ZigBee路燈遠(yuǎn)程控制電路設(shè)計(jì)詳解—電路圖天天讀（308） - 全文

　　LED光源是一種高效能、環(huán)保、安全、耐用的新型照明光源，ZigBee無線路燈控制器可以對(duì)路燈照明系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)、高效的控制和資源整合，合理調(diào)整照明時(shí)間，不僅可以節(jié)省照明系統(tǒng)的用電量，而且可以延長(zhǎng)照明燈具的使用壽命，減少日常維護(hù)的開支。

　　系統(tǒng)由三大部分構(gòu)成：控制中心，ZigBee無線路燈控制器節(jié)點(diǎn)和控制中心通信的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，固定在路燈桿上的終端節(jié)點(diǎn)。無線路燈遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 無線路燈遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　控制中心的監(jiān)控系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)與無線收發(fā)模塊構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)建立和管理ZigBee無線路燈控制器網(wǎng)絡(luò)，顯示路燈狀況信息和發(fā)送控制命令，協(xié)調(diào)整個(gè)路燈系統(tǒng)的運(yùn)作。ZigBee無線路燈控制器包括LED電源驅(qū)動(dòng)，為大功率LED提供電力，并能根據(jù)微控制器的控制信號(hào)控制LED的工作情況。光敏傳感器、溫度傳感器，直接將LED工作狀況傳輸給控制模塊；功率檢測(cè)模塊檢測(cè)LED功率情況、供電故障并向上報(bào)警；無線模塊負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)。將本系統(tǒng)模型與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)，安置在路燈桿上的ZigBee無線路燈控制器節(jié)點(diǎn)即為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)（RFD），控制中心監(jiān)控系統(tǒng)就是協(xié)調(diào)器（COORD），實(shí)現(xiàn)COORD與RFD之間無線通信的為路由轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)（ROUTER）。遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)使用ZigBee與GRPS混合組成的網(wǎng)絡(luò)。子網(wǎng)和中央控制中心使用GPRS網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)。下面具體介紹終端節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)方案。

　　LED節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)

　　LED節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方案使用TI公司的UCC28810，它是一款恒流非隔離式電源，適用于街道、停車場(chǎng)或區(qū)域范圍照明等高亮度LED照明應(yīng)用。該設(shè)計(jì)可將通用電源 （90--265 VRMS）轉(zhuǎn)換成0．9 A恒流源，能夠驅(qū)動(dòng)100 W LED負(fù)載。UCC28810電路如圖2所示。

　　圖2 UCC28810電路圖

　　此電路使用雙級(jí)設(shè)計(jì)，第一級(jí)是UCC28810的轉(zhuǎn)換模的PWM調(diào)光。此方案的優(yōu)勢(shì)在于，使用了高效的專用驅(qū)式電路，將AC電源轉(zhuǎn)換成36 V的DC電源。第二級(jí)也采用UCC28811的轉(zhuǎn)換模式，將恒壓源轉(zhuǎn)換為0．9 A恒流源。電路中使用的TI公司的UCC28810和UCC28811芯片是通用照明電源控制器，具有PFC（功率因數(shù)校正）功能，確保設(shè)計(jì)方案滿足各種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的諧波電流或功率因數(shù)要求。

　　溫度感測(cè)

　　由于大功率白光LED照明和驅(qū)動(dòng)器發(fā)熱量都很大，所以需要一個(gè)溫度感測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控路燈的溫度，并向控制中心反映。如果溫度超過警戒溫度，則ZigBee無線路燈控制器進(jìn)入報(bào)警模式，將自動(dòng)關(guān)閉路燈，并向控制器發(fā)送報(bào)警命令。

　　ZigBee感光檢測(cè)系統(tǒng)

　　ZigBee無線路燈控制器使用光敏電阻傳感器對(duì)周圍環(huán)境的光亮度進(jìn)行ZigBee無線數(shù)據(jù)采集，當(dāng)傍晚周圍環(huán)境還有余光時(shí)，ZigBee無線路燈控制器將路燈開啟為單雙燈模式；當(dāng)晚上天全黑了以后，將路燈全部打開；當(dāng)凌晨4點(diǎn)左右出現(xiàn)晨光時(shí)，將路燈調(diào)節(jié)成半功率工作模式。在陰天和沙塵暴天氣，道路能見度低，路燈也可自動(dòng)打開，保證道路正常照明。

　　本設(shè)計(jì)使用光敏三極管作為感光元件測(cè)量周圍環(huán)境的亮度，處理器實(shí)時(shí)將周圍環(huán)境的亮度通過ZigBee無線模塊反饋給控制中心，由控制中心決定是否打開GND路燈。電路圖如圖3所示。

　　圖3 光敏三極管電路圖

　　ZigBee無線模塊設(shè)計(jì)

　　目前TI公司已經(jīng)先后推出了支持ZigBee協(xié)議的2．4 GHz的射頻收發(fā)器CC2420和ZigBee的片上系統(tǒng)解決方案CC2430，以及第二代射頻收發(fā)器CC2520芯片。CC2480無線性能出色，功耗很低。CC2480電路圖如圖4所示。

　　圖4 CC2480／ZiqBee模塊電路圖

　　CC2480采用CMOS工藝，工作電流僅為27 mA。當(dāng)系統(tǒng)處于空閑時(shí)，CC2480能自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，并能實(shí)現(xiàn)休眠與主動(dòng)模式的超短時(shí)間轉(zhuǎn)換。晶振XTALl選用32 MHz，晶振XTAL2選用32．768 kHz。32．768 kHz的晶振用于睡眠模式，在此期間提供時(shí)序，可降低電流、減少功耗，特別適合對(duì)功耗和電池壽命要求嚴(yán)格的應(yīng)用場(chǎng)合。

　　ZigBee協(xié)議可以應(yīng)用于所有的節(jié)點(diǎn)，因?yàn)閆igBee協(xié)議具有很多的實(shí)用函數(shù)，例如設(shè)備離開或者加入網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)建一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)的搜索，網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)幀的發(fā)送，數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收等。系統(tǒng)工作的過程中，協(xié)調(diào)器主要進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建，負(fù)責(zé)接收ZigBee無線路燈控制器發(fā)送回來的ZigBee無線數(shù)據(jù)采集路燈信息，依據(jù)路燈的狀況將控制信號(hào)發(fā)送給路燈節(jié)點(diǎn)。

　　編輯點(diǎn)評(píng)：本文主要分析了ZigBee無線模塊的電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一種ZigBee無線路燈控制器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)路燈信息的ZigBee無線數(shù)據(jù)采集和控制。ZigBee無線路燈控制器節(jié)點(diǎn)和控制中心通信的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，固定在路燈桿上的終端節(jié)點(diǎn)。

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