帶有LED警示燈的騎行夜服設(shè)計(jì)

近年來，夜間騎車或跑步遭遇不幸的事件時(shí)有發(fā)生，這往往是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)彎或者高速行駛的過程中，汽車司機(jī)受限夜間視場，來不及避讓而造成的。傳統(tǒng)的夜行服大多采用被動(dòng)方式，即由反光材料制作而成，在暗光條件下工作的人員廣泛使用，由于利用的是反光原理，只有在燈光照射下才能進(jìn)行反光，而且不同燈光照射產(chǎn)生的反光效果不同，因此大大限制了夜光服的使用場合和使用人群。有些主動(dòng)發(fā)光的LED燈，發(fā)光面很小，強(qiáng)度較弱，無法起到好的警示作用。

本文設(shè)計(jì)了一套帶有LED警示功能的騎行夜服，能夠在夜晚自主發(fā)光，該夜行服可為需要在夜間出行的騎行者或跑步者起到好的保護(hù)作用。

1、系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，以STM32單片機(jī)為主控制核心，包括LED驅(qū)動(dòng)電路、LED燈泡、控制按鍵、電量檢測電路及低電量聲光報(bào)警電路等部分。其中主控制器完成整個(gè)系統(tǒng)的控制，掃描控制按鍵的變化情況，輸出相應(yīng)的PWM控制信號給LED驅(qū)動(dòng)電路;電池電量檢測電路輸入電池電壓變化的檢測信號給主控制器，主控制器檢測該信號后判斷當(dāng)前電池電量是否正常，如果檢測到電池電量過低則輸出控制信號，開啟聲光報(bào)警電路，同時(shí)關(guān)閉LED燈。

2、LED布局及驅(qū)動(dòng)電路

2.1、LED布局

設(shè)計(jì)的LED可依據(jù)使用者的喜好，切換白、藍(lán)、紅等3種光進(jìn)行照明，使用的LED燈帶為SMD3528/60LED/5V軟燈條，以保證穿著的舒適性。LED整體布局如圖2所示，設(shè)計(jì)了左轉(zhuǎn)向、右轉(zhuǎn)向、常亮等3個(gè)區(qū)域，可滿足騎行者轉(zhuǎn)彎和直行時(shí)的警示需求。LED燈布置在熒光布上，以增加反光面積、減少LED燈帶的使用，從而減輕重量。

2.2、LED驅(qū)動(dòng)電路

LED驅(qū)動(dòng)電路使用恒流源控制方式，其輸入電源由兩節(jié)鋰電池串聯(lián)而成，由于鋰電池具有較為穩(wěn)定的輸出，這樣點(diǎn)亮不同的LED輸入的電壓基本是恒定的。實(shí)際設(shè)計(jì)的LED驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)計(jì)當(dāng)中使用3個(gè)相同顏色的LED串聯(lián)而成，TPS61169將輸入的7.6V電壓升至9.6V，提供給3個(gè)大功率LED燈。

TPS61169是TI公司生產(chǎn)的一款直流升壓芯片，這款芯片的輸入電壓范圍為2.7~14V，輸出電壓可高達(dá)20V，通過改變反饋網(wǎng)絡(luò)可以讓輸入電壓更高，但是會降低輸出電流，芯片最大輸出電流可達(dá)1.4A。芯片可以進(jìn)行逐周期的電流限制，使LED每個(gè)點(diǎn)亮周期均得到功耗控制，從而很好地控制LED發(fā)光并讓大功率LED不至于發(fā)熱嚴(yán)重。

3、控制按鍵及報(bào)警模塊

設(shè)計(jì)的3個(gè)實(shí)體按鍵，可以控制外部3種不同顏色的LED燈，顯示不同的效果。按下第1個(gè)按鍵可以讓白燈、紅燈或者藍(lán)燈常亮，也可以讓3種顏色的LED燈均常亮，只要連續(xù)按下第1個(gè)按鍵即可。按下第2個(gè)按鍵可以讓白燈、紅燈或者藍(lán)燈產(chǎn)生流水燈的效果，這種流水燈的效果可以根據(jù)用戶實(shí)際需求進(jìn)行自定義更改。按下第3個(gè)按鍵可以讓白燈、紅燈或者藍(lán)燈閃爍，也可以3種燈均閃爍，閃爍的頻率與常用的危險(xiǎn)指示SOS閃爍頻率相同，在一些需要緊急呼救且距離過遠(yuǎn)的場合特別適用。系統(tǒng)還外接了一個(gè)黃色的電源指示燈以及蜂鳴器報(bào)警電路，這部分用于顯示電池電量的情況，當(dāng)電池電量較低時(shí)，發(fā)出聲光警報(bào)，提醒用戶及時(shí)更換電池。

4、LED騎行夜服樣

設(shè)計(jì)的LED騎行夜服樣衣圖。在成品制作過程中需反復(fù)調(diào)整各個(gè)電路的排線以及線的長度，考慮如何把做好的LED發(fā)光設(shè)備裝配在衣服上，考慮如何讓衣服和LED發(fā)光設(shè)備能更好地結(jié)合。作為第一代LED騎行夜服，該夜行服能通過形象的警示燈外形對周圍的車輛起到醒目的警示作用;LED燈組簡便易調(diào)整;重量輕，采用黏貼式紐扣設(shè)計(jì)，可粘貼在T恤、運(yùn)動(dòng)服等大多數(shù)外套上，大大提高產(chǎn)品適用性。后續(xù)需完善服裝的款式造型設(shè)計(jì)，優(yōu)化電路，使其真正應(yīng)用到人們的夜行生活中去。