簡  介

   智能(néng)照明系統是利用先進電磁調壓及電子(zǐ)感應技術，改善照明電路(lù)中不平衡負荷所帶來(lái)的額外功耗，提高功率因數，降低(dī)燈具和線路(lù)的工作(zuò)溫度，達到優化(huà)供電目的照明控制系統。

組  成

系統單元、輸入單元與輸出單元。

系統單元：用于提供工作(zuò)電源，源系統時(shí)鍾及各種系統的接口如(rú)PC、以太網、電話(huà)等；

輸入單元：主要功能(néng)是将外部控制信号換成網絡上(shàng)的傳輸信号，具體(tǐ)有開關(guān)，紅(hóng)外接收開關(guān)，紅(hóng)外遙控器(qì)，多功能(néng)的控制闆，傳感器(qì)；

輸出單元：智能(néng)系統的輸出單元是用于接收來(lái)自網絡傳輸的信号，控制相應回路(lù)的輸出以實現(xiàn)實時(shí)控制。

  産  品

1)智能(néng)照明控制系統   2)數字可尋址led驅動   3)燈具   4)光源

優  勢

★燈光調節：用于燈光照明控制時(shí)能(néng)對電燈進行單個(gè)獨立的開、關(guān)、調光等功能(néng)控制，也(yě)能(néng)對多個(gè)電燈的組合進行分(fēn)組控制，方便用不同燈光編排組合形式營造出特定的氣氛。

★智能(néng)調光：随意進行個(gè)性化(huà)的燈光設置；電燈開啓時(shí)光線由暗逐漸到亮，關(guān)閉時(shí)由亮逐漸到暗，直至關(guān)閉，有利于保護眼睛，又可以避免瞬間(jiān)電流的偏高對燈具所造成的沖擊，能(néng)有效的延長燈具的使用壽命。

★延時(shí)控制：在您外出的時(shí)候，您隻需要按一(yī)下(xià)"延時(shí)"鍵，在您出門後30秒(miǎo)，所有的燈具和電器(qì)都會自動關(guān)閉。

★控制自如(rú)：可以随意遙控開關(guān)屋内任何一(yī)路(lù)燈；可以分(fēn)區域全開全關(guān)與管理(lǐ)每路(lù)燈；可手動或遙控實現(xiàn)燈光的随意調光,還可以實現(xiàn)燈光的遠(yuǎn)程電話(huà)控制開關(guān)功能(néng)。

★全開全關(guān)：整個(gè)照明系統的燈可以實現(xiàn)一(yī)鍵全開和一(yī)鍵全關(guān)的功能(néng)。

★場(chǎng)景設置：回家時(shí)，在家門口用遙控器(qì)直接按"回家"場(chǎng)景，

主要特點為(wèi)

1、系統可控制任意回路(lù)連續調光或開關(guān)。

2、場(chǎng)景控制：可預先設置多個(gè)不同場(chǎng)景，在場(chǎng)景切換時(shí)淡入、淡出。

3、可接入各種傳感器(qì)對燈光進行自動控制。

4、時(shí)間(jiān)控制：某些(xiē)場(chǎng)合可以随上(shàng)下(xià)班時(shí)間(jiān)調整亮度。

5、紅(hóng)外遙控：可用手持紅(hóng)外遙控器(qì)對燈光進行控制。

6．系統聯網：可系統聯網，利用上(shàng)述控制手段進行綜合控制或與樓宇智能(néng)控制系統聯網。

市(shì)場(chǎng)背景

2010年6月(yuè)(yuè)7日，胡錦濤總書記在中國科學院第十五次院士、中國工程院第十次院士大會上(shàng)提出推動科技發展工作(zuò)的8點意見 ，首條便是“大力發展智能(néng)科技，堅持節能(néng)優先、綠(lǜ)色低(dī)碳”。智能(néng)科技已被提升到關(guān)乎**科學技術發展和運用的戰略級層面。而幾乎同時(shí)召開的第十五屆廣州國際照明展上(shàng)，智能(néng)照明系統成為(wèi)展會的一(yī)大亮點，衆多知名廠家開始涉足其中，搶占智能(néng)領域的掘金(jīn)至高點。

實用功能(néng)

目前智能(néng)控制系統具有以下(xià)功能(néng)：

1，智能(néng)系統設有中央監控裝置，對整個(gè)系統實施中央監控，以便随時(shí)調節照明的現(xiàn)場(chǎng)效果，例如(rú)系統設置開燈方案模式，并在計算(suàn)機屏幕上(shàng)仿真照明燈具的布置情況，顯示各燈組的開燈模式和開/關(guān)狀态。

2，具有燈具異常啓動和自動保護的功能(néng)；

3，具有燈具啓動時(shí)間(jiān)，累計記錄，和燈具使用壽命的統計功能(néng)；

4，在供電故障情況下(xià)，具有雙路(lù)受電櫃自動切換并啓動應急照明燈組的功能(néng)；

5，系統設有自動/手動轉換開關(guān)，以便必要時(shí)對各燈組的開、關(guān)進行手動操作(zuò)。

6，系統設置與其他系統連接的接口，如(rú)建築樓宇自控系統（BA系統），以提高綜合管理(lǐ)水平。

7，具有場(chǎng)景預設、亮度調節、定時(shí)、時(shí)序控制及軟啓動、軟關(guān)斷的功能(néng)。 随着智能(néng)系統的進一(yī)步開發與完善，其功能(néng)将進一(yī)步得到增強。

采用智能(néng)照明控制系統總的效應如(rú)下(xià)：

1，實現(xiàn)照明的人(rén)性化(huà)； 由于不同的區域對照明質量的要求不同, 要求調整控制照度，以實現(xiàn)場(chǎng)景控制、定時(shí)控制、多點控制等各種控制方案。方案修改與變更的靈活性能(néng)進一(yī)步保證照明質量。

2，提高管理(lǐ)水平 将傳統的開關(guān)控制照明燈具的通斷，轉變成智能(néng)化(huà)的管理(lǐ)，使高素質的管理(lǐ)意識用于系統，以确保照明的質量。

3，節約能(néng)源 利用智能(néng)傳感器(qì)感應室外亮度來(lái)自動調節燈光，以保持室内恒定照度，既能(néng)使室内有**照明環境，又能(néng)達到節能(néng)的效果。根據各區域的工作(zuò)運行情況進行照度設定，并按時(shí)進行自動開、關(guān)照明，使系統能(néng)**限度地節約能(néng)源。

4，延長燈具使用壽命 衆所周知，照明燈具的使用壽命取決于電網電壓，由于電網過電壓越高，燈具壽命将會成倍地降低(dī)，反之，則燈具壽命将成倍地延長，因此防止過電壓并适當降低(dī)工作(zuò)電壓是延長燈具壽命的有效途徑。 系統設置抑制電網沖擊電壓和浪湧電壓裝置，并人(rén)為(wèi)地限制電壓以提高燈具壽命。采取軟啓動和軟關(guān)斷技術，避免燈具燈絲的熱沖擊，以進一(yī)步使燈具壽命延長。

基于2.4G無線控制智能(néng)家居照明系統的研究與設計

随着科技的發展，越來(lái)越多的自動化(huà)、智能(néng)化(huà)的産品進入到人(rén)們的生(shēng)活，智能(néng)家居正逐漸取代傳統家居，成為(wèi)一(yī)種行業發展潮流。智能(néng)家居照明系統作(zuò)為(wèi)智能(néng)家居系統的一(yī)個(gè)重要子(zǐ)系統，具有高效節能(néng)、管理(lǐ)簡單、控制多樣、成本較低(dī)和容易進入市(shì)場(chǎng)的優勢。本文對面向智能(néng)家居的智能(néng)照明系統進行研究和開發，完成了(le)一(yī)種單片機控制的、低(dī)成本的智能(néng)家居照明系統。

1.概述

智能(néng)家居照明系統隸屬于智能(néng)家居中的一(yī)個(gè)子(zǐ)系統，也(yě)可以單獨使用。智能(néng)家居照明系統能(néng)控制不同生(shēng)活區域不同場(chǎng)合的各種照明效果輕松解決家居節能(néng)問題、提高生(shēng)活品質。生(shēng)活中常常遇到這(zhè)樣的問題，當在客廳中看電視(shì)或讀書時(shí)并不需要太強烈的照明光線不得不關(guān)掉客廳大燈開啓光線相對較暗用于滿足看電視(shì)或讀書需要的其他燈具。為(wèi)了(le)滿足不同場(chǎng)合的照明要求，需要安裝多種燈具，這(zhè)給燈具控制帶來(lái)極大的不方便，智能(néng)照明系統能(néng)輕松解決這(zhè)個(gè)問題。隻要按下(xià)手中的遙控器(qì)就(jiù)能(néng)換轉場(chǎng)景燈光照明。

智能(néng)家居照明系統控制方式的解決方案分(fēn)為(wèi)有線方式和無線方式。有線方式包括電力線載波的X-10 和CEBUS、電話(huà)線方式的HomePNA、以太網方式IEEE802.3 以及專用總線方式的LONWORKS 和IEEE1394 等等。其中用電力線作(zuò)為(wèi)網絡信息的傳輸介質的優點是：不需要另外布設電纜，降低(dī)施工難度;缺點是傳輸速率隻有300Kbps,難以滿足視(shì)頻和音(yīn)頻信号的傳輸，保密性差，接入設備昂貴等。無線方式包括紅(hóng)外線方式的IrDA、無線局域網方式的IEEE802.11 系列、家庭射頻技術的HomeRF、藍牙的IEEE802.15.1、ZigBee 的IEEE802.15.4 等等。

無線方式解決了(le)布線的難題，同時(shí)也(yě)能(néng)滿足視(shì)頻和音(yīn)頻信号的傳輸。本文以2.4G 射頻技術為(wèi)基礎介紹一(yī)種智能(néng)家居照明系統。

2.系統方案

系統方案框圖如(rú)圖1 所示。本方案采用STC12C5A08AD 作(zuò)為(wèi)MCU控制器(qì)，STC12C5A08AD 是宏晶科技公司最新(xīn)一(yī)代單片機，采用第6 代保密技術，程序燒寫後無法解密，增強了(le)保密功能(néng)。速度比普通的8051單片機快(kuài)8~12 倍，内建4 個(gè)16 位定時(shí)器(qì)，功耗比較低(dī)。MCU 的控制信号通過光耦控制可控矽來(lái)控制燈具的明亮程度，在強電控制接口加有電流檢測回路(lù)，檢測強電電流的大小，用作(zuò)檢測反饋。通訊方式采用2.4G 無線通信模塊，無需布線，降低(dī)成本，控制方式靈活，遙控範圍廣，通訊速度快(kuài)。本方案一(yī)共可以控制12 路(lù)燈具，适用于家庭照明控制。3. 2.4G模塊

用于2.4GHz 通訊的通用芯片常見的有挪威Nordic 公司的nRF2401無線芯片模組，以色列RFWave 公司的RFW102 無線芯片模組等[5].根據設計需求及成本考慮，本設計中采用Nordic 公司的nRF2401進行無線數據傳輸。

nRF2401 是一(yī)個(gè)單片無線收發一(yī)體(tǐ)芯片，工作(zuò)在2.4GHz ISM 頻段，完全集成功率合成器(qì)、功率放(fàng)大器(qì)、晶體(tǐ)振蕩器(qì)和調整電路(lù)。采用QFN24 5×5 毫米封裝，應用電路(lù)使用外圍元件少(見圖2);采用FSK 調制方式，125 個(gè)頻道，能(néng)滿足多頻及跳(tiào)頻需要;傳輸速率高達1Mbps,具有高數據吞吐量;功耗低(dī)，電源電壓1.9V~3.6V 滿足低(dī)功耗設計需要;芯片内部設有專門穩壓電路(lù)，使用各種電源包括DC/DC 開關(guān)電源均有較好(hǎo)(hǎo)的通信效果。

4.照明控制

常用的調光方法有：脈沖寬度調制(PWM)調光法、改變半橋逆變器(qì)供電電壓調光法、脈沖調頻調光法、脈沖調相調光法和可控矽相控調光法。可控相控調光法具有體(tǐ)積小、價格合理(lǐ)和調光功率範圍寬等優點，本系統最終采用可控矽相控調光來(lái)調節燈具的明亮程度。

應用可控矽相控原理(lǐ)，通過控制可控矽的導通角，将電網輸入的正弦波電壓斬掉一(yī)部分(fēn)，以降低(dī)輸出電壓的平均值，達到控制燈具供電電壓，從而實現(xiàn)調光。可控矽相控調光對照明系統的電壓調節速度快(kuài)，調光精度高，調光參數可以分(fēn)時(shí)段實時(shí)調整。由于調光電路(lù)主要是電子(zǐ)元件組成，相對來(lái)說(shuō)體(tǐ)積小、設備質量輕、成本低(dī)。

單片機的控制信号經74HC04反相後送到光耦MOC3023,光電隔離後輸入到可控矽T16C6F 的控制極，控制可控矽的導通角，實現(xiàn)調光。

5.結束語

基于單片機控制的智能(néng)家居照明系統，具有成本低(dī)、開發時(shí)間(jiān)短、安裝維護方便、容易滿足客戶不同需求等優點，市(shì)場(chǎng)前景廣闊。目前我國的消費水平并不高，對于系統龐大的**智能(néng)家居需求并不大，而智能(néng)家居照明系統的低(dī)成本，在家居市(shì)場(chǎng)上(shàng)應用越來(lái)越廣泛。本文介紹的基于單片機控制的智能(néng)家居照明系統具有一(yī)定的市(shì)場(chǎng)推廣價值。