智能照明控制器提供环境光测量与计时

2014-12-05 10:15:25来源: eccn
为照明系统增加数字化管理

户外照明通常是由人工操作机械开关控制照明系统的打开或关闭。为了节省能源,您可能不希望整个晚上都在某个区域开启照明系统,这种情况下,如果能够精确地控制照明系统,在必要的时候自动打开或关闭照明系统,将会带来更多的便利条件。

利用控制器可以检测环境光强,天黑时打开照明灯并保持一定的时间间隔,然后在指定时间自动关闭照明灯。早上,则对该过程进行反向操作。如果预定时间内环境光强仍低于预设的照明门限,系统将打开照明灯。环境光足够亮时,系统将关闭照明灯。

利用环境光传感器(ALS)检测、测量环境光强,据此设计智能化照明控制器并不困难。由于控制器配备实时时钟(RTC),还可在规定的时间打开或关闭照明系统。本文介绍的管理系统可用于市电照明系统。控制器的勒克斯门限能够以1勒克斯为步长进行编程设置,提供十六进制格式的控制器软件。

集成系统组件

本设计中的照明控制器利用ALS测量环境光亮度,目前市场上有两种不同的ALS:一种输出与环境光亮度成比例的模拟电压,另一种提供数字输出。本系统采用数字输出ALS。

控制器需要知道准确的时间,所以采用实时时钟(RTC)。考虑到可能发生断电,所以时间信息需要备份电池。

通过用户界面设置时间和其它参数。这里的用户界面包括两个7段LED显示器和一个按钮。短按按钮时,系统显示时间和其它参数;长按按钮时,可调整时间和参数。

系统具有自动/手动开关,以使能手动控制照明灯。

系统由市电供电,照明系统通过一个继电器接通/断开电源。系统的数字信号与市电采用电气隔离。

系统方框图如图1所示。

图2给出了控制系统与市电及照明系统的接线。


图1 照明控制器系统

图2 控制系统与市电、照明系统的接线

人工操作模式下,自动/手动开关必须切换至手动位置。手动模式下,继电器保持导通,照明系统由标准的墙上控制开关打开/关闭。

手动/自动开关处于自动模式时,墙上控制开关必须打开,以确保控制器正常工作。如果墙上开关未打开,控制器将无法控制照明。

照明系统可能包含多盏照明灯。

系统说明

系统原理图如图3所示。

图3 系统原理图


选择关键元件

市电电压首先变换到9VAC(RMS),本系统中仅使用一路供电电压(3.3V),所以电源转换器简单明了。利用MAX16910 LDO将变压器副边电压稳压至3.3V。选择LDO的原因主要考虑到了LDO的内部短路保护和热保护,保险丝为500mA PTC Polyswitch®,提供附加保护。

系统微控制器为Microchip® PIC18LF4520,工作在8MHz时钟频率。微控制器时钟由MAX7375小尺寸(SC-70)硅振荡器提供,这款振荡器具有优异的温度系数指标,并且抖动非常小。

RTC为Maxim的DS1340C,时钟内置振荡器,由备份电源供电时具有超低功耗。DS1340C通过I2C总线通信,内置涓流充电器。因此,如果使用可充电电池或电容作为备份电源,则可通过DS1340C充电。

图4 MAX44009 ALS原理图

备份电源BT1为0.47mF储能电容,断电时,BT1将为DS1340C RTC供电。该RTC由备份电源供电时,耗流仅为1µA (最大)。采用0.47mF电容、供电电压为3.3V时,RTC可保存计时信息大约36小时。如果需要支持更长的备份时间,则可用两节串联的AA电池代替储能电容。这样可将工作时间从36小时延长至多达数周。然而,注意,此时需要通过向DS1340C的寄存器写08h来禁用DS1340C的涓流充电功能。

用户界面极其简单:一个按钮和两个7段LED显示器。显示器由MAX6958 LED驱动器驱动,与ALS和RTC一样,通过I2C总线通信。

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关键字:智能照明控制器  环境光测量  计时

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/1205/article_10269.html
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