CN109089359A - 一种基于单片机的荧光灯自动调光装置 - Google Patents

一种基于单片机的荧光灯自动调光装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于单片机的荧光灯自动调光装置，本装置主要由五大电路构成,分别是:系统控制电路、系统供电电路、信息采集电路、无线通讯模块、荧光灯驱动电路。

Description

一种基于单片机的荧光灯自动调光装置
技术领域
本发明涉及一种基于单片机的荧光灯自动调光装置。
背景技术
目前楼宇内灯光控制大多还是由人工控制,这样造成电能的浪费,本自动调光系统以单片机作为控制器的控制芯片,结合光敏电阻以及人体红外热释电传感器,来检测环境外界光强和人体活动。实现室内灯光的自动控制,节约了楼宇建筑的电能消耗。
发明内容
一种基于单片机的荧光灯自动调光装置，本装置主要由五大电路构成,分别是:系统控制电路、系统供电电路、信息采集电路、无线通讯模块、荧光灯驱动电路。
控制模块采用单片机作为控制器的控制芯片，单片机是采用高性能硅栅 CMOS工艺以及装载CPU内核的单芯片微型计算机，该单芯片微型计算机采用 16位CPU内核,内置Flash存储器,并且具有1M字节的地址空间和高速执行指令的能力。单片机是R8C/25单片机。R8C/25单片机自身储存信息,需配置复位电路、晶振电路和程序下载口。控制系统的电源部分主要由5V的数字电源和 12V的荧光灯的驱动电源组成，采取市电供电，通过双输出的变压器将幅值为 220V的交流电转变成幅值15V的交流电,再通过整流桥转变成17V左右的直流电,该直流电经过滤波和稳压芯片之后,形成双路输出且都为12V；其中一路还需要经过稳压芯片将电压稳定在5V,该5V用作单片机的数字电源。
室内的环境光和人体存在与否是系统的主要输入参数,环境光采集器件光电传感器选自光敏二极管和光敏三极管以及光敏电阻。
上述光敏电阻的制作材料为硫化镉,该材料在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性。
人体存在信号的采集电路采用了逻辑电平输出的人体红外感应模块构成, 当有人进入其感应范围则输入高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平；热释电红外传感器能将检测到的人发射的红外线转换成电信号输出；如果单片机接收到传感器输出的是高电平,则认为有人体存在。
高亮荧光灯导通电压为3.0V～4.3V；当加载在荧光灯两端的电压小于导通电压,此时荧光灯几乎没有电流通过,荧光灯不会点亮；荧光灯的光通量和通过它的正向电流成正比,可以通过控制其正向电流来调节其亮度；在进行PWM调光时, 最大电流不应该超过最小电流的3倍。
附图说明
图1为本发明提供的基于单片机的荧光灯自动调光装置的控制系统硬件结构图。
具体实施方式
本系统主要由五大电路构成,分别是:系统控制电路、系统供电电路、信息采集电路、无线通讯模块、荧光灯驱动电路。控制系统硬件结构图如图1所示。
1系统控制电路
本系统的控制模块例如采用R8C/25单片机作为控制器的控制芯片。R8C/25 是采用高性能硅栅CMOS工艺以及装载R8C/Tiny系列CPU内核的单芯片微型计算机。该单芯片微型计算机采用16位CPU内核,内置Flash存储器,抗干扰能力强。既有高功能指令又有高效率指令,并且具有1M字节的地址空间和高速执行指令的能力。
由于R8C/25单片机自身拥有丰富的资料,所以其最小系统不需过多的配置, 只需配置复位电路,晶振电路和程序下载口即可。
2系统供电电路
该控制系统的电源部分主要由5V的数字电源和12V的荧光灯的驱动电源。采取市电供电。通过双输出的变压器将幅值为220V的交流电转变成幅值15V 的交流电,在通过整流桥转变成17V左右的直流电,但是该直流电的波动,经过滤波和L7812稳压芯片之后,让电压稳定在12V,但是双路输出都为12V而单片机最小系统所需要的电源在5V左右,不能超过5.3V,因此其中一路还需要经过 L7805稳压芯片将电压稳定在5V,该5V用作单片机的数字电源。而对于无线通讯模块的供电电源为3.3V,因此在之前的5V基础上通过L1117稳压芯片将电压再次稳压到3.3V。
3信息采集电路
室内的环境光和人体存在与否是系统的主要输入参数,因此室内的环境光和人体存在成为系统信息采集的主要对象。常见的环境光采集器件光电传感器有光敏二极管和光敏三极管以及光敏电阻,根据需求,选用光敏电阻配合电压模数转换电路更加有效并且价格便宜。此外,人体传感器要求灵敏度高,可靠性强,本系统采用了逻辑电平输出的HC-SR501型号的人体存在传感器。
3.1环境光采集电路
光敏电阻又称光导管,常用的制作材料为硫化镉,该材料具有在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性。自然光或者某一安装环境下的光强采集电路为一个电阻与光敏电阻串联后接到电源上,光敏电阻分得的电压接与单片机的A/D转换管脚AN5。其工作原理是通过分压电路的分压值巧妙地将光强信号转变成电压信号。在阻值上R4选择为10K,而当光强较强是,由于光敏电阻值会呈现低阻值状态,电阻值不到0.5K,这也就意味着在该光敏电阻上的电压降在1V以下,那么单片机的A/D转换管脚AN5进行A/D转化时,则会得到一个较小的数值。但是当某一时刻光线比较暗,使得该光敏电阻呈现了高阻值状态,能够达到300K左右,这就意味着电阻R4与此时的光敏电阻相比几乎可以忽略不计,该光敏电阻的压降几乎能够接近5V,当然该电压的A/D采样的值将会比之前的大很多。
当然环境光的变化是非常柔和的,不会出现突变,所以当光强在缓慢变化的过程中,AN5的A/D采样的数值,必然会有一个峰峰值的差距,在这个较大的信息差之间,实际上可以进行分段处理,将这个差值分成几个层次来反映光强的不同程度。
3.2人体存在信号采集电路
人体存在信号的采集电路采用了逻辑电平输出的HC-SR501型号的人体红外感应模块构成。
HC-SR501红外感应模块灵敏度高,可靠性强,可以全自动感应,当有人进入其感应范围则输入高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平。输出低电平。热释电红外传感器能将检测到的人发射的红外线转换成电信号输出。如果单片机接收到传感器输出的是高电平,则认为有人体存在。人体传感器的1号引脚为电源信号端,3号引脚为地信号端,2号引脚为采集信号输出端。
4荧光灯驱动电路
本发明采用高亮白光荧光灯进行调光控制。高亮荧光灯一般导通电压约为 3.0V～4.3V。当加载在荧光灯两端的电压小于导通电压,此时荧光灯几乎没有电流通过,荧光灯不会点亮。由于荧光灯的光通量和通过它的正向电流成正比, 所以可以通过控制其正向电流来调节其亮度。同时,在荧光灯的正向电流达到额定电流的70％以上后,其绝大部分的电流被转化成了热能,所以在进行PWM调光时,最大电流不应该超过最小电流的3倍。
经过单独的实验,最终确定电源的电压与限流电阻值,使得荧光灯的功率保持在最大,实际上是最为简单的用三极管作为控制开关来控制主回路的通断。当控制极为高电平,则灯亮,反之则灭。
5系统软件设计
在单片机硬件系统的基础上,再配上相应的软件,才能构成一个完整的系统。用户软件的开发与系统硬件有着密切的关系。在系统的硬件及输入输出方法确定后,程序软件就可以完全独立的进行设计、开发。在本系统的设计过程中,总体设计采用自上至下的设计思想将主程序设计好,而在各个部分展开成从属程序或子程序时,是将各个小模块分别进行设计和编程,同时在编程的过程中又用到了结构程序设计的思想。本控制系统软件模块主要包括:系统死循环主程序、信号采集模块、无线通讯模块、PWM调光驱动模块。
常用的荧光灯调光方式是PWM调光,这种方式是通过改变流过荧光灯的电流时间和关断时间的比而改变其亮度。流过荧光灯的电流是恒定的,而在关断时流过荧光灯的电流是零。PWM调光是通过以人眼察觉不到的频率快速开关荧光灯,为了人眼察觉不到,这个频率应该不小于100Hz。同时PWM调光有利于荧光灯散热。
在荧光灯的驱动电路中可知,灯的亮灭实际上是单片机给出的方波来控制的,单片机发出PWM波之后,在T1间断内,三极管导通,使得荧光灯点亮。相应的T2时段内为熄灭状态。因为PWM波形是一个周期性波形,也就意味着荧光灯是不断地闪烁的。
当这个周期T的值很小时,人眼就分辨不出灯光的闪烁。之所以能够调节荧光灯的亮度是因为当占空比D不同时,在一个周期内灯亮的时常不一样,也就是说灯发出的光的总量是较多的,光强自然也就越高。也可以理解为占空比越高,施加在荧光灯两端的平均电压也就越大,因此亮度越高。
在程序上这点很容易实现,只需要建立延时电路即可。
本发明是以R8C/25单片机为控制电路的控制芯片,通过与相关电路的结合, 实现对荧光灯的调光控制。系统的硬件电路一般采用简易和性价比高的芯片, 使电路设计简化,降低成本,使系统的可推广性更强,同时节省了单片机的I/0 口资源,使系统的进一步扩展有很大的空间。系统自动调光软件程序的实现采用分块模式去编写,将不必要的延时程序减少到最少,使系统的运行效率大大提高。系统的硬件及软件设计完成后进行了联合调试,调试结果表明系统可以完成预期目标进行自动调光,该设计可以大大节省电能资源。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于单片机的荧光灯自动调光装置，其特征在于，本装置主要由五大电路构成,分别是:系统控制电路、系统供电电路、信息采集电路、无线通讯模块、荧光灯驱动电路。
2.如权利要求1所述的荧光灯自动调光装置，其特征在于，控制模块采用单片机作为控制器的控制芯片，单片机是采用高性能硅栅CMOS工艺以及装载CPU内核的单芯片微型计算机，该单芯片微型计算机采用16位CPU内核,内置Flash存储器,并且具有1M字节的地址空间和高速执行指令的能力。
3.如权利要求2所述的荧光灯自动调光装置，其特征在于，单片机是R8C/25单片机。
4.如权利要求3所述的荧光灯自动调光装置，其特征在于，R8C/25单片机自身储存信息,需配置复位电路、晶振电路和程序下载口。
5.如权利要求1-4任意一项所述的荧光灯自动调光装置，其特征在于，控制系统的电源部分主要由5V的数字电源和12V的荧光灯的驱动电源组成，采取市电供电，通过双输出的变压器将幅值为220V的交流电转变成幅值15V的交流电,再通过整流桥转变成17V左右的直流电,该直流电经过滤波和稳压芯片之后,形成双路输出且都为12V；其中一路还需要经过稳压芯片将电压稳定在5V,该5V用作单片机的数字电源。
6.如权利要求1-5任意一项所述的荧光灯自动调光装置，其特征在于，室内的环境光和人体存在与否是系统的主要输入参数,环境光采集器件光电传感器选自光敏二极管和光敏三极管以及光敏电阻。
7.如权利要求6所述的荧光灯自动调光装置，其特征在于，上述光敏电阻的制作材料为硫化镉,该材料在特定波长的光照射下,其阻值迅速减小的特性。
8.如权利要求6-7任意一项所述的荧光灯自动调光装置，其特征在于，人体存在信号的采集电路采用了逻辑电平输出的人体红外感应模块构成,当有人进入其感应范围则输入高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平；热释电红外传感器能将检测到的人发射的红外线转换成电信号输出；如果单片机接收到传感器输出的是高电平,则认为有人体存在。
9.如权利要求1-8任意一项所述的荧光灯自动调光装置，其特征在于，高亮荧光灯导通电压为3.0V～4.3V；当加载在荧光灯两端的电压小于导通电压,此时荧光灯几乎没有电流通过,荧光灯不会点亮；荧光灯的光通量和通过它的正向电流成正比,可以通过控制其正向电流来调节其亮度；在进行PWM调光时,最大电流不应该超过最小电流的3倍。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201037611Y (zh) * 2007-04-29 2008-03-19 费子翔 具有自动稳光功能的led台灯
CN203252415U (zh) * 2013-05-09 2013-10-30 江苏海事职业技术学院 一种多功能窗帘控制系统
CN203574895U (zh) * 2013-10-25 2014-04-30 万斌 一种智能照明系统
CN204191008U (zh) * 2014-11-21 2015-03-04 佛山冠今光电科技有限公司 一种简易高pfc架构可控硅调光led驱动电源
CN204795719U (zh) * 2015-06-09 2015-11-18 东莞市思帝科安防技术有限公司 一种具有远程设置功能的感应灯系统
CN204887530U (zh) * 2015-05-12 2015-12-16 广东凯乐斯光电科技有限公司 多路输出led远程智能控制调光电源
CN105636265A (zh) * 2015-12-29 2016-06-01 中国计量学院 一种新型led教室灯
CN106061043A (zh) * 2016-07-26 2016-10-26 华南理工大学 一种基于自适应调光的led智能照明系统及其方法
CN206061245U (zh) * 2016-08-22 2017-03-29 中国十七冶集团有限公司 一种智能照明装置
CN107072016A (zh) * 2017-06-13 2017-08-18 安徽讯桥信息科技有限公司 一种楼宇公共区域的照明控制系统
CN206611614U (zh) * 2017-04-11 2017-11-03 陕西尚品信息科技有限公司 一种基于环境控制的模拟路灯控制系统
CN107493621A (zh) * 2017-04-19 2017-12-19 安徽华脉科技发展有限公司 一种智能建筑照明节能控制系统
CN108322973A (zh) * 2018-03-21 2018-07-24 成都杠上花信息技术有限公司 一种基于大数据平台的路灯管理系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201037611Y (zh) * 2007-04-29 2008-03-19 费子翔 具有自动稳光功能的led台灯
CN203252415U (zh) * 2013-05-09 2013-10-30 江苏海事职业技术学院 一种多功能窗帘控制系统
CN203574895U (zh) * 2013-10-25 2014-04-30 万斌 一种智能照明系统
CN204191008U (zh) * 2014-11-21 2015-03-04 佛山冠今光电科技有限公司 一种简易高pfc架构可控硅调光led驱动电源
CN204887530U (zh) * 2015-05-12 2015-12-16 广东凯乐斯光电科技有限公司 多路输出led远程智能控制调光电源
CN204795719U (zh) * 2015-06-09 2015-11-18 东莞市思帝科安防技术有限公司 一种具有远程设置功能的感应灯系统
CN105636265A (zh) * 2015-12-29 2016-06-01 中国计量学院 一种新型led教室灯
CN106061043A (zh) * 2016-07-26 2016-10-26 华南理工大学 一种基于自适应调光的led智能照明系统及其方法
CN206061245U (zh) * 2016-08-22 2017-03-29 中国十七冶集团有限公司 一种智能照明装置
CN206611614U (zh) * 2017-04-11 2017-11-03 陕西尚品信息科技有限公司 一种基于环境控制的模拟路灯控制系统
CN107493621A (zh) * 2017-04-19 2017-12-19 安徽华脉科技发展有限公司 一种智能建筑照明节能控制系统
CN107072016A (zh) * 2017-06-13 2017-08-18 安徽讯桥信息科技有限公司 一种楼宇公共区域的照明控制系统
CN108322973A (zh) * 2018-03-21 2018-07-24 成都杠上花信息技术有限公司 一种基于大数据平台的路灯管理系统

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