選擇關(guān)鍵元件 - 基于ALS環(huán)境光檢測(cè)的智能照明控制器

　　選擇關(guān)鍵元件

　　市電電壓首先變換到9VAC（RMS），本系統(tǒng)中僅使用一路供電電壓（3.3V），所以電源轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)單明了。利用MAX16910 LDO將變壓器副邊電壓穩(wěn)壓至3.3V。選擇LDO的原因主要考慮到了LDO的內(nèi)部短路保護(hù)和熱保護(hù)，保險(xiǎn)絲為500mA PTC Polyswitch®，提供附加保護(hù)。

　　系統(tǒng)微控制器為Microchip® PIC18LF4520，工作在8MHz時(shí)鐘頻率。微控制器時(shí)鐘由MAX7375小尺寸（SC-70）硅振蕩器提供，這款振蕩器具有優(yōu)異的溫度系數(shù)指標(biāo)，并且抖動(dòng)非常小。

　　RTC為Maxim的DS1340C，時(shí)鐘內(nèi)置振蕩器，由備份電源供電時(shí)具有超低功耗。DS1340C通過I2C總線通信，內(nèi)置涓流充電器。因此，如果使用可充電電池或電容作為備份電源，則可通過DS1340C充電。

　　圖4 MAX44009 ALS原理圖

　　備份電源BT1為0.47mF儲(chǔ)能電容，斷電時(shí)，BT1將為DS1340C RTC供電。該RTC由備份電源供電時(shí)，耗流僅為1µA （最大）。采用0.47mF電容、供電電壓為3.3V時(shí)，RTC可保存計(jì)時(shí)信息大約36小時(shí)。如果需要支持更長(zhǎng)的備份時(shí)間，則可用兩節(jié)串聯(lián)的AA電池代替儲(chǔ)能電容。這樣可將工作時(shí)間從36小時(shí)延長(zhǎng)至多達(dá)數(shù)周。然而，注意，此時(shí)需要通過向DS1340C的寄存器寫08h來禁用DS1340C的涓流充電功能。

　　用戶界面極其簡(jiǎn)單：一個(gè)按鈕和兩個(gè)7段LED顯示器。顯示器由MAX6958 LED驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，與ALS和RTC一樣，通過I2C總線通信。

　　ALS （圖4）不安裝在控制器的PCB，而是按照在燈管位置。傳感器采用4線連接器J1連接至PCB。該ALS為MAX44009，選用該器件的原因是其超小尺寸（2mm x 2mm）、6引腳UTDFN封裝，很容易安裝在燈座上（圖5）。

　　圖5 環(huán)境光傳感器PCB （左圖）安裝在燈座上（外殼底部可看到的小黑點(diǎn)）

　　其它通用設(shè)計(jì)參數(shù)

　　燈具電源由帶有變壓器T1的繼電器控制，因?yàn)槔^電器線圈電壓為12V。連接器J2用于編程和調(diào)試微控制器。

　　另外，系統(tǒng)還提供4個(gè)LED指示：電源打開（V_ON）；系統(tǒng)運(yùn)行（OK）；7段顯示器DS1和DS2提供的小時(shí)（HR）或分鐘（MIN）指示。

　　定位ALS

　　傳感器位置對(duì)于良好的工作非常關(guān)鍵。在燈具外殼上鉆一個(gè)小孔，并用透明膠帶密封。ALS的PCB安裝在小孔中部，使傳感器“看”到并測(cè)量環(huán)境光亮度。利用熱粘接劑將傳感器PCB安裝至燈具外殼。

　　應(yīng)慎重選擇ALS的位置，如果傳感器“看”到來自燈管本身的光線，則會(huì)影響白天環(huán)境光亮度的測(cè)量，造成照明燈不斷地閃爍（打開和關(guān)閉）。

　　到了晚上，由于照明燈根據(jù)時(shí)間（而非環(huán)境光亮度）關(guān)閉，所以ALS定位不成問題。

　　最后，將ALS安裝在完全不受照明燈影響的位置幾乎是不可能的。正因如此，照明燈關(guān)閉門限自動(dòng)設(shè)置在高出軟件設(shè)置8勒克斯處。這種補(bǔ)償僅保證燈具的開/關(guān)動(dòng)作發(fā)生在大概相同的環(huán)境光亮度，并不能消除照明燈閃爍的可能性。

　　系統(tǒng)印制板（PCB）

　　控制器PCB的頂層和底層如圖6至8所示。

　　圖6 控制器PCB器件位置