CN204968190U - Led自动调光系统 - Google Patents

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陈丹江
丁若楠
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Abstract

本实用新型公开了一种LED自动调光系统，包括光强检测电路、微处理器系统和LED驱动电路，光强检测电路用于采集光强模拟信号并将该光强模拟信号发送至微处理器系统，微处理器系统用于将接收到的光强模拟信号转换成数字信号并生成相应的PWM信号发送至LED驱动电路，LED驱动电路通过接收到的PWM信号来调节LED的亮度。本实用新型首先通过光敏电阻对外界光照强度进行采集，然后通过STM8单片机内部AD转换把光强转换为数字信号，之后通过单片机的计算和处理，最后输出一路PWM信号用于调节LED的光照强度，而且本系统能真正实现LED驱动电路的均流，同时具有高达96％的转换效率。

Description

LED自动调光系统
技术领域
本实用新型涉及LED调光电路技术领域，特别涉及基于STM8单片机LED自动调光系统。
背景技术
灯光是人为照明，在夜晚或自然光不足的场合提供足够的照度。但是灯光消耗电力，在不需要时关掉灯光是可以节约能源。不过在有些时段和情况，如果可以把灯光调到较暗的程度，也是可以大幅降低能源消耗。
许多公用建筑或场所，如机场、车站、码头、停车场、街道医院、病房、工厂，在夜晚不宜把灯光全部关掉，否则有行动不方便或治安的顾虑。公园、百货、商场、学校、办公大楼的大厅、厕所、走廊、楼梯间等场所，在下班后维持适度的照明，也可以方便加班工作的员工，并避免治安的死角。24小时营业的便利商店、加油站、旅馆等，也可以在深夜生意较清淡时，把灯光调暗一部分，以节省电费。
常见的调光器包括硅控调光器(Triacdimmer)(前切式)，电子式调光器(后切式)，与遥控调光器(红外线或RF式)。然而这些传统调光方式不能适用于LED以实现自动调光功能，若能开创出一种针对LED的高效率低成本的调光方式，就能让LED照明更具竞争力。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种LED自动调光系统，首先通过光敏电阻对外界光照强度进行采集，然后通过STM8单片机内部AD转换把光强转换为数字信号，之后通过单片机的计算和处理，最后输出一路PWM信号用于调节LED的光照强度，而且本系统能真正实现LED驱动电路的均流，同时具有较高转换效率。
为解决上述问题，本实用新型提供以下技术方案：
一种LED自动调光系统，包括光强检测电路、微处理器系统和LED驱动电路，光强检测电路用于采集光强模拟信号并将该光强模拟信号发送至微处理器系统，微处理器系统用于将接收到的光强模拟信号转换成数字信号并生成相应的PWM信号发送至LED驱动电路，LED驱动电路通过接收到的PWM信号来调节LED的亮度。
其中，光强检测电路包括光敏电阻，光敏电阻的第一端通过分压电阻与电源连接，光敏电阻的第二端接地，光敏电阻的第三端与微处理器系统的光强模拟信号接收端连接。
其中，微处理器系统的微处理器采用S207RB芯片，该S207RB芯片的PF0引脚与光强检测电路的光强模拟信号输出端连接，用于接收光强模拟信号，该S207RB芯片的PA3引脚与LED驱动电路的PWM信号输入端连接，用于发送PWM信号。
其中，LED驱动电路包括LM3414芯片、电源接口、信号接口、肖特基势垒二极管和输出电感，LM3414芯片的DIM引脚连接至信号接口，信号接口与微处理器系统的PWM信号输出端连接，LM3414芯片的VIN引脚连接至电源接口，LM3414芯片的LX引脚连接至肖特基势垒二极管的阳极和输出电感。
与现有技术相比本实用新型的有益效果为：
本实用新型首先通过光敏电阻对外界光照强度进行采集，然后通过STM8单片机内部AD转换把光强转换为数字信号，之后通过单片机的计算和处理，最后输出一路PWM信号用于调节LED的光照强度，而且本系统能真正实现LED驱动电路的均流，同时具有高达96％的转换效率。
附图说明
图1为本实用新型的系统框图。
图2为本实用新型光强检测电路图。
图3为本实用新型S207RB芯片引脚图。
图4为本实用新型LED驱动电路图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式做进一步详细描述：
参照图1-图4所示的一种LED自动调光系统，如图1所示，包括光强检测电路、微处理器系统和LED驱动电路。光强检测电路用于采集光强模拟信号并将该光强模拟信号发送至微处理器系统，微处理器系统用于将接收到的光强模拟信号转换成数字信号并生成相应的PWM信号发送至LED驱动电路，LED驱动电路通过接收到的PWM信号来调节LED的亮度。
其中，光强检测电路如图2所示，包括光敏电阻，光敏电阻的第一端通过分压电阻与电源连接，光敏电阻的第二端接地，光敏电阻的第三端与微处理器系统的光强模拟信号接收端连接。本系统采用光敏电阻进行光照强度的采集。STM8内部芯片具有AD转换功能，可将光敏电阻采集光强的模拟信号转换成数字信号。图2中，R2为光敏电阻，R1为分压电阻。将光敏电阻的第三端与S207RB芯片ADI(单片机上的PF0端)连接。
其中，微处理器系统的微处理器采用S207RB芯片，S207RB芯片的引脚如图3所示，该S207RB芯片的PF0引脚与光强检测电路的光强模拟信号输出端连接，用于接收光强模拟信号，该S207RB芯片的PA3引脚与LED驱动电路的PWM信号输入端连接，用于发送PWM信号。
本系统的微处理器选择采用S207RB芯片，是STM8S单片机系列中一款高性能，低功耗的8位微处理器。是基于8位框架结构的微控制器，其CPU内核有6个内部寄存器，通过这些寄存器可高效地进行数据处理。STM8S的指令集支持80条基本语句及20种寻址模式，而且CPU的6个内部寄存器都拥有可寻址的地址。STM8系列8位微控制器提供从32到128kb的闪存，输入电压为2.95V-5.5V，24MHz20MIPSCPU时钟频率，24MHz20MIPSCPU时钟频率，S207RB芯片原理图如图3所示，PA3：PWM输出口(接LED驱动电路的输入口)；PF0：模拟输入口(接光强检测部分的输出)；PF5-PF7是用来显示当前状态。
其中，LED驱动电路如图4所示，包括LM3414芯片、电源接口、信号接口、肖特基势垒二极管和输出电感，LM3414芯片的DIM引脚连接至信号接口，信号接口与微处理器系统的PWM信号输出端连接，LM3414芯片的VIN引脚连接至电源接口，LM3414芯片的LX引脚连接至肖特基势垒二极管的阳极和输出电感。图4中，J1为输入电源用于给芯片供电，J2为PWM输入，接单片机的PA3。可以通过此电路输入的PWM波调节LED1、LED2以及更多的串联LED灯的光照强度。
本系统采用的LED驱动电路主要由LM3414芯片构成，该芯片常用于1A/60W共阳极LED的恒流降压驱动器当中。它的输入电压范围是4.5VDC到65VDC，可以提供0.7A到1.3A的LED电流。它具有恒定的开关频率，使电磁干扰减弱，无需外部环路补偿网络，专门的脉冲电平调制控制方法使其具有很高的转换效率，真正的实现了LED的均流，同时具有高达96％的转换效率。
LM3414芯片引脚：1、VCC：该引脚和地之间必须接一个大于1UF的旁路电容。2、PGND：参考点电压的接地。3、IADJ：这个引脚所连接的电阻可以调整平均电流输出。4、GND:内部电路的模拟地。5、FS：从这个引脚到地之间的电阻可以设置开关频率。6、DIM：从这个引脚输入的PWM可以控制灯的亮度。7、LX：该引脚连接到输出电感和肖特基势垒二极管的阳极。8、VIN：为芯片提供电源，范围为4.5VDC到65VDC。
开关频率的设置：LM3414驱动器包含一个时钟信号发生器，用来产生一个恒定的开关频率，这个开关频率是由一个外部电阻的阻值来决定的，一般而言，开关频率在250KHZ到1MHZ之间，但是当这个电阻值发生变化的时候开关频率随之改变，关系如式(1)所示：
F s w = 20 * 10 ^ 6 R 4 K H Z - - - ( 1 ) .
调节输出电流：LM3414在调节电流的时候无需外部检测电阻，它可以通过改变芯片的IADJ脚与GND之间的电阻R3来调节输出电流的大小，IADJ引脚的内部基准电压为1.255V，输出电流与电阻的关系由式(2)可见。
I L E D = 3125 * 10 3 R 3 m A - - - ( 2 ) .
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的技术范围作出任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种LED自动调光系统，其特征在于：包括光强检测电路、微处理器系统和LED驱动电路，光强检测电路用于采集光强模拟信号并将该光强模拟信号发送至微处理器系统，微处理器系统用于将接收到的光强模拟信号转换成数字信号并生成相应的PWM信号发送至LED驱动电路，LED驱动电路通过接收到的PWM信号来调节LED的亮度。
2.根据权利要求1所述的LED自动调光系统，其特征在于：光强检测电路包括光敏电阻，光敏电阻的第一端通过分压电阻与电源连接，光敏电阻的第二端接地，光敏电阻的第三端与微处理器系统的光强模拟信号接收端连接。
3.根据权利要求1所述的LED自动调光系统，其特征在于：微处理器系统的微处理器采用S207RB芯片，该S207RB芯片的PF0引脚与光强检测电路的光强模拟信号输出端连接，用于接收光强模拟信号，该S207RB芯片的PA3引脚与LED驱动电路的PWM信号输入端连接，用于发送PWM信号。
4.根据权利要求1所述的LED自动调光系统，其特征在于：LED驱动电路包括LM3414芯片、电源接口、信号接口、肖特基势垒二极管和输出电感，LM3414芯片的DIM引脚连接至信号接口，信号接口与微处理器系统的PWM信号输出端连接，LM3414芯片的VIN引脚连接至电源接口，LM3414芯片的LX引脚连接至肖特基势垒二极管的阳极和输出电感。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107654915A (zh) * 2017-11-01 2018-02-02 王龙 一种用于病房的灯光调节装置
CN108449838A (zh) * 2018-04-16 2018-08-24 绍兴文理学院元培学院 基于远程控制的大功率led系统

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