恒照度自適應(yīng)調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)
2015-03-18 14:33:51 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
本文針對(duì)傳統(tǒng)照明能效低、耗電量大等問(wèn)題,設(shè)計(jì)了LED恒照度調(diào)光驅(qū)動(dòng)器。系統(tǒng)使用恒流LED控制芯片NCL30160作為L(zhǎng)ED光源驅(qū)動(dòng)電路,采用TSL2561光照度傳感器采集室內(nèi)光照度,通過(guò)處理器相應(yīng)算法進(jìn)行閉環(huán)控制,實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的恒照度調(diào)光。該算法實(shí)現(xiàn)了PWM波形平滑變化,避免因PWM突變?cè)斐砷W光。同時(shí),系統(tǒng)增加了人體運(yùn)動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)無(wú)人、有人時(shí)的不同調(diào)光方案,使設(shè)計(jì)進(jìn)一步節(jié)能和智能化。
1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介及工作原理
系統(tǒng)由PIC16F690單片機(jī)、TSL2561光照度傳感器、LED光源和LED驅(qū)動(dòng)電路4部分組成。由于LED的亮度與工作電流成正比,故調(diào)節(jié)工作電流即可調(diào)節(jié)LED的發(fā)光亮度。目前主要有調(diào)節(jié)正向電流和脈沖調(diào)制調(diào)光兩種調(diào)光方法。由于脈寬調(diào)制調(diào)光具有不會(huì)產(chǎn)生任何色彩偏移、調(diào)光精度高、結(jié)合數(shù)字技術(shù)調(diào)光、調(diào)光范圍寬、不閃爍等優(yōu)點(diǎn),故本文選用脈沖調(diào)制調(diào)光。
系統(tǒng)主要由TSL2561采集光照度反饋給PIC16F690處理芯片,經(jīng)過(guò)PIC16F690進(jìn)行相應(yīng)的算法處理,輸出隨光照度規(guī)律變化的PWM波形,經(jīng)過(guò)帶有PWM接口的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED燈從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光。系統(tǒng)框圖如圖1所示。
同時(shí),在本系統(tǒng)中加入了人體運(yùn)動(dòng)控制以及按鍵控制,能夠檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)在無(wú)人時(shí)自動(dòng)關(guān)閉LED燈,進(jìn)一步減少電能浪費(fèi);按鍵能夠調(diào)節(jié)PWM波形的頻率以及設(shè)定環(huán)境最大光照度,使系統(tǒng)更為人性化。
1.1 PIC16F690單片機(jī)
PIC16F690單片機(jī)具有高性能的RISC CPU、低功耗以及豐富的外設(shè)資源,能夠滿足本系統(tǒng)的硬件資源需求。由于該款單片機(jī)資源豐富,既滿足系統(tǒng)需求,又不十分浪費(fèi)資源,故降低了控制器成本。
1.2 TSL2561光照度傳感器
TSL2561是TAOS公司推出的一種高速、低功耗、寬量程、可編程靈活配置的光強(qiáng)度數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片。該芯片的應(yīng)用能夠提供最好的顯示亮度并降低電源功耗。TSL2561具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
①可編程配置許可的光強(qiáng)度上下閾值,當(dāng)檢測(cè)光照度超過(guò)閾值時(shí)能產(chǎn)生中斷信號(hào);
②數(shù)字輸出符合標(biāo)準(zhǔn)的SMBus和I2C總線協(xié)議;
③可編程控制模擬增益和數(shù)字輸出時(shí)間;
④超小封裝和超低功耗;
⑤自動(dòng)抑制50 Hz/60 Hz的光照波動(dòng)。
TSL2561的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。其內(nèi)部有兩個(gè)光敏二極管通道,即通道0和通道1,其中通道0對(duì)可見(jiàn)光和紅外線都敏感,通道1僅對(duì)紅外線敏感。流過(guò)光敏二極管的電流經(jīng)過(guò)積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,轉(zhuǎn)換完后將數(shù)字量存入芯片內(nèi)部的寄存器中。積分式A/D轉(zhuǎn)換器將在一個(gè)積分周期完成后自動(dòng)進(jìn)行積分轉(zhuǎn)換過(guò)程。TSL2561可以通過(guò)對(duì)其內(nèi)部16個(gè)寄存器設(shè)定來(lái)控制,該16個(gè)寄存器可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的SMBus或者I2C總線協(xié)議訪問(wèn)。
2 硬件設(shè)計(jì)
2.1 控制電路設(shè)計(jì)
控制電路主要由PIC16F690的最小系統(tǒng)組成,包括復(fù)位電路、輸入按鍵電路、下載調(diào)試電路、供電電路、晶振電路以及相應(yīng)的信號(hào)輸入/輸出接口。
由于本系統(tǒng)的研究重點(diǎn)在于調(diào)光算法,且系統(tǒng)屬于小功率,故供電電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的阻容電路。芯片供電電壓為3.3 V,采用ASM1117穩(wěn)壓芯片。
下載調(diào)試電路根據(jù)微芯公司提供的資料,采用微芯集成仿真器ICD3,接口電路根據(jù)官方資料設(shè)計(jì)。復(fù)位電路以及晶振電路按照常用電路設(shè)計(jì)。總體硬件框圖如圖3所示。
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據(jù)TrendForce集邦咨詢分析,截至2023年,全球傳統(tǒng)乘用車(chē)中LED頭燈的普及率已達(dá)72%,而在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域,這一比率更是高達(dá)94%;預(yù)計(jì)2024年,這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)將分別上升至75%與96%。
英飛凌科技股份公司推出新一代觸控控制器——PSoC? GEN8XL汽車(chē)多點(diǎn)觸控控制器(IAAT818X)。該觸控控制器專(zhuān)為24英寸及以下的OLED和Micro-LED 顯示屏設(shè)計(jì),其性能和幀速率均能滿足當(dāng)今的需求。
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