ZigBee路燈遠程控制電路設計詳解—電路圖天天讀（308）

　　LED光源是一種高效能、環(huán)保、安全、耐用的新型照明光源，ZigBee無線路燈控制器可以對路燈照明系統(tǒng)進行科學、高效的控制和資源整合，合理調整照明時間，不僅可以節(jié)省照明系統(tǒng)的用電量，而且可以延長照明燈具的使用壽命，減少日常維護的開支。

　　系統(tǒng)由三大部分構成：控制中心，ZigBee無線路燈控制器節(jié)點和控制中心通信的轉發(fā)節(jié)點，固定在路燈桿上的終端節(jié)點。無線路燈遠程控制系統(tǒng)結構如圖1所示。

　　圖1 無線路燈遠程控制系統(tǒng)結構

　　控制中心的監(jiān)控系統(tǒng)由計算機與無線收發(fā)模塊構成，主要負責建立和管理ZigBee無線路燈控制器網(wǎng)絡，顯示路燈狀況信息和發(fā)送控制命令，協(xié)調整個路燈系統(tǒng)的運作。ZigBee無線路燈控制器包括LED電源驅動，為大功率LED提供電力，并能根據(jù)微控制器的控制信號控制LED的工作情況。光敏傳感器、溫度傳感器，直接將LED工作狀況傳輸給控制模塊；功率檢測模塊檢測LED功率情況、供電故障并向上報警；無線模塊負責傳輸數(shù)據(jù)。將本系統(tǒng)模型與無線傳感器網(wǎng)絡模型進行對比，不難發(fā)現(xiàn)，安置在路燈桿上的ZigBee無線路燈控制器節(jié)點即為無線傳感器網(wǎng)絡中的終端節(jié)點（RFD），控制中心監(jiān)控系統(tǒng)就是協(xié)調器（COORD），實現(xiàn)COORD與RFD之間無線通信的為路由轉發(fā)節(jié)點（ROUTER）。遠程網(wǎng)絡使用ZigBee與GRPS混合組成的網(wǎng)絡。子網(wǎng)和中央控制中心使用GPRS網(wǎng)絡來傳輸數(shù)據(jù)。下面具體介紹終端節(jié)點硬件電路設計方案。

　　LED節(jié)點驅動控制設計

　　LED節(jié)點驅動方案使用TI公司的UCC28810，它是一款恒流非隔離式電源，適用于街道、停車場或區(qū)域范圍照明等高亮度LED照明應用。該設計可將通用電源 （90--265 VRMS）轉換成0．9 A恒流源，能夠驅動100 W LED負載。UCC28810電路如圖2所示。

　　圖2 UCC28810電路圖

　　此電路使用雙級設計，第一級是UCC28810的轉換模的PWM調光。此方案的優(yōu)勢在于，使用了高效的專用驅式電路，將AC電源轉換成36 V的DC電源。第二級也采用UCC28811的轉換模式，將恒壓源轉換為0．9 A恒流源。電路中使用的TI公司的UCC28810和UCC28811芯片是通用照明電源控制器，具有PFC（功率因數(shù)校正）功能，確保設計方案滿足各種標準設定的諧波電流或功率因數(shù)要求。

　　溫度感測

　　由于大功率白光LED照明和驅動器發(fā)熱量都很大，所以需要一個溫度感測傳感器，實時監(jiān)控路燈的溫度，并向控制中心反映。如果溫度超過警戒溫度，則ZigBee無線路燈控制器進入報警模式，將自動關閉路燈，并向控制器發(fā)送報警命令。

　　ZigBee感光檢測系統(tǒng)

　　ZigBee無線路燈控制器使用光敏電阻傳感器對周圍環(huán)境的光亮度進行ZigBee無線數(shù)據(jù)采集，當傍晚周圍環(huán)境還有余光時，ZigBee無線路燈控制器將路燈開啟為單雙燈模式；當晚上天全黑了以后，將路燈全部打開；當凌晨4點左右出現(xiàn)晨光時，將路燈調節(jié)成半功率工作模式。在陰天和沙塵暴天氣，道路能見度低，路燈也可自動打開，保證道路正常照明。

　　本設計使用光敏三極管作為感光元件測量周圍環(huán)境的亮度，處理器實時將周圍環(huán)境的亮度通過ZigBee無線模塊反饋給控制中心，由控制中心決定是否打開GND路燈。電路圖如圖3所示。

　　圖3 光敏三極管電路圖

　　ZigBee無線模塊設計

　　目前TI公司已經(jīng)先后推出了支持ZigBee協(xié)議的2．4 GHz的射頻收發(fā)器CC2420和ZigBee的片上系統(tǒng)解決方案CC2430，以及第二代射頻收發(fā)器CC2520芯片。CC2480無線性能出色，功耗很低。CC2480電路圖如圖4所示。

　　圖4 CC2480／ZiqBee模塊電路圖

　　CC2480采用CMOS工藝，工作電流僅為27 mA。當系統(tǒng)處于空閑時，CC2480能自動進入休眠狀態(tài)，并能實現(xiàn)休眠與主動模式的超短時間轉換。晶振XTALl選用32 MHz，晶振XTAL2選用32．768 kHz。32．768 kHz的晶振用于睡眠模式，在此期間提供時序，可降低電流、減少功耗，特別適合對功耗和電池壽命要求嚴格的應用場合。

　　ZigBee協(xié)議可以應用于所有的節(jié)點，因為ZigBee協(xié)議具有很多的實用函數(shù)，例如設備離開或者加入網(wǎng)絡，創(chuàng)建一個新的網(wǎng)絡，父節(jié)點和子節(jié)點的搜索，網(wǎng)絡信標幀的發(fā)送，數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收等。系統(tǒng)工作的過程中，協(xié)調器主要進行無線傳感器網(wǎng)絡的創(chuàng)建，負責接收ZigBee無線路燈控制器發(fā)送回來的ZigBee無線數(shù)據(jù)采集路燈信息，依據(jù)路燈的狀況將控制信號發(fā)送給路燈節(jié)點。

　　編輯點評：本文主要分析了ZigBee無線模塊的電路設計，設計了一種ZigBee無線路燈控制器系統(tǒng)，實現(xiàn)路燈信息的ZigBee無線數(shù)據(jù)采集和控制。ZigBee無線路燈控制器節(jié)點和控制中心通信的轉發(fā)節(jié)點，固定在路燈桿上的終端節(jié)點。

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