电子课程设计论文 LED智能台灯
电子技术课程设计报告 制作LED台灯

河南机电高等专科学校电子技术课程设计报告设计课题:制作LED台灯设计制作LED台灯一、设计任务与要求1.掌握直流电路2.正确设计电路图3.安装制作LED台灯4. 测试LED台灯的可用性二、方案设计与论证选取能正常发光的发光LED两个,导线若干,电阻若干,并制作以机械开关控制的LED台灯。
LED光源作为第四代新型节能光源,从诞生之时就被用来做各类灯具的发光光源。
作为光源的白炽灯其发光效率只有百分之五,而LED光源的发光效率几乎接近百分之九十。
LED照明以其高节能、长寿命、利环保的特点成为大家广为关注的焦点。
台灯是家家户户都在使用的普通灯具,这几年高亮度的LED光源因其制造技术突飞猛进,而其生产成本又节节下降,如今台灯得以使用LED光源作为高亮度、高效率而又省电、无碳排放的照明光源。
LED台灯工作原理遵循安全第一的民用电器的设计理念。
三、单元电路设计与参数计算LED光源是一种低电压直流恒流源的发光器件,不能用100~220V的交流高压电直接点亮,因此,LED台灯方案的设计思路是,首先要将高压的交流电变换成低压的直流恒流源,才能点亮LED光源。
输出电压要求稳定在DC12V,输出电流要根据LED的光源的功率来选择,一般要给予30%的余量,以3×1W的白光LED光源为例,1W的白光LED的标准工作电流应为350mA,因而3个LED光源串联其电路需要的电流也是350mA,考虑到延长LED寿命和降低光衰,可以设计为300mA~330mA,220V经由适配器在灯具外的安全降压变换,向LED台灯提供稳定的12V直流电源,在台灯底座壳内安置恒流源电源板,将直流电压变换成稳定的直流恒流源,以满足LED光源发光的技术要求。
(考虑到便携性,所以将LED台灯设计为移动电源供电型)可以在直流恒流源前可加一电源开关。
如不想采用机械开关,并想要一个更有创意的卖点,可选用电子触摸开关,如手指轻点可实现台灯的开->全亮、半暗、关;(由于技术成本等问题,故选取使用机械开关)。
智能台灯毕业设计最终文

西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文) 题目:智能台灯设计系别:电子信息系专业:自动化班级:学生:学号:指导教师:年月毕业设计(论文)任务书系(别) 电子信息系 专业 自动化 班 姓名 学号1.毕业设计(论文)题目: 智能台灯设计2.题目背景和意义: 台灯已是千家万户的必需生活用品,经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。
当夜晚来临时,人们又摸黑去开灯,非常不方便。
在这里设计了以人体红外辐射传感控制电路。
当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时,自动感应开灯;当人体太靠近桌面时,台灯自动感应,警告纠正坐姿,若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭。
当人离开时则自动关灯,达到节约能源的目的。
3.设计(论文)的主要内容(理工科含技术指标): 设计制作了一种智能台灯,主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。
其特点是在有人时且外界光强较弱时能自动开灯,无人时关灯,节约能源;且能纠正坐姿,防止近视。
4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点):1-3周: 查阅资料,了解课题要求并弄清课题的难点与所需要解决的问题。
3-4周: 设计主流程图。
5-11周: 设计系统各模块流程和编写程序12-13周: 软件模拟调试 14-15周:软硬件联调。
16-18周:写论文准备答辩。
5.毕业设计(论文)的工作量要求 撰写15000字论文① 实验(时数)*或实习(天数): 150学时 ② 图纸(幅面和张数)*: A4一张 ③ 其他要求: 外文翻译数字不少于3000字;参考文献篇数17篇指导教师签名: 年 月 日学生签名: 年 月 日 系(教研室)主任审批: 年 月 日 说明:1本表一式二份,一份由学生装订入附件册,一份教师自留。
2 带*项可根据学科特点选填。
智能台灯设计摘要设计制作了一种智能台灯,主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。
其特点是在有人时且外界光强较弱时能自动开灯,无人时关灯,节约能源;且能纠正坐姿,防止近视。
毕业论文(设计)多功能台灯设计

毕业论文(设计):多功能台灯设计一、设计背景及意义随着科技的发展和生活品质的提高,人们对家居用品的需求越来越多样化。
台灯作为日常生活中不可或缺的照明工具,其功能已不仅仅局限于照明。
在此基础上,本设计提出了一款多功能台灯,旨在满足现代人在学习、工作、休闲等不同场景下的需求。
1. 提高生活品质:通过集成多种功能,使台灯在满足照明需求的同时,还能为用户提供更多便捷服务。
2. 节能环保:采用节能光源,降低能耗,减少环境污染。
3. 美观实用:结合现代家居风格,设计出既美观又实用的台灯,提升家居环境。
二、设计目标1. 实现基本照明功能,保证光线柔和、舒适,不刺眼。
3. 操作简便,易于上手。
4. 外观时尚,符合现代家居审美。
三、设计内容1. 照明系统设计:选用高品质LED光源,实现节能、环保、长寿命的照明效果。
2. 功能模块设计:包括充电宝、无线充电、时间显示、天气预报、温湿度监测等功能。
3. 结构设计:采用模块化设计,便于组装、拆卸和维护。
4. 人机交互设计:充分考虑用户使用习惯,简化操作流程,提高用户体验。
5. 外观设计:结合现代家居风格,打造时尚、简约的造型。
四、设计方法与技术路线1. 设计方法本设计采用用户中心设计法(UCD),以用户需求为导向,通过市场调研、用户访谈、需求分析等手段,深入挖掘用户在使用台灯过程中的痛点,从而指导设计方向。
2. 技术路线(1)照明系统:采用PWM(脉冲宽度调制)技术调节亮度,实现无极调光,满足不同场景下的照明需求。
(2)功能模块集成:运用嵌入式系统设计,将各功能模块集成于台灯之中,确保系统稳定运行。
(3)人机交互:采用触摸式按键和语音识别技术,实现便捷的人机交互。
(4)外观设计:运用计算机辅助设计(CAD)软件进行外观建模,结合3D打印技术制作样机。
五、创新点与亮点1. 创新点(1)多功能集成:将充电宝、无线充电、时间显示、天气预报、温湿度监测等功能集成于一体,提高台灯的使用价值。
智能台灯毕业设计论文

智能台灯毕业设计论文智能台灯毕业设计论文一、引言随着人们对生活质量的要求不断提高,智能家居产品逐渐成为人们生活中必不可少的一部分。
台灯作为日常生活中常见的照明设备,其功能逐渐得到了人们的关注和重视。
本文将介绍一款智能台灯的设计与实现,旨在为用户提供更加智能、便捷、舒适的照明体验。
二、需求分析智能家居产品的设计需要结合用户的需求进行分析。
本设计将采取问卷调查的方式,对用户的需求进行了解。
通过问卷调查发现,用户对于台灯的需求主要包括以下几个方面:一是可调节亮度和色温的功能,以满足不同环境下的照明需求;二是具备自动感应功能,能够根据环境光自动调节亮度;三是可通过手机等智能设备控制台灯的开关和亮度色温的调节,提高用户的使用便捷性。
三、功能设计根据用户需求分析,本设计将实现以下几个功能:1. 色温可调节功能:智能台灯将配备多组LED灯珠,根据用户的需求,可以通过旋钮或遥控器调节灯珠的亮度和色温。
2. 自动感应功能:智能台灯将内置环境光传感器,根据环境光的强弱自动调节灯珠的亮度,使其与周围环境保持一致。
3. 远程控制功能:用户可以通过手机等智能设备通过蓝牙或Wi-Fi连接智能台灯,并通过特定的应用程序来控制台灯的开关、亮度和色温。
四、硬件设计智能台灯的硬件设计主要包括电路设计和外壳设计。
电路设计需要配备合适的LED灯珠、环境光传感器、控制芯片等器件,确保台灯的功能正常运行。
外壳设计需要考虑人体工程学原理,使得台灯外形美观、易于操作。
五、软件设计智能台灯的软件设计主要包括嵌入式系统的开发和手机应用程序的开发。
嵌入式系统需要实现传感器数据的采集和处理、LED灯珠亮度和色温的调节等功能。
手机应用程序需要实现通过蓝牙或Wi-Fi连接台灯,并进行远程控制。
六、实验与测试本设计将进行一系列实验和测试来验证智能台灯的性能和可靠性。
实验包括台灯的亮度和色温调节测试、自动感应功能测试、远程控制功能测试等。
七、结论本文介绍了一款智能台灯的设计与实现。
led触控台灯毕业论文

led触控台灯毕业论文在现代社会中,智能家居产品逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。
其中,LED触控台灯作为智能家居产品中的一员,具备了诸多优势和功能,因此受到了广大消费者的喜爱。
本论文旨在研究LED触控台灯的发展背景、优势以及对人们生活的影响,通过对相关文献的分析和综述,对该产品进行深入的研究。
首先,我们来了解一下LED触控台灯的发展背景。
随着科技的不断发展和进步,智能家居产品逐渐普及。
在人们的日常生活中,台灯是不可或缺的生活用品。
传统台灯在照明效果和使用方便性方面存在一些问题,例如,传统台灯的照明效果无法有效提升照明亮度和光线柔和度,而且操作不太方便。
而随着LED技术的成熟应用,LED触控台灯的出现填补了这一空白。
LED触控台灯可以通过触控方式调节照明亮度、色温和灯光效果,以及增加其他功能,满足用户的个性化需求。
LED触控台灯相较于传统台灯具有许多优势。
首先,LED 灯泡具有更长的寿命和更低的能耗。
传统台灯的灯泡寿命相对较短,需要经常更换,而且耗电量相对较高。
而LED灯泡具有更长的寿命,平均寿命可达到5万小时以上,且能耗较低,相较于传统灯泡可以节省能源。
其次,LED触控台灯具备灯光调节功能。
用户可以通过触摸灯头或控制面板来调节灯光的亮度、色温和灯光效果,根据不同的使用场景和需要设计出不同的灯光模式,为用户提供更加舒适、自由的照明环境。
另外,LED 触控台灯还可以通过无线智能设备控制,用户可以通过手机等设备进行远程控制,方便实用。
LED触控台灯的出现对人们的生活产生了积极的影响。
首先,LED触控台灯为人们提供了更舒适、便捷的照明体验。
用户可以根据不同的需求来调节灯光的亮度和色温,使得照明效果更加柔和、舒适,减少了对眼睛的疲劳和损伤。
其次,LED 触控台灯的节能环保特性也为人们的生活带来了便利。
相较于传统台灯,LED台灯的能耗更低,使用寿命更长,减少了能源消耗和灯泡更换的频率,具有显著的节能环保效果。
基于单片机的智能LED台灯设计

基于单片机的智能LED台灯设计摘要LED 台灯具有节能、环保、寿命长的特点,越来越受到人们的青睐。
本文设计了一款基于单片机的智能 LED 台灯,通过单片机控制LED灯的亮度和色温,实现智能调光和调色功能,同时提供人体感应、定时开关等智能功能,以满足用户的不同需求。
关键词LED 台灯;单片机;智能控制;调光;调色二、设计原理2.1 单片机选择在本设计中,我们选择了常见的 STM32 单片机作为控制核心。
STM32 具有丰富的外设资源和强大的计算能力,可以很好地满足 LED 台灯的智能控制需求。
2.2 亮度调节LED 台灯的亮度是通过 PWM(脉冲宽度调制)来实现的。
通过控制 PWM 的占空比,可以精确地调节 LED 的亮度。
我们可以通过单片机的定时器来产生 PWM 信号,从而控制LED 的亮度。
2.3 色温调节LED 台灯的色温调节可以通过控制 RGB LED 或者使用特殊的 LED 芯片来实现。
在本设计中,我们选择了使用特殊的 LED 芯片,通过改变驱动电流的大小来调节 LED 的色温。
这样可以实现从冷白光到暖白光的平滑调节,满足用户对不同环境的需求。
2.4 智能功能为了提升 LED 台灯的智能化程度,我们还加入了人体感应和定时开关等功能。
通过红外传感器可以检测到人体的存在,并自动调节灯光的亮度和色温;定时开关可以让用户设定 LED 台灯的开关时间,方便用户根据生活习惯来控制台灯的开关。
三、硬件设计3.1 LED 选择LED 台灯的光源选择是非常重要的,我们选用了高亮度的 SMD LED,其发光效率高,寿命长,且色温范围广,可以满足用户对不同色温的需求。
3.2 单片机控制电路单片机控制电路主要包括电源模块、人体感应模块、PWM 生成模块和电流调节模块。
电源模块负责对 LED 台灯整体的供电,人体感应模块负责检测人体的存在,PWM 生成模块负责产生调节 LED 亮度的 PWM 信号,电流调节模块负责调节 LED 的色温。
(完整版)红外感光智能LED台灯设计毕业设计

本科毕业论文(设计)题目: 红外感光智能LED台灯学校: 山东科技大学院系: 机械电子工程学院专业: 机械设计制造及其自动化**: *******: **摘要随着社会的进步,人们生活水平日益提高,追逐高质量生活已经成了当下的主题。
智能化产品更是当下的发展趋势。
为了满足人们高质量生活的诉求,现设计一种红外感光智能LED台灯,该产品可以克服普通台灯不能根据环境光强自动调节光的亮度的问题,使得使用者有更舒适的体验,并且能在一定程度上保护人眼,且比较节能。
本次设计的内容基于单片机控制,使得该台灯具有人体感应,自动根据环境光强度自动调节台灯亮度,同时为了满足使用者的某些特殊要求,该台灯还设有手动调节功能,台灯的控制分为台灯按键控制和红外遥控控制两种,这使得台灯的控制更加方便,灵活。
本次设计包括硬件部分和软件部分,硬件电路的核心是由单片机的控制模块,PCF8591+光敏电阻的自动调光模块,HC-SR501人体感应模块,HS0038遥控红外接收模块,红外遥控器,LED发光电路共同组成,软件采用比较灵活的C语言进行编程,进而对硬件电路进行有效控制。
关键字:单片机;HC-SR501;自动调光模块;HS0038;红外遥控器ABSTRACTWith the social progress and the improvement of living standards, pursuing order to meet the demands of people of aninfraredphotosensitive inligent LED lamp in this design.The product can overcome the question of the common desk lamp can not automatically adjust the brightness according to the environmental light intensity,which allows the users to get more comfortable experience and can protect the in a certain extent and more energy-efficient.The content of this design is based on the control of MCU .It makes the lamp with the function of body induction, automatically adjust the lamp brightness according to the ambient light intensity,.And in order to meet some special requirements of the users, the lamp is also provided with a manual adjustment function.The control of lamp includes the key control and the infrared remote control.which makes the lamp control more convenient and flexible.The design includes body induction module, HS0038 infrared remote control receiving module, infrared remote controller, the LED luminous circuit composed. The software uses flexible C language programming to get the effective control of the (){uint8 jj=0;while(1){sweep();if((mode==0)&&(ii==0)){if(;uint8 byte=0;SDA=1;for(n=0;n<8;n++){SCL=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SCL=1;_nop_();_nop_();byte<<=1;if(SDA==1)byte=byte+1;_nop_();_nop_();}SCL=0;_nop_();return(byte);}void Ack_I2c(uint8 a) *判断是否非应答信号* {if(a==0)SDA=0;else SDA=1;_nop_();_nop_();_nop_();SCL=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();SCL=0;_nop_();_nop_();}void writeIIC(uint8 x,uint8 y) *写两个IIC字节* {iicstart();iicsendbyte(x);if(ack==0)return;iicsendbyte(y);if(ack==0)return;iicstop();}uint8 readIIC(uint8 z) *读取模数转化信号* {uint8 bb;iicstart();iicsendbyte(z+1);if(ack==0)return(0);bb=iicreadbyte();Ack_I2c(1);iicstop();return(bb);}void delay() *延时函数* {uint16 dd;uint8 ee;for(ee=0;ee<40;ee++)for(dd=0;dd<500;dd++){sweep();writeIIC(0x90,0x41);aa=readIIC(0x90);select();}}void sweep() *遥控+按键扫描* {uint8 jj=0,i1,i2,cs=0;while((cs++)<18){switch(jj){case 0:if(key0==0)delay1(1000);if(key0==0)ii=1-ii;while(!key0);if(ii==1){P0=0Xff;P2=0Xff;zhishi=1;zhishi1=1;}if(ii==0){zhishi=0;}jj++;case 1:if(ii==0){if(key1==0)delay1(1000);if(key1==0)mode=1-mode;if(mode==0)zhishi1=1;while(!key1);}jj++;case 2:if((ii==0)&&(mode==1)){zhishi1=0;if(key2==0)delay1(2000);if(key2==0)dc++;if(dc%4==1){P0=0Xf0;P2=0Xff;}if(dc%4==2){P0=0X00;P2=0Xff;}if(dc%4==3){P0=0X00;P2=0x0f;}if(dc%4==0){P0=0Xff;P2=0Xff;dc=0;}while(!key2);}jj++;case 3:temp1=low();if((temp1>4608)&&(temp1<9216)){temp2= (TH1 * 256 + TL1);}uint16 (TH1 * 256 + TL1);}void select() *LED亮度控制函数* {if((aa>=0xf0)&&(aa<=0xff)){P0=0;P2=0x0f;}if((aa>=0xe0)&&(aa<=0xef)){P0=0;P2=0x1f;}if((aa>=0xd0)&&(aa<=0xdf)){P0=0;P2=0x3f;}if((aa>=0xc0)&&(aa<=0xcf))P0=0;P2=0x7f;}if((aa>=0xb0)&&(aa<=0xbf)) {P0=0;P2=0xff;}if((aa>=0xa0)&&(aa<=0xaf)) {P0=0x01;P2=0xff;}if((aa>=0x90)&&(aa<=0x9f)) {P0=0x03;P2=0xff;}if((aa>=0x80)&&(aa<=0x8f)) {P0=0x07;P2=0xff;}if((aa>=0x70)&&(aa<=0x7f))P0=0x0f;P2=0xff;}if((aa>=0x60)&&(aa<=0x6f)) {P0=0x1f;P2=0xff;}if((aa>=0x50)&&(aa<=0x5f)) {P0=0x3f;P2=0xff;}if((aa>=0x40)&&(aa<=0x4f)) {P0=0x7f;P2=0xff;}if((aa>=0x00)&&(aa<=0x3f)) {P0=0xff;P2=0xff;}}参考文献1:秦曾煌主编.《电工学》(第七版);高等教育出版社,2009.092:沙占友孟志永王彦朋《单片机外围电路设计》(第2版);电子工业出版社,2006. 3:刘娟梁卫文程莉等《单片机C语言与PROTUES仿真技能实训》;中国电力出版社2010.084:董吉虹白明郎培解峰梁为《热释电红外报警器的设计》;长春大学学报,2007.125:李晓林牛昱光阎高伟主编.《单片机原理与界面技术》(第二版);电子工业出版社2012.096:Sangani, Kris.light work for domestic LEDs.2014. 05 (9):31~457:Ono, Keiko.Development of an Inligent Lighting System Using LED Ceiling Lights into an Actual Office.2012.10(9)致谢随着毕业设计的紧张进行,我们的大学生活也就随之而结束,大学四年的奔跑转眼间就到了终点,这四年我们学到了什么,学到了多少,都可以在毕业设计中体现出来。
电子课程设计论文 LED智能台灯

指导教师签字:年月日目录摘要 (II)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 系统设计的目的 (1)1.2 LED智能台灯特性 (1)1.3 系统设计的内容 (2)2 系统的可行性分析 (3)3 系统硬件电路设计 (4)3.1 电源模块 (4)3.1.1 LED光源驱动电路 (4)3.1.2 元器件选择 (5)3.1.3 LED光源的设计................................................................................. (7)3.2 单片机外围电路模块 (8)3.2.1单片机总控制电路 (8)3.2.2时钟电路 (9)3.2.3 STC89C52具体介绍 (10)3.3 红外感应模块 (11)3.4 手动调节光强模块 (12)4 系统软件电路设计 (14)4.1 PWM调光 (14)4.2 人体红外感应 (14)4.3 手动调节光强 (15)5总结 (1)6参考文献 (17)附录 (18)附录1 主要程序代码 (18)附录2 实物图..............................................................。
.. (22)摘要台灯已是千家万户的必需生活电器,经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。
LED被认为是21世纪的照明光源。
LED发光器件是冷光源,光效高,工作电压低,而且能耗低,可控制好、无辐射,同样亮度下,LED能耗为白炽灯的10%,荧光灯的50%。
LED寿命可达10万小时,是荧光灯的10倍,白炽灯的100倍。
因此,我们提出LED智能台灯方案,本系统主要包括以PT4115芯片为基础的LED驱动模块,利用单片机STC89C52进行控制的手动PWM调光模块、感应人体红外信号的热释电红外传感器的红外感应模块等目的。
关键词:智能台灯;LED驱动;PWM调光;红外感应AbstractDesk lamp is already the necessary life appliances, families often due to forget to turn off the lights and cause a huge waste of energy. The LED is considered lighting source of the 21 st century. LED device is cold light, high efficiency, low voltage operation, and low energy consumption, can control, no radiation, the same brightness, LED to 10% of incandescent lamp energy consumption, 50% of fluorescent lamp. The LED life can reach 100000 hours, it is 10 times as much as incandescent lamp, fluorescent lamp 100 times. Therefore, we put forward the LED intelligence desk lamp scheme, this system mainly includes PT4115 chip in the basis of driver module, LED by SCM STC89C52 to control PWM light module, sensing the human body of pyroelectric infrared signal infrared sensor of infrared sensor modules and manual light on the purpose.Keywords: intelligence desk lamp; The LED drive; PWM light; inductive1绪论1.1 系统设计的目的台灯已是千家万户的必需生活电器,经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。
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指导教师签字:年月日目录摘要 (II)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1系统设计的目的 (1)1.2LED智能台灯特性 (1)1.3 系统设计的内容 (2)2 系统的可行性分析 (3)3 系统硬件电路设计 (4)3.1 电源模块 (4)3.1.1 LED光源驱动电路 (4)3.1.2 元器件选择 (5)3.1.3 LED光源的设计................................................................................. (7)3.2 单片机外围电路模块 (8)3.2.1单片机总控制电路 (8)3.2.2时钟电路 (9)3.2.3 STC89C52具体介绍 (10)3.3 红外感应模块 (11)3.4 手动调节光强模块 (12)4 系统软件电路设计 (14)4.1 PWM调光 (14)4.2 人体红外感应 (14)4.3 手动调节光强 (15)5总结 (16)参考文献 (17)附录 (18)附录1 主要程序代码 (18)附录2 实物图..............................................................。
.. (22)摘要台灯已是千家万户的必需生活电器,经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。
LED被认为是21世纪的照明光源。
LED发光器件是冷光源,光效高,工作电压低,而且能耗低,可控制好、无辐射,同样亮度下,LED能耗为白炽灯的10%,荧光灯的50%。
LED寿命可达10万小时,是荧光灯的10倍,白炽灯的100倍。
因此,我们提出LED 智能台灯方案,本系统主要包括以PT4115芯片为基础的LED驱动模块,利用单片机STC89C52进行控制的手动PWM调光模块、感应人体红外信号的热释电红外传感器的红外感应模块等目的。
关键词:智能台灯;LED驱动;PWM调光;红外感应AbstractDesk lamp is already the necessary life appliances, families often due to forget to turn off the lights and cause a huge waste of energy. The LED is considered lighting source of the 21 st century. LED device is cold light, high efficiency, low voltage operation, and low energy consumption, can control, no radiation, the same brightness, LED to 10% of incandescent lamp energy consumption, 50% of fluorescent lamp. The LED life can reach 100000 hours, it is 10 times as much as incandescent lamp, fluorescent lamp 100 times. Therefore, we put forward the LED intelligence desk lamp scheme, this system mainly includes PT4115 chip in the basis of driver module, LED by SCM STC89C52 to control PWM light module, sensing the human body of pyroelectric infrared signal infrared sensor of infrared sensor modules and manual light on the purpose.Keywords:intelligence desk lamp; The LED drive; PWM light; inductive1绪论1.1 系统设计的目的台灯已是千家万户的必需生活电器,经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。
在我国,照明耗电占年发电总量的12% (超过100亿kW•h) 。
现在的台灯绝大部分是采用普通的白炽灯、荧光灯、节能灯和螺旋节能灯,并且控制方式多采用手动开关,不能连续调节,更不能自动调节。
随着能源紧缺、电价越来越高、环保要求及LED的光效的提高,用LED替代现在台灯普遍使用的白炽灯或荧光灯,环保无污染。
另外,LED的光谱几乎全部集中于可见光频段,其发光效率可达80~90%,并且传统的台灯中的光源体使用的是交流电,所以每秒钟会产生100-120次的频闪。
LED灯是把交流电直接转换为直流电,不会产生闪烁现象,保护眼睛,可以获得“柔和”的灯光环境。
现在中国约30%的人有不同程度的视力问题,其中近视是主要问题,近年来,我国的近视率已上升为全球第二,仅次于日本,但近视的总人数确是全球第一。
引起近视的主要原因是用眼不健康,如用连续用眼时间过长,看书,学习时的坐姿不正确等。
现在的普通台灯90%的供电系统是用交流电经变压后直接供电,在用电高峰期时使用会增加供电系统的负担,并且停电时不能工作,移动使用性较差。
太阳能是新型的绿色能源,但普及率还不高。
因此,我们提出智能LED台灯方案。
1.2 LED智能台灯特性1、高效节能:以相同亮度比较,3W的LED节能灯333小时耗1度电,而普通60W 白炽灯17小时耗1度电,普通5W节能灯200小时耗1度电。
2、超长寿命:半导体芯片发光,无灯丝、无玻璃泡、不怕震动、不易破碎、使用寿命可达五万小时(普通白炽灯使用寿命仅有一千小时,普通节能灯使用寿命也只有八千小时)。
3、健康:光线健康光线中含紫外线和红外线少,产生辐射少(普通灯光线中含有紫外线和红外线)。
4、绿色环保:不含汞和氙等有害元素,利于回收,普通灯管中含有汞和铅等元素。
5、保护视力:直流驱动,无频闪(普通灯都是交流驱动,就必然产生频闪)。
6、安全系数高:所需电压、电流较小,安全隐患小于矿场等危险场所。
7、市场潜力大:低压、直流供电。
1.3 系统设计的内容本次课程设计的LED智能台灯主要包括四个模块:(1)LED光源驱动利用变压器将220V的交流电转化成12V的直流电源,然后PT4115芯片将12V直流电压变换成稳定的恒流源(2)单片机外围电路利用STC89C52单片机控制PWM调光以及红外检测等模块。
(3)红外检测利用热释电红外检测模块来检测是否有人靠近台灯,若有人则台灯自动开启,当一段时间检测不到人活动是台灯就会渐渐熄灭。
(4)手动PWM调光经AD转换后得出的数值来改变单片机的PWM的占空比,实现手动调光。
2 系统的可行性分析(1)系统设计的意义:本项目的设计思想来源于生活,所具有的功能也是为台灯使用的方便性及节能环保而设置,因此具有很大的实际意义。
(2)系统功能设计可行性分析:针对目前普通台灯存在的能耗高、操作使用不便及功能单一三个问题进行系统分析与研究,以单片机PT4115为控制核心,用热释电红外传感器检测是否人进入使用台灯的范围,用光敏电阻判断有人在使用台灯范围时是否需要开灯。
综合运用传感技术实现台灯是否有人员来自动控制台灯的开关及利用PWN波对台灯进行手动调光,在功能上使之更加具有人性化,以此提高人的接受度和舒适度。
3 系统硬件电路设计3.1 电源模块3.1.1 LED光源驱动电路LED光源的驱动电路就是把12V直流电压变换成稳定的恒流源,电路的设计本着删繁就简、节省成本的原则,应该从能完成这个电路设计要求的众多LED驱动芯片中选择集成度高、性能较好、应用电路简单、价格较平的性价比有优势的PT4115芯片。
因此选择驱动电路外围器件少的驱动芯片是生产成本的首要考量。
图3-1 PT4115 LED光源驱动电路图3-2 PT4115 芯片实物图通过 PT4115芯片上的DIM 端,可以方便的进行模拟或PWM 调光。
由于模拟调光是直接改变流过LED 电流的大小来实现亮度调节,除了亮度会改变以外,也会影响白光的质量,即不同电流下发出的白光存在色偏。
因此,本设计采用PWM 调光方案,PWM 调光的基本原理是保持LED 正向导通电流恒定,而通过控制电流导通和关断的时间比例,即改变输入脉冲信号的占空比,使LED 产生亮暗变化;并利用人眼的视觉残留效应,当LED 亮暗变化频率大于120Hz 时,人眼就不会感觉到闪烁,而看到是LED 的平均亮度。
PWM 调光的优势是LED 正向导通的电流是恒定的,LED 的色度就不会像模拟调光时产生变化。
PT4115 恒流驱动输出的电流值计算公式为:0.1*/out s I D R = (D 为方波信号占空比,s R 为限流电阻).本设计LED 光源采用30只小功率白光LED 灯珠并联方式,且每只LED 灯珠额定电流为20mA ,则PT4115恒流驱动输出最大电流out I 应为120mA ,因此s R 选取0.25Ω电阻。
L1为镇流电感,选取68μH ,用于稳定通过LED 的电流。
D1是续流二极管,当芯片內部MOS 管截止状态时为储存在电感L1中的电流提供放电回路;由于工作在高频状态,D1选用正向压降小且恢复速度快的肖特基二极管SS24。
3.1.2 元器件选择表3-1 关键元器件的选择PT4115用于小功率白光LED 光源驱动方案时只需四个零件,Cin 是输入滤波电容,Rs 设定流过LED 的电流f I ,0.1/s LED R I =;L 是续流电感,D5是续流二极管。
因适配器已提供12V 的直流电压,原图为交流电压输入整流用的桥式整流器D1~D4可省略。
虽然零件少了,但对零件的要求更高,设计时需按要求选用,才能使电路进入良好的工作状态。
PT4115的开关频率采用抖频技术有效降低EMI (Electromagnetic Interference ),省略了抗EMI 电路。
LED 光源驱动芯片的恒流精度对于LED 灯具生产厂家而言是至关重要的,目前LED 光源驱动IC 的恒流精度批量生产时都会有一定的离散性,LED 灯具生产厂家在批量生产调试时,同样的电源、同样的LED 光源负载、同样的恒流源电源板,因同一型号的不同驱动IC 其恒流精度的个性差异会导致恒流源电源板输出电流产生一定的公差,使同一LED 光源负载的发光亮度有所不同,这就会增加恒流源电源板大批量生产时在线调试的时间,影响生产力。
因此,恒流源电源板生产厂家应选用恒流精度高的驱动IC ,恒流精度至少要小于±3%,如是±1%更理想,但其价格会高于±3%的产品。