led燈無線如何控制利用了什麼技術以及原理

2021-09-20 19:01:54 字數 4942 閱讀 4125

1樓:空無輝戀

利用zigbee無線感測器網路技術對led節能燈實現遠端控制的方案,給出了詳細的軟硬體設計。

1. 自組網控制系統及工作原理

為實現故障檢測、溫度檢測、電壓檢測、亮度檢測和控制以及故障報警等功能,自組網控制系統採用了圖1所示的設計。

整個無線網路是由終端節點(zigbee endpoint,ze)、路由(zigbee router,zr)、和協調器(zigbee coordinator,zc)3種裝置構成。其中終端是簡化功能裝置(reduced function device,rfd),只能與路由或者協調器直接通訊。路由是全功能裝置(fuu function device,ffd),既可以和路由和終端直接通訊,也可以和協調器直接通訊。

協調器是pan協調器(panc),負責乙個pan區域的網路建立及管理。協調器收集所有節點和路由的資訊,通過rs232發給監控計算機來確定燈的亮度、環境溫度、電池電量等。

工作原理:系統中每個終端、路由分別控制一盞燈,每個燈對應乙個id(終端或路由加入網路時由協調器自動分配),各個節點和路由將感測器收集的資料通過無線傳送到協調器,協調器將收到的資料通過串列埠傳送到監控計算機。如果led燈出現故障,檢測電路會產生報警訊號,報警訊號最終會傳送到監控計算機,計算機會提示工作人員故障燈的id,讓維護更便利。

另外終端的光敏感測器會收集光照的程度,然後由終端自動的調整光照的亮度。

終端也會將自身的供電電壓傳送到監控計算機,以防節點缺電而影響使用。

2. 系統硬體設計

系統是由電源模組、無線傳輸模組(cc2530、溫度檢測、電壓檢測)、led驅動模組、led檢測模組等組成,具體硬體電路邏輯結構如圖2所示。其中電源模組是採用市面常用的asm1117-5.0和asm1117-3.

3,原理簡單易懂。下面主要介紹無線通訊模組和led驅動模組。

無線通訊模組採用ti公司的cc2530模組,cc2530是用於ieee 802.15.4、zigbee和rf4ce應用的乙個真正的片上系統(soc)解決方案。

它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網路節點。cc2530結合了領先的rf收發器的優良效能、業界標準的增強型8051 cpu、系統內可程式設計快閃儲存器、8 kb ram和許多其他強大的功能。cc2530有4種不同的快閃儲存器版本:

cc2530f32/64/128/256(分別具有32/64/128/256 kb快閃儲存器)。cc 2530具有不同的執行模式,使得它尤其適應超低功耗要求的系統。執行模式之間的轉換時間短,進一步確保了低能源消耗。

cc2530優良的效能和具有**預取功能的低功耗、8051微控制器核心、32/64/128 kb的系統內可程式設計快閃儲存器、8 kbram,具備在各種供電方式下的資料保持能力並且支援硬體除錯,具有極高的接收靈敏度和抗干擾性能。它的可程式設計輸出功率高達4.5 dbm,並且只需極少的外接元件。

硬體電路結構框圖如圖3所示,其中光控單元採用tps851晶元,溫控模組採用tc77。

led驅動模組採用的晶元是pt4115。pt4115是一款連續電感電流導通模式的降壓恆流源,用於驅動一顆或多顆串聯led。pt4115輸人電壓範圍從6~30 v,輸出電流可調,最大可達1.

2 a。根據不同的輸入電壓和外部器件,pt4115可以驅動高達數十w的led。pt4115內建功率開關,採用高階電流取樣設定led平均電流,並通過dim引腳可以接受模擬調光和很寬範圍的pwm調光。

當dim的電壓低於0.3 v時,功率開關關斷,pt4115進入極低工作電流的待機狀態。驅動原理圖如圖4所示。

pt4115和電感l、電流取樣電阻rs形成乙個自振盪的連續電感電流模式的降壓、恆流led控制器。vin上電時,l和rs的初始電流為零,led輸出電流也為零。這時候,cs比較器的輸出為高,內部功率開關導通,sw的電位為低。

電流通過l、rs、led和內部功率開關從vin流到地,電流上公升的斜率由vin、l和led壓降決定,在rs上產生乙個壓差vcsn,當vin-vcsn>115mv時,cs比較器的輸出變低,內部功率開關關斷,電流以另乙個斜率流過l、rs、led和肖特基二極體(d),當vin-vcsn<85 mv時,功率開關重新開啟,這樣使得在led上的平均電流為i。i=(0.085+0.

115)/(2×rs)=0.1/rs。

上位機能夠為工作人員清楚地提供電壓、溫度、節點數目、節點位址等資料,實現遠端無線控制,創作和諧的人機互動介面,如圖7所示。工作人員能夠在上位機上使用id對燈亮暗程度進行遠端控制。

2樓:一零

這個控制方案很多的:

利用zigbee無線感測器網路技術對led節能燈實現遠端控制的方案,給出了詳細的軟硬體設計。

1 自組網控制系統及工作原理

為實現故障檢測、溫度檢測、電壓檢測、亮度檢測和控制以及故障報警等功能,自組網控制系統採用了圖1所示的設計。

整個無線網路是由終端節點(zigbee endpoint,ze)、路由(zigbee router,zr)、和協調器(zigbee coordinator,zc)3種裝置構成。其中終端是簡化功能裝置(reduced function device,rfd),只能與路由或者協調器直接通訊。路由是全功能裝置(fuu function device,ffd),既可以和路由和終端直接通訊,也可以和協調器直接通訊。

協調器是pan協調器(panc),負責乙個pan區域的網路建立及管理。協調器收集所有節點和路由的資訊,通過rs232發給監控計算機來確定燈的亮度、環境溫度、電池電量等。

工作原理:系統中每個終端、路由分別控制一盞燈,每個燈對應乙個id(終端或路由加入網路時由協調器自動分配),各個節點和路由將感測器收集的資料通過無線傳送到協調器,協調器將收到的資料通過串列埠傳送到監控計算機。如果led燈出現故障,檢測電路會產生報警訊號,報警訊號最終會傳送到監控計算機,計算機會提示工作人員故障燈的id,讓維護更便利。

另外終端的光敏感測器會收集光照的程度,然後由終端自動的調整光照的亮度。

終端也會將自身的供電電壓傳送到監控計算機,以防節點缺電而影響使用。

2 系統硬體設計

系統是由電源模組、無線傳輸模組(cc2530、溫度檢測、電壓檢測)、led驅動模組、led檢測模組等組成,具體硬體電路邏輯結構如圖2所示。其中電源模組是採用市面常用的asm1117-5.0和asm1117-3.

3,原理簡單易懂。下面主要介紹無線通訊模組和led驅動模組。

無線通訊模組採用ti公司的cc2530模組,cc2530是用於ieee 802.15.4、zigbee和rf4ce應用的乙個真正的片上系統(soc)解決方案。

它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網路節點。cc2530結合了領先的rf收發器的優良效能、業界標準的增強型8051 cpu、系統內可程式設計快閃儲存器、8 kb ram和許多其他強大的功能。cc2530有4種不同的快閃儲存器版本:

cc2530f32/64/128/256(分別具有32/64/128/256 kb快閃儲存器)。cc 2530具有不同的執行模式,使得它尤其適應超低功耗要求的系統。執行模式之間的轉換時間短,進一步確保了低能源消耗。

cc2530優良的效能和具有**預取功能的低功耗、8051微控制器核心、32/64/128 kb的系統內可程式設計快閃儲存器、8 kbram,具備在各種供電方式下的資料保持能力並且支援硬體除錯,具有極高的接收靈敏度和抗干擾性能。它的可程式設計輸出功率高達4.5 dbm,並且只需極少的外接元件。

硬體電路結構框圖如圖3所示,其中光控單元採用tps851晶元,溫控模組採用tc77。

led驅動模組採用的晶元是pt4115。pt4115是一款連續電感電流導通模式的降壓恆流源,用於驅動一顆或多顆串聯led。pt4115輸人電壓範圍從6~30 v,輸出電流可調,最大可達1.

2 a。根據不同的輸入電壓和外部器件,pt4115可以驅動高達數十w的led。pt4115內建功率開關,採用高階電流取樣設定led平均電流,並通過dim引腳可以接受模擬調光和很寬範圍的pwm調光。

當dim的電壓低於0.3 v時,功率開關關斷,pt4115進入極低工作電流的待機狀態。驅動原理圖如圖4所示。

pt4115和電感l、電流取樣電阻rs形成乙個自振盪的連續電感電流模式的降壓、恆流led控制器。vin上電時,l和rs的初始電流為零,led輸出電流也為零。這時候,cs比較器的輸出為高,內部功率開關導通,sw的電位為低。

電流通過l、rs、led和內部功率開關從vin流到地,電流上公升的斜率由vin、l和led壓降決定,在rs上產生乙個壓差vcsn,當vin-vcsn>115mv時,cs比較器的輸出變低,內部功率開關關斷,電流以另乙個斜率流過l、rs、led和肖特基二極體(d),當vin-vcsn<85 mv時,功率開關重新開啟,這樣使得在led上的平均電流為i。i=(0.085+0.

115)/(2×rs)=0.1/rs。

本文應用iar embedded workbench開發環境,在ti zstack-2.2.1-1.

1.3協議棧的基礎上,編寫了系統的應用程式**,用vc編寫了上位機程式。系統軟體主要包括協調器節點程式、路由和終端程式、上位機程式。

zstack提供了豐富的函式呼叫介面。

zigbee網路中的協調器工作流程如圖5所示,路由(涵蓋終端)工作流程如圖6所示。在zigbee網路中,網路協調器具有建立網路、維護鄰居裝置表、對邏輯網路位址進行分配、允許裝置mac層/應用層的連線或斷開網路的功能。對於節點之間的通訊有兩種定址方式,分別是通過64位ieee位址和16位網路位址來尋找網路裝置,當節點加入網路時候,協調器會自動給其分配唯一的16位網路位址。

燈的無線控制系統要求能夠對任意一盞燈進行亮度調節,因此人工分配64位ieee位址給每個路燈,以便以後進行控制。另外配置zigbee裝置物件斷點時候,網內的所有節點的id和斷點描述符必須相同,否則節點間不能通訊。路由器和終端的工作流程相識,這裡不作區分。

上位機能夠為工作人員清楚地提供電壓、溫度、節點數目、節點位址等資料,實現遠端無線控制,創作和諧的人機互動介面,如圖7所示。工作人員能夠在上位機上使用id對燈亮暗程度進行遠端控制。

4結語經測試,在室內無障礙15 m左右距離,無遮擋物環境下速率能夠達到2 50 kbps;室外空曠環境下30~1 00m距離,速率為40 kbps;300 m,速率為25 kbps。距離150 m時通訊的誤位元速率可小於2%。系統在發射狀態下電流為25.

7 ma,接收時為29.3ma,休眠狀態下僅為2.5μa。

本系統具有成本低、功耗低、實施簡單、維護方便的特點,具有較高的參考價值。

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