簡  介

   智能照明系統(tǒng)是利用先進電磁調(diào)壓及電子感應(yīng)技術(shù)，改善照明電路中不平衡負荷所帶來的額外功耗，提高功率因數(shù)，降低燈具和線路的工作溫度，達到優(yōu)化供電目的照明控制系統(tǒng)。

組  成

系統(tǒng)單元、輸入單元與輸出單元。

系統(tǒng)單元：用于提供工作電源，源系統(tǒng)時鐘及各種系統(tǒng)的接口如PC、以太網(wǎng)、電話等；

輸入單元：主要功能是將外部控制信號換成網(wǎng)絡(luò)上的傳輸信號，具體有開關(guān)，紅外接收開關(guān)，紅外遙控器，多功能的控制板，傳感器；

輸出單元：智能系統(tǒng)的輸出單元是用于接收來自網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘?，控制相?yīng)回路的輸出以實現(xiàn)實時控制。

  產(chǎn)  品

1)智能照明控制系統(tǒng)   2)數(shù)字可尋址led驅(qū)動   3)燈具   4)光源

優(yōu)  勢

★燈光調(diào)節(jié)：用于燈光照明控制時能對電燈進行單個獨立的開、關(guān)、調(diào)光等功能控制，也能對多個電燈的組合進行分組控制，方便用不同燈光編排組合形式營造出特定的氣氛。

★智能調(diào)光：隨意進行個性化的燈光設(shè)置；電燈開啟時光線由暗逐漸到亮，關(guān)閉時由亮逐漸到暗，直至關(guān)閉，有利于保護眼睛，又可以避免瞬間電流的偏高對燈具所造成的沖擊，能有效的延長燈具的使用壽命。

★延時控制：在您外出的時候，您只需要按一下"延時"鍵，在您出門后30秒，所有的燈具和電器都會自動關(guān)閉。

★控制自如：可以隨意遙控開關(guān)屋內(nèi)任何一路燈；可以分區(qū)域全開全關(guān)與管理每路燈；可手動或遙控實現(xiàn)燈光的隨意調(diào)光,還可以實現(xiàn)燈光的遠程電話控制開關(guān)功能。

★全開全關(guān)：整個照明系統(tǒng)的燈可以實現(xiàn)一鍵全開和一鍵全關(guān)的功能。

★場景設(shè)置：回家時，在家門口用遙控器直接按"回家"場景，

主要特點為

1、系統(tǒng)可控制任意回路連續(xù)調(diào)光或開關(guān)。

2、場景控制：可預(yù)先設(shè)置多個不同場景，在場景切換時淡入、淡出。

3、可接入各種傳感器對燈光進行自動控制。

4、時間控制：某些場合可以隨上下班時間調(diào)整亮度。

5、紅外遙控：可用手持紅外遙控器對燈光進行控制。

6．系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)：可系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，利用上述控制手段進行綜合控制或與樓宇智能控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

市場背景

2010年6月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提出推動科技發(fā)展工作的8點意見 ，首條便是“大力發(fā)展智能科技，堅持節(jié)能優(yōu)先、綠色低碳”。智能科技已被提升到關(guān)乎**科學技術(shù)發(fā)展和運用的戰(zhàn)略級層面。而幾乎同時召開的第十五屆廣州國際照明展上，智能照明系統(tǒng)成為展會的一大亮點，眾多知名廠家開始涉足其中，搶占智能領(lǐng)域的掘金至高點。

實用功能

目前智能控制系統(tǒng)具有以下功能：

1，智能系統(tǒng)設(shè)有中央監(jiān)控裝置，對整個系統(tǒng)實施中央監(jiān)控，以便隨時調(diào)節(jié)照明的現(xiàn)場效果，例如系統(tǒng)設(shè)置開燈方案模式，并在計算機屏幕上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)狀態(tài)。

2，具有燈具異常啟動和自動保護的功能；

3，具有燈具啟動時間，累計記錄，和燈具使用壽命的統(tǒng)計功能；

4，在供電故障情況下，具有雙路受電柜自動切換并啟動應(yīng)急照明燈組的功能；

5，系統(tǒng)設(shè)有自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)，以便必要時對各燈組的開、關(guān)進行手動操作。

6，系統(tǒng)設(shè)置與其他系統(tǒng)連接的接口，如建筑樓宇自控系統(tǒng)（BA系統(tǒng)），以提高綜合管理水平。

7，具有場景預(yù)設(shè)、亮度調(diào)節(jié)、定時、時序控制及軟啟動、軟關(guān)斷的功能。 隨著智能系統(tǒng)的進一步開發(fā)與完善，其功能將進一步得到增強。

采用智能照明控制系統(tǒng)總的效應(yīng)如下：

1，實現(xiàn)照明的人性化； 由于不同的區(qū)域?qū)φ彰髻|(zhì)量的要求不同, 要求調(diào)整控制照度，以實現(xiàn)場景控制、定時控制、多點控制等各種控制方案。方案修改與變更的靈活性能進一步保證照明質(zhì)量。

2，提高管理水平 將傳統(tǒng)的開關(guān)控制照明燈具的通斷，轉(zhuǎn)變成智能化的管理，使高素質(zhì)的管理意識用于系統(tǒng)，以確保照明的質(zhì)量。

3，節(jié)約能源 利用智能傳感器感應(yīng)室外亮度來自動調(diào)節(jié)燈光，以保持室內(nèi)恒定照度，既能使室內(nèi)有**照明環(huán)境，又能達到節(jié)能的效果。根據(jù)各區(qū)域的工作運行情況進行照度設(shè)定，并按時進行自動開、關(guān)照明，使系統(tǒng)能**限度地節(jié)約能源。

4，延長燈具使用壽命 眾所周知，照明燈具的使用壽命取決于電網(wǎng)電壓，由于電網(wǎng)過電壓越高，燈具壽命將會成倍地降低，反之，則燈具壽命將成倍地延長，因此防止過電壓并適當降低工作電壓是延長燈具壽命的有效途徑。 系統(tǒng)設(shè)置抑制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓裝置，并人為地限制電壓以提高燈具壽命。采取軟啟動和軟關(guān)斷技術(shù)，避免燈具燈絲的熱沖擊，以進一步使燈具壽命延長。

基于2.4G無線控制智能家居照明系統(tǒng)的研究與設(shè)計

隨著科技的發(fā)展，越來越多的自動化、智能化的產(chǎn)品進入到人們的生活，智能家居正逐漸取代傳統(tǒng)家居，成為一種行業(yè)發(fā)展潮流。智能家居照明系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)的一個重要子系統(tǒng)，具有高效節(jié)能、管理簡單、控制多樣、成本較低和容易進入市場的優(yōu)勢。本文對面向智能家居的智能照明系統(tǒng)進行研究和開發(fā)，完成了一種單片機控制的、低成本的智能家居照明系統(tǒng)。

1.概述

智能家居照明系統(tǒng)隸屬于智能家居中的一個子系統(tǒng)，也可以單獨使用。智能家居照明系統(tǒng)能控制不同生活區(qū)域不同場合的各種照明效果輕松解決家居節(jié)能問題、提高生活品質(zhì)。生活中常常遇到這樣的問題，當在客廳中看電視或讀書時并不需要太強烈的照明光線不得不關(guān)掉客廳大燈開啟光線相對較暗用于滿足看電視或讀書需要的其他燈具。為了滿足不同場合的照明要求，需要安裝多種燈具，這給燈具控制帶來極大的不方便，智能照明系統(tǒng)能輕松解決這個問題。只要按下手中的遙控器就能換轉(zhuǎn)場景燈光照明。

智能家居照明系統(tǒng)控制方式的解決方案分為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、電話線方式的HomePNA、以太網(wǎng)方式IEEE802.3 以及專用總線方式的LONWORKS 和IEEE1394 等等。其中用電力線作為網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸介質(zhì)的優(yōu)點是：不需要另外布設(shè)電纜，降低施工難度;缺點是傳輸速率只有300Kbps,難以滿足視頻和音頻信號的傳輸，保密性差，接入設(shè)備昂貴等。無線方式包括紅外線方式的IrDA、無線局域網(wǎng)方式的IEEE802.11 系列、家庭射頻技術(shù)的HomeRF、藍牙的IEEE802.15.1、ZigBee 的IEEE802.15.4 等等。

無線方式解決了布線的難題，同時也能滿足視頻和音頻信號的傳輸。本文以2.4G 射頻技術(shù)為基礎(chǔ)介紹一種智能家居照明系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)方案

系統(tǒng)方案框圖如圖1 所示。本方案采用STC12C5A08AD 作為MCU控制器，STC12C5A08AD 是宏晶科技公司最新一代單片機，采用第6 代保密技術(shù)，程序燒寫后無法解密，增強了保密功能。速度比普通的8051單片機快8~12 倍，內(nèi)建4 個16 位定時器，功耗比較低。MCU 的控制信號通過光耦控制可控硅來控制燈具的明亮程度，在強電控制接口加有電流檢測回路，檢測強電電流的大小，用作檢測反饋。通訊方式采用2.4G 無線通信模塊，無需布線，降低成本，控制方式靈活，遙控范圍廣，通訊速度快。本方案一共可以控制12 路燈具，適用于家庭照明控制。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(jù)設(shè)計需求及成本考慮，本設(shè)計中采用Nordic 公司的nRF2401進行無線數(shù)據(jù)傳輸。

nRF2401 是一個單片無線收發(fā)一體芯片，工作在2.4GHz ISM 頻段，完全集成功率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)整電路。采用QFN24 5×5 毫米封裝，應(yīng)用電路使用外圍元件少(見圖2);采用FSK 調(diào)制方式，125 個頻道，能滿足多頻及跳頻需要;傳輸速率高達1Mbps,具有高數(shù)據(jù)吞吐量;功耗低，電源電壓1.9V~3.6V 滿足低功耗設(shè)計需要;芯片內(nèi)部設(shè)有專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括DC/DC 開關(guān)電源均有較好的通信效果。

4.照明控制

常用的調(diào)光方法有：脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)光法、改變半橋逆變器供電電壓調(diào)光法、脈沖調(diào)頻調(diào)光法、脈沖調(diào)相調(diào)光法和可控硅相控調(diào)光法。可控相控調(diào)光法具有體積小、價格合理和調(diào)光功率范圍寬等優(yōu)點，本系統(tǒng)最終采用可控硅相控調(diào)光來調(diào)節(jié)燈具的明亮程度。

應(yīng)用可控硅相控原理，通過控制可控硅的導(dǎo)通角，將電網(wǎng)輸入的正弦波電壓斬掉一部分，以降低輸出電壓的平均值，達到控制燈具供電電壓，從而實現(xiàn)調(diào)光?？煽毓柘嗫卣{(diào)光對照明系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)速度快，調(diào)光精度高，調(diào)光參數(shù)可以分時段實時調(diào)整。由于調(diào)光電路主要是電子元件組成，相對來說體積小、設(shè)備質(zhì)量輕、成本低。

單片機的控制信號經(jīng)74HC04反相后送到光耦MOC3023,光電隔離后輸入到可控硅T16C6F 的控制極，控制可控硅的導(dǎo)通角，實現(xiàn)調(diào)光。

5.結(jié)束語

基于單片機控制的智能家居照明系統(tǒng)，具有成本低、開發(fā)時間短、安裝維護方便、容易滿足客戶不同需求等優(yōu)點，市場前景廣闊。目前我國的消費水平并不高，對于系統(tǒng)龐大的**智能家居需求并不大，而智能家居照明系統(tǒng)的低成本，在家居市場上應(yīng)用越來越廣泛。本文介紹的基于單片機控制的智能家居照明系統(tǒng)具有一定的市場推廣價值。