構(gòu)建自我監(jiān)測的智能化LED燈具
總體而言,大致有兩種監(jiān)測系統(tǒng)溫度的方法。其中成本較高的一種是采用基于I2C的溫度感應(yīng)器向控制器發(fā)送與溫度相關(guān)的數(shù)字信號。當(dāng)控制器具有內(nèi)建的I2C接口時(shí),如PowerPSoC LED驅(qū)動(dòng)控制器系列,這種方法涉及的處理器開銷很小,因?yàn)闇囟戎当恢苯訄?bào)告了。另一種成本較低的方法是使用熱敏電阻和一個(gè)普通電阻構(gòu)成分壓網(wǎng)絡(luò)。分壓信號輸入到控制器,后者使用ADC將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字值,并根據(jù)溫度情況采取相應(yīng)的動(dòng)作。處理器需要執(zhí)行額外的工作來把數(shù)字值轉(zhuǎn)換為溫度的對應(yīng)值。接著可以把熱敏電阻的電壓直接輸入到比較器(類似負(fù)載電壓監(jiān)測的跳接功能)。比較器可以根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值開啟或關(guān)閉LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
實(shí)時(shí)負(fù)載電流控制
前文討論了如何監(jiān)測負(fù)載電流、電壓和環(huán)境條件。智能燈具還應(yīng)該具備根據(jù)監(jiān)測到的狀況改變其行為的能力。
例如,智能燈具應(yīng)該能夠通過變更驅(qū)動(dòng)電流或者輸出的數(shù)字密度(PWM)來調(diào)整亮度。這可以根據(jù)環(huán)境條件、負(fù)載狀況或者外部輸入,如按鈕或者通信接口來完成。動(dòng)作可根據(jù)多種因素做出,并可對每種因素分配優(yōu)先級。
例如,控制器應(yīng)能對I2C或者UART這樣的通信接口做出響應(yīng),并根據(jù)收到的數(shù)據(jù)調(diào)整亮度。不過,當(dāng)輸入電壓降至閉鎖閾值之下,或者溫度升至安全值之上時(shí),控制器可以逐步降低亮度(不考慮通信接口),并在設(shè)定值處關(guān)閉燈具。這樣設(shè)定的動(dòng)作可以有許多。
傳統(tǒng)上,LED驅(qū)動(dòng)器必須有由硬件(電阻值)設(shè)定的驅(qū)動(dòng)電流,因此進(jìn)行實(shí)時(shí)改變一般來說是不可能的。在軟件可配置的LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,比如PowerPSoC,改變LED的驅(qū)動(dòng)電流只需改寫一些DAC寄存器。另外,采用軟件可配置系統(tǒng)可以使用單一的硬件平臺設(shè)計(jì)具有不同功能項(xiàng)的產(chǎn)品。
故障記錄和診斷
在燈具安裝到大型建筑、停車場、街道等商業(yè)場合后,維修和更換會(huì)影響到成本和維護(hù)效率。如果控制器配有與“母”控制器通信的接口,用以規(guī)劃維修和更換工作,該控制器也可用于記錄和報(bào)告故障情況。
例如,燈具可能會(huì)因下列任何原因之一而損壞(或者保險(xiǎn)絲主動(dòng)熔斷):
· 負(fù)載開路
· 負(fù)載短路
· 系統(tǒng)溫度超過閾值的次數(shù)多于預(yù)設(shè)的次數(shù)
· 負(fù)載兩端出現(xiàn)過壓
· LED壽命終止或者出現(xiàn)過早老化
· 輸入電壓達(dá)不到閉鎖值的時(shí)間超過預(yù)設(shè)時(shí)長。
這些狀況都要求監(jiān)測燈具的工作時(shí)長。這項(xiàng)功能只要求一個(gè)足夠精確、能夠記錄工作時(shí)長的時(shí)鐘(精確到秒)??刂破鲀?nèi)部的大多數(shù)內(nèi)部生成時(shí)鐘都有一定的冗余度,可以決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的最終精度。更加精確的時(shí)鐘一般都要求外部振蕩器或者時(shí)鐘源。
為了記錄故障的原因,恰在系統(tǒng)關(guān)閉之前或者保險(xiǎn)絲熔斷之前的系統(tǒng)狀況必須存儲(chǔ)到非易失性介質(zhì)中。帶閃存的控制器可以把這些狀況存儲(chǔ)到閃存中。
另一種方式是使用通過I2C接口與控制器相連的串行EEPROM器件。系統(tǒng)的工作情況和周邊情況可以不斷地、或者在保險(xiǎn)絲主動(dòng)熔斷/系統(tǒng)關(guān)閉之前存儲(chǔ)到EEPROM器件中。
在從設(shè)備中拆除故障燈具時(shí),可以使用PC或者其他控制器讀出非易失性存儲(chǔ)器件,確定故障發(fā)生前的狀況。讀出的信息可用于確定零部件故障率、未知或者不可預(yù)測的環(huán)境狀況,而且一般可以用來幫助工程師查找故障根源。
新型設(shè)計(jì)范例:
傳統(tǒng)上,電源管理線路是完全用硬件實(shí)現(xiàn)的,唯一的配置性也是通過硬件提供的。其結(jié)果就是如果要?jiǎng)?chuàng)建產(chǎn)品的多種變形或者新產(chǎn)品,則需要獨(dú)特的硬件組件組合。如果要縮短設(shè)計(jì)周期或者縮短產(chǎn)品投放市場的時(shí)間,就需要重新考察設(shè)計(jì)范例。例如,如果設(shè)計(jì)流程替代所包含的可配置軟件模塊,就可以大幅度縮短設(shè)計(jì)周期。
其次,要讓產(chǎn)品從競爭對手的產(chǎn)品中脫穎而出,或者脫離過去產(chǎn)品的窠臼,只需要變更軟件配置并使用具有多重選擇的同一硬件平臺即可。軟件可配置性還消除了采用硬件組件進(jìn)行配置通常所面臨的冗余度問題。如果整個(gè)產(chǎn)品系列能夠基本同時(shí)投產(chǎn)或者依次投產(chǎn),就能夠增強(qiáng)進(jìn)行差異化的競爭優(yōu)勢。
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