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一起来看​无线​路灯​控制​及感光检测电路

2018-1-17 15:57| 发布者: 坏月亮| 查看: 309| 评论: 0

摘要: LED光源是一种高效能、环保、安全、耐用的新型照明光源,ZigBee无线路灯控制器可以对路灯照明系统进行科学、高效的控制和资源整合,合理调整照明时间,不仅可以节省照明系统的用电量,而且可以延长照明灯具的使用寿 ...

LED光源是一种高效能、环保、安全、耐用的新型照明光源,ZigBee无线路灯控制器可以对路灯照明系统进行科学、高效的控制和资源整合,合理调整照明时间,不仅可以节省照明系统的用电量,而且可以延长照明灯具的使用寿命,减少日常维护的开支。

系统由三大部分构成:控制中心,ZigBee无线路灯控制器节点和控制中心通信的转发节点固定在路灯杆上的终端节点。无线路灯远程控制系统结构如图1所示。

1 无线路灯远程控制系统结构

控制中心的监控系统由计算机与无线收发模块构成,主要负责建立和管理ZigBee无线路灯控制器网络,显示路灯状况信息和发送控制命令,协调整个路灯系统的运作。ZigBee无线路灯控制器包括LED电源驱动,为大功率LED提供电力,并能根据微控制器的控制信号控制LED的工作情况。光敏传感器、温度传感器,直接将LED工作状况传输给控制模块;功率检测模块检测LED功率情况、供电故障并向上报警;无线模块负责传输数据。

将本系统模型与无线传感器网络模型进行对比,不难发现,安置在路灯杆上的ZigBee无线路灯控制器节点即为无线传感器网络中的终端节点(RFD),控制中心监控系统就是协调器(COORD),实现COORDRFD之间无线通信的为路由转发节点(ROUTER)。远程网络使用ZigBeeGRPS混合组成的网络。子网和中央控制中心使用GPRS网络来传输数据。下面具体介绍终端节点硬件电路设计方案。

LED节点驱动控制设计

LED节点驱动方案使用TI公司的UCC28810,它是一款恒流非隔离式电源,适用于街道、停车场或区域范围照明等高亮度LED照明应用。该设计可将通用电源(90--265 VRMS)转换成09 A恒流源,能够驱动100 W LED负载。UCC28810电路如图2所示。

2 UCC28810电路图

此电路使用双级设计,第一级是UCC28810的转换模的PWM调光。此方案的优势在于,使用了高效的专用驱式电路,将AC电源转换成36 VDC电源。第二级也采用UCC28811的转换模式,将恒压源转换为09 A恒流源。电路中使用的TI公司的UCC28810UCC28811芯片是通用照明电源控制器,具有PFC(功率因数校正)功能,确保设计方案满足各种标准设定的谐波电流或功率因数要求。

温度感测

由于大功率白光LED照明和驱动器发热量都很大,所以需要一个温度感测传感器,实时监控路灯的温度,并向控制中心反映。如果温度超过警戒温度,则ZigBee无线路灯控制器进入报警模式,将自动关闭路灯,并向控制器发送报警命令。

ZigBee感光检测系统

ZigBee无线路灯控制器使用光敏电阻传感器对周围环境的光亮度进行ZigBee无线数据采集,当傍晚周围环境还有余光时,ZigBee无线路灯控制器将路灯开启为单双灯模式;当晚上天全黑了以后,将路灯全部打开;当凌晨4点左右出现晨光时,将路灯调节成半功率工作模式。在阴天和沙尘暴天气,道路能见度低,路灯也可自动打开,保证道路正常照明。

本设计使用光敏三极管作为感光元件测量周围环境的亮度,处理器实时将周围环境的亮度通过ZigBee无线模块反馈给控制中心,由控制中心决定是否打开GND路灯。电路图如图3所示。

3 光敏三极管电路图

ZigBee无线模块设计

目前TI公司已经先后推出了支持ZigBee协议的24 GHz的射频收发器CC2420ZigBee的片上系统解决方案CC2430,以及第二代射频收发器CC2520芯片。CC2480无线性能出色,功耗很低。CC2480电路图如图4所示。

4 CC2480ZiqBee模块电路图

CC2480采用CMOS工艺,工作电流仅为27mA。当系统处于空闲时,CC2480能自动进入休眠状态,并能实现休眠与主动模式的超短时间转换。晶振XTALl选用32 MHz,晶振XTAL2选用32768 kHz32768 kHz的晶振用于睡眠模式,在此期间提供时序,可降低电流、减少功耗,特别适合对功耗和电池寿命要求严格的应用场合。

ZigBee协议可以应用于所有的节点,因为ZigBee协议具有很多的实用函数,例如设备离开或者加入网络,创建一个新的网络,父节点和子节点的搜索,网络信标帧的发送,数据包的发送和接收等。系统工作的过程中,协调器主要进行无线传感器网络的创建,负责接收ZigBee无线路灯控制器发送回来的ZigBee无线数据采集路灯信息,依据路灯的状况将控制信号发送给路灯节点。

小结

本文主要分析了ZigBee无线模块的电路设计,设计了一种ZigBee无线路灯控制器系统,实现路灯信息的ZigBee无线数据采集和控制。ZigBee无线路灯控制器节点和控制中心通信的转发节点,固定在路灯杆上的终端节点。


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