使用運(yùn)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(shè)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(dá) 13.2 V 和每個輸出 2 A 電流的運(yùn)動傳感器。該系統(tǒng)是使用高壓宏單元和芯片內(nèi)的其他內(nèi)部和外部組件創(chuàng)建的,以與運(yùn)動傳感器交互。
該燈有兩種模式:強(qiáng)度控制和夜間模式。在強(qiáng)度控制模式下,當(dāng)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(dāng) PIR 運(yùn)動傳感器檢測到運(yùn)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(shè)計可用作住宅和商業(yè)場所(如走廊和車庫)的附加照明。
結(jié)構(gòu)及運(yùn)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(shè)計構(gòu)建塊。
在免費(fèi)的基于 GUI 的Go Configure Software Hub中創(chuàng)建的完整設(shè)計文件可在 GP 文件中獲得。
1. 模式選擇
該設(shè)計由六個主要部分組成。
第一個是模式選擇開關(guān)。設(shè)計的第一部分如圖 2所示。
圖 2這是模式選擇開關(guān)的外觀。
模式選擇開關(guān)處于低電平,直到按下按鈕。然后信號進(jìn)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(jìn)入模式選擇部分(圖 3)。
圖 3圖像顯示了模式選擇部分。
當(dāng) Mode Select 為低電平時,LUT3 的輸出為 Intensity Controlled Mode 的輸出,當(dāng) 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(qiáng)度控制模式
強(qiáng)度控制模式的設(shè)計如圖 5所示。
圖 5這是強(qiáng)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(dāng)環(huán)境光增加時,電阻減小,當(dāng)環(huán)境光變暗時,電阻增加。因此,當(dāng)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(shù)據(jù)。
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(dǎo)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(chǎn)生的頻率帶光敏電阻。
1. LED驅(qū)動器
選擇模式時,LUT3 輸出信號進(jìn)入 HV OUT CTRL 以驅(qū)動并聯(lián)的 6 個 LED。它在預(yù)驅(qū)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(yùn)動傳感器
該燈具有 PIR 運(yùn)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(yùn)動傳感器的配置。
CNT1 計算 30 秒的運(yùn)動傳感器輸出。當(dāng)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(shè)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(shè)計見圖 10。
圖 10電池放電通知的完整電路設(shè)計如下所示。
設(shè)備測試
為了測試設(shè)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(lán)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(qiáng)度控制模式輸出(PIN 7,HV_GPO0_HD)。
從這些圖中可以看出,當(dāng)施密特觸發(fā)器振蕩器的周期增加(減少)時,強(qiáng)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(jié)果證明該電路按預(yù)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(yùn)動傳感器的智能亮度控制燈。它僅在檢測到運(yùn)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(qiáng)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(nèi)部資源(包括振蕩器、邏輯和 GPIO)易于配置以實現(xiàn)該設(shè)計所需的功能。