使用運動傳感器創(chuàng)建智能亮度控制燈

本文旨在演示一種智能亮度控制燈的設計，該燈使用具有四個輸出的可編程混合信號矩陣、工作電壓高達 13.2 V 和每個輸出 2 A 電流的運動傳感器。該系統(tǒng)是使用高壓宏單元和芯片內的其他內部和外部組件創(chuàng)建的，以與運動傳感器交互。

該燈有兩種模式：強度控制和夜間模式。在強度控制模式下，當環(huán)境光減少時，光線會變亮，反之亦然。在夜間模式下，亮度不斷變暗。僅當 PIR 運動傳感器檢測到運動時，燈才會亮起。該燈由 3 節(jié) AAA 電池供電(總共 4.5 V)，并具有紅色 LED 閃爍信號以通知電池放電。該設計可用作住宅和商業(yè)場所(如走廊和車庫)的附加照明。

結構及運行原理

1. 框圖

框圖如圖 1所示。

圖 1框圖突出顯示了亮度控制燈的設計構建塊。

在免費的基于 GUI 的Go Configure Software Hub中創(chuàng)建的完整設計文件可在 GP 文件中獲得。

1. 模式選擇

該設計由六個主要部分組成。

第一個是模式選擇開關。設計的第一部分如圖 2所示。

圖 2這是模式選擇開關的外觀。

模式選擇開關處于低電平，直到按下按鈕。然后信號進入 DFF1，在下一次按下之前信號被鎖存。因此，Mode Select 有兩種狀態(tài)：LOW 和 HIGH，通過按下按鈕來改變。

然后，信號進入模式選擇部分(圖 3)。

圖 3圖像顯示了模式選擇部分。

當 Mode Select 為低電平時，LUT3 的輸出為 Intensity Controlled Mode 的輸出，當 Mode Select 為高電平時，LUT3 的輸出為 Night Mode 的輸出。

1. 夜間模式

夜間模式是一個穩(wěn)定的 PWM 信號，占空比約為 12.5%，頻率為 64 Hz(圖 4)。

圖 4夜間模式采用穩(wěn)定的 PWM 信號。

1. 強度控制模式

強度控制模式的設計如圖 5所示。

圖 5這是強度控制模式的外觀。

這個想法是使用 PIN 2、PIN 3、反相器和電阻器創(chuàng)建施密特觸發(fā)器振蕩器。在這種情況下，將使用 10 M(暗電阻)光敏電阻。這意味著振蕩器的頻率取決于電阻的值。當環(huán)境光增加時，電阻減小，當環(huán)境光變暗時，電阻增加。因此，當電阻增加時，頻率會降低，反之亦然。

然后，該信號被用作一次性宏單元(CNT4)的數據。

由于 8.3 MHz 的時鐘和 10.9 us 的反相單次脈沖寬度是恒定的，輸出信號導致 PWM 具有恒定的 10.9 us 低電平和高電平的靜止周期，具體取決于施密特觸發(fā)器振蕩器產生的頻率帶光敏電阻。

1. LED驅動器

選擇模式時，LUT3 輸出信號進入 HV OUT CTRL 以驅動并聯(lián)的 6 個 LED。它在預驅動器模式下配置為半橋(圖 6)，以提供 120 mA 的必要電流。

圖 6六個 LED 在此模式下并聯(lián)。

1. 運動傳感器

該燈具有 PIR 運動傳感器以降低功耗。配置如圖 7 所示。

圖 7圖像突出顯示了使用 PIR 運動傳感器的配置。

CNT1 計算 30 秒的運動傳感器輸出。當傳感器輸出為 LOW 超過 30 秒時，HV OUT CTRL 和振蕩器通過一個 HIGH 睡眠信號斷電(參見圖 8)。

圖 8這是振蕩器配置的樣子。

1. 電池放電通知

由于燈由 3 節(jié) 1.5 V (4.5 V) 電池供電，設備需要電池放電通知，以幫助用戶不要忘記更換電池?？梢栽趫D 9中找到該配置。具有 0.5 增益的模擬比較器 CMP0 比較 V DD和參考電壓。如果該電壓小于 1,952 mV，則該更換電池了，因為電壓已降至 3.9 V。在這種情況下，紅色 LED 開始閃爍，并以 25% 的占空比通知放電。

圖 9該圖顯示了電池放電通知的配置。

完整的電路設計見圖 10。

圖 10電池放電通知的完整電路設計如下所示。

設備測試

為了測試設計，電路連接到 5 V(V DD、V DD _A 和 V DD _B)。

示波器屏幕截圖在圖 11至圖 15中以藍色顯示施密特觸發(fā)振蕩器信號(PIN 2，GPIO 0)和以黃色顯示強度控制模式輸出(PIN 7，HV_GPO0_HD)。

從這些圖中可以看出，當施密特觸發(fā)器振蕩器的周期增加(減少)時，強度控制模式的占空比增加(減少)。

圖 11施密特觸發(fā)器振蕩器的周期為 12.2 us。

圖 12施密特觸發(fā)器振蕩器的周期為 16.9 us。

圖 13施密特觸發(fā)器振蕩器的周期為 20.65 us。

圖 14施密特觸發(fā)器振蕩器的周期為 29.45 us。

圖 15施密特觸發(fā)器振蕩器的周期為 55.9 us。

結果證明該電路按預期工作，所用芯片能夠作為LED的控制模塊。

創(chuàng)建智能燈

本文介紹了如何配置 HVPAK 芯片以創(chuàng)建帶有運動傳感器的智能亮度控制燈。它僅在檢測到運動時才起作用并且具有兩種模式。夜間模式具有恒定的低亮度。強度控制模式因環(huán)境光而異。此外，智能燈具有電池放電通知。

SLG47105芯片中的內部資源(包括振蕩器、邏輯和 GPIO)易于配置以實現該設計所需的功能。