基于手机蓝牙控制的基于手机蓝牙控制的LED灯的设计灯的设计
Hue系列将是完全可有自定义的,并且通过一个灯泡内红蓝绿三原色的LED可以混合出1600万种颜色的灯光。
整个过程完全由iPhone上的App来进行控制。从而引发了智能灯控发展的新思考,国内相关人士也纷纷进行研
究。考虑到Hue是采用WiFi无线控制,而国内WiFi并未普及,本研究采用更普遍的蓝牙技术,采用手机蓝牙与单
片机通信产生可调占空比PWM波信号控制LED驱动电路实现LED的调光和DIY调色。
1.引言引言
随着,2012年10月30日飞利浦在AppleStore出售最新的高科技Hue系列LED灯,并且只会交由苹果出售。Hue系列将是完全可
有自定义的,并且通过一个灯泡内红蓝绿三原色的LED可以混合出1600万种颜色的灯光。整个过程完全由iPhone上的App来
进行控制。从而引发了智能灯控发展的新思考,国内相关人士也纷纷进行研究。考虑到Hue是采用WiFi无线控制,而国内WiFi
并未普及,本研究采用更普遍的蓝牙技术,采用手机蓝牙与单片机通信产生可调占空比PWM波信号控制LED驱动电路实现
LED的调光和DIY调色。
2.脉冲宽制(脉冲宽制(PWM)调光技术)调光技术
PWM调光是一种利用简单的数字脉冲,反复开关LED驱动器的调光技术。应用者的系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉
冲,即可简单地实现改变输出电流,从而调节LED的亮度。PWM调光的优点在于调光范围大,只要带宽足够,任何模拟值都
可以使用PWM进行编码,PWM调光可以在精确控制LED的亮度的同时,也保证LED发光的色度。
2.1 脉冲宽制(PWM)调光原理
利用人眼睛视觉惰性,按固定频率操作占空比实现LED亮度调节,只要调光比即PWM波频率大于200Hz人眼就不会感觉到
LED的闪烁。具体调光实现,通过控制LED的亮灭时间,从而控制LED亮度,从电力学来看就是控制一定周期内电流的有效
值。这种方法在改变电流有效值大小的同时不改变电压和电流的大小,这样就保证了LED的发光色度,这是模拟调光和可控硅
调光无法实现的。
2.2 占空比
占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。方波的占空比为50%,占空比为0.5,说明正电平所占时间为0.5个周期。
Ts为脉冲周期
Tw为脉冲宽度
占空比τ=Tw/Ts×100。
占空比的解释可以归纳为如下几种:
1)在一串理想的脉冲序列中(如方波),正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。
2)在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值。
3)在周期型的现象中,现象发生的时间与总时间的比。
也就是电路释放能量的有效时间与总释放时间的比。
2.3 调光比
调光比则是按下面的方法计算:
Foper=工作频率
Fpwm=调光频率
调光比率=Foper/Fpwm
其实也就是调光的最低有效占空比,比如Foper=100khz;Fpwm=200Hz,则调光比为:
100k/200=500。
3.蓝牙模块组成蓝牙模块组成
3.1 蓝牙技术基础
蓝牙的创始人是瑞典爱立信公司,蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范,它以低成本的近距离无线连接为基
础,为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。手机之间通过蓝牙实现数据共享已成为常理,将手机变身为遥控器为人们
的生活带来无限方便。
蓝牙技术由三部分组成,包括蓝牙无线电技术、蓝牙协议栈和蓝牙互操作性。
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