随着科技不断进步,运用到各行各业的设备也越来越先进,越来越便利。大家的生活水平不断提高,对家居环境要求也不断提升。现在市面上的智能设备也越来越多,下面介绍由联盛德W800设计的智能灯泡。

21世纪的居室灯具设计将会是以led照明灯泡设计为主流,同时充分体现节能化、健康化、艺术化和人性化的照明发展趋势,成为居室灯光文化的主导。同样的互联网无处不在催生随时随地的互通、互动的时代特征也必然影响到节能灯泡产品的发展和演变,这就是智能灯泡,采用嵌入式物联网核心技术,将互通核心模块嵌入到节能灯泡,将互动服务的软件机制导入居室,依托云服务平台支撑,构成居室照明和电力部署的可联动,有社交,有智慧的智能灯泡系统,在照亮个人的居室同时,也改变个人的生活,成为节能灯泡发展史上的一次新变革。

一、节能化

    智能灯泡首先是节能灯泡,由于LED是冷光源,半导体照明自身对环境没有任何污染,与白炽灯、荧光灯相比,节电效率可以达到95%以上。LED智能灯使用100-240V/AC供电,适合全世界用电电压,功耗小,总功率为0.09W,使用寿命长,寿命在5万个小时以上。在同样亮度下,耗电量仅为普通白炽灯的1/10,荧光灯管的1/2。智能灯泡替代目前传统照明的50%,每年我国节省的电量就相当于一个三峡电站发电量的总和,其节能效益十分可观。

二、联动化

    智能灯泡内涵嵌入式物联网通信模块,能有效的实现互联网接入,依托云服务平台接通用户的智能手机,让每个用户在任何时候,任何地点获知居室的智能灯泡的工作状况,包括颜色,照度,耗电等综合性指标,并且可以依据用户个人的颜色喜好实现远程调节;另一个方面针对居室内安装了多个智能灯泡的情况,智能灯泡在正常工作时候能动态扫描其它智能灯泡,并自动实现组网联动,实现用户定制的居室场景的特殊情境灯光需求,用户甚至在外出旅行过程中将拍摄的风景照片的颜色部署一键部署到自己居室中:让儿童房的灯光模拟出日出起床的效果,日落休息的效果。

三、社交化

    智能灯泡具备社交属性,由于内置嵌入式物联网通信模块,用户的个人用色喜好,用电习惯将能够自动同步到云平台,这样用户随时随地通过智能手机获知自己和他人的喜好方案和更佳的用电策略,依托当前流行的微博,微信记录和分享自己的用色喜好和用电习惯,同时获知别人的情景灯光方案和节电策略,从而实现完整的社交互动。

    下面向大家介绍一下智能灯泡方案的详细内容。

硬件设计

原理图设计

1)、复位电路设计:复位电路建议设计为 RC 电路,上电自动复位,W800 低电平复位。如果使用外部控制 RESET 管 脚,当电平值低于 2.0v 时,芯片处于复位状态。复位时低电平需持续 100us 以上,如下图:

2)、时钟电路设计:芯片参考时钟选用 40MHz 频率,客户根据实际产品需求选用不同温度等级、稳定度、负载电容值的晶体,晶体两端所接负载电容根据不同厂家晶体及频偏情况需要调整,如下图:




3)天线设计:芯片采用单天线设计,内部集成了功放及收发切换开关,芯片射频端口阻抗 17-1.5jΩ。根据实际产品设 计性能匹配要求,需预留 π 型匹配网络,根据实际天线阻抗值,优化外部设计匹配元件,匹配元件需要按照 低通的形式设计,对二次谐波的抑制能力 10dB 以上。 为提高防静电能力,在芯片 PIN8 脚 ANT 入口跟 GND 之间并 15nH 电感。

4)、电源设计:为了降低 ESD 对芯片的损害,在模块的总电源入口处需增加 TVS 管,提高防静电能力。 芯片电源输入脚应放置相应滤波电容改善产品性能,外部对整个芯片供电建议选用 LDO,且总电流建议 500mA 及以上。总电源走线线宽要求不低于 30mil。供电范围 3.0V-3.6V。请勿超过该范围,超过 3.6V 可能会对芯片造成永久性损坏。低于 3.0V 可能整体性能会下降。不同管脚放置电容见下述要求。 芯片 7 脚需放置 1uf 滤波器电容。 芯片 9 脚需放置 1nf 滤波器电容。

PCBLayout设计

    W800 芯片中间 PAD 是散热地焊盘,需要接地处理,同时需要打孔,跟地良好接触散热,如下图:



    产品设计完成后需要 PCB 所有层均做敷铜接地处理,需要保证第二层射频走线部分完整的地平面,保证射频阻抗连续性,同时射频走线根据板厚需要做50欧姆阻抗控制。

    PCB的BOTTOM 层不要开窗露铜。

    电源建议采用星型走线方式,如下图高亮部分走线。特别注意9脚电源脚不要跟 10,11 脚直接接一起,各电源脚采用星型走线,除数字IO电源脚,其余每个电源脚单走一根电源线到主电源上,避免芯片内部各个供电互相串扰。所有芯片电源脚所接电容均应靠近芯片电源脚放置。



    天线设计
    根据客户需要可使用外置天线,也可以使用PCB板载天线。不同天线对产品性能可能会有不同的影响,需要根据天线阻抗实际调整匹配元件。

    外置天线 对连接外置天线的连接座尽可能远离底板电源等噪声源,防止干扰天线。

    板载天线 当模块使用 PCB 板载天线设计时,需严格按照本指导书设计,防止天线性能下降,影响产品使用。 天线背面敷铜需全部挖空,天线参考地平面尽可能大,天线必须经过实际仿真,仿真后天线尺寸图导入 PCB。绿色区域是天线部分,绿色区域所有层均不能敷铜,全部净空。黄色区域是射频匹配及走线区域,具体如下图。



软件设计

    从官网 https://occ.t-head.cn 平头哥芯片开放社区->技术部落->资源下载->工具,根据自己本地系统 环境选择下载适用的“800 Series Toolchain”。

工具链名称

适用系统

*-i386-minilibc-*.tar

32 位 linux 系统

*-x86_64-minilibc-*.tar

64 位 linux 系统

*-mingw-minilibc-*.tar

windows 系统


    目前编译工具链仅支持 Windows 和 Linux 系统,所以编译只能选择 Windows 系统或者 Linux 系统。

    下载后,将编译工具链解压到磁盘,设置编译工具链路径至环境变量即可,举例如下:

export PATH=$PATH:/opt/csky-abiv2-tools/bin

    可以将配置写至.profile 等配置文件中达到自动配置的目的,当然也可以在 sdk 中直接指定工具链路径。

1)、在 shell 中切换到 SDK 的根目录,执行:

make help

此时会显示出当前 SDK 所支持的编译指令,如下图:



2)、根据“Configuration targets”提示,用户可使用:

make menuconfig

    进行参数配置。menuconfig 一个基于 ncurses 库的传统菜单界面的配置方式,执行后根据界面上的提示操作即可。




电源板


LED灯板



应用场所

①住家、卧室、客厅、厨房、浴厕

②办公室、会议室、电脑室、网吧、地下室、吸烟区

汗蒸房、商店、美容院、餐厅、咖啡馆、速食店茶艺馆

④医院、诊所、疗养院、学校、学习班、托儿所

 

市场 

    智能灯泡时代人们可以根据自身个体照明需要(如颜色、温度、亮度和方向等)来设定自己喜欢的场景情景照明效果,便捷的智能手机也提供了更人性化的智能控制渠道,营造不同的室内智能照明效果。从此人们可以根据各自要求、场景情况,以及对环境和生活的不同理解,在不同的空间和时间选择并控制光的亮度、灰度、颜色的变化,模拟出各种光环境来引导、改善情绪,体现更人性化的照明环境,同时互动的社交分享用电、情景方案也契合了人类社交的内心需求,必将推动节能灯泡的智能化步伐。