摘要：地下停车场已经广泛地应用带红外或者微波感应的LED照明灯具。基于蓝牙模块装置停车场感应灯，设计以ICTM2291为核心的红外传感信号处理电路，配合专有的数字恒流驱动控制技术与蓝牙模块。不但实现地下停车场感应灯的红外线、微波感应的常规功能控制，还可通过手机APP软件实现感应灯待机时的亮度调节与分时段定时高亮或休眠场景应用的智能控制。
关键词：集成电路应用；蓝牙模块；感应灯；数字脉宽信号；恒流驱动
0引言
目前多数地下停车场的照明用的常亮LED灯管，感应LED灯管，以普通单灯管感应为主，也有部分采用物联网分址控制技术。经使用检验有如下缺点：常亮的LED灯管，24h全天候开灯，存在无效照明，电源的元器件容易老化，寿命不超过2×104h，光源的光效衰减严重，照度一段时间后下降很多，达不到设计的照度要求。带感应的LED灯管，虽能实现最大限度的节电，人和车走到哪里亮到哪里，但是体验一般，无法实现提前亮和大区域高亮的照明状态。物联网分址控制的LED灯管，管理人员通过电脑网络，对LED灯进行点对点的时间和亮度控制，实现高亮的需求。需要上位机编程控制实现，编程复杂，操作的便利性不强，通信的实现需要在每个LED灯上加上通信模块，还需要和上位机组网，通信线路需要重新布线，线路复杂，施工难度大，成本高。蓝牙模块控制的停车场感应灯不仅能实现常规功能的控制还能用智能手机作为操作器，通过蓝牙模块信号来控制感应灯的驱动调光功能端口，克服了普通单灯管感应控制与物联网分址控制存在的不足和缺陷[1-5]。
1系统组成
蓝牙模块装置停车场感应灯由智能手机蓝牙遥控，驱动模块，感应模块，蓝牙接收模块，四部分组成。
2驱动模块
驱动模块由整流滤波电路、恒流驱动控制器、电源输出电路、控制信号处理四部分组成，主要为感应模块、蓝牙模块提供稳定的5V电源，为LED灯提供80V/0～240mA可调的电源。
2.1整流滤波电路
整流电路由D1～D4二极管桥接成桥式整流，EC1为滤波电容。220V市电经整流、滤波转输出300V左右直流电。
2.2恒流驱动控制器
由LIS8921芯片及电路组成恒流驱动控制器。集成块的第1脚为公共接地端GND，第2脚为电流控制信号输入端ADJ（Sensorout）外接一个电阻R6与蓝牙模块的PWM输出端连接，通过数字脉宽信号（PWM）实现对LED灯恒流控制。第3脚为NC空脚。第4脚CS片选端子，外部并联2个电阻实现入地，起电流检测作用。第5、6脚为Drain端子，内接了场效应管的漏极。第7脚为空脚。第8脚为VDD端，外部与电源供电端之间串联了R1、R2两个降压电阻为集成块提供+15V电源。芯片的第1、2、3、6脚内部集成了反馈控制电路、恒流逻辑控制电路、时钟脉冲信号发生器、脉宽调制电路、功率开关驱动器、场效应管（MOS）、保护电路。
2.3信号采集电路
集成块的第2脚对地并联电阻R5，串联电阻R6，与蓝牙模块的PWM输出端连接。蓝牙模块的输入端第8脚与红红外传感信号处理电路的输出端第2脚连接构成声、光、红外感应信号采集电路，实现了LED灯的声、光、红外感应的信号输入处理和对输出信号的控制。
2.4恒流电源输出电路
（1）LED灯恒流电源（0～240mA）。这是一个非隔离恒流电源方案，优点是电源的效率高，恒流精度高，发热小，工作稳定。在电源IC内置MOS管导通期间，300V左右的直流电压，经LED负载、开关电感L1、LIS8921芯片的5、6脚的场效应管的漏极与第1脚入地，形成电流回路。D5为续流二极管、R7为保护电阻，在电源IC内置MOS管截止期间，电感L1产生的自感应电动势经D5、LED灯串、L1形成回路，通过EC2滤波，LED灯珠得到一个稳定的直流电流通过。LIS8921的第2脚有数字脉宽信号（PWM）输入时，电流控制电路工作，控制场效应管导通和关断的时间，调节流过LED灯珠的电流。随着数字脉宽信号（PWM）的变化，场效应管导通电阻值也相应变化，使回路电流在0～240mA之间变化，实现LED灯0～100%的亮度调节。（2）VDD电源由变压器产生的感应电压经D6整流、EC3滤波、R8电阻限流为蓝牙模块、红外传感信号处理电路提供稳定的5V直流电。
3红外传感信号处理电路
红外传感信号处理电路如图3所示。
3.1ICTM2291引脚功能
ICTM2291集成块的第1（A）脚为触发控制端。允许重复触发时，将SW1与电源连通，A＝“1”为高电平。不允许重复触发时，将SW1与地接通A＝“0”为低电平。第2（V0）脚为控制信号输出端。第3（RR1）、4（RC1）脚为输出延迟时间TX的调节端，输出延时时间Tx＝4×104×R1×C1。第5（RC2）、6（RR2）脚为触发封锁时间Ti的调节端，触发封锁时间Ti＝56×R2×C2。第7脚为工作电源的负极VSS，一般接0V。第8脚为参考电压及复位端VRF/RST，一般接VDD，接“0”时可使定时器复位。第9（VC）脚为禁止触发端，当VC＜VR＝“0”时，禁止VS触发，当VC＞VR＝“1”，允许VS触发。第10（IB）脚运算放大器偏置电流设置端，经1MΩ电阻RB接VSS端。第11（VCC）脚为工作电源端，范围为3～5V。第12（OUT2）脚为第二级运放输出端，外部并联1MΩ电阻与10nF电容，再接人第二级运放反向输入端。第13（2IN-）脚为第二级运放反向输入端，外部并联1MΩ电阻与10nF电容，再接人地二级运放输出端。第14（1IN+）脚为第一级运放同向输入端，外接红外传感器的S端。第15（1IN-）脚为第一级运放反向输入端，外接1MΩ电阻10nF电容，再接人地二级运放输出端。第16（OUT1）脚为第一运放输出端，外部并联接上1MΩ电阻10nF电容，再接人第二级运放的反向输入端。
3.2工作原理
由红外线感应器感应的车辆或人体信号直接送到集成块的第14脚进行第一级运算放大，放大后的信号从16输出，一路经R2、C4并联返回到第一级运放的15脚，另一路经C3、R6耦合到第二级运放的13脚，进行第二级运放放大后分别送到双向鉴幅器的VH、VL端进行比较，检出VS＝“1”的有效触发信号，送至与门电路作为A条件。同时环境照度检测光敏电阻R3，接到第9脚触发禁止端VC，其内部接一个条件比较器，当环境光线较暗时，R3阻值变大，VC＞VR＝“1”时，条件比较器输出高电平也送到与门作为B条件。此时与门输出高电平，允许VS触发，第2脚有控制信号输出（V0＝“1”）送至蓝牙模块的第8脚，LED灯点亮，并启动第3、4脚的延时定时器TX，开始延时。进入延时期，延迟时间由R10和C6参数决定（2s）。TX延时结束，启动5、6脚的封锁时间定时器（Ti），进入封锁周期，V0=“0”，抑制LED灯由亮到熄灭时产生的闪烁干扰，封锁时间由R9和C7的参数决定。当光敏电阻R3检测到环境照度较亮时，其阻值下降，VC＜VR＝“0”，条件比较器输出低电平，禁止VS往下传送，第2脚无控制信号输出（V0＝“0”），LED灯不亮。将第1脚直接与VDD连接（A＝“1”），设置成重复触发工作模式，当有多辆车或多个人依次进来时可以重复触发，点亮LED灯，最后一次触发延时有效。
4蓝牙模块
4.1LT-SmartRF03
蓝牙模块型号为LT-SmartRF03，对应下载专用的APP软件，支持苹果手机和安卓手机安装，支持Bluetooth无线通信协议，支持UART、I2C、SPI等多种通信方式，支持“IO口透传”功能，支持板载和外接天线两种RF输出方式，体积小，邮票孔与目标板进行对接。基本技术参数如下：工作电压+2.3～+5V；工作电流35mAMAX；通信协议Bluetooth；通信频率2405～2480MHz；通信接口UART、I2C、SPI最大发射功率8dBm；接收灵敏度-92dB；最大室外无障碍通信距离100m；无线接入方式Bluetooth；工作环境温度-30～+80℃。
4.2工作原理
首先手机下载安装专用的APP软件，当红外传感器理电路的14脚接收感应信号时，经运算放大处理后由第2脚输出控制信号（V0＝“1”）输入到蓝牙模块LT-SmartRF03的第8脚，启动软件程序，或者按照手机操作指令驱动，从15脚发出一个占空比为DPWM的脉宽调制信号（PWM），送到LIS8921的第2脚，通过LED恒流驱动控制器控制MOS管导通时间，从而调节LED灯供电电源在0～240mA内变化，实现LED灯0～100%亮度调节。PWM调光曲线如图5所示。LED灯点亮后延时关闭的精准时间由内置的程序控制，还可通过手机设置操作经蓝牙模块控制感应灯的驱动调光功能端口，实现更多的功能。
5功能分析
感应灯具加上蓝牙模块，智能手机作为操作控制器，蓝牙模块接收器和感应灯管集成在一起，通过蓝牙模块信号来控制感应灯的驱动调光功能端口，实现了如下功能。（1）正常工作时，所有感应灯工作在常规感应节电模式下，在没有车来时，感应灯处于低亮节能状态，保证一定的照度。当车辆行驶到灯前一段距离时，感应器作用，感应灯亮起保证车辆顺利通行；车辆驶离开后，灯高亮延时一定时间，转为低亮，进入节能状态。（2）设置好智能手机蓝牙功能，打开手机上的APP软件，触摸灯具“高亮”图标，所有关联的感应灯马上工作在高亮模式下，此时感应灯不会延时低亮，只有重新触摸“关闭”键，才会恢复感应模式。和常亮灯管比，增加了感应节能模式；和普通感应灯相比，增加了高亮模式，能更全面的满足停车场的多种照明需求。（3）通过手机软件对灯具待机低亮的亮度，进行0～100%范围的调节。（4）通过手机软件对灯具进行分组和场景设置，分组和场景内的灯具可以任意调节亮度。如停车场内可以把车道上的灯分成一组进行调节控制，车位上的分成另一组，不同场合不同控制应用。（5）可以对所控制的灯进行定时控制，比如，上下班高峰期间，设置为车道上的灯全部高亮，其他时间为常规感应。
6结语
本设计与物联网分址控制技术系统相比，控制线路不需要上位机，不需再加网络线，无线接收模块直接和灯设计在一起，灯和灯之间不需要再加信号线，成本低、施工方便。通过安装专用APP的智能手机就可以进行不同模式的切换，操作方便。
参考文献
[1]邢书剑,王明强,史经伦.采用无线通信的航站楼智能照明控制系统[J].现代电子技术,2019,42(01):68-72.
[2]蒋峰,李行,熊霆宇,黄昌瑞,王淑良.基于ZigBee技术的远程无线智能灯光控制系统的设计[J].现代电子技术,2017,40(02):114-117.
[3]张军,刘筠筠.CPLD在智能感应照明控制系统中的应用[J].现代电子技术,2016,39(08):162-164.
[4]辛大欣,张志龙.基于CC3200的无线照明控制系统的设计[J].计算机与数字工程,2017,45(04):758-762.
[5]陈德彪,潘杰,詹志刚.光导、LED及智能照明在地下车库中的应用[J].建筑节能,2016,44(02):84-87.
作者:江兴刚 杨洪军 单位:怀化职业技术学院