荧光灯亮度的自适应控制器

摘要

一种荧光灯亮度的自适应控制器。控制器由主控模块、光强测量模块、可调光电子镇流器电路构成。主控模块由C8051F001单片机和键盘、显示模块构成，单片机内部含ADC、DAC，用于接受光强测量模块采集到的连续光照强度信息，利用片内ADC对其进行模数转换，并根据预定算法控制DAC的输出，实现荧光灯亮度的自动连续调节；光强测量模块由硅光电池和精密运算放大器MAX4236构成；可调光电子镇流器以荧光灯电子镇流器控制芯片IR2159为核心配以外部无源器件构成。本发明可以实现荧光灯亮度随外界环境自动连续可调，在保证照明质量的前提下，极大地节约电能，同时可延长荧光灯的使用寿命。本发明可以在现有照明设备上，通过简单改造就可实现荧光灯亮度的自适应控制。

主权项

一种荧光灯亮度的自适应控制器，包括：单片机：采用混合信号SoC芯片C8051F001，用于接受光强测量模块采集到的连续光照强度信息，利用片内ADC对其进行模数转换，并根据预定算法控制DAC的输出，实现荧光灯亮度的自动连续调节；所述的单片机以C8051F001(U4)芯片为系统控制核心，利用其片内ADC测量光强测量模块的0～2.5V模拟量输出，利用片内DAC和输出缓冲电路输出可调光电子镇流器调光所需的0～5V电压；并有按键、LCD进行人机交互；其中，第十九电阻(R19)、第十六电容(C16)、第一按键(K1)构成复位电路，第十九电阻(R19)、第十六电容(C16)串联接在+3.3V电源和地之间，第一按键(K1)并联在第十六电容(C16)两端，复位信号从第十九电阻(R19)和第十六电容(C16)连接点接到单片机(U4)的RST端；16×2LCD(L1)的D0～D7端分别接单片机C8051F001(U4)的P0.0～P0.7，L1的RS端接单片机C8051F001(U4)的P1.6，L1的RW端接单片机C8051F001(U4)的P1.7，L1的E端接单片机C8051F001(U4)的P1.0，按键S1、S2、S3分别接单片机C8051F001(U4)的P1.3、P1.2、P1.1；光强测量模块的输出接单片机C8051F001(U4)的AIN0端；单片机C8051F001(U4)的DAC0端接缓冲放大电路的输入；缓冲放大电路由运算放大器(AR1)、第二一电阻(R21)、第二二电阻(R22)构成，第二一电阻(R21)连在单片机C8051F001(U4)的DAC0端和运算放大器(AR1)的正输入端；第二二电阻(R22)接在运算放大器(AR1)的正输入端和输出端之间；光强测量模块：与上述单片机连接，用于进行连续光强度测量并将该测量信息送单片机，所述的光强测量模块由硅光电池和精密运算放大器MAX4236构成，实现连续的模拟量输出和较高的精度，以单片机C8051F001芯片内的ADC测量光照强度；其中，硅光电池(PH1)的正极与精密运算放大器MAX4236(U1)的正输入端相连，硅光电池(PH1)的负极与精密运算放大器MAX4236(U1)的负输入端相连，电位器(R1)两端分别连接精密运算放大器MAX4236(U1)的输出端和负输入端；精密运算放大器MAX4236(U1)的SHDN端连+5V电源，MAX4236(U1)的输出端OUTPUT接单片机C8051F001(U4)的模拟量输入AIN0端；可调光电子镇流器电路：与上述单片机连接，用于实现荧光灯亮度的连续调节，该电路以荧光灯电子镇流器控制芯片IR2159为核心配以外部无源器件构成，应用环境为负载为36W的T8荧光灯管，交流电输入185～265V，调光模拟电压输入为0.5～5V直流电压；其中，电源输入端(Rectified AC Line)指将交流电整流滤波后的直流电，DC BUS指经过稳压和功率因数调整后的直流电，第二电阻(R2)、第三电容(C3)并联在控制芯片IR2159(U3)的VDC端和‑DC BUS之间；模拟输入电压通过第三电阻(R3)输入IR2159(U3)的DIM端；第四电容(C4)、第五电容(C5)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)分别连在IR2159(U3)的VCO、CPH、MAX、MIN、FMIN、IPH端和‑DC BUS之间；第八电阻(R8)连在Rectified AC Line和IR2159(U3)的VDC端之间；第九电阻(R9)连在Rectified AC Line和IR2159(U3)的VCC端之间；第一MOS管(Q1)的漏极和+DCBUS相连，栅极通过第十电阻(R10)和IR2159(U3)的HO端相连，源极和IR2159(U3)的VS端相连；第六电容(C6)连在IR2159(U3)的VCC和COM端之间；第七电容(C7)连在IR2159(U3)的SD和‑DCBUS之间；第八电容(C8)连在IR2159(U3)的CS和‑DC BUS之间；第十一电阻(R11)和第一二极管(D1)串联在IR2159(U3)的VB端和VCC端；第九电容(C9)一端连在‑DC BUS上，另一端连在R11和D1的公共端上；第十电容(C10)连在IR2159(U3)的VS和VB端；第二MOS管(Q2)的漏极和第一MOS管(Q1)的源极相连，栅极通过第十二电阻(R12)与IR2159(U3)的LO端相连，源极通过第十七电阻(R17)和‑DC BUS相连；第十三电阻(R13)连接IR2159(U3)的CS端和第二MOS管(Q1)的源极；第十四电阻(R14)和第七电容(C7)并联；第十五电阻(R15)一端和‑DC BUS相连，另一端连在R11和D1的公共端上；第十六电阻(R16)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)串联在‑DC BUS和R11与D1的公共端上；第十二电容(C12)一端连在第一MOS管(Q1)的源极上，另一端连在D2和D3的公共端上；第十八电阻(R18)和第十一电容(C11)并联在第一MOS管(Q1)的源极上和电感(L)的一端；电感(L)的另一端接在荧光灯的一侧引脚上；荧光灯的另一侧引脚连在‑DC BUS上；第十三电容(C13)并联在荧光灯两侧；键盘、显示模块：与上述单片机相连，用来设定和显示控制模式和亮度阀值。