專利名稱：一種基于ZigBee技術(shù)可無(wú)線組網(wǎng)室內(nèi)LED燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于大功率發(fā)光二極管照明驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)室內(nèi)照明主要有白熾燈、熒光燈和鹵素?zé)?。白熾燈和鹵素?zé)舻淖畲?缺點(diǎn)是燈泡易破碎、壽命短、功耗大；熒光燈最大的缺點(diǎn)是其內(nèi)含汞，不環(huán)保，生產(chǎn)和 回收均需做特殊處理。室內(nèi)傳統(tǒng)調(diào)光方式主要有可控硅和紅外調(diào)光?？煽毓枵{(diào)光的缺點(diǎn)是布線繁瑣， 如果需要對(duì)多盞燈具分別調(diào)光每盞燈都必須安裝獨(dú)立的可控硅調(diào)節(jié)器；紅外調(diào)光的缺點(diǎn) 是方向單一、調(diào)光距離短。可控硅調(diào)光和紅外線調(diào)光對(duì)燈具組網(wǎng)調(diào)節(jié)能力差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述問題，提出可無(wú)線組網(wǎng)室內(nèi)LED燈，采用新型大功率、長(zhǎng) 壽命、低功耗LED做發(fā)光源，高效率、寬工作電壓開關(guān)電源對(duì)LED燈進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)；無(wú) 線網(wǎng)絡(luò)采用低功耗、近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)——ZigBee。利用ZigBee技術(shù)室內(nèi)所有燈 具的工作狀態(tài)、當(dāng)前照度百分比等內(nèi)容將實(shí)時(shí)在主控制器的LCD上進(jìn)行顯示，通過主控 制器LCD上的觸摸屏使用者可以方便對(duì)室內(nèi)某盞或某些燈具進(jìn)行無(wú)線控制。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種基于ZigBee技術(shù)可無(wú)線組網(wǎng)室內(nèi)LED燈，由ZigBee通信模塊、LED燈驅(qū) 動(dòng)電路、LED燈組模塊和主控制器組成。其中ZigBee通信模塊由集成ZigBee模塊的MC13213單片機(jī)作為控制核心。MC13213 單片機(jī)通過第34、35、36腳分別與不平衡變壓器2450BL18B200E(T1)的第2、4、3腳 連接，再通過和不平衡變壓器2450BL18B200E(T1)第1腳經(jīng)電容(C16)連接的天線 2450AT43A100E(A1)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)制接收與發(fā)射。MC13213單片機(jī)的第28和29腳分別 與晶體CX3225SB 16000 (Yl)的第1和3腳連接，晶體CX3225SB 16000 (Yl)為單片機(jī)內(nèi) 部集成的ZigBee模塊提供標(biāo)準(zhǔn)16M頻率。ZigBee通信模塊電源的獲取和對(duì)LED燈驅(qū)動(dòng) 電路的控制是通過8芯插針(Jl)實(shí)現(xiàn)的，8芯插針(Jl)的第1到8腳分別連接MC13213 的第 45、40、53、48、15、20、21 和 40 腳。LED燈驅(qū)動(dòng)電路的工作原理是輸入交流電壓220V，經(jīng)過共模電感(ILl)對(duì) 信號(hào)進(jìn)行EMI濾波，由4個(gè)整流二極管1N4007(1D1)進(jìn)行整流變成直流電源，然后經(jīng) 過由電容(1C1、1C8)和二極管(1D9、1D10、1D8)組成的無(wú)源PFC對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行 校正，最后經(jīng)過1C14、IDll和1D5進(jìn)行RCD吸收后輸入到變壓器(IlTl)的初級(jí)繞 組。變壓器(IlTl)兩組次級(jí)繞組有脈沖輸出并構(gòu)成兩個(gè)回路，其中第一回路經(jīng)過二極 管1N4148(1D7)整流后通過PWM控制器KA5L0365R(IUl)的第3腳給其供電，PWM 控制器KA5L0365R(IUl)通過地2腳調(diào)節(jié)PWM占空比達(dá)到調(diào)節(jié)變壓器(IlTl)輸出電壓的目的；第二回路經(jīng)過快速恢復(fù)二極管FFPF10U60DN(1D12)整流后輸出直流，為L(zhǎng)ED 燈組模塊和ZigBee通信模塊供電。采樣電阻(1R14)實(shí)時(shí)采樣LED燈組模塊電流， 恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)通過第5腳獲取采樣電阻(1R14)兩端的電壓并與其內(nèi)部 0.2V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較通過與第3腳連接的光耦F0D817C(1U2)反饋給PWM控制器 KA5L0365R(IUl)實(shí)現(xiàn)恒流控制。當(dāng)LED燈組模塊電壓與1.2V之比大于1R6與1R8阻 值之比時(shí)，恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)通過與第3腳連接的光耦FOD817C (1U2)反饋 給PWM控制器KA5L0365R(1U1)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。LED燈驅(qū)動(dòng)電路對(duì)LED 燈組模塊調(diào)光和開關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)是通過與8芯插座(J2)連接的ZigBee通信模塊實(shí)現(xiàn)的，8 芯插座(J2)的第1到8腳分別與8芯插針(Jl)的第1到8腳連接。8芯插座(J2)的第4 腳是單片機(jī)MC13213的PWM輸出，經(jīng)過由電阻(R8、R9、R7)和電容(C15、C14)組 成的降壓RC濾波電路連接到恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)的第5腳，通過直接影響采樣 電阻兩端的電壓達(dá)到調(diào)光的目的。8芯插座(J2)的第5腳經(jīng)過電阻(R13)連接到場(chǎng)效應(yīng) 管FDC6333C(Q1)的第1腳，當(dāng)該腳輸出低電平時(shí)LED燈組模塊電壓與1.2V之比等于電 阻(1R6)和電阻(1R8)的阻值之比，實(shí)現(xiàn)開燈功能；當(dāng)該腳輸出高電平時(shí)LED燈組模塊 電壓與1.2V之比等于電阻(1R6)并聯(lián)電阻(R12)再和電阻(1R8)的阻值之比，LED燈 組模塊電壓降低實(shí)現(xiàn)關(guān)燈功能。8芯插座的第6、7腳分別與EEPROM 24LC01B (U2)的 第3、1腳連接，單片機(jī)MC13213按照IIC協(xié)議對(duì)EEPROM 24LC01B (U2)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀 取和寫入。LED燈組模塊由7顆CREE XRE高亮度LED經(jīng)回流焊焊接在鋁基板上，然后涂 抹導(dǎo)熱硅脂經(jīng)特殊工藝固定在散熱器上。主控制器控制核心仍然為ZigBee通信模塊，還包含LCD、觸摸屏和存儲(chǔ)芯片。 主控制采用外部電源供電，無(wú)操作是LCD背光自動(dòng)熄滅，同時(shí)單片機(jī)MC13213進(jìn)入休眠 模式以降低系統(tǒng)功耗。單片機(jī)MC13213的第54、55、57、58、59腳分別連接觸摸屏驅(qū) 動(dòng)芯片ADS7846(U2)的第16、11、15、14、12腳，觸摸屏驅(qū)動(dòng)芯片ADS7846 (U2)的第 2、3、4、5腳分別與四線電阻式觸摸屏的X+、Y+、X-、Y-連接，當(dāng)觸摸屏有操作時(shí) 觸摸屏驅(qū)動(dòng)芯片ADS7846(U2)的第11腳將會(huì)出現(xiàn)一下降沿，單片機(jī)MC13213檢測(cè)到中 斷后馬上進(jìn)入正常運(yùn)行模式。單片機(jī)MC13213通過第54、58、59采用SPI方式與觸摸 屏驅(qū)動(dòng)芯片ADS7846(U2)進(jìn)行通信，讀取觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)，然后按照預(yù)定通信協(xié)議進(jìn) 行地址編碼，向ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制。LCD采用彩色LCD，單片機(jī) MC13213通過并口方式對(duì)彩色LCD進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，配合觸摸屏將圖形菜單和實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行顯示。本實(shí)用新型的有益效果1、基于ZigBee和觸摸屏技術(shù)，大大減少室內(nèi)布線，控制更加方便；2、運(yùn)用高光效LED作為光源，環(huán)保、節(jié)能；3、分級(jí)控制合理，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性自由、便捷；4、ZigBee工作頻率2.4GHz，全球免執(zhí)照；5、靈活的模式選擇及多種用戶可控參數(shù)，更大范圍滿足不同場(chǎng)合下的不同需 求。
圖1是本實(shí)用新型ZigBee通信模塊電路原理圖。圖2是本實(shí)用新型LED燈驅(qū)動(dòng)電路原理圖。圖3是本實(shí)用新型主控制器電路原理圖。圖4是本使用新型總體框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，以便對(duì)本實(shí)用新型有更詳細(xì)的了 解。以下所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例，并非據(jù)以對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限 制，故凡是以本實(shí)用新型的創(chuàng)作精神為基礎(chǔ)所作的任何形式修飾或變更，皆屬于本實(shí)用 新型的范疇。參見圖1、2、3。一種基于ZigBee技術(shù)可無(wú)線組網(wǎng)室內(nèi)LED燈，由ZigBee通信模塊、LED燈驅(qū)動(dòng) 電路、LED燈組模塊和主控制器組成。其特征是所述的ZigBee通信模塊是由FreescaleW 部集成ZigBee模塊的單片機(jī)MC13213作為控制核心，通過輸出不同占空比PWM經(jīng)LED 燈驅(qū)動(dòng)電路對(duì)LED燈組模塊進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)；主控制器包含ZigBee通信模塊、LCD (彩色 LCD)、觸摸屏(四線電阻式觸摸屏)和存儲(chǔ)芯片(24LC01B)，在單片機(jī)MC13213的控制 下LCD和觸摸屏相互協(xié)作按照預(yù)定協(xié)議進(jìn)行地址編碼完成對(duì)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的控制和實(shí) 時(shí)信息的顯示，存儲(chǔ)芯片將系統(tǒng)參數(shù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。其中ZigBee通信模塊由集成ZigBee模塊的MC13213單片機(jī)作為控制核心。MC13213 單片機(jī)通過第34、35、36腳分別與不平衡變壓器(Tl)的第2、4、3腳連接，再通過和不 平衡變壓器2450BL18B200E(T1)第1腳經(jīng)電容(C16)連接的天線2450AT43A100E(A1) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)制接收與發(fā)射。MC13213單片機(jī)的第28和29腳分別與晶體CX3225SB 16000 (Yl)的第1和3腳連接，晶體CX3225SB 16000 (Yl)為單片機(jī)內(nèi)部集成的ZigBee 模塊提供標(biāo)準(zhǔn)16M頻率。ZigBee通信模塊電源的獲取和對(duì)LED燈驅(qū)動(dòng)電路的控制是通 過8芯插針(Jl)實(shí)現(xiàn)的，8芯插針(Jl)的第1到8腳分別連接MC13213的第45、40、 53、48、15、20、21 和 40 腳。LED燈驅(qū)動(dòng)電路的工作原理是輸入交流電壓220V，經(jīng)過共模電感(ILl)對(duì) 信號(hào)進(jìn)行EMI濾波，由4個(gè)整流二極管1N4007(1D1)進(jìn)行整流變成直流電源，然后經(jīng) 過由電容(1C1、1C8)和二極管(1D9、1D10、1D8)組成的無(wú)源PFC對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行 校正，最后經(jīng)過1C14、IDll和1D5進(jìn)行RCD吸收后輸入到變壓器(IlTl)的初級(jí)繞 組。變壓器(IlTl)兩組次級(jí)繞組有脈沖輸出并構(gòu)成兩個(gè)回路，其中第一回路經(jīng)過二極 管1N4148(1D7)整流后通過PWM控制器KA5L0365R(IUl)的第3腳給其供電，PWM 控制器KA5L0365R(IUl)通過地2腳調(diào)節(jié)PWM占空比達(dá)到調(diào)節(jié)變壓器(IlTl)輸出電壓 的目的；第二回路經(jīng)過快速恢復(fù)二極管FFPF10U60DN(1D12)整流后輸出直流，為L(zhǎng)ED 燈組模塊和ZigBee通信模塊供電。采樣電阻(1R14)實(shí)時(shí)采樣LED燈組模塊電流， 恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)通過第5腳獲取采樣電阻(1R14)兩端的電壓并與其內(nèi)部 0.2V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較通過與第3腳連接的光耦F0D817C(1U2)反饋給PWM控制器KA5L0365R(IUl)實(shí)現(xiàn)恒流控制。當(dāng)LED燈組模塊電壓與1.2V之比大于1R6與1R8阻 值之比時(shí)，恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)通過與第3腳連接的光耦F0D817C(1U2)反饋 給PWM控制器KA5L0365R(IUl)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。LED燈驅(qū)動(dòng)電路對(duì)LED 燈組模塊調(diào)光和開關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)是通過與8芯插座(J2)連接的ZigBee通信模塊實(shí)現(xiàn)的，8 芯插座(J2)的第1到8腳分別與8芯插針(Jl)的第1到8腳連接。8芯插座(J2)的第4 腳是單片機(jī)MC13213的PWM輸出，經(jīng)過由電阻(R8、R9、R7)和電容(C15、C14)組 成的降壓RC濾波電路連接到恒流恒壓芯片TSM1052(1U6)的第5腳，通過直接影響采樣 電阻兩端的電壓達(dá)到調(diào)光的目的。8芯插座(J2)的第5腳經(jīng)過電阻(R13)連接到場(chǎng)效應(yīng) 管FDC6333C(Q1)的第1腳，當(dāng)該腳輸出低電平時(shí)LED燈組模塊電壓與1.2V之比等于電 阻(1R6)和電阻(1R8)的阻值之比，實(shí)現(xiàn)開燈功能；當(dāng)該腳輸出高電平時(shí)LED燈組模塊 電壓與1.2V之比等于電阻(1R6)并聯(lián)電阻(R12)再和電阻(1R8)的阻值之比，LED燈 組模塊電壓降低實(shí)現(xiàn)關(guān)燈功能。8芯插座的第6、7腳分別與EEPROM 24LC01B (U2)的 第3、1腳連接，單片機(jī)MC13213按照IIC協(xié)議對(duì)EEPROM 24LC01B (U2)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀 取和寫入。LED燈組模塊由7顆CREE XRE高亮度LED經(jīng)回流焊焊接在鋁基板上，然后涂 抹導(dǎo)熱硅脂經(jīng)特殊工藝固定在散熱器上。主控制器控制核心仍然為ZigBee通信模塊，還包含LCD、觸摸屏和存儲(chǔ)芯片。 主控制采用外部電源供電，無(wú)操作是LCD背光自動(dòng)熄滅，同時(shí)單片機(jī)MC13213進(jìn)入休 眠模式以降低系統(tǒng)功耗。單片機(jī)MC13213的第54、55、57、58、59腳分別連接觸摸屏 驅(qū)動(dòng)芯片ADS7846(U2)的第16、11、15、14、12腳，觸摸屏驅(qū)動(dòng)芯片ADS7846 (U2)的 第2、3、4、5腳分別與四線電阻式觸摸屏的X+、Y+、X-、Y-連接，當(dāng)觸摸屏有操作 時(shí)觸摸屏驅(qū)動(dòng)芯片ADS7846(U2)的第11腳將會(huì)出現(xiàn)一下降沿，單片機(jī)MC13213檢測(cè)到 中斷后馬上進(jìn)入正常運(yùn)行模式。單片機(jī)MC13213通過第54、58、59采用SPI方式與觸 摸屏驅(qū)動(dòng)芯片ADS7846(U2)進(jìn)行通信，讀取觸摸點(diǎn)的位置坐標(biāo)，然后按照預(yù)定通信協(xié)進(jìn) 行地址編碼，向ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制。LCD采用彩色LCD，單片機(jī) MC13213通過并口方式對(duì)彩色LCD進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，配合觸摸屏將圖形菜單和實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行顯示。
權(quán)利要求1. 一種基于ZigBee技術(shù)可無(wú)線組網(wǎng)室內(nèi)LED燈，由ZigBee通信模塊、LED燈驅(qū)動(dòng)電 路、LED燈組模塊和主控制器組成，其特征是所述的ZigBee通信模塊采用MC13213單片 機(jī)作為控制器，MC13213通過34、35、36腳分別與不平衡變壓器2450BL18B200E Tl的 2、4、3腳連接，Tl的1腳經(jīng)電容C16連接天線2450AT43A100E Al，MC13213的28和 29腳分別與晶體CX3225SB 16000Y1的1和3腳連接；LED燈驅(qū)動(dòng)電路中共模電感ILl 實(shí)現(xiàn)EMI濾波，電容1C1、1C8和二極管1D9、1D10、1D8校正功率因數(shù)，1U6型號(hào)為 TSM1052,提供恒流驅(qū)動(dòng)和過壓保護(hù)；主控制器包含ZigBee通信模塊、彩色LCD、四線 電阻式觸摸屏和存儲(chǔ)芯片，MC13213通過U2與四線電阻式觸摸屏連接，U2為觸摸屏驅(qū) 動(dòng)芯片，型號(hào)為ADS7846，用于獲取觸摸點(diǎn)位置，彩色LCD用于顯示圖形界面及系統(tǒng)狀 態(tài)。
專利摘要一種基于ZigBee技術(shù)可無(wú)線組網(wǎng)室內(nèi)LED燈，由ZigBee通信模塊、LED燈驅(qū)動(dòng)電路、LED燈組模塊和主控制器組成；采用新型大功率、長(zhǎng)壽命、低功耗LED做發(fā)光源，高效率、寬工作電壓開關(guān)電源對(duì)LED燈進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用低功耗、近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)——ZigBee。利用ZigBee技術(shù)室內(nèi)所有燈具的工作狀態(tài)、當(dāng)前照度百分比等內(nèi)容將實(shí)時(shí)在主控制器的LCD上進(jìn)行顯示，通過主控制器LCD上的觸摸屏使用者可以方便對(duì)室內(nèi)某盞或某些燈具進(jìn)行無(wú)線控制。
文檔編號(hào)G08C17/02GK201795308SQ20092024596
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者張武軍, 玄浩 申請(qǐng)人:張武軍, 玄浩