设计智能灯光控制系统所需的模块
作者： 来源： 2021-08-17 11:00:07
本文设计了一种控制系统，可以根据外界光强的变化来调节照明设备的亮度。该系统由检测模块、控制模块和应急电源模块组成，实现了根据环境光强度自动调节室内亮度的功能。紧急情况下，提供应急电源，为整个照明系统持续供电。该系统节约电能，可靠性好，制造成本低，具有很大的社会意义和经济效益。
1.智能照明控制系统的总体设计
智能照明控制系统由检测模块、控制模块和应急电源模块组成。光敏模块中的光敏电阻感受到不同的光照强度，电阻发生变化，导致电路两端的电压值不同。然后通过A/D转换器将电压变化的模拟值转换成数字值，再传输给单片机。LED经过单片机处理后，通过PWM调光技术自动调节亮度。正常情况下，应急电源模块持续充电；在紧急情况下，整个系统将由应急电源模块供电。
2.检测模块的设计
检测模块的模拟电路图主要由光敏电阻和恒电阻并联后与ADC0382芯片串联而成。
R1是一种光敏电阻，对光非常敏感。光线越强，电阻越低。随着光强的增加，电阻值迅速降低到1k以下。R6是一个不断抵抗的国家。R1和R6串联，VCC端接5V电压，GND端接地，电压为0V。随着光强的增加，光敏电阻的电阻RG和R1电压降低。因为R1和R6是串联的，所以R1两端的电压会增加。否则，R1两端的电压会降低。R1两端的电压变化被传输到模数转换器。模拟信号经模数转换器处理后转换成数字信号，然后传输到单片机进行处理。
ADC0832是一款8位分辨率双通道模数转换芯片。通过三线接口与MCU连接，功耗低、体积小、兼容性强、性价比高，可以满足一般的模拟转换要求。其功能项目见表1。
3.控制模块的设计
控制模块的核心技术采用了PWM调光技术。脉宽调制调光技术易于掌握和编程，广泛应用于调光控制技术领域。PWM调光技术是将脉冲宽度相等的各个脉冲串变为方波，通过改变脉冲宽度或占空比来调节电压，进而改变LED亮度。
当周期宽度较宽，电压较大时，PWM调光技术通过改变宽度来改变灯两端的电压，从而改变灯的亮度。本设计利用单片机定时器实现PWM功能，调节高低电平比例，从而控制台灯的不同亮度。
4.应急电源模块
在一些小城镇或偏远地区的学校，电力设备仍然不完善，在台风、暴雨等恶劣天气条件下，教学楼的供电经常中断。尤其是需要晚上学习的高中生。在本设计中增加应急电源的功能将在很大程度上解决这一问题。该模块主要由电池、逆变器和整流器组成。正常情况下，光源工作正常，整流器处于充电状态，使电池组始终处于充满状态。当市电在紧急情况下突然停止时，逆变器会自动启动逆变器电路，将电池组的低压电能转换为高压电能，驱动光源继续照明。同时，检测模块和控制模块将继续工作，以节省电池组的功率，增加照明设备的工作时间。
