微功耗高靈敏度聲光控制型LED照明燈的設計

2021-01-03 電子產品世界

摘要 利用MK6A11P的微功耗特性,設計了具有微功耗、聲光控制、高靈敏度的LED照明燈。其具有0.1 W的待機功耗、靈敏度高,克服了現有聲控燈靈敏度過低的問題。同時解決了聲控靈敏度高時產生的常亮現象,可廣泛應用於人群流動較為隨機的公共場所,如走廊、電梯口、公共衛生間等。經實驗證明,這種LED照明燈具有電路簡單、工作穩定可靠、點亮時間可調等優點。
關鍵詞 MK6A11P;LED照明燈;聲控;微功耗

智能型照明燈能夠根據需要適時地改變照明狀態,在保證舒適性的前提下儘量節省電能。具體措施是在無人時及時自動熄燈,在有可利用的自然光時,適時地減少或停止電氣照明。如走廊、電梯口、公共衛生間等處採用的聲控燈或感應燈,此類智能燈具有很大的節能效果。
傳統的照明燈正在逐漸地被新型的高效、節能、環保、長壽命的半導體照明燈具所取代,如樓道所用的LED燈,其在白天和晚上的大部分時間處於待機狀態,因此在設計中實現低功率待機是很關鍵的。
由於現有的產品為減少待機功耗,使用壓電陶瓷片作為聲音傳感器,頻率響應很差,特別是對低頻聲音的觸發靈敏度過低,只有發出很大的響聲時,才能點亮燈具,因此使用很不方便。
文中利用MK6A11P的微功耗特性設計了微功耗、聲光控制型高靈敏度LED照明燈。這種照明燈採用駐極體電容話筒作為聲音傳感器,具有很好的頻率響應,大大改善了對低頻的響應。
當靈敏度提高後就會產生對環境噪聲很敏感的誤報現象,特別是白天各種噪聲較多,聲控燈有可能變為「常明燈」。例如早晨或者白天光亮不足時,LED照明燈被點亮後,由於工作在「可重觸發」模式工作,因此只要有聲音燈就會一直亮,而這時光亮卻很充足。
如果採用「不可重觸發」模式工作,則被點亮一段時間後,無論有無聲音,燈具總是關閉2~3 s,然後再檢測環境光照條件,如有聲音信號則燈具被點亮,這樣就克服了上述的缺點,但人在時頻繁關燈,會產生不適的感覺。
文中利用MK6A11P單片機的智能功能,克服了上述缺點,並採用麥克風、聲音放大器與MK6A11P單片機串聯的方法,提高了檢測靈敏度,降低了待機功耗。在LED驅動電源部分採用電容降壓方式,省去了複雜的驅動電路,這種電路損耗小,具有一定的恆流驅動特性,可延長LED的使用壽命。燈具被觸發後,其照明時間在5~40 s之間可調,滿足不同照明場合的需求。

1 LED燈的整體框圖
圖1為整體框圖,交流220 V電源經過電容降壓後,再經整流和濾波後變成直流電來驅動LED燈具,同時經過高阻值的限流電阻,產生麥克風、放大器和單片機的供電電源。單片機接收到聲音觸發信號後,通過光檢測器檢測環境亮度,通過可控矽控制LED組件的亮滅。燈具的點亮時間可利用外部的振蕩頻率控制電阻進行改變。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/168111.htm


1.1 聲光控LED燈聲音檢測電路
在圖2中,交流220 V電源經過降壓電容C3、整流橋D1後變成直流,經過限流電阻R1後提供給話筒和放大器。通常駐極體話筒的額定工作電流為300~500μA範圍,因此R1的選取範圍應能提供這個電流值。全波整流後的輸出電壓平均值由式(1)決定。

式中RL為整流橋輸出端的負載電阻Uin=220V。由於RL兩端的電壓遠大於AB兩點的電壓,因此RL≈R1=430kΩ,代入式(1)後可得I0=460μA。

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