韋欣+郭超+張建化+陳躍

【摘要】 LED的壽命很長，由于驅(qū)動電源的限制，其使用壽命會大大減弱，增加了場所的維修成本，且給人們的照明帶來不便。本文設(shè)計使用CC2530芯片，采用了ZigBee網(wǎng)絡(luò)與GRRS相結(jié)合的技術(shù)，實現(xiàn)了對燈體電流、溫度、亮度的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，提高了燈體的使用壽命，節(jié)約電能。

【關(guān)鍵詞】 LED 照明 ZigBee GRRS

大功率 LED 燈作為第四代的電光源，被賦予”綠色照明光源”的稱號。LED 的耗電很大，發(fā)熱也就很大，不論是燈具還是驅(qū)動電源都有相當(dāng)大一部分設(shè)計是為了散熱，并使得成本進(jìn)一步提高[1]。LED是非線性器件，只要LED兩端的電壓發(fā)生稍微的波動，就會引起較大的電流變化，引起LED發(fā)生光衰現(xiàn)象，從而損壞元器件。所以在LED驅(qū)動電路的選擇上通常采用恒流式驅(qū)動。從保護(hù)LED元器件和提高效率的角度上講，本文闡述了一套LED智能監(jiān)控照明系統(tǒng)，它能實現(xiàn)在恒流驅(qū)動的方式下，完成燈控節(jié)點(diǎn)的自由采集LED照明燈的電流、照度、溫度等信號，并在整套系統(tǒng)的循環(huán)下可以自主的調(diào)節(jié)這些參數(shù)，使之保持在額定狀態(tài)下運(yùn)行。

一、LED照明監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文中的LED照明監(jiān)控系統(tǒng)可分為三層：監(jiān)控中心、協(xié)調(diào)器、單燈控制器，主要包括兩個網(wǎng)絡(luò)體系：ZigBee網(wǎng)絡(luò)與RS-45總線相結(jié)合的方式，具體的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1。

二、系統(tǒng)的工作原理

1、單燈控制器的工作原理。本文單燈控制器的部件主要有MCU，傳感器模塊，處理設(shè)備模塊，電源以及無線信號接收模塊。其中，傳感器模塊和處理設(shè)備模塊一方面與單燈節(jié)點(diǎn)相連接，一方面又與MCU莫塊相連接。每隔一段時間傳感器將采集到的燈體的電壓、電流、溫度值傳送MCU中，并對數(shù)據(jù)信息作出智能判斷，保證燈體的安全工作。MCU還通過與之相連的無線信號發(fā)射模塊監(jiān)聽是上層命令，并且立即執(zhí)行命令，比如調(diào)光處理，最終實現(xiàn)燈對LED燈節(jié)點(diǎn)的電流和溫度采集、處理，并且實時調(diào)節(jié)LED照明燈亮度值。

2、協(xié)調(diào)器的工作原理。協(xié)調(diào)器是整個系統(tǒng)的“中介”，接收單燈控制器上傳的信息，并且對信息具有記憶功保存的功能。待監(jiān)控中心發(fā)出請求命令時，將信息傳送給監(jiān)控中心。當(dāng)監(jiān)控中心發(fā)出傳送命令時，協(xié)調(diào)器能及時通過RS-45總線做出判斷，進(jìn)而及時把收到的控制命令傳送給單燈控制器。協(xié)調(diào)器還承擔(dān)著路段控制器的功能即，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定好的時間，同時開關(guān)所控路段的照明用燈。

3、監(jiān)控中心的工作原理。1.通過協(xié)調(diào)器、單燈控制器實時監(jiān)測燈體的溫度，電壓，電流和工作狀態(tài)，并通過監(jiān)控中心查詢燈體的歷史數(shù)據(jù)。2.報警器：當(dāng)LED照明燈具節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)異常時，監(jiān)控中心發(fā)出報警信號，通知工作人員維修。

三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1、驅(qū)動電路的設(shè)計。本文選用的是LED恒流式驅(qū)動，本文所選用的驅(qū)動電路作為驅(qū)動電路，常用的芯片為HV9910。該電路主要包括變壓電路、整流電路、濾波電路和驅(qū)動電路，通過電纜傳送過來直流電壓為220V，經(jīng)過濾波整流后，該交流電變?yōu)橹绷麟?，通過芯片的GATE引腳控制MOS管，進(jìn)而控制輸入驅(qū)動電流的大小。當(dāng)導(dǎo)通MOS管時，CS引腳將會檢驗R6兩側(cè)將會產(chǎn)生的電壓，確保其輸出準(zhǔn)確的方波，進(jìn)而控制的電流。反向二極管同樣起到保護(hù)元器件的作用，電容起到穩(wěn)壓的作用，電感起到續(xù)流的作用。

2、外圍電路的設(shè)計。CC2530外部電路主要包括PWM調(diào)光電路，節(jié)點(diǎn)供電電路，通信電路，（電流、溫度、光強(qiáng)）傳感電路、時鐘電路等。電路中使用到的元器件主要有與電路匹配的電容、自耦變壓器、電感等。

四、軟件設(shè)計

在本文中智能燈控系統(tǒng)中，首先要對與燈體相連的傳感器進(jìn)行信息采集，包括燈體溫度，電流和光照強(qiáng)度等，并且對其進(jìn)行A＼D轉(zhuǎn)換，并存入單燈體中。通過運(yùn)行單燈控制器的MCU將通過已經(jīng)下載好的程序，輸出降溫芯片和電流調(diào)節(jié)的控制命令，再將采集到的關(guān)于燈體的數(shù)據(jù)和控制命令信息經(jīng)過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到相應(yīng)的協(xié)調(diào)器，接著協(xié)調(diào)器將收到數(shù)據(jù)后對其進(jìn)行解析，最終將解析結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控中心。

結(jié)束語：本文中基于基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)與GRRS相結(jié)合的智能照明監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了在隨時對單個LED中照明燈的控制，能完成其光的亮度的調(diào)制，保護(hù)其不會因為溫度過高，電流過大而造成損害，提高了LED燈的使用壽命。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李震.基于ZigBee技術(shù)的大功率LED路燈監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].華南理工大學(xué)，2014.