非同一般-----智能灯光控制器~项目原理及分享

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非同一般-----智能灯光控制器~项目原理及分享 [复制链接]

本次活动，凭借项目《智能灯光控制器》获得了瑞萨R7FC08212开发套件的试用，现在活动也马上结束了，这里分享出来这个项目（由于项目目前完成得不是很好，继续优化中）~智能灯光控制器：
1.通过算法实现对LED亮度及色温的控制；
    （1）实现自动消除低频闪烁；
    （2）智能色温控制；
    （3）智能的柔和调光控制；
2.通过检测特定信息实现LED开关控制；
    （1）检测特定信息，如开关信号，人体信号等。
具体实现及原理：
    我们知道人的眼睛对于光强度的感知实际是对光的振幅的感知（详情请参看百科http://baike.baidu.com/link?url=4_wBKuV5Y32d_eahLD2fS7gpYvn93m6cvzWpXlDQsaxUROgBOGKyaeUlk_UgaTcR），而光的强度和振幅的平方是成正比例关系的（说起来太多了，请有兴趣的朋友自行查找相关资料吧），这样导致了人眼睛对于光强度的线性变化无法形成线性的感知，（通常我们写的呼吸灯就是通过线性变化的PWM值控制灯光强度进行线性变化的）
这里做了一个简易视图，

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图中曲线B为人眼可以识别的光强度变化曲线，其曲线为一条指数曲线；而曲线A为普通方式实现的线性曲线；他们的起始和终止的亮度及时间均相同。
那么我们不难看出来曲线B是一条相当柔和的曲线，并且也是符合人眼感知的曲线，而曲线A的方式调光会对人眼造成较大刺激，长期使用会对人眼造成不可修复的伤害。
最近揭晓的诺贝尔奖，蓝光LED的发明人，也将LED对人体的伤害重新推了出来~

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（1）实现自动消除低频闪烁；       通过在低频时加入信号实现，及保证频率在100HZ以上，这样保证频闪对人体的影响较小；
    （2）智能色温控制；
      我们知道色温对于照明来说相当重要，主要是蓝光伤害，会对人眼睛造成不可修复伤害，尤其是幼儿儿童，眼睛发育不完全伤害尤为明显；

    （3）智能的柔和调光控制；

通过上面示意图的柔和灯光控制，减少灯光对人眼刺激，使人眼达到平滑适应光线的目的，从而进一步保护人眼睛。

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因为人的眼睛对光强度的感知实际是指数曲线，所以要使人眼感知到线性的变化，我们就需要对光线的变化做一个调整及让光线强度安装指数型来改变，这样人眼实际上感知到的是光线逐渐由暗到亮的缓和渐变。
这里通过芯片输出PWM方波至PWM调光驱动芯片从而控制LED模块的亮度，
此处实际上是建立了一个以时间为X轴，PWM输出为Y轴的坐标系 Y=K（系数）*（X*X）（时间平方） ；这样即可使LED模块的亮度按照指数曲线进行变化。
从而达到柔和调光的目的。

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由于芯片存储空间有限，无法直接通过数组方式进行穷举。所以目前也在积极优化算法，使调光平稳性能够达到一个比较理想的状态。

项目中也同时采用了PDM脉宽调制方式来提供更高的开关频率，这里做一个简介：我们比较熟悉的PWM开关信号，是一种周期恒定，脉宽变化；及是在一个周期里面我们通过控制占空比来控制开和关的时间；而PDM是采用周期不恒定但是脉宽相同的方式调制信号；在一相同的较长时间内，PWM和PDM输出的开通时间是相同的。这里得到的结果是得到较高的开关频率，这样在满足LED驱动的最小开通时间的前提下实现较高的开关频率（减少低频闪烁带来的人体影响）。

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开关直接采用了一个按键，使用按键开起和关闭LED模块，
模块组成


模块组成。因为实现基本功能很简单，所以这里不贴代码了，带调试到一个合适的参数再来和大家分享。
一起保护我们的眼睛，关爱老人，还有小孩