[项目进展]

基于SLH89F5162电力载波的智能家居控制系统

2013-10-11 15:19:06 2415

0 项目名称基于电力载波的智能家居控制系统选题目的本项目的选题思想是从智能家居的舒适，绿色，环保的新理念出发，采用电力载波技术（PLC）实现对LED灯进行智能控制，在更大范围内推广了利用智能LED照明，使其跨越能源和地域的限制，让更多的人能够享受到这一创新所带来的方便性、免维护性、即插即用等一系列便利，与此同时更有效地减少了有色金属的消耗，降低了电磁污染。基于这一立项思想，该项目产品将在家庭照明领域逐步进行推广。尤其是随着居民生活水平的逐渐较高，对室内照明的标准要求更高以来，智能LED照明越来越好的体现了其不可阻挡的优越应用性。目前，中国半导体照明产业发展向好，外延芯片企业的发展尤其迅速、封装企业规模保持较快增长、照明应用取得较大进展。中国已经发展成为LED全彩显示屏、太阳能LED、景观照明等应用产品世界最大的生产和出口国，新兴的半导体照明产业链逐步完善。国内在照明领域已经形成一定特色，其中户外照明发展最快。因此针对室内照明的发展需求，以及随着国家发改委发布的《半导体照明节能产业发展意见》以来，智能LED在室内趋现了更为广阔的市场前景。设计（或研究撰写）该项目的基本思路系统整体设计框图如图所示，本设计充分发挥电力载波近距离通信稳定和LED灯可实现调光、调色控制的特点，通过触摸屏和蓝牙模块的人机对话界面，调节单电力线路上的多盏LED灯的亮度。触摸屏或者蓝牙模块将要调节的LED灯的地址和亮度(包括真彩LED灯)信息通过电力载波发送到电力线路上，电力载波采用窄带直接序列扩频技术，信息传输速率>600bps，电力线路上对应的LED灯接受到相应信息，通过LED控制模块对LED灯进行亮度和开关的控制。户内电力线路和户外电力线路通过陷波器隔离，防止对其他的电力通信设备的干扰。LED灯控制模块不仅可以接受触摸屏控制，还留有GPRS以及可以具有网络模块，可实现远程控制。系统中总控器、终端控制器和灯具分别对应一个地址，这样便于控制器之间进行通信，进而可以实现全部灯、部分灯和单个灯的开关。主要技术指标：工作电压：AC85～264V 频率范围：47～63HZ 功率因数（pF)：﹥0.9 总谐波失真（THD)：<20% 电源效率：﹥90% 系统功耗：5W、15W、30W LED发光效率：≥90 Lm/W 项目主要内容： 1.工作原理：本项目是以电力线路作为媒介，通过良好的人机界面将调节LED 灯的控制信号利用电力载波的方式发送到电力线路上对应的LED 灯控制器，LED 控制器通过对传入信号的分析和运算来实现对LED 灯的控制。在系统中，总控制器、终端控制器和LED 灯分别设定了独立地址，进而实现对全部灯、部分灯和单个灯的控制。 2.系统总控制器的研究本项目中，系统总控制器MCU 通过分析人机界面传入的信息来产生对应的控制信号，将该控制信号通过电平转化传入电力载波信号调制模块，转换成可在输电线路上传输的调制信号。在电力线上传输的调制信号以“广播”的形式对所有LED灯进行查询，LED 灯控制器接收电力线上的数据，进行地址比对，如果地址一致，则LED灯控制器将相应的控制信号送给LED 灯，实现对LED灯的控制。本项目中的MCU具备停电记忆和停电保护功能，方便使用者对LED灯的控制。 3.LED 灯控制器 LED 灯控制器是LED灯控制的核心，通过调节开关功率管的通断比来调节输出电流的大小，从而实现对LED灯发光亮度的精确控制。 4.灵活的人机对话界面采用触摸屏结合按键式开关设计，组合成良好的人机对话界面，通过简单的组合可将部，分连续分布或部分离散分布的LED 灯组合成一组进行集群控制，对该组灯的状态、亮度、色度进行调整。触摸屏控制简单，操作性好，界面控制能用菜单形式并兼容快捷方式，可以实现工作的LED 灯的群开、群关的群控功能。另外，在LED 灯控制模块中还嵌入了GPRS、蓝牙和网络模块，实现了远程控制。项目实施主要技术关键： (1)本项目中，电力载波采用信息传输速率>600bps的63位伪随机编码的窄带直接序列扩频通信方式。由于电力载波在通信距离和数据量上的限制，基于电力载波的LED照明系统主要适用于室内照明控制，即LED灯的开关、亮度和色度调节。根据设计的LED灯电力通讯模式，其数据量分别为12bit和32bit。 (2) 采用窄带通信方式，因为系统主要用于照明灯具的开关控制和状态查询，数据量不大。 (3)系统采用轮询多点接入方式，轮询方式比较简单，便于软件实现；系统通信信道的占用率不高，没有必要为提高信道的效率而采用复杂的接入方式。 (4) 系统通信差错控制采用自动请求重发方式(ARQ)，由于电力线信道环境的恶劣性，通信过程中不可避免地会出现字节错误，甚至整个数据帧错误，采用ARQ 方式可以保证系统通信的可靠性。 (5) 系统中总控器、中继器、终端控制器和灯具分别对应一个地址，这样便于控制器之间进行通信，进而可以实现全部灯、部分灯和单个灯的开关。系统由上位机、主控器、中继器、终端器几部分构成。 (6) LED驱动器。LED驱动器的要求非常严格。它必须是高效节能的，必须满足严格的EMI和功率因数规格，并能安全地耐受各种故障条件。其中最为困难的要求之一是要有调光功能。由于LED灯的特性与专为白炽灯所设计的调光控制器之间存在不匹配，因此容易造成性能不佳。问题可能表现为启动速度慢、闪烁、光照不均匀、或在调整光亮度时出现闪烁。此外，还存在各个单元性能不一致以及LED灯发出可闻噪声等问题。这些负面情况通常是由误触发或过早关断控制器以及LED电流控制不当等因素共同造成的。 (7)在本项目中，为了实现对全部灯、部分灯和单个灯的控制，必须对系统中总控制器、终端控制器和LED灯分别设定了独立地址。通过电力载波信号调制模块加载LED灯控制信号，以“广播”的形式对控制区域内所有LED灯进行查询，LED灯通过LED灯控制器接收电力线上的数据，经校验无误后，进行地址比对，如果地址一致，LED灯控制器则产生相应的亮度、状态控制信号送入LED灯，从而实现对LED灯的控制。在LED灯控制算法最重要的两个因素：地址和控制信号。对应的LED灯的地址，实现相应的调节。因此，需要在电力载波通信协议中加入LED灯的地址以及控制信号，协议包括起始位(1位)、通信数据(30位)、校验位(1位)。其中，通用数据又可以分为地址信号和控制信号，地址信号可以根据室内需要控制的LED数来选择地址信号的位数；控制信号包括开关状态和光强编码，开关状态占用1位，用来控制LED灯的开关，光强编码用来控制室内LED灯的色度和亮度。项目的科学性、创新性和实用性科学性：将电力线载波（PLC）技术与家用智能LED控制相结合可以直接利用家庭原有的电力网，直接对家里的所有LED灯进行智能控制，避免了重新架设通信网络，具有极大的方便性、免维护性、即插即用等优点，并减少了有色金属的消耗，降低了室内的电磁污染，体现了智能家居的舒适，绿色，环保的新概念。创新性： 1.采用了单总线照明控制系统的设计，既传输了电力，又实现了对LED灯群的控制。在保证电力线足够负荷的情况下，可以实现几路、几十路的LED灯的状态、亮度或色彩的高精度调节。2.在LED 灯控制模块中嵌入了触摸屏、GPRS、蓝牙和网络模块，使得该系统具备了良好的远程控制能力。 3．采用了窄带直接序列扩频通信方式下LED电力载波通信协议的设计。 4．本项目能通过android系统或者苹果手机（Mac OS X系统）发出指令，通过蓝牙中继，能在数十米甚至数百之外对LED灯群进行实时控制。 5．本项目中引用了远程监控和可授权管理模式。借助远程监控和授权管理模式不仅便于用户对LED照明系统的管理，而且可以远程实时监控LED等的运行状况。实用性：本项目中提出的基于电力载波的LED照明控制器具有强大的网络化控制功能，它不但没有复杂的控制线缆，而且布线、安装和使用都比传统的开关更加简单。该系统以电力线路作为控制信号传输的媒介使得控制无处不在，任意一点可以控制整个网络，整个网络可以控制任意一点。因此，该系统除了适合于小型住宅外，尤其适合于别墅、地下车库等大面积住宅。而且可以按客户要求对灯进行色彩以及灯的亮度的调节，这种功能使得该系统还可以用于大型歌舞厅，以及娱乐色彩较浓的舞台设计等多种场合。 0
2013-10-11 15:19:06　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 基于SLH89F5162智能家居控制系统 1539 • 基于SLH89F5162智能家居控制系统模型 2461 • 基于SLH89F5162的智能清洁机器人 6711 • 基于SLH89F5162单片机的游戏手柄设计 6361 • 基于SLH89F5162的信号发生器设计 3496 • 基于安芯一号单片机SLH89F5162的简易智能家居控制系统 4077 • 基于SLH89F5162单片机的智能家居系统 3 • 智能家居系统使用SLH89F5162单片机 2307 • SLH89F5162单片机控制智能家居 1881 • 基于SLH89F5162的智能钥匙 2