Diseño de una lámpara de escritorio inteligente
Una lámpara de escritorio inteligente es un producto electrónico que puede ajustar manualmente el brillo de la lámpara de escritorio. Puede medir la distancia entre el usuario y la lámpara de escritorio a través de un sensor ultrasónico y realizar la función de recordárselo al usuario. También puede realizar la función de detectar automáticamente si hay alguien presente. La lámpara de escritorio utiliza lámparas LED de bajo consumo con una potencia de 3W durante el funcionamiento normal, lo que no sólo logra inteligencia sino que también ahorra energía.
Palabras clave: lámpara de escritorio LED inteligente, ultrasónica, ahorro de energía inteligente
1. Análisis del principio del circuito de hardware
El diagrama de bloques de hardware de este trabajo se muestra en la Figura a continuación (la parte de la línea de puntos no está en la placa PCB), compuesta principalmente por un circuito de alimentación, un circuito de control principal, un circuito de transmisión ultrasónica, un circuito receptor de ultrasonidos y un circuito de accionamiento LED.
1.1 Circuito de alimentación
El circuito de alimentación se muestra en la siguiente figura. Después de ingresar la red eléctrica de 220 V, se transforma en 15 V, se rectifica y filtra mediante un puente plano y luego se estabiliza con 7812, 7912 y 7805 respectivamente. El voltaje de CC es de 15 V y los voltajes de +12 V, -12 V y. Se obtienen +5V.
1.2 Circuito de control principal
El circuito de control principal se muestra en la siguiente figura. Su núcleo de control principal es AT89S52, que se compone del sistema mínimo más simple, un circuito de botones y un circuito de escritura en línea ISP.
1.3 Circuito transmisor ultrasónico
El circuito transmisor ultrasónico se muestra en la siguiente figura. Dado que la frecuencia de emisión ultrasónica es de 40 kHz, la frecuencia de 40 kHz es generada por el circuito multivibrador del NE555 y luego se conecta al transmisor ultrasónico a través de un circuito de accionamiento compuesto de puertas NOT, lo que aumenta en gran medida la distancia de emisión ultrasónica.
1.4 Circuito receptor ultrasónico
El circuito receptor ultrasónico se muestra en la siguiente figura. Después de recibir la onda ultrasónica a 40 kHz, el TL084 la amplifica 10.000 veces y luego la envía hasta los tres pines del amplificador operacional LM393. Después de la comparación, el amplificador operacional A LM 393 genera una onda cuadrada estable, que es invertida y estabilizada por el transistor NPN 8050, y la corriente de salida aumenta. La otra entrada es al diodo de detección 1N60. La salida del diodo 1N60 es filtrada por la resistencia y el capacitor, y la amplitud del voltaje se atenúa mucho, por lo que se necesita TL084 para la amplificación en la etapa posterior. Cuando la onda ultrasónica se recibe como una forma de onda estable, el pin 8 del TL084 genera un valor de voltaje estable. Cuando la forma de onda de recepción ultrasónica cambia (es decir, la distancia de medición cambia), la salida de 8 pines del TL084 saltará, por lo que VR4 puede ajustar la amplitud del salto y luego ajustar VR3 para establecer un voltaje de comparación, de modo que el producto Puede detectar si hay alguien. Apague/encienda automáticamente la lámpara de escritorio.
1.4Circuito de control de luz LED
El circuito de control de luz LED se muestra en la siguiente figura. PT4115 es una fuente de corriente constante reductora en modo de conducción de corriente de inductor continuo que se utiliza para controlar los LED. El rango de voltaje de entrada del PT4115 es de 6 V a 30 V y la corriente de salida es ajustable, hasta 1,2 A. Utilizamos el método del temporizador del microcontrolador para generar un PWM ajustable para controlar el PT4115 y luego controlar el ciclo de trabajo del PWM para lograr el resultado. Nivel de brillo del LED. Controla la frecuencia de PWM para lograr el parpadeo del LED.
Condensador de desacoplamiento 1.5
El condensador de desacoplamiento se muestra en la figura de la derecha. En el diseño de PCB, se conecta un condensador 104 junto a la fuente de alimentación de cada chip para eliminar algunas interferencias innecesarias y mejorar en gran medida la antiinterferencia y la estabilidad del circuito.
2. Diseño de la placa de circuito impreso
Según el diagrama esquemático, este circuito se puede dividir en cinco partes: fuente de alimentación, transmisor ultrasónico, receptor ultrasónico, control principal y controlador de potencia LED. . En la carcasa del chasis proporcionada por el presidente, el transformador está colocado en el lado izquierdo de la placa inferior; los orificios de posicionamiento de la placa de circuito son cuatro rectángulos con un diámetro de 3 mm, colocados verticalmente de 11 cm * 12 cm; panel frontal y un transmisor y receptor ultrasónicos en el dispositivo del panel posterior.
Placa de circuito impreso
2.1 Sección de fuente de alimentación
La ubicación del circuito de potencia está relacionada principalmente con la ubicación del transformador, por lo que se coloca la fuente de alimentación en el lado izquierdo de la placa de circuito, y la entrada de alimentación, salida de -12 V, salida de +12 V, salida de +5 V de arriba a abajo.
2.2 Emisión ultrasónica
La emisión de ondas ultrasónicas se controla mediante el puerto P1.1 del microcontrolador. La señal generada por el 555 se transmite al transmisor ultrasónico a través del inversor 74LS04.
Esta parte está dividida en una parte de fuente de alimentación débil y la señal de alta frecuencia generada se interfiere fácilmente, por lo que colocarla en la esquina superior derecha lejos de la fuente de alimentación también favorece la instalación del transmisor ultrasónico.
2.3 Recepción ultrasónica
La señal ultrasónica se amplifica mediante el TL084, en comparación con el amplificador operacional LM393, y luego se envía al microcontrolador a través del inversor 8050 y se detecta la estabilización de voltaje en la otra ruta; y atenuado por 1N60, TL084 Amplify, inversor 8050, salida al microcontrolador. Tanto TL084 como LM393 funcionan con una fuente de alimentación de 12 V y deben estar relativamente cerca de la fuente de alimentación. Esto también facilita la instalación del puerto receptor de ultrasonidos.
2.4 Controles Principales
De izquierda a derecha, los circuitos están recibiendo y transmitiendo. El microcontrolador se coloca debajo del transmisor y el receptor, los botones están en el panel frontal, la interfaz del botón debe colocarse en el borde inferior derecho de la placa de circuito y la interfaz de la línea de descarga también debe colocarse en el borde para facilitar la programación.
Controlador de alimentación LED 2.5
El circuito del controlador es un chip SMD con un área de uso pequeña. Se ve afectado principalmente por la fuente de alimentación de 18 V y los pines de control PWM. Teniendo en cuenta la prioridad del PWM, colóquelo en el lado derecho del microcontrolador.
2.6 Circuito Integrado
La línea eléctrica es la arteria principal de todo el sistema, por lo que el ancho de la línea es de 50 mil y la placa de circuito está cubierta de cobre, lo que es útil para mejorar la Rendimiento antiinterferencias del circuito.
En tercer lugar, diseño de software
3.1 Programación
Según las especificaciones técnicas, las funciones implementadas por este programa incluyen presionar el botón de encendido para controlar el interruptor de la luz, presionando el botón (AUTO /MUNE) para cambiar de estado. En el estado del menú, el software utiliza el modo PWM y el temporizador 0 para ajustar el ciclo de trabajo de PWM para ajustar el brillo y el parpadeo de la lámpara de escritorio. Y cuando la distancia detectada por la onda ultrasónica sea inferior a 30 CM, parpadeará debido a una interrupción externa 0. En el estado automático, el software detecta simultáneamente si hay alguien en la habitación bajo las funciones básicas del menú. A través de la detección de interrupción externa 1, las luces se encenderán cuando haya alguien y se apagarán después de 5 segundos cuando no se detecte a nadie.
3.2 Diagrama de flujo del programa
3.2 Programa fuente
El entorno de programación es Keil Vision 2 y la programación está escrita en línea por el ISP. El programa fuente es el siguiente: