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采用Zigbee和电容触控技术实现灯光控制器的设计

电子设计 2019-01-11 08:21 次阅读

在物联网的潮流下。家居设备向着智能化、数字化和网络化的方向发展.灯光控制开关作为家庭最常用的控制设备拥有广阔的市场前景,设计可靠安全、远程操控的新型灯光控制器符合发展要求和市场需求。Zigbee作为一种低功耗、低速率的无线通讯协议。其特点使其能够在智能家居、公共安全、工业监测等众多物联网应用领域有所作为;因此,将Zigbee技术应用到灯光控制器的设计中,能够满足控制器对于低功耗以及网络化的需求。电容触摸技术具有操控精确、安全可靠、使用寿命长等优点。将该技术应用到灯光控制领域。可以设计出具有触摸感应功能的新型控制开关。基于Zigbee技术和电容触控设计的灯光控制开关。具有高灵敏、防水安全、使用寿命长以及便于组网等优点。可广泛应用于智能家居的领域,具有一定的市场前景。

1 设计方案

Zigbee是基于IEEE802.11.4协议的一簇扩展集。主要针对于低成本、低功耗的射频应用。低成本使之广泛适用于智能家居方向的应用。低功耗使之有更长的工作周期:其支持的无线网状网络有更强的可靠性和更广的覆盖范围:在灯光控制开关中通过该协议实现无线通讯,用于支持遥控以及组网控制。

灯光控制开关的面板采用有机玻璃材质。感应电极位于玻璃下方并与玻璃面板紧密相贴,手指触摸到电极上方时,会引起电容的变化.这种变化转变成电信号提供给处理器进行相关处理:在本案中我们采用专业的电容触摸芯片来完成触摸部分的功能。

该控制开关的总体结构图如图l所示。主要包括电容感应处理部分、zigbee主处理器部分、驱动控制部分和电源管理部分。

采用Zigbee和电容触控技术实现灯光控制器的设计

2 感应部分设计

感应部分主要包括绝缘面板、按键感应盘和电容处理芯片。面板必须是绝缘材料。我们选用有机玻璃作为触摸面板.玻璃的介电常数适中,介电常数过小的材料。灵敏度比较差,而介电常数过大。发生误动作的几率会增大。按键感应盘采用PCB铜箔的方式,将感应盘设计在PCB电路板上,根据实际情况选用10 mm左右的圆形感应盘,各感应盘的形状、面积相同以保持相同的灵敏度,感应盘之间的距离在允许空间内尽量大以减少相互之间的电场干扰。感应盘之间尽可能通过铺地隔离。感应芯片选用博晶微电子的ST系列。满足了设计需求。

一路电容感应设计电路图如图2所示。PCB感应盘PAD与感应芯片的输人口相连接,10 pF的电容用来调整触摸感应的灵敏度,电容值越小灵敏度越高:感应芯片将输入的电平变化处理后通过输出端口以低电平中断信号的方式传送给Zigbee主处理器芯片。

采用Zigbee和电容触控技术实现灯光控制器的设计

3 Zigbee主处理器设计

本设备选用的Zigbee芯片为CC2530。CC2530是一个真正的用于IEEE802.15.4、Zigbee和RF4CE应用的片上系统.它能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点:CC2530集成了业内领先的RF收发器、增强工业标准的8051 MCU,在系统可编程mash存储器.8-KBRAM和许多其他强大功能。CC2530部分的电路图如图3所示。两个晶振32 MHz和32.768 kHz.其中32.768 kHz的晶振主要应用于睡眠定时器。在实际应用中如果不需要可以去掉以降低成本;RF端经过处理后接收发天线.天线可以是外置天线,也可以是PCB天线。本设备设计的是倒F形状的PCB天线,倒F天线具有结构简单、重量轻、可共形、制造成本低、辐射效率高、容易实现多频段工作等独特优点,非常适合应用到本设备中。

采用Zigbee和电容触控技术实现灯光控制器的设计

4 电源部分设计

电源部分需要将交流220 V市电处理成低压直流的电源为处理电路、控制电路等提供合适电源。我们采用开关脱机电源调节器芯片VIPerl2A来实现开关电源部分的功能,得到一个稳定的输出电压5 V、输出电流最高lA的直流电源。VIPerl2A是为在高达5 W二次输出功率的脱机电源中使用而专门优化的设计的芯片产品,在内部集成了专用电流方式PWM控制器和一个高压功率的MOSFET;VIPerl2A具有自动热关断、高压启动电流源、防止输出短路、保证低负载下的低功耗等一般特性。

VIPerl2A部分电路图如图4所示.整流后的电压进入芯片,VIPerl2A的引脚电压支持8 V到40 V的宽电压范围,输出反馈通过光耦器件PC817C进入芯片,反馈电流用于芯片控制器件的工作。

采用Zigbee和电容触控技术实现灯光控制器的设计

通过开关电源获得直流5 V电压后.通过LDO器件将5 V降压得到3.3 V直流电压提供给Zigee处理器等部分电路使用。

5 驱动部分设计

驱动部分主要是通过驱动继电器实现对交流电的通断控制。驱动继电器部分的电路如图5所示,通过NPN和PNP两个二极管实现负逻辑驱动电路,这种驱动方式驱动能力强。可以避免主控制芯片在上电复位时对继电器产生的误动作。继电器线圈端并联一个4148二极管,二极管反向接人用来释放继电器线圈中的电流, 保护开关和三极管等器件不至于被线圈感应电压击穿损坏。

采用Zigbee和电容触控技术实现灯光控制器的设计

6 结论

本灯光控制开关基于Zigbee和电容触控技术.实际应用表明该控制开关美观大方、安全可靠、定制灵活, 并且易于组网,可实现网络化控制,达到了设计要求。

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NCP6151 VR12 2相 3相 4相CPU控制器+ 1相GPU控制器

NCP6131 IMVP7 1,2,3相CPU控制器+单相GPU控制器

1S / NCP6151SA / NCP6131S / NCP6131SA双输出四加一相降压解决方案针对Intel VR12兼容CPU进行了优化。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)与DCR电流检测相结合,可提供对动态负载事件的最快初始响应并降低系统成本。在轻负载运行期间它也会脱落到单相,并且可以在轻负载时自动进行频率调整,同时保持良好的瞬态性能。 特性 符合英特尔VR12 / IMVP7规范 电流模式双边沿调制,用于瞬态加载的最快初始响应 双高性能操作误差放大器 两个轨道的一个数字软启动斜坡 应用 台式机和笔记本电脑处理器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 43次 阅读
NCP6131 IMVP7 1,2,3相CPU控制器+单相GPU控制器

NCP81148 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

48是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81148由两个降压开关控制器组成,通道2上固定5.0 V输出,通道1上为3.3 V,两个板载LDO具有三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81148支持高效率,快速瞬态响应并提供电力商品信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V. 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 40次 阅读
NCP81148 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

NCP81140 具有SVID接口的多相控制器

40多相降压解决方案针对Intel VR12.5兼容CPU进行了优化,用户配置为4/3/2/1阶段。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。该控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)与DCR电流检测相结合,以降低的系统成本提供对动态负载事件的最快初始响应。它具有在轻负载运行期间脱落到单相的能力,并且可以在轻负载条件下自动进行频率调整,同时保持出色的瞬态性能。 应用 终端产品 基于工业CPU的应用程序 信息娱乐,移动,自动化,医疗和安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 68次 阅读
NCP81140 具有SVID接口的多相控制器

NCP81142 VR多相控制器

42多相降压解决方案针对具有用户可配置4/3/2/1相位的Intel VR12.5兼容CPU进行了优化。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。该控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)与DCR电流检测相结合,以降低的系统成本提供对动态负载事件的最快初始响应。它具有在轻负载运行期间脱落到单相的能力,并且可以在轻负载条件下自动调频,同时保持优异的瞬态性能。提供高性能操作误差放大器以简化系统的补偿。获得专利的动态参考注入无需在闭环瞬态响应和动态VID性能之间进行折衷,从而进一步简化了环路补偿。获得专利的总电流求和提供高精度的数字电流监控。 应用 终端产品 基于工业CPU的应用程序 信息娱乐,移动,自动化,医疗和安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 58次 阅读
NCP81142 VR多相控制器

NCP4200 具有I2C接口的多相同步降压转换器

0是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。它结合了高效,多相,同步降压开关稳压控制器和I 2 C接口,可实现关键系统参数的数字编程。 特性 优势 I 2 C 启用关键系统参数的数字化编程 快速增强型PWM弹性模式架构 出色的负载瞬态性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 游戏,桌面,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 18:02 46次 阅读
NCP4200 具有I2C接口的多相同步降压转换器

NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 31次 阅读
NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

NCP1589L 同步降压控制器 低电压 轻负载效率和瞬态增强

9L是一款低成本PWM控制器,采用5 V或12 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压,转换电压低至2.5 V.它易于操作,并提供最佳的集成度,以减小电源的尺寸和成本。它在斜坡脉冲调制模式下工作,可实现出色的负载阶跃和释放响应。除快速瞬态响应外,它还包括1.5 A栅极驱动器设计和轻载效率功能,如自适应非重叠电路和二极管仿真。它通常在连续电流导通模式下工作在200~500 kHz范围内,在轻负载时随电流减小,以进一步节省功耗。保护功能包括可编程过流保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 特性 VCC范围4.5 V至13.2 V 可调节工作频率升压引脚工作电压为35 V 斜坡脉冲调制控制精密0.8 V内部基准电压可调输出电压内部1.5 A栅极驱动器输入欠压锁定可编程电流限制轻载中的自适应二极管模式仿真这是一个无铅设备 应用 图形卡台式电脑服务器/网络 DSP& FPGA电源 DCDC稳压器模块 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 65次 阅读
NCP1589L 同步降压控制器 低电压 轻负载效率和瞬态增强

NCP81111 具有SVID和I2C接口的3相VR12.5-6高速数字控制器

11是一款高性能数字单输出三相VR12.5-6兼容降压解决方案,针对英特尔CPU应用进行了优化,可在高达5 MHz的频率下工作。 NCP81111还可用作通用I2C控制多相电压调节器。 NCP81111设计用于支持NCP81163数字相位倍频器IC,可将器件的功能扩展到6相,实现高电流处理。控制器包括真差分电压检测,差分电流检测,数字输入电压前馈,DAC前馈和自适应电压定位。 特性 会见英特尔® s VR12.5规格 用户配置的板载EEPROM 高性能数字架构 动态参考注入 全差动电压电流检测放大器 电流平衡的“无损耗”DCR电流检测 用于下垂的热补偿电感器电流感应 用户可调整的内部补偿 应用 终端产品 用于英特尔处理器的多相电压调节器 通用I2C控制多相调节器 台式电脑 笔记本电脑 服务器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 82次 阅读
NCP81111 具有SVID和I2C接口的3相VR12.5-6高速数字控制器

NCP1589D 同步降压控制器

9D是一款低成本PWM控制器,采用5 V或12 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压,转换电压低至2.5 V.它易于操作,并提供最佳的集成度,以减小电源的尺寸和成本。它在斜坡脉冲调制模式下工作,可实现出色的负载阶跃和释放响应。除快速瞬态响应外,它还包括1.5 A栅极驱动器设计和轻载效率功能,如自适应非重叠电路和二极管仿真。它通常在连续电流导通模式下工作在200~500 kHz范围内,在轻负载时随电流减小,以进一步节省功耗。保护功能包括可编程过流保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 特性 VCC范围4.5 V至13.2 V 可调节工作频率升压引脚工作电压为35 V 斜坡脉冲调制控制精密0.8 V内部基准电压可调节输出电压内部1.5 A栅极驱动器 80%最大占空比可编程电流限制轻载中的自适应二极管模式仿真这是一个无铅设备 应用 图形卡台式电脑服务器/网络 DSP& ; FPGA电源 DCDC稳压器模块 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 54次 阅读
NCP1589D 同步降压控制器

NCP1579 低电压同步降压控制器

9是一款低成本PWM控制器,采用5V或12V电源供电。这些器件能够产生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP1579提供1A栅极驱动器设计和内部设置的275kHz振荡器。栅极驱动器的其他效率增强特征包括自适应非重叠电路。 NCP1579还集成了外部补偿误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定。 特性 优势 输入电压范围4.5至13.2V 多功能性 电压模式PWM控制 易用性 0.8V +/- 2.0%内部参考电压 增强绩效 可调输出电压 多功能性 电容可编程软启动 易用性 内部1A门驱动器 增强性能 可编程电流限制 易用性 应用 终端产品 STB Blue-Ray DVD 液晶电视 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 STB 蓝光DVD 液晶电视 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 53次 阅读
NCP1579 低电压同步降压控制器

NCP1589A 低电压同步降压控制器

1589A或NCP1589B是一款低成本PWM控制器,设计采用5V或12V电源供电。该器件能够产生低至0.8V的输出电压。该器件能够将电压转换为低至2.5V。该10引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 特性 VCC范围从4.5到13.2V 升压引脚工作电压高达30V 电压模式PWM控制 精密0.8V内部参考 内部1.5A栅极驱动器 输入欠压锁定 可编程电流限制 应用 终端产品 图形卡 服务器/网络 图形卡 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 61次 阅读
NCP1589A 低电压同步降压控制器

NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

9 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 59次 阅读
NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

NCP3012 同步PWM控制器

2是一款PWM器件,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8V的输出电压。 NCP3012提供集成栅极驱动器和内部设置的75kHz振荡器,能够与外部频率同步。 NCP3012具有外部补偿跨导误差放大器,内部固定软启动。 NCP3012将输出电压监控与电源良好引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180度异相时钟信号以驱动另一个NCP3012(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3012采用14引脚TSSOP封装。非常适合需要电源干扰最小的噪声敏感应用。 (医疗,网络等) 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 75 kHz操作 效率高 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加调节1 mA输出以供额外使用 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强的系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 应用...
发表于 07-29 17:02 59次 阅读
NCP3012 同步PWM控制器

NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 76次 阅读
NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

是一款1 / 3.2英寸CMOS有源像素数字图像传感器,像素阵列为4208H x 3120V。 AR1335数字图像传感器采用突破性的1.1μm像素技术,通过领先的灵敏度,量子效率和线性全阱提供卓越的低光图像质量。这使得图像质量可以与数码相机相媲美。 AR1335采用专注于低功耗的传感器架构和低Z高度的高射线角度(CRA),是智能手机和其他移动设备应用的理想选择。它集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR1335传感器可以高达每秒30帧(fps)的速度生成全分辨率图像,并支持高级视频模式,包括4K 30fps,1080P 60fps和720P 120fps。 特性 13MP CMOS传感器,采用先进的1.1μm像素BSI技术 数据接口:2,3和4通道MIPI 可用于MIPI的比特深度压缩:10-8和10-6以降低带宽 启用立体视频捕获的3D同步控制 6.8 kbits一次性可编程存储器(OTPM) 可编程控制器:增益,水平和垂直消隐,自动黑电平偏移校正,帧大小/速率,曝光,左右和上下图像反转,窗口大小和平移 两个片上锁相环路(PLL)振荡器,具有超低噪声性能 片上...
发表于 07-29 16:02 83次 阅读
AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

NCP3011 同步PWM控制器

1是一款同步降压控制器,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8 V的输出电压.NCP3011提供1.0 A栅极驱动器和内部设置的400 kHz振荡器。 NCP3011具有外部补偿跨导误差放大器,内置固定软启动。 NCP3011将输出电压监控与PowerGood引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180°异相时钟信号以驱动另一个NCP3011(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3011采用14引脚TSSOP封装。 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 400 kHz运行 效率高,体积小 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加1 mA输出 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 符合AEC-Q100和PPAP(NCV3011) 适用于汽车应用 应用 终端产...
发表于 07-29 16:02 55次 阅读
NCP3011 同步PWM控制器