EI型硅钢片,一次绕组N1用Φ0.1mm高强度聚酯漆包线绕3890匝,二次绕组N2、N3均用如Φ0.35mm高强度聚酯漆包线绕126匝。高频变压器T2的磁心可选用MX-2000型E6铁氧体,绕组N4、N5用Φ0.35mm高强度聚酯漆包线分别绕12匝和36匝,N6用Φ0.1mm高强度聚酯漆包线绕1700匝。 该电路由于采用高频电压起辉,所以日光灯的启动性能很好,在-15~60℃环境温度下均能快速点亮发光。同时,双向晶闸管控制输出的工频交流电压和高频交流电压相叠加后,加在日光灯管的两端,可使灯光亮度调节平滑,并能有效防止灯光闪烁现象。

    时间:2018-03-29 关键词: 日光灯 调压电路 3ax818 灯光控制

  • 自制一款有趣的变色灯

    自制一款有趣的变色灯

    本制作通过分别控制红、绿、蓝3种颜色发光二极管的亮度,使灯珠发出各种颜色的光线,在夜晚犹如一颗不断变色的夜明珠。电路如下图所示。电路由脉冲发生器、三角波发生器、驱动电路和变色灯电路组成。 脉冲发生器电路由CD40106组成。40106是一个带有施密特触发器的6反相器,每个反相器可以组成一个脉冲振荡器;本电路用3个反相器组成3个频率各异的振荡器,同时每个振荡器由一个反相器输出脉冲信号到三角波发生器。 三角波发生器的作用是把矩形波脉冲转变为三角波,用来控制发光二极管的亮度产生渐变。一般可用电阻电容组成积分电路把方波变成近似的三角波。 驱动电路的作用是把三角波产生的渐变电压转变成渐变电流,控制发光二极管的亮度。 变色灯电路利用光的合成原理组成。例如红色灯光和绿色灯光混合,就变成了黄色灯光;同时根据这两种光的比例不同,还可产生出橙色、橙黄色的灯光。同理,红色光与蓝色光可以组成紫色光。如果是红、绿、蓝三种灯光同时发光,则可组成包括白色光在内的各种颜色的光。当这三种灯光的比例发生变化,产生灯光的色彩也会变化;从而得到成千上万种颜色的光。本作品中,使用一种红、绿双色发光二极管发出红、绿光,使用一个蓝色发光二极管发出蓝光。将它们发出的光线混合在一起,就得到了变色“夜明珠”。   1.脉冲电路的制作 CD40106施密特触发器反相器的管脚接线与CD4069相同;每个反相器配合一个反馈电阻,一个充电电容就可以组成脉冲振荡器,它的频率计算比较复杂。在本电路中,由于电阻的取值比较大,超过了理论上的脉冲频率计算公式的计算范围,故不宜使用计算公式计算脉冲频率。 可以用经验公式来估算。脉冲振荡的频率与电阻和电容的乘积有关,这个时间常数越大,振荡周期越长、频率越低。本电路给出的数据产生的周期大约在2秒钟左右。 所需注意的是3路振荡器的频率应有所差别,而且不宜采用倍频的关系。例如一组振荡器的周期是2秒,其他的振荡器频率不要取4秒、6秒。3路振荡器的频率有差别,可以产生出色彩变化多端的灯光。 2.三角波发生器电路 采用RC积分电路把方波变成近似的三角波,为了达到这一目的,要适当地选择积分电路的时间常数;也就是这个积分常数要与前面的振荡频率相适应。因为电路采用了普通的电解电容,它的误差较大。本作品积分电路的时间常数,也就是电阻与电容的乘积,时间大约为2秒钟到3秒钟。经过积分变换后,输出到变色灯驱动电路三极管基极的电压波形图由下图所示。从下图可以看出,随着时间的变化,红、绿、蓝三种灯光的驱动电压之间的比例也随之产生变化,满足驱动灯珠发出各种颜色光的要求。   3.变色灯驱动电路 变色灯电路必须产生三种亮度可变的单色灯光,再将三种光线混合成一种彩色光。 发光二极管的特点是非线性。通过它的电流可以在1mA到20mA的范围内发生变化,但是加在它上面的电压却基本保持不变。也就是说它的交流阻抗远远小于它的直流阻抗。怎样让一个按照三角波变化的电压控制一个发光二极管的亮度呢?这里采用了三极管共集电极放大电路解决这一问题。三极管共集电极放大器的原理是可以把电流放大,而且它的输入阻抗很高,输出阻抗很低。从另一个角度说,共集电极放大电路的电压放大倍数是1.也就是输出电压等于输入电压;所以这种电路也叫“电压跟随器”。在共集电极输出电路中,把每个发光二极管串联一个降压电阻,接到共集电极放大电路的输出端一一三极管的发射极:这样就可以通过调整三极管的输入电压,改变发光二极管的导通电流,进而调整灯光亮度。 4.怎样得到混合灯光 需要手工制作这种可以发出各种色彩的“全色”灯。用一只红色和绿色的双色发光二极管;这种器件内部有两种颜色的发光二极管,灯体为乳白色的,可以将光线混合起来,使灯珠发出红色、绿色或橙黄色的光线。双色管有3个电极;红色、绿色发光二极管共用一个阴极;一般阴极在中间,两边的是阳极。取一个直径10毫米的红绿双色二极管,然后它的底部电极旁边打一个直径3毫米的洞,深度要保证能够将一个3毫米的蓝色发光二极管嵌入即可;如右图所示。组装好后将蓝色管的负极与双色管的负极焊接起来,就制作成了一个三色发光二极管。

    时间:2018-01-04 关键词: 脉冲发生器 变色灯电路图 灯光控制

  • 救护车电子闪光信号灯电路图

    救护车电子闪光信号灯电路图

    医院救护车一般使用蓝色机械旋转式信号灯。本文采用16只超亮度蓝色LED排2只一段、4只一组。共4组LED围成一圈.用循环逐组分段发光来产生旋转效果,以取代机械旋转式信号灯。 原理电路如附图所示,其中+12V端接救护车电瓶正极(12V)、GND接搭铁线,A端接门开关。在救护车关好车门前,门控开关S2是断开的。关上车门后.S2被联动闭合.这时如果合上电源开关S1,则N1、N2组成的双稳态触发器③脚就输出高电平,并送到振荡器N3⑧脚使其处于工作状态。其振荡频率由C2、R3、RP时间常数决定.由RP进行调整,控制信号灯发光旋转速度。振荡信号送至译码输出8进制计数器IC2(CD4022)的CP端,作时钟控制信号.使其Y0~Y3依次输出正脉冲,VT1~VT4轮流导通,LED1~LED16顺次发光.形成蓝色旋转光环。每组LED都分成两段、两段同时发光.发光顺序为: 1.LED1、2→LED5、6→LED9、10→LED13、14→LED1、2….. 2.LED3、4→LED7、8→LED11、12→LED15、16→LED3、4…... 救护车停下后。只要打开车门,S2又被联动断开,N1、N2复位至初始状态,N2③脚翻转为低电平,N3⑧脚被封闭停振,蓝色信号灯停止旋转。此时关断S1。切断12V供电电源。为了获得逼真的效果.可加用高质量的反射镜。  

    时间:2018-01-04 关键词: 闪光信号灯电路图 LED 灯光控制

  • 夜间自动照明电路

    夜间自动照明电路

    这款夜间照明电路使用了热释电红外传感器和照度传感器。用热释电红外传感器检测数米范围内移动的人体.发出开启照明灯光的控制信号。用照度传感器检测外界光线.使照明灯只在黑暗或夜晚时开启.白天不亮。采用定时器使灯泡照明的时间被控制在定时范围内。 热释电红外传感器利用热释电效应,即人体发出的红外线引起热能的变化。在物质表面感应出电荷而产生电动势的现象。热释电材料为PZT (钛酸硅酸铅)、LiTaO3 (钽酸锂单晶)、PVDF(多氟素化亚乙烯基)等。在传感器内部,集成有用于阻抗匹配的FET三极管。 电路见附图。当热释电红外传感器RE814S检测到移动人体发出的红外线时.可产生0mVRMS~10mVRMS的电压.与直流偏置电压迭加后形成输出信号vs (图中A点);上拉电阻R1给RE814S提供偏置电压。运放IC1a接成低频放大器(频宽0.66Hz~16Hz),将vs放大约400倍后输出至运放IC1b的反相输入端(B点);IC1b接成比较器,其同相输入端的基准电压值Vth (c点)由照度传感器P1201-04决定。 照度传感器P1201-04采用CdS光敏电阻,当照度从1lx增加至100lx时,其电阻值从800kΩ线性地降低至15kΩ左右。电路中的VR1用来调整照度灵敏度。   当B点电位超过Vth时,IC1b的输出(D点电平)由“L”变为“H”,输出到定时电路。 定时电路采用555时基集成电路.定时时间由R8、VR2、c4决定.图中参数决定的定时范围为5s~60s,用VR2调整。当D点电平由低变高时.定时器被触发.输出一定时长的脉冲(E点),通过三极管Tr1驱动继电器RU.其触点接通灯泡电源.开始照明,设定的时间到达后.灯光熄灭。 工作过程如下:在黑暗或夜间环境中,当有人体进入自动照明电路的控制范围时,灯泡通电发光。经过定时时间后,灯泡断电熄灭。如在白天,即使有人.灯也不亮。 此电路由电池供电。除用于照明外,也可将灯泡换为蜂呜器.用于防盗。

    时间:2018-01-04 关键词: 自动照明电路 热释电红外传感器 照度传感器 灯光控制

  • SE9201四路彩灯控制电路

    SE9201四路彩灯控制电路

    最近笔者为某商家检修了一块彩灯闪光广告招牌,发现这块多路彩灯控制电路的核心元件是一个型号为SE9201的集成块。为方便读者仿制.笔者根据实物画出了这款多路彩灯控制电路(见附图)。通过查阅相关资料得知.SE9201是一款8路彩灯控制集成电路.通过4个花样选择端B1~B4的不同电平的组合编程(即:B1~B4全部接高电平;B1~B4全部接低电平;B1接高电平,B2、B3、B4接低电平;B1、B2接高电平,B3、B4接低电平;B1、B2、B3接高电平,B4接低电平;B4接高电平.B1、B2、B3接低电平:B3、B4接高电平,B1、B2接低电平;B2、B3、B4接高电平,B1接低电平。)可得到8种基本花样和4种基本功能的变换.这8种基本花样是:①、④点追逐;②、弹性涨缩;③、跳马左旋;④、跳马右旋;⑤、依次亮同时灭;⑥、同时亮依次灭;⑦、左右扩张;⑧、全亮间隔闪光。这4种基本功能是:8种基本花样的单循环、8种基本花样的双循环、8种基本花样自动变换的全循环和8种基本花样自动变换的双全循环。在自动变换全循环时,每种花样闪光次数.除垒亮间隔闪光为4次外。其余花样均为8次。而双循环和双全循环每种花样的闪光次数均为自动变换全循环时的一半。 SE9201共有8个输出端Q1~Q8,可驱动8路彩灯,由于Q1~Q4与Q5~Q8具有对称性,故也可以简化成控制4路彩灯。SE9201集成块使用的电源电压为3~8V,典型值为5v。③、④、⑤脚外接的可变电阻RP和电容c2数值决定SE9201内部时钟振荡器的振荡频率。通常c2取0.1μ~0.0.22μ,RP通常取1MΩ.,改变RP阻值就可调整发光二极管闪光的快慢。值得提醒的是:每路所串接的发光二极管个数必须满足要求,若发光二极管个数不够,应串接降压电阻,以防烧毁。有兴趣朋友不妨制作一个闪光灯电路试试。  

    时间:2018-01-04 关键词: 四路彩灯控制电路 se9201 灯光控制

  • LS7538/TT6061/4KA514触摸式步进调光台灯电路图

    LS7538/TT6061/4KA514触摸式步进调光台灯电路图

    故障现象:一台广东产的SL-430豪华装饰台灯.将电源线插入电源插座后,灯泡始终发亮,触摸灯座时灯泡亮度无变化。 检修:打开台灯底座取出控制电路板.发现调光台灯的控制芯片为线路板式(COB)八脚封装器件(板上标识为4KA514)。仔细观察检查,发现可控硅Q1(BT134)侧面有裂纹,用万用表电阻挡检查发现该可控硅的T1、T2两极已短路.这正是加电后灯泡始终发亮的原因。本以为已经找到故障点,但用同型号可控硅更换Q1后,加电灯泡反而不亮了.无论如何触摸灯座均无反应。看来故障并不是这样简单。 为了便于检测和分析,按照线路板画出电原理图如附图所示。但U1究竟会是何种控制芯片.工作原理是什么不得而知。上网查找未见4KA514的有关信息.猜测可能是生产厂家自己定义的型号。当搜索“调光灯控制芯片”时,发现LS7538以及TT6061A(触摸步进式调光专用芯片)在应用电路中的引脚功能与此芯片基本相同,于是将u1看做LS7538来分析附图电路:R2接在Vdd与U1的①脚之间,决定灯光的起始亮度:R1与C4接芯片②脚实现交流市电的过零检测功能,以实现可靠控制可控硅Q1的导通和截止;芯片④脚通过R4、C5~C7以接收触摸感应信号;芯片⑤脚和Vdd之间接由R5、C1构成的RC网络.实现触摸信号的灵敏度控制;芯片⑥脚的电位决定亮度调节的步进次序;芯片⑧脚输出脉宽可调的可控硅控制信号,控制可控硅Q1的导通和关断。   从触摸式调光灯的工作原理可知:控制芯片(u1)的⑧脚应当输出几十KHz的脉宽调制信号,通过R7、C3控制可控硅Q1的通断时间,实现灯泡的亮度调节。用万用表(直流电压挡)测量该脚对地(零线)的电压,正常情况下应当有一定的直流电压值显示.而且电压值应随触摸换挡而变化。但实测显示.无论如何触摸台灯外壳所显示的电压值只有几十毫伏.而且无变化,显然芯片并未输出脉冲调制信号,可控硅Q1不能工作。据此分析认为,导致U1的⑧脚无输出脉冲信号的原因可能有三种情况:一是外围阻容元件损坏:二是芯片工作电压不正常:三是芯片自身损坏。首先检查线路的外围阻容器件,经检测过零点检测电路R1、c4正常,亮度控制元件R2正常,触摸灵敏度控制元件R5、C1正常.R4、C5~C7、R7、R8、C3均正常;开始检测芯片工作电压,测量芯片③脚(电源端)对地(⑦脚)的电压,只有4.4v,显然电压值过低。更换滤波电容C2后.该脚电压不变,试在R3两端并联一56kΩ电阻以增大供电电流.结果电压略有提升。但③脚的电压值仍未达到芯片工作所需的6v以上.芯片⑧脚仍无输出。于是断开芯片③脚到电源的连线.测量电源为9v,至此怀疑芯片损坏。由于无法买到标识为4KA514的“芯片”,购买一Ls7538芯片,将它焊在一宽度合适的面包板上.依原电路上4KA514芯片的引脚顺序与Ls7538芯片对应引脚焊好,将原电路板上的R6去掉,芯片的⑥脚接Vdd.加电触摸灯座,灯泡亮度的步进次序为低亮、低中亮、高中亮、最亮、灭5种亮度状态并循环变化。

    时间:2018-01-04 关键词: 步进调光台灯电路图 触摸式调光灯 灯光控制

  • 自制USB接口台灯

    自制USB接口台灯

    电路及工作原理: USB台灯电路图如下图所示.为避免可能的电磁辐射,电路的电源采用电容限流,再送到整流电路,给出控制电路所需的5V直流工作电压。在电脑关断不用时.即使控制电路有交流电源存在,由于IC2的输出脚③为低电位,因此双向可控硅不会导通。光耦器IC1将电脑与台灯控制电路分隔开。电容C1用来旁路USB端口中可能存在的变化成分。R1用来限制输入电流。 当电脑打开时,USB端口中的5V直流电压加至光耦器IC1,IC1立即导通,导通后其输出拉低IC2的②和⑥脚电位。于是IC2的输出变高,双向可控硅BT136的栅极G经R3和D4被触发,BT136导通,完成台灯的供电回路,台灯于是接通发光。 当电脑关断时。它连至光耦器的输入电压立即消失,使定时器芯片的②和⑥脚电位变高而无法行使其正常功能,这时其输出脚③变低电位,台灯自动熄灭。  

    时间:2017-12-22 关键词: usb端口 台灯电路图 usb接口台灯 灯光控制

  • LS7538/TT6061/4KA514触摸式步进调光台灯,LS7538/TT6061/4KA514电路图

    LS7538/TT6061/4KA514触摸式步进调光台灯,LS7538/TT6061/4KA514电路图

    故障现象:一台广东产的SL-430豪华装饰台灯.将电源线插入电源插座后,灯泡始终发亮,触摸灯座时灯泡亮度无变化。 检修:打开台灯底座取出控制电路板.发现调光台灯的控制芯片为线路板式(COB)八脚封装器件(板上标识为4KA514)。仔细观察检查,发现可控硅Q1(BT134)侧面有裂纹,用万用表电阻挡检查发现该可控硅的T1、T2两极已短路.这正是加电后灯泡始终发亮的原因。本以为已经找到故障点,但用同型号可控硅更换Q1后,加电灯泡反而不亮了.无论如何触摸灯座均无反应。看来故障并不是这样简单。 为了便于检测和分析,按照线路板画出电原理图如附图所示。但U1究竟会是何种控制芯片.工作原理是什么不得而知。上网查找未见4KA514的有关信息.猜测可能是生产厂家自己定义的型号。当搜索“调光灯控制芯片”时,发现LS7538以及TT6061A(触摸步进式调光专用芯片)在应用电路中的引脚功能与此芯片基本相同,于是将u1看做LS7538来分析附图电路:R2接在Vdd与U1的①脚之间,决定灯光的起始亮度:R1与C4接芯片②脚实现交流市电的过零检测功能,以实现可靠控制可控硅Q1的导通和截止;芯片④脚通过R4、C5~C7以接收触摸感应信号;芯片⑤脚和Vdd之间接由R5、C1构成的RC网络.实现触摸信号的灵敏度控制;芯片⑥脚的电位决定亮度调节的步进次序;芯片⑧脚输出脉宽可调的可控硅控制信号,控制可控硅Q1的导通和关断。   从触摸式调光灯的工作原理可知:控制芯片(u1)的⑧脚应当输出几十KHz的脉宽调制信号,通过R7、C3控制可控硅Q1的通断时间,实现灯泡的亮度调节。用万用表(直流电压挡)测量该脚对地(零线)的电压,正常情况下应当有一定的直流电压值显示.而且电压值应随触摸换挡而变化。但实测显示.无论如何触摸台灯外壳所显示的电压值只有几十毫伏.而且无变化,显然芯片并未输出脉冲调制信号,可控硅Q1不能工作。据此分析认为,导致U1的⑧脚无输出脉冲信号的原因可能有三种情况:一是外围阻容元件损坏:二是芯片工作电压不正常:三是芯片自身损坏。首先检查线路的外围阻容器件,经检测过零点检测电路R1、c4正常,亮度控制元件R2正常,触摸灵敏度控制元件R5、C1正常.R4、C5~C7、R7、R8、C3均正常;开始检测芯片工作电压,测量芯片③脚(电源端)对地(⑦脚)的电压,只有4.4v,显然电压值过低。更换滤波电容C2后.该脚电压不变,试在R3两端并联一56kΩ电阻以增大供电电流.结果电压略有提升。但③脚的电压值仍未达到芯片工作所需的6v以上.芯片⑧脚仍无输出。于是断开芯片③脚到电源的连线.测量电源为9v,至此怀疑芯片损坏。由于无法买到标识为4KA514的“芯片”,购买一Ls7538芯片,将它焊在一宽度合适的面包板上.依原电路上4KA514芯片的引脚顺序与Ls7538芯片对应引脚焊好,将原电路板上的R6去掉,芯片的⑥脚接Vdd.加电触摸灯座,灯泡亮度的步进次序为低亮、低中亮、高中亮、最亮、灭5种亮度状态并循环变化。

    时间:2017-12-19 关键词: 调光台灯 灯光控制

  • 基于AT89C2051单片机三路分段开关的设计与制作

    基于AT89C2051单片机三路分段开关的设计与制作

    分段开关是一种节能电子产品,在只有两根电源线的情况应用它可对具有多盏灯泡、日光灯、节能灯的灯具进行分组控制,避免照明电路重新布线之苦。常见的分段开关用—位开关控制,通过开关不同的次数产生不同的亮灯状态。这种控制方式有两个缺陷:一是控制过程中灯泡被不断的开关,由于灯泡、日光灯、节能灯的使用寿命跟开关次数有很大的关系,这种方式很容易造成损坏;二是使用比较麻烦,假如灯具中有三组灯,必须开关四次才能打开所有的灯。下面介绍一种用单片机设计的三路分段开关,控制面板上使用一只开关和三只按钮,打开开关后只要按动不同的按钮就能控制不同的灯组,三组灯具独立控制,具有使用直观方便的特点。 一、电路工作原理 分段开关由控制面板和接收控制器两部分组成,控制面板装在开关盒上,接收控制器装在灯具上。控制面板和接收控制器用两根电源线连接。’控制信号采用电力载波的方式,通过电源线传输,为了防止50Hz交流电源的干扰,便于分离,使用100kHz高频脉冲信号作为控制信号。为了简化电路,采用对脉冲计数的方式区分不同的控制信号。   1、控制面板电路 控制面板主要产生不同的控制信号以控制不同的灯组。 电路见下图。IC1中的与非门A1、A2及电阻R1~R4、电容C1~C3等组成延时电路。下面以按下S1为例说明其工作原理:当S1没有按下时,A1的输入端为低电平,所以经两次反相后A2也输出低电平;当S1按下时,由于C1上的电压不能突变,A1的输入端为高电平,A2也输出高电平,此后C1经R4充电两端的电压逐渐上升,A1输入端的电位逐渐下降,当电位下降到VDD/2即4.5V以下时,A2的输出由高电平转换为低电平。这样当分别按下按钮S1NS3时,A2输出端分别产生脉冲宽度为15mS、23mS、34mS三种不同的单次正脉冲信号,分别作为多谐振荡器的控制信号。与非门A1、A2、电阻R5、R6、电容C5等组成多谐振荡器,振荡频率约100kHz,当A2输出高电平时多谐振荡器工作,A4输出100kHz的脉冲信号。由于其输出脉冲信号的个数受A2输出的高电平的时间控制,因此按下S1~S3中不同的按钮,A4就能输出不同的脉冲个数,对应的脉冲个数分别约为1500、2300、3400。三极管VTl、高频变压器T1等组成输出电路,把A4输出的脉冲信号经VT1放大后通过C8输送到电源线上。L1是高频扼流电感器,它可以防止100kHz的脉冲信号被其它用电设备短路,也能防止其对外产生干扰信号。 C7、VD2、VD3、C6等组成电容降压式电源电路,其中经稳压二极管VD1稳压的9V电源供IC1使用。 2、接收控制器电路 接收控制器电路见图2。电路由接收电路、单片机电路和电源电路等部分组成。 R1、C1组成单片机的复位电路,接通电源后单片机AT89C2051的复位端1脚获得一个高电平复位脉冲,使得单片机进入程序所设定的初始状态,其引脚P1.0输出高电平,P1~1、P1.2输出低电平,三极管VTl导通,VT2、VT3截止,使得继电器K1吸合,K2、K3处于释放状态,这样当打开控制面板上开关S4后第一组灯点亮,其它两组灯均熄灭。使用时一般将常用的一组灯接在K1的控制触点上。 C4、T1、\/T1等组成输入信号处理电路,C4.起到隔离50Hz交流信号的作用,为了提高抗干扰能力,VT1没有加直流偏置电压,其集电极输出的幅度为5V的脉冲信号通过单片机P3.4脚输入给单片机进行处理。单片机根据输入的脉冲信号的个数决定改变引脚P1.0~P1.2的工作状态,具体的说就是1500个左右的脉冲信号对应P1.0,2300个左右的脉冲信号对应P1.1,3400个左右的脉冲信号对应P1.2。 下面以第二路为例说明电路的工作过程,接通电源后,按一下按钮S2,则单片机的P1.1端由低电平转换为高电平,继电器K2吸合,对应的常开触点k2闭合接通相应的灯组,再按一下S2则单片机的P1.1端由高电平转换为低电平,关闭对应的灯组。其余两路的工作过程以此类推。当控制某一路的工作状态时,其它两路的工作状态不受影响,即每一路均可独立控制。 C5、VD4~VD8、IC2等组成电容降压式电源电路,提供+12V和+5V电源。电路中L1的作用和控制面板电路中的L1相同。 二、程序介绍 程序采用C语言编写,将定时器TO设定为计数器,P3.4脚作计数脉冲的输入端。定时器T0对输入的脉冲信号进行计数,通过对脉冲数量的判断就能知道控制面板上按下了那一个开关,从而改变相应的继电器的工作状态。 程序清单如下: #include unsignedchari,DelayTime; unsignedintn: sbitP1_O=p1^0; sbitP1_1=P1^1; sbitP1_2=P1^2; sbitP3_4=P3^4; voiddelay(DdayTime)//延时子程序 { for(;DelayTime>0;DelayTime——) { for(i=0;i<250;i++); } } voiDMAin(void)//主程序 { P1_0=1; P1_1=O; P1_2=0; TMOD=0x05; //定时器TO工作于方式1计数 TH0=0; TL0=O: TRO=1://开定时器TO for(;;) { while(P3_4=1);//判断有没有 输入脉冲 TR0=1://开定时器TO delay(50); //延时50mS,让定时器TO计数 TRO=O://关定时器TO n=TL0ㄧ(TH0<<8);//取计数值 TH0=0; TLO=O: if(n>1300&&n<1700)//若脉 中个数为1500左右 P10=!P10://P1.O输 出电平取反 elseif(n>2000&&n<2600)//若 脉冲个数为2300左右 P1_1=!P1_1;//P1.1输 出电平取反 elseif(n>3000&&n<3800)//若 脉冲个数为3400左右 P1_2=!P1_2;//P1.2输 出电平取反 } } 程序中“while(P3_4==1):”检测P3.4脚是否为高电平,在控制面板没有发出脉冲信号时P3.4脚始终为高电平,程序处于等待状态;一旦发出脉冲信号后P3.4.脚就会出现低电平,程序检测到后即向下执行,定时器T0对P3.4脚输入的脉冲信号进行计数。由于控制面板发送控制信号最长的持续时间为34mS,因此这里选用50mS的时间让定时器TO进行计数,保证脉冲信号不丢失。计数结束后程序对计数值进行筛选,由于控制面板采用了RC振荡器,其频率稳定性较差,为了提高电路工作的可靠性,在筛选时允许脉冲信号的个数有一定的误差。 三、安装和调试 控制面板中IC1选用CMOS与非门集成电路CD4011,电容C1、C2、C3、C5选用稳定性较好的涤纶电容器,以保证电路的稳定性。S1~S4选用轻触按钮开关。电感器L1磁芯使用E16的铁氧体磁芯,用巾φ0.41的漆包线绕100T,高频变压器T1使用E1 3的铁氧体磁芯,用φ0.19的漆包线初级绕200T,次级绕50T。 接收控制器中IC1用ATMEL公司的AT89C2051单片机集成电路,IC2用小功率三端稳压集成电路78L05。X1用12MHz的石英晶体。VD1~VD7用整流二极管1N4004,VT1用三极管2SC945,VT2~VT4用三极管2SCl815。继电器K1~K3用型号为HRS1-S、12VDC的继电器,其触点负荷为3A120/220VAC。 电感器L1控制面板中的L1参数一样,高频变压器T1使用E13的铁氧体磁芯,用φ0.19的漆包线初、次级均绕100T。。 安装前用编程器将编译好的目标文件switch.hex写入AT89C2051芯片。 安装完成后的调试工作主要是调整控制面板的延时时间和多谐振荡器的振荡频率,调试时打开控制面板的电源开关S4,然后依次按动按钮开关S1、S2、S3,看接收控制器中相应的继电器有没有的动作,如果都没有反映,在电路没有问题的情况下,可能是控制面板的输出频率误差较大,适当整电路中R6或C5的参数即可解决问题,有条件的话可用频率计测量A4的输出频率,把A1的输入端和+9V用导线连接即可进行测量。在这之后如果有某一个按钮开关按下没有反映,说明这一路延时误差较大,可改变其相应的延时电容器的容量。最后依次按动发射机的三个按钮S1~S3,如果对应的三路继电器的工作状态均能发生变化的话,调试工作就完成了。

    时间:2017-12-15 关键词: at89c2051 单片机 分段开关 灯光控制

  • 32W日光灯镇流器电路图

    32W日光灯镇流器电路图

    电路如下图所示。该电路由整流滤波电容、高频振荡电路以及输出负载屯路三部分构成。 交流220V经整流滤波输出约300V直流为振荡电路提供电源。开机后,电源经R5对C3充电,使Vc3迅速升高,从而使VT2迅速达到饱和导通;此时由于T的反馈作用使VTI截止。VT2一旦导通,则Vc3下降,流过L2的电流减小,引起L2两端一个上负下正的电压。据同名端原则,L1得到上正下负的反馈电压,从而使VTI迅速饱和导通,同时T的正反馈作用又使VT2迅速截止,如此周而复始形成振荡方波(R6D6、R3D5起续流作用)。负载回路由L3、L4、C4构成。VTI、VT2产生的高频振荡方波由L3加给负载作激励源。灯管点亮前,由C4、L4等形成很大的谐振电梳流过灯丝,使管内氢气电离,进而使水银变为水银蒸汽,C4两端的高电压又使水银蒸汽形成弧光放电,激发管壁荧光粉发光。灯管点亮后,C4基本上不起作用,此时L4则起阻流作用。 常见故障 1. VTl、VT2击穿进而导致D1-D4被击穿,此时将引起电源短路; 2.R4偏置损坏; 3.振荡电路中L5.L6易损坏; 4.负载电路中C4因高压易被击穿。 最后特别说明,目前市场上所见的各种40W、32W节能日光灯以及各种环形灯,均可参考此电路进行分析。  

    时间:2017-11-22 关键词: 日光镇流器电路图 镇流器电路图 灯光控制

  • 110V供电的节能灯电子镇流器电路图及设计要点

    110V供电的节能灯电子镇流器电路图及设计要点

    通常设计110V的EB比220V的EB难度要高点,尤其是高功率因数的,下面以几副常规的原理图引领大家进入文章的主题。   图1 220V通用节能灯电子镇流器电路图   图2 100-110V倍压线路   图3 100-110V直接驱动电路图A   图4 100-110V直接驱动线路A 为何110V的EB比220V的EB难度要高,最直接的影响是灯的启动问题,尤其是整灯在高温低压时,容易出现灯管不能成功启动,只有两边灯丝发红。原因是在高温时磁环和三极管的驱动能力降低,以至灯启动电压和灯启动电流供应不足而不能使灯管成功引燃。灯启动电压和启动电流供应不足也影响低温低压时灯的启动。另外,要想EB输出相同的功率,110V的EB的输出电流自然要比220V的输出电流大一倍,输出电流受控的关键点是EB的输出电感(也称扼流圈),此电感的选值太大,输出功率不足。选值太小,便会引至EB的工作频率严重超标,三极管的开关损耗会上升,引至管子发热。 在线路的拓朴上,以上四副原理图是一样的,都是串联谐振正反馈电路,只是有一些巧妙的地方和元器件的数值选取不同。此电路的最佳工作状态,必须符合:   式1 式中:Fw为工作频率。Fo为整个谐振电路的固有频率。以简单的词语说明就是:工作频率与输出电感和谐振电容的固有频率要相等,电路才能工作于最佳状态,此时负载电路等效于一个电阻,可提高整个EB的效率,降低热损耗,整机性能上升。 图1是常规的220V原理图,图2是110V经过倍压的原理图。图3为110V双谐振电容直接驱动原理图,图4是双谐振电容与灯丝交叉的直接驱动原理图。 图1不适宜用在110电路当中,何解?是因为要维持确定的功率,输出电感L2必须选得很小,要符合上式,谐振电容C6将要选取得很大,而C6不能选取得太大,因为太大了,启动电压将降低。原因是:设有一高频电流流过灯丝,C6增大,等效于C6的电阻减小,C6两端的电压便下降,输出电感和灯丝的压降便上升,C6两端的电压下降,等于灯管电压下降,便很容易出现前文所述的高温不能启动问题。 因为这样,人们便研究出了如图2所示的倍压整流电路,D1,D1,C1构成倍压全波整流滤波电路,整流滤波后的电压可用下式表示:   式2 式中:Vo为输出直流电压,Vin为输入交流电压。此电路的缺点是在120V以上的线路当中难以被采用,如127V的电子节能灯,原因?你可以按上式算一算120V的节能灯,在正110%的电压环境132V交流电压供给的情况下整流滤波后的电压有多高,耐压差一点的三极管受得了吗?还得提醒你:三极管在高温时它的最高耐压值比常温耐压值是会有小许下降的。当供电电压超过三极管最高耐压值,三极管便出现二次击穿,引起集电极和发射极短路。 图3中比图1增加了补偿电容C0,可有效的符合谐振公式(式1),令EB的效率提高了很多,启动性能也大为提高,是较为理想的直接驱动电路。此电路的磁环材料宜选用BS温度曲线较为平坦的2K或2.5K材料。三极管的集电极电流Ic和放大倍数β宜大些。此电路也有一个较大的缺点,就是当灯工作了一定时间后,灯管阴极完全老化,灯丝开路,EB电路因C0的接入仍然构成串联谐振正反馈电路,线路仍然工作,线路功率会比正常时大一倍,若此时EB不损坏,灯管两端发红,温度很高,足可以将固定灯管的塑料件溶掉。 图4是比图3更理想的直接驱动电路,采用双谐振电容与灯丝交叉的方法取得更好的启动性能,工作频率与固有频率更为贴近。 图1和图2整流滤波后的电路对电流要求不高,并且供电电压比价高,故负反馈电阻(也即发射极电阻)可选得大些,以15W的EB为例,可选用2.2欧姆的。但图3和图4中反馈电阻适宜小点或甚至直接不用。 电解电容的选取,必须保证灯的电流波峰系数小于1.7,保证这个参数的前提条件是增大电解电容的容量,增大电解电容的容量以后会导致输入电流总谐波的提高,有些国家或地区是对电流总谐波有要求的,例如我国的台湾地区,节能灯的输入电流总谐波不能高于120%,有时为了使两者都符合要求,一般在电源输入端串联一个3-10Ω的大功率线绕电阻,提高阻性负载来降低电流总谐波,此电阻的阻值不宜过大,以免过高的功耗而使其严重发热。还有,不能选用炭膜电阻,因为炭膜电阻抗电流冲击的能力并不是那么理想的。 磁环脉冲变压器与负载电路的关系,就问题而言,请先看下图:   图5 图5中:A,B两端为高频输入端,TR为磁环脉冲变压器,L为输出电感,C1为谐振电容,C2为隔直电容,OUT1,OUT2为三极管的驱动源。它们构成了一个完整的LC串联电路。 我们先讨论一下TR初级圈数与次级圈数多少对输出电压大小的影响问题,从很表面来说,根据变压器的比值:   可以说:初级的圈数越小,次级的圈数越多,输出的电压就越高。以上概念是有道理的,可别忽略了初级线圈是与输出电感L,谐振电容C1,隔直电容C2串联的,初级的圈数越小,它在回路的等效电阻便越小,它的压降就越小,也就是它在回路拿到的电压就越低,输出反而小了。TR初级的圈数与输出电感L的关系为:输出电感L大,磁环脉冲变压器初级的圈数跟着大,输出电感L小,磁环脉冲变压器初级的圈数跟着小。但输出电压的大小要符合三极管的驱动要求,不能欠电压激励,以免三极管工作在放大区,也不能过激励,这样容易使延迟时间过长,增加开关损耗,管子发热,更严重会出现共态导通,烧毁三极管。详细的驱动参数请参阅你所用的三极管的数据表。 110V直接驱动线路对磁环的材料也有较严格的要求,一般合适选用BS随温度变化而变化不大的低磁导率材料,如2K或2.5K的材料。下图中,图A是比较理想的。   图6 110V直接驱动线路对三极管的要求,主要是集电极电流Ic一定要有足够的余量,保证在高温时能向灯提供足够的启动电流,使灯成功引燃。另外,放大倍数适宜大些(如β=25-35),耐压大于300V就行了。 工作频率,以我们目前手头上的双极型三极管,28-40KHz是最为合适的。另外还要视能源之星和其他国家的安规认证要求。 总体而言,110V的节能灯EB设计的要点是灯的启动和灯的谐振适应问题。具体的定值还要你在实际操作中做适当调整。其它元器件的质量一定要过关。

    时间:2017-11-22 关键词: 节能灯 电子镇流器电路图 灯光控制

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