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ZigBee实现智能调光系统

来源:    作者:    发布时间:2015-03-14 11:29:47    浏览量:

白光LED照明灯的出现,解决了原有灯具发光效率低等缺点,但是,在外界不是特别暗的时候,如果将室内的白光LED灯全部打开,又会造成不必要的电能浪费。因此,本文提出了一种可以根据外界自然光强度变化而自动调整白光LED灯亮度的智能照明系统,并且可通过ZigBee网络进行本地无线开灯或关灯,不仅省时省力、无额外的无线通信费用,而且通过以太网,还可以实现远程监控。

  1 整体设计方案

ZigBee实现智能调光系统硬件结构图  
智能调光系统主要为教室、大型办公场所等建筑而设计,因此,以某个教学楼为例,讲述了方案整体设计思路,系统硬件结构图如图1所示。该系统由远程监控机、主监控机、ZigBee网络协调器、ZigBee终端设备、白光LED和光照传感器等部分组成。
  工作过程如下:
  ZigBee网络协调器组建网络成功后,将ZigBee终端设备加入网络。光敏电阻对室内工作面上的光照强度进行光强采集,将采集的实时光强信号传送给ZigBee终端设备,对检测值和给定值进行对比,调节输出的PWM波占差模电感空比,即可调节自光LED的光强;同时,ZigBee终端设备将刚采集的光强信号传送给ZigBee网络协调器,网络协调器通过串口将数据传送给主监控机进行显示;同时,在主监控机上点击一键开灯或一键关灯,可以通过ZigBee网络打开白光LED灯或将其关闭。另外,通过以太网,异地的远程监控机也可以对室内照明灯进行控制、监视。
  2 系统硬件部分
  2.1 ZigBee网络协调器
  系统的硬件核心是CC2430芯片,ZigBee网络协调器和终端节点均由CC2430芯片构成。它是一个真正的系统芯片(S电感器生产oC)COMS解决方案,可以满足ZigBee为基础的2.4 GHz ISM波段应用,且成本低,功耗小。它包括1个高性能的2.4 GHz直接序列扩频射频收发器核一体电感心和1个工业级小巧高效的8051控制器,芯片上集成了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。
  ZigBee网络协调器负责ZigBee网络的建立、节点的管理等任务,需要对接收的数据进行处理,以及通过RS 232串口与PC机连接通信。
  本系统选择CC2430的UART0作为串口通信接口,其对应的管脚如表1所示。

5(162).jpg
  为了使系统稳定工作,CC2430芯片要求供电电压为3.3 V。为此设计了一种基于AMS1117-3.3的稳压电路,将5 V左右的电压稳定在3.3 V。
  CC2430与PC机之间可以通过RS 232通信协议,选用MAX232芯片实现串口电平转换功能。ZigBee网络协调器原理图如图2所示。
ZigBee网络协调器原理图
  2.2 ZigBee终端设备
  终端设备硬件结构框图如图3所示。
  工作过程如下:将光照检测电路获得的电压信号送给CC2430芯片的A/D转换接口,经过内部编程,通过调节PWM波的占空比来调节白光LED驱动芯片TPS61040输入控制端EN的控制信号,使驱动白光LED灯发光的电流稳定在所需光强。
  光敏电阻是一种经济可靠的光电转换器件,利用它的光导效应,当光线照在光敏电阻上时,电阻阻值下降。系统设计采用MG41型光敏电阻。

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