本文旨在演示一種智能亮度控制燈的設(shè)計(jì)，該燈使用具有四個(gè)輸出的可編程混合信號(hào)矩陣、工作電壓高達(dá) 13.2 V 和每個(gè)輸出 2 A 電流的運(yùn)動(dòng)傳感器。該系統(tǒng)是使用高壓宏單元和芯片內(nèi)的其他內(nèi)部和外部組件創(chuàng)建的，以與運(yùn)動(dòng)傳感器交互。

該燈有兩種模式：強(qiáng)度控制和夜間模式。在強(qiáng)度控制模式下，當(dāng)環(huán)境光減少時(shí)，光線會(huì)變亮，反之亦然。在夜間模式下，亮度不斷變暗。僅當(dāng) PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器檢測到運(yùn)動(dòng)時(shí)，燈才會(huì)亮起。該燈由 3 節(jié) AAA 電池供電(總共 4.5 V)，并具有紅色 LED 閃爍信號(hào)以通知電池放電。該設(shè)計(jì)可用作住宅和商業(yè)場所(如走廊和車庫)的附加照明。

結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理

1. 框圖

框圖如圖 1所示。

圖 1框圖突出顯示了亮度控制燈的設(shè)計(jì)構(gòu)建塊。

在免費(fèi)的基于 GUI 的Go Configure Software Hub中創(chuàng)建的完整設(shè)計(jì)文件可在 GP 文件中獲得。

1. 模式選擇

該設(shè)計(jì)由六個(gè)主要部分組成。

第一個(gè)是模式選擇開關(guān)。設(shè)計(jì)的第一部分如圖 2所示。

圖 2這是模式選擇開關(guān)的外觀。

模式選擇開關(guān)處于低電平，直到按下按鈕。然后信號(hào)進(jìn)入 DFF1，在下一次按下之前信號(hào)被鎖存。因此，Mode Select 有兩種狀態(tài)：LOW 和 HIGH，通過按下按鈕來改變。

然后，信號(hào)進(jìn)入模式選擇部分(圖 3)。

圖 3圖像顯示了模式選擇部分。

當(dāng) Mode Select 為低電平時(shí)，LUT3 的輸出為 Intensity Controlled Mode 的輸出，當(dāng) Mode Select 為高電平時(shí)，LUT3 的輸出為 Night Mode 的輸出。

1. 夜間模式

夜間模式是一個(gè)穩(wěn)定的 PWM 信號(hào)，占空比約為 12.5%，頻率為 64 Hz(圖 4)。

圖 4夜間模式采用穩(wěn)定的 PWM 信號(hào)。

1. 強(qiáng)度控制模式

強(qiáng)度控制模式的設(shè)計(jì)如圖 5所示。

圖 5這是強(qiáng)度控制模式的外觀。

這個(gè)想法是使用 PIN 2、PIN 3、反相器和電阻器創(chuàng)建施密特觸發(fā)器振蕩器。在這種情況下，將使用 10 M(暗電阻)光敏電阻。這意味著振蕩器的頻率取決于電阻的值。當(dāng)環(huán)境光增加時(shí)，電阻減小，當(dāng)環(huán)境光變暗時(shí)，電阻增加。因此，當(dāng)電阻增加時(shí)，頻率會(huì)降低，反之亦然。

然后，該信號(hào)被用作一次性宏單元(CNT4)的數(shù)據(jù)。

由于 8.3 MHz 的時(shí)鐘和 10.9 us 的反相單次脈沖寬度是恒定的，輸出信號(hào)導(dǎo)致 PWM 具有恒定的 10.9 us 低電平和高電平的靜止周期，具體取決于施密特觸發(fā)器振蕩器產(chǎn)生的頻率帶光敏電阻。

1. LED驅(qū)動(dòng)器

選擇模式時(shí)，LUT3 輸出信號(hào)進(jìn)入 HV OUT CTRL 以驅(qū)動(dòng)并聯(lián)的 6 個(gè) LED。它在預(yù)驅(qū)動(dòng)器模式下配置為半橋(圖 6)，以提供 120 mA 的必要電流。

圖 6六個(gè) LED 在此模式下并聯(lián)。

1. 運(yùn)動(dòng)傳感器

該燈具有 PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器以降低功耗。配置如圖 7 所示。

圖 7圖像突出顯示了使用 PIR 運(yùn)動(dòng)傳感器的配置。

CNT1 計(jì)算 30 秒的運(yùn)動(dòng)傳感器輸出。當(dāng)傳感器輸出為 LOW 超過 30 秒時(shí)，HV OUT CTRL 和振蕩器通過一個(gè) HIGH 睡眠信號(hào)斷電(參見圖 8)。

圖 8這是振蕩器配置的樣子。

1. 電池放電通知

由于燈由 3 節(jié) 1.5 V (4.5 V) 電池供電，設(shè)備需要電池放電通知，以幫助用戶不要忘記更換電池?？梢栽趫D 9中找到該配置。具有 0.5 增益的模擬比較器 CMP0 比較 V DD和參考電壓。如果該電壓小于 1,952 mV，則該更換電池了，因?yàn)殡妷阂呀抵?3.9 V。在這種情況下，紅色 LED 開始閃爍，并以 25% 的占空比通知放電。

圖 9該圖顯示了電池放電通知的配置。

完整的電路設(shè)計(jì)見圖 10。

圖 10電池放電通知的完整電路設(shè)計(jì)如下所示。

設(shè)備測試

為了測試設(shè)計(jì)，電路連接到 5 V(V DD、V DD _A 和 V DD _B)。

示波器屏幕截圖在圖 11至圖 15中以藍(lán)色顯示施密特觸發(fā)振蕩器信號(hào)(PIN 2，GPIO 0)和以黃色顯示強(qiáng)度控制模式輸出(PIN 7，HV_GPO0_HD)。

從這些圖中可以看出，當(dāng)施密特觸發(fā)器振蕩器的周期增加(減少)時(shí)，強(qiáng)度控制模式的占空比增加(減少)。

圖 11施密特觸發(fā)器振蕩器的周期為 12.2 us。

圖 12施密特觸發(fā)器振蕩器的周期為 16.9 us。

圖 13施密特觸發(fā)器振蕩器的周期為 20.65 us。

圖 14施密特觸發(fā)器振蕩器的周期為 29.45 us。

圖 15施密特觸發(fā)器振蕩器的周期為 55.9 us。

結(jié)果證明該電路按預(yù)期工作，所用芯片能夠作為LED的控制模塊。

創(chuàng)建智能燈

本文介紹了如何配置 HVPAK 芯片以創(chuàng)建帶有運(yùn)動(dòng)傳感器的智能亮度控制燈。它僅在檢測到運(yùn)動(dòng)時(shí)才起作用并且具有兩種模式。夜間模式具有恒定的低亮度。強(qiáng)度控制模式因環(huán)境光而異。此外，智能燈具有電池放電通知。

SLG47105芯片中的內(nèi)部資源(包括振蕩器、邏輯和 GPIO)易于配置以實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)所需的功能。