導(dǎo)入32位MCU 照明燈具有望實(shí)現(xiàn)智能燈控應(yīng)用
傳統(tǒng)燈控系統(tǒng)的電源回路和控制回路是做在一起的,當(dāng)開(kāi)關(guān)一開(kāi)啟,整個(gè)電源回路也隨之開(kāi)啟,導(dǎo)致部分沒(méi)有使用需求的燈具也因此跟著被開(kāi)啟,造成許多電力資源浪費(fèi),因此催生市場(chǎng)上亟需智能化照明產(chǎn)品的需求。
隨著節(jié)能減碳的時(shí)代來(lái)臨,新的智能燈控技術(shù)紛紛出爐,例如數(shù)位可定址照明介面(DALI)、DMX512、KNX等,這些智能燈控技術(shù)的出現(xiàn),將控制回路自電源回路分離,使得每個(gè)燈具可獨(dú)立受到控制;且由于加入了微控制器(MCU)后,每個(gè)燈泡也可主動(dòng)隨周?chē)h(huán)境的昏暗自動(dòng)調(diào)光,還可即時(shí)將目前燈泡的各種狀態(tài),如燈光亮度、耗電量、周?chē)鷾囟?、情境模式狀態(tài)或損壞情形透過(guò)DALI總線傳遞至主控臺(tái),如此一來(lái)主控臺(tái)前的管理員再也不用耗費(fèi)時(shí)間至各個(gè)樓層或房間巡視哪個(gè)燈沒(méi)關(guān)或哪個(gè)燈泡損壞;透過(guò)MCU的控制與回報(bào),就可以讓所有燈具狀態(tài)一覽無(wú)遺;此一方式不僅可大幅節(jié)省人力資源與成本,也能有效的運(yùn)用每個(gè)電力資源,真正實(shí)現(xiàn)智能照明控制。
導(dǎo)入32位MCU后,照明燈具將可望實(shí)現(xiàn)智能燈控應(yīng)用,圖片來(lái)源:NXP
實(shí)現(xiàn)即時(shí)監(jiān)控與回報(bào) 32位MCU大受市場(chǎng)青睞
講到智能燈控就不能不提到DALI技術(shù),此一技術(shù)是從1-10伏特(V)模擬照明控制器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)而來(lái),之后由國(guó)際電工協(xié)會(huì)(IEC60929、IEC62386)在2002年正式訂定開(kāi)放式照明通訊規(guī)範(fàn)。透過(guò)此規(guī)範(fàn)讓每個(gè)燈具控制器都有專(zhuān)屬的地址,可自行判斷所收到的資料,也可以?xún)?chǔ)存資料,且有兩百五十四階的亮度調(diào)節(jié),并具備雙向通訊功能。
以往要符合DALI規(guī)范可以透過(guò)8位微控制器完成,但使用8位微控制器時(shí),一旦遇到有時(shí)間要求的資料(例如曼徹斯特碼),處理速度往往不夠即時(shí);同時(shí),在一些復(fù)雜的運(yùn)算上又須使用其他的方式完成,例如建表,但建表卻又會(huì)增加On-chip記憶體空間;On-chip記憶體增加意味著成本的增加。
有鑒于此,若要達(dá)成四個(gè)脈衝寬度調(diào)變(PWM)的主控制晶片的輸出,8位MCU的計(jì)時(shí)器只有8位,解析度只有0?255,無(wú)法實(shí)現(xiàn)DALI要求的0.1?100%的燈光亮階;加上若是四個(gè)PWM須同時(shí)能夠改變頻率和工作週期,對(duì)8位MCU而言可說(shuō)是極大的挑戰(zhàn),且還須外掛EEPROM以?xún)?chǔ)存資料,也沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的省電模式等,而上述的諸多缺陷,在32位MCU即可輕松解決還具備許多附加功能。
以恩智浦(NXP)的32位MCU LPC1114為例,工作頻率45DMIPS,在32位MCU中并非最快的,但在智能燈控中已足以處理復(fù)雜的運(yùn)算。此一MCU工作電壓範(fàn)圍僅1.8-3.6V,可讓MCU運(yùn)作更久,以延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命。另外,該款32位MCU還內(nèi)建四種省電模式,其中Deep Power Down模式讓MCU在維持運(yùn)行下只消耗220奈安培(nA),以目前市面上的32位MCU產(chǎn)品而言,該產(chǎn)品的確相當(dāng)省電。
相較于過(guò)往8位MCU,這款32位MCU具備四個(gè)獨(dú)立計(jì)數(shù)器,兩個(gè)32位、兩個(gè)16位,相對(duì)于DALI系統(tǒng)的要求,雖然一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器就可達(dá)成,然而四個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器可以輸出四個(gè)獨(dú)立的PWM訊號(hào)去推動(dòng)四組不同的燈具,進(jìn)而創(chuàng)造出情境模式。
一般而言,PWM通常多達(dá)十二組,所以可靈活運(yùn)用拿來(lái)當(dāng)?shù)诙MDALI控制串口,如此一來(lái)即可再省一顆MCU的成本。
而內(nèi)建的數(shù)位模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)可提供鎮(zhèn)流器廠商在PWM驅(qū)動(dòng)燈泡之外,多一項(xiàng)驅(qū)動(dòng)燈泡的選擇;八個(gè)通道模擬數(shù)位轉(zhuǎn)換器(ADC)則可同時(shí)偵測(cè)溫度、電壓及電流;透過(guò)優(yōu)化代碼除能夠提升運(yùn)行效率外,也能降低代碼容量,多出來(lái)的Flash空間還可以透過(guò)On-chip的燒錄函式作為EEPROM使用。On-chip通用序列匯流排(USB)節(jié)點(diǎn),還可結(jié)合現(xiàn)成無(wú)線通訊節(jié)點(diǎn)將訊息傳遞給主控臺(tái)。