基于nxp的智能家居照明应用方案

电子设计 2017-12-08 09:17 次阅读

       随着科技的进步,节能的观点在逐步被人们认可且推行,表现的最为明显的在于LED照明的火热。比起传统照明来说它更为基节能环保,最近国家公布白炽灯淘汰计划,可以很明显的看出LED照明会必将取代传统照明的。

对于时下炒得火热的智能照明,它无疑是未来照明的发展趋势之一,它涉及传感器和控制技术、信息和通讯技术等众多领域,其中前端的传感器和控制技术尤为重要。就像无人驾驶汽车一样,它必须首先感知外部环境才能做出相应的指示和操作。因此,如果要做智能照明,不能只考虑“互联网+”和通讯,传感器和控制技术也是必不可少的。智能照明的本质是“以人为本”,它应是一个系统的解决方案。借此,下文整理了五篇基于BLE、Wifi、Zigbee技术的LED智能照明解决方案。

一、基于 NXP QN9020 BLE4.0 智能照明解决方案

1、【方案介绍】

随着生活质量的不断提升,智能家居渐渐成为生活的需求。下面介绍BLE智能照明解决方案。

图1.png

2、【方案特色】

• B电源模块:采用TichTek DC-DC驱动LED灯珠

• 蓝牙部分:采用喆华ZM2481PA05 BLE模块,支持BT4.0(BLE),产生PWM控制LED driver部分

• 手机APP控制

3、【系统方块图】

图2.png

 

MCU部分

• 支持BT4.0协议

• 内部集成128KB flash,64K RAM,96K ROM

• 支持Mesh

• 32bit Cortex-M0 内核,主频最高支持32MHz

• 丰富的外设接口UART,SPI,I2C,PWM.GPIO等

RF部分

• 接收灵敏度:‐95dBm (non DC‐DC mode)、‐93dBm (DC‐DC mode)

• TX output power from -20 dBm to +4 dBm

• Fast and reliable RSSI and channel quality indication

• Compatible with worldwide radio frequency regulations

• Excellent link budget up to 99 dB

• 8.8 mA TX current @0 dBm (DC-DC)

• 9.25 mA RX current (DC-DC)

3、【方案应用】

智能照明、IoT、智能家居、可穿戴式产品、电子秤、POS机等行业。

二、BLE智慧照明无EMI方案

LED照明虽拥有光线高质量,无幅射,高效率,可靠耐用等诸多优点,但过于强烈的光源总是让人有压迫感与刺眼的感觉,若是能依使用者不同的情境提供不同的光源组合,对LED照明而言,想必是很大的加分;再者,在室内空间要提供一定亮度的柔合光源,接着会遇到的是多数的LED光源并联使用时的EMI问题,所以,能提供高亮度的柔合光源,又无需担心EMI问题,且可透过手机APP选择不同情境及所对应的光源,相必能符合各种不同的室内照明需求。

1.【方案概述】

本参考设计是将SimpleLink™ 蓝牙低功耗 无线微控制器应用于智能照明无EMI问题的应用的示例。其电路板包括由控制无EMI LED Dimmer Module IC TPS92551,即使用者可透过智能手机App下达情境照明或控制照明指令给BLE芯片,后由CC2541将指令转达给LED 再依该指令进行用户所设定照明条件来控制RGBW LED亮度,且每一块照明控制板最高提供92W的LED光源。

2.【应用场景】

图3.jpg

每路最大23W调光功能

3.【方案框图】

图4.png

4.【功能描述】

(1) 外部电源提供直流20~50V电源

(2) 直流电源经LM2936 LDO 供电给CC2541

(3) TI BLE Multitool Remote Control APP for Android

(4) 依APP指令控制RGBW LED driver IC TPS92551

(5) TPS92551 依CC2541 指令控制RGBW LED 亮度

(6) RGBW LED Driver 控制板最高可提供92W LED Driver能力

5.【主要特征】

(1) 采用BLE模块进行情境照明条件设定

(2) 电源部分利用  LDO 为系统供电

(3) 当总光源需求超过92W时可并联使用且不会有EMI问题

(4) 可由使用者自行编辑不同情境之预设照明条件

三、Wifi智慧LED方案

1.【方案概述】

本方案支持手机APP操作,采用WIFI 2.4G无线控制,支持3种自由色任意组合,随时变换1600万色平缓过度,同时支持开关以及亮度调节。

Realtek推出的IOT方案是高集成度、单芯片、低功耗的802.11n无线网络控制器,内部集成了ARM-M3 MCU,WLAN MAC,1T1R WLAN基带和射频,而且提供多组GPIO,这些GPIO可以配置成不同的数字元外设接口,用于不同的应用和控制,而且内部集成memory,使产品设计开发更加简单化。 

2.【方案框图】

图5.jpg

3.【功能描述】

①开关灯:通过手机APP可以开启、关闭整个灯泡;

②调亮度:可以更改每种颜色LED的亮度;

③调颜色:灯的颜色可以调整为调色板上选取的任意颜色。

4. 【主要特征】

①界面十分丰富,可扩展多种外设;

②低功耗,3.3V输入,Deep Sleep模式只有0.3mA;

③集成度高,单芯片就可满足多种需求。

四、蓝牙无线Mesh技术智能照明系统

日渐广泛的无线智能照明系统,向来使用各式的无线科技达成的LED照明技术和无线网络技术,如Zigbee、Wi-Fi,彻底改变人们过去对于居家照明的想象。低功率蓝芽技术崛起后,将前列技术取而代之并以智能控制系统打造全新居家照明环境。

有别于Zigbee必须以中继器建构控制底层环境、功率消耗及成本较高的Wi-Fi, 低功率蓝牙(BLE, Bluetooth low-energy)用于智慧控制一直都有各种效能上的优势,跳脱原先点对点传输模式,在Mesh技术出现后,更将其应用推广在智能照明控制上。

MtM的完整智能照明方案可让您把传统LED照明改造成支持蓝牙(低功耗)和云端的智能LED灯, 并让您的产品在短短四个月内即可量产。

1.【方案概述】

Mesh 能轻易将许多Bluetooth Smart设备或装置相互链接成一个网络,消费者能透过智能型手机、平板计算机或PC直接控制这些设备或装置。这款新方案是特别针对智能家庭和物联网应用 所做的优化设计,消费者可在家中任何地方控制调整灯光、温度、家电和保全系统等内建Bluetooth Smart技术的设备或装置,此方案并不需要复杂的设定、配对、或使用路由器等存取装置,对消费者而言将更为便利。

Mesh 协议利用Bluetooth Smart传送讯息给网络上的其他Bluetooth Smart装置,并接着往前传送。讯息可以指定给个别装置或群组,而装置本身可以隶属于多个群组。控制功能透过标准Bluetooth Smart家电执行,例如运用灯光的开与关,或者藉由智能型手机或平板计算机来执行。

2.【方案框图】

图6.png

3.【系统功能】

1) 透过手机蓝芽控制众多灯控设备。

2) 可变换三色 RGB,四色 RGBW,以及暖白双色照明。

3) 可操控颜色,亮度, 开/关。 各种模式”转换”例如派对模式, 情境模式, 顺序模式。 客制化来电显示, 简讯及其他多种形式展示。

4) 照明设备信息将透过云端同步。

4.【方案特性】

1) 微型化低功耗蓝芽模块(BLE SiP module), 特别适用于球泡灯, 受限于空间因素等产品。

2) 已有韧体支援三色RGB,四色RGBW,暖白双色。

3) 已有智能灯控Android / iOS APP, 可接受客制化以满足客户需求。

4) 现成开发工具包可让你快速制成产品原型。

五、PWM控制LED照明方案

Zigbee是一种基于IEEE802.15.4协议的无线组网通讯技术。Zigbee 强大的组网能力,不但能同时连接数千台设备,还能保证设备的互联互通与双向传输。在众多无线通信技术中,Zigbee 的优势不在于“高”,而在于“低”。由于数据传输率低、功耗低、成本低、复杂度低,Zigbee 技术受到智慧照明等物联网产业的青睐。

1.【方案概述】

    单级PFC可控硅调光方案只需要少量程序代码,利用MCU自带的对立内核的外围模块(CIP)就可以实现。PFC值0.95,相当于纯电阻,其特性类似于白炽灯。

2.【方案框图】

图7.jpg

3.【系统功能】

1)输入电压范围AC IN 90-240 V

2)最大输出20Vdc/325ma

3)PF值0.95

4)Zigbee PWM Dimming 0 ~ 100% ( 1% 调整率 )

5)Zigbee operation voltage = 3.3V , 纹波 《 50mV

4.【方案特性】

1) 采用  Zigbee 芯片进行远程调光控制;

2) 采用 数字高效率 LED 控制器;

3) 采用隔离输出安全可靠,高PF值减少镇流器的损耗;

4) 外围器件少,降低成本,适合于小体积需求;

5) 全桥整流后只需要小体积的薄膜电容代替了笨重和昂贵的高电压的电解电容器。

  科技的发展至今日,LED智能照明已有多种方案可以解决,怎么选择合适的低成本的方案是现在竞争激烈的智能照明市场所要思考的问题。

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