CN201795308U - 一种基于ZigBee技术可无线组网室内LED灯 - Google Patents

一种基于ZigBee技术可无线组网室内LED灯 Download PDF

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Abstract

一种基于ZigBee技术可无线组网室内LED灯，由ZigBee通信模块、LED灯驱动电路、LED灯组模块和主控制器组成；采用新型大功率、长寿命、低功耗LED做发光源，高效率、宽工作电压开关电源对LED灯进行恒流驱动；无线网络采用低功耗、近距离无线组网通讯技术——ZigBee。利用ZigBee技术室内所有灯具的工作状态、当前照度百分比等内容将实时在主控制器的LCD上进行显示，通过主控制器LCD上的触摸屏使用者可以方便对室内某盏或某些灯具进行无线控制。

Description

一种基于ZigBee技术可无线组网室内LED灯
所属技术领域
本实用新型属于大功率发光二极管照明驱动技术领域。
背景技术
目前，传统室内照明主要有白炽灯、荧光灯和卤素灯。白炽灯和卤素灯的最大缺点是灯泡易破碎、寿命短、功耗大；荧光灯最大的缺点是其内含汞，不环保，生产和回收均需做特殊处理。
室内传统调光方式主要有可控硅和红外调光。可控硅调光的缺点是布线繁琐，如果需要对多盏灯具分别调光每盏灯都必须安装独立的可控硅调节器；红外调光的缺点是方向单一、调光距离短。可控硅调光和红外线调光对灯具组网调节能力差。
发明内容
本实用新型针对上述问题，提出可无线组网室内LED灯，采用新型大功率、长寿命、低功耗LED做发光源，高效率、宽工作电压开关电源对LED灯进行恒流驱动；无线网络采用低功耗、近距离无线组网通讯技术——ZigBee。利用ZigBee技术室内所有灯具的工作状态、当前照度百分比等内容将实时在主控制器的LCD上进行显示，通过主控制器LCD上的触摸屏使用者可以方便对室内某盏或某些灯具进行无线控制。
本实用新型的技术方案是：
一种基于ZigBee技术可无线组网室内LED灯，由ZigBee通信模块、LED灯驱动电路、LED灯组模块和主控制器组成。
其中：
ZigBee通信模块由集成ZigBee模块的MC13213单片机作为控制核心。MC13213单片机通过第34、35、36脚分别与不平衡变压器2450BL18B200E(T1)的第2、4、3脚连接，再通过和不平衡变压器2450BL18B200E(T1)第1脚经电容(C16)连接的天线2450AT43A100E(A1)实现数据的调制接收与发射。MC13213单片机的第28和29脚分别与晶体CX3225SB 16000(Y1)的第1和3脚连接，晶体CX3225SB 16000(Y1)为单片机内部集成的ZigBee模块提供标准16M频率。ZigBee通信模块电源的获取和对LED灯驱动电路的控制是通过8芯插针(J1)实现的，8芯插针(J1)的第1到8脚分别连接MC13213的第45、40、53、48、15、20、21和40脚。
LED灯驱动电路的工作原理是：输入交流电压220V，经过共模电感(1L1)对信号进行EMI滤波，由4个整流二极管1N4007(1D1)进行整流变成直流电源，然后经过由电容(1C1、1C8)和二极管(1D9、1D10、1D8)组成的无源PFC对功率因数进行校正，最后经过1C14、1D11和1D5进行RCD吸收后输入到变压器(11T1)的初级绕组。变压器(11T1)两组次级绕组有脉冲输出并构成两个回路，其中第一回路经过二极管1N4148(1D7)整流后通过PWM控制器KA5L0365R(1U1)的第3脚给其供电，PWM控制器KA5L0365R(1U1)通过地2脚调节PWM占空比达到调节变压器(11T1)输出电压的目的；第二回路经过快速恢复二极管FFPF10U60DN(1D12)整流后输出直流，为LED灯组模块和ZigBee通信模块供电。采样电阻(1R14)实时采样LED灯组模块电流，恒流恒压芯片TSM1052(1U6)通过第5脚获取采样电阻(1R14)两端的电压并与其内部0.2V基准电压进行比较通过与第3脚连接的光耦FOD817C(1U2)反馈给PWM控制器KA5L0365R(1U1)实现恒流控制。当LED灯组模块电压与1.2V之比大于1R6与1R8阻值之比时，恒流恒压芯片TSM1052(1U6)通过与第3脚连接的光耦FOD817C(1U2)反馈给PWM控制器KA5L0365R(1U1)进行调节，实现过载保护。LED灯驱动电路对LED灯组模块调光和开关功能的实现是通过与8芯插座(J2)连接的ZigBee通信模块实现的，8芯插座(J2)的第1到8脚分别与8芯插针(J1)的第1到8脚连接。8芯插座(J2)的第4脚是单片机MC13213的PWM输出，经过由电阻(R8、R9、R7)和电容(C15、C14)组成的降压RC滤波电路连接到恒流恒压芯片TSM1052(1U6)的第5脚，通过直接影响采样电阻两端的电压达到调光的目的。8芯插座(J2)的第5脚经过电阻(R13)连接到场效应管FDC6333C(Q1)的第1脚，当该脚输出低电平时LED灯组模块电压与1.2V之比等于电阻(1R6)和电阻(1R8)的阻值之比，实现开灯功能；当该脚输出高电平时LED灯组模块电压与1.2V之比等于电阻(1R6)并联电阻(R12)再和电阻(1R8)的阻值之比，LED灯组模块电压降低实现关灯功能。8芯插座的第6、7脚分别与EEPROM 24LC01B(U2)的第3、1脚连接，单片机MC13213按照IIC协议对EEPROM 24LC01B(U2)进行数据的读取和写入。
LED灯组模块由7颗CREE XRE高亮度LED经回流焊焊接在铝基板上，然后涂抹导热硅脂经特殊工艺固定在散热器上。
主控制器控制核心仍然为ZigBee通信模块，还包含LCD、触摸屏和存储芯片。主控制采用外部电源供电，无操作是LCD背光自动熄灭，同时单片机MC13213进入休眠模式以降低系统功耗。单片机MC13213的第54、55、57、58、59脚分别连接触摸屏驱动芯片ADS7846(U2)的第16、11、15、14、12脚，触摸屏驱动芯片ADS7846(U2)的第2、3、4、5脚分别与四线电阻式触摸屏的X+、Y+、X-、Y-连接，当触摸屏有操作时触摸屏驱动芯片ADS7846(U2)的第11脚将会出现一下降沿，单片机MC13213检测到中断后马上进入正常运行模式。单片机MC13213通过第54、58、59采用SPI方式与触摸屏驱动芯片ADS7846(U2)进行通信，读取触摸点的位置坐标，然后按照预定通信协议进行地址编码，向ZigBee无线网络发送指令实现无线控制。LCD采用彩色LCD，单片机MC13213通过并口方式对彩色LCD进行驱动，配合触摸屏将图形菜单和实时状态进行显示。
本实用新型的有益效果：
1、基于ZigBee和触摸屏技术，大大减少室内布线，控制更加方便；
2、运用高光效LED作为光源，环保、节能；
3、分级控制合理，系统的可扩展性自由、便捷；
4、ZigBee工作频率2.4GHz，全球免执照；
5、灵活的模式选择及多种用户可控参数，更大范围满足不同场合下的不同需求。
附图说明
图1是本实用新型ZigBee通信模块电路原理图。
图2是本实用新型LED灯驱动电路原理图。
图3是本实用新型主控制器电路原理图。
图4是本使用新型总体框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明，以便对本实用新型有更详细的了解。以下所述仅为本实用新型的优选实例，并非据以对本实用新型做任何形式上的限制，故凡是以本实用新型的创作精神为基础所作的任何形式修饰或变更，皆属于本实用新型的范畴。
参见图1、2、3。
一种基于ZigBee技术可无线组网室内LED灯，由ZigBee通信模块、LED灯驱动电路、LED灯组模块和主控制器组成。其特征是所述的ZigBee通信模块是由Freescale内部集成ZigBee模块的单片机MC13213作为控制核心，通过输出不同占空比PWM经LED灯驱动电路对LED灯组模块进行恒流驱动；主控制器包含ZigBee通信模块、LCD(彩色LCD)、触摸屏(四线电阻式触摸屏)和存储芯片(24LC01B)，在单片机MC13213的控制下LCD和触摸屏相互协作按照预定协议进行地址编码完成对ZigBee无线网络的控制和实时信息的显示，存储芯片将系统参数实时存储。
其中：
ZigBee通信模块由集成ZigBee模块的MC13213单片机作为控制核心。MC13213单片机通过第34、35、36脚分别与不平衡变压器(T1)的第2、4、3脚连接，再通过和不平衡变压器2450BL18B200E(T1)第1脚经电容(C16)连接的天线2450AT43A100E(A1)实现数据的调制接收与发射。MC13213单片机的第28和29脚分别与晶体CX3225SB 16000(Y1)的第1和3脚连接，晶体CX3225SB 16000(Y1)为单片机内部集成的ZigBee模块提供标准16M频率。 ZigBee通信模块电源的获取和对LED灯驱动电路的控制是通过8芯插针(J1)实现的，8芯插针(J1)的第1到8脚分别连接MC13213的第45、40、53、48、15、20、21和40脚。
LED灯驱动电路的工作原理是：输入交流电压220V，经过共模电感(1L1)对信号进行EMI滤波，由4个整流二极管1N4007(1D1)进行整流变成直流电源，然后经过由电容(1C1、1C8)和二极管(1D9、1D10、1D8)组成的无源PFC对功率因数进行校正，最后经过1C14、1D11和1D5进行RCD吸收后输入到变压器(11T1)的初级绕组。变压器(11T1)两组次级绕组有脉冲输出并构成两个回路，其中第一回路经过二极管1N4148(1D7)整流后通过PWM控制器KA5L0365R(1U1)的第3脚给其供电，PWM控制器KA5L0365R(1U1)通过地2脚调节PWM占空比达到调节变压器(11T1)输出电压的目的；第二回路经过快速恢复二极管FFPF10U60DN(1D12)整流后输出直流，为LED灯组模块和ZigBee通信模块供电。采样电阻(1R14)实时采样LED灯组模块电流，恒流恒压芯片TSM1052(1U6)通过第5脚获取采样电阻(1R14)两端的电压并与其内部0.2V基准电压进行比较通过与第3脚连接的光耦FOD817C(1U2)反馈给PWM控制器KA5L0365R(1U1)实现恒流控制。当LED灯组模块电压与1.2V之比大于1R6与1R8阻值之比时，恒流恒压芯片TSM1052(1U6)通过与第3脚连接的光耦FOD817C(1U2)反馈给PWM控制器KA5L0365R(1U1)进行调节，实现过载保护。LED灯驱动电路对LED灯组模块调光和开关功能的实现是通过与8芯插座(J2)连接的ZigBee通信模块实现的，8芯插座(J2)的第1到8脚分别与8芯插针(J1)的第1到8脚连接。8芯插座(J2)的第4脚是单片机MC13213的PWM输出，经过由电阻(R8、R9、R7)和电容(C15、C14)组成的降压RC滤波电路连接到恒流恒压芯片TSM1052(1U6)的第5脚，通过直接影响采样电阻两端的电压达到调光的目的。8芯插座(J2)的第5脚经过电阻(R13)连接到场效应管FDC6333C(Q1)的第1脚，当该脚输出低电平时LED灯组模块电压与1.2V之比等于电阻(1R6)和电阻(1R8)的阻值之比，实现开灯功能；当该脚输出高电平时LED灯组模块电压与1.2V之比等于电阻(1R6)并联电阻(R12)再和电阻(1R8)的阻值之比，LED灯组模块电压降低实现关灯功能。8芯插座的第6、7脚分别与EEPROM 24LC01B(U2)的第3、1脚连接，单片机MC13213按照IIC协议对EEPROM 24LC01B(U2)进行数据的读取和写入。
LED灯组模块由7颗CREE XRE高亮度LED经回流焊焊接在铝基板上，然后涂抹导热硅脂经特殊工艺固定在散热器上。
主控制器控制核心仍然为ZigBee通信模块，还包含LCD、触摸屏和存储芯片。主控制采用外部电源供电，无操作是LCD背光自动熄灭，同时单片机MC13213进入休眠模式以降低系统功耗。单片机MC13213的第54、55、57、58、59脚分别连接触摸屏驱动芯片ADS7846(U2)的第16、11、15、14、12脚，触摸屏驱动芯片ADS7846(U2)的第2、3、4、5脚分别与四线电阻式触摸屏的X+、Y+、X-、Y-连接，当触摸屏有操作时触摸屏驱动芯片ADS7846(U2)的第11脚将会出现一下降沿，单片机MC13213检测到中断后马上进入正常运行模式。单片机MC13213通过第54、58、59采用SPI方式与触摸屏驱动芯片ADS7846(U2)进行通信，读取触摸点的位置坐标，然后按照预定通信协进行地址编码，向ZigBee无线网络发送指令实现无线控制。LCD采用彩色LCD，单片机MC13213通过并口方式对彩色LCD进行驱动，配合触摸屏将图形菜单和实时状态进行显示。

Claims (1)

1.一种基于ZigBee技术可无线组网室内LED灯，由ZigBee通信模块、LED灯驱动电路、LED灯组模块和主控制器组成，其特征是所述的ZigBee通信模块采用MC13213单片机作为控制器，MC13213通过34、35、36脚分别与不平衡变压器2450BL18B200E T1的2、4、3脚连接，T1的1脚经电容C16连接天线2450AT43A100E A1，MC13213的28和29脚分别与晶体CX3225SB 16000Y1的1和3脚连接；LED灯驱动电路中共模电感1L1实现EMI滤波，电容1C1、1C8和二极管1D9、1D10、1D8校正功率因数，1U6型号为TSM1052，提供恒流驱动和过压保护；主控制器包含ZigBee通信模块、彩色LCD、四线电阻式触摸屏和存储芯片，MC13213通过U2与四线电阻式触摸屏连接，U2为触摸屏驱动芯片，型号为ADS7846，用于获取触摸点位置，彩色LCD用于显示图形界面及系统状态。 
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