步驟1：太陽(yáng)能智能路燈功能概述

對(duì)于此項(xiàng)目，使用了Silego的GreenPAK可配置混合信號(hào)集成電路（CMIC）。芯片中編程的三個(gè)關(guān)鍵功能將是：

1-運(yùn)動(dòng)感測(cè)

2-白天感測(cè)

3-電池電量感測(cè)

運(yùn)動(dòng)感應(yīng)

為了節(jié)省功率，僅在檢測(cè)到任何運(yùn)動(dòng)物體時(shí)才允許打開(kāi)燈。為此，已經(jīng)設(shè)計(jì)了無(wú)源紅外（PIR）傳感器。該P(yáng)IR Motion傳感器具有單個(gè)輸出引腳以及VCC和GND引腳。 PIR傳感器基本上可以檢測(cè)紅外輻射的水平。一旦檢測(cè)到輻射水平發(fā)生變化，它就會(huì)發(fā)出通知該變化的信號(hào)。該傳感器是用于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的最常用傳感器之一。 （見(jiàn)圖2）

環(huán)境日光感應(yīng)

太陽(yáng)能電池板本身用于感應(yīng)環(huán)境光。太陽(yáng)能電池板在完全陽(yáng)光直射的情況下提供全部輸出，而在沒(méi)有光照的情況下提供零輸出。然后可以將這些條件轉(zhuǎn)換為CMIC的數(shù)字輸入引腳以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娖?。通過(guò)使用簡(jiǎn)單的分壓器電路，可以將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的18伏電壓轉(zhuǎn)換為3.3V信號(hào)，該信號(hào)代表SLG46140V CMIC的高電平邏輯輸入。

電池電量監(jiān)測(cè)和充電

電池電量監(jiān)測(cè)也是該系統(tǒng)的重要方面。在此設(shè)計(jì)中，使用了密封鉛酸（SLA）電池。 SLA電池非常通用，可靠且具有成本效益。與使用其他化學(xué)物質(zhì)的電池相比，SLA電池的充電方法要簡(jiǎn)單得多。 SLA電池需要以等于0.1C的恒定電流充電（此處C =充滿電后的電池容量，安培小時(shí)），電壓應(yīng)比額定輸出電壓高1.5伏至2伏。因此，充電電路也可以更簡(jiǎn)單。重要的是要注意，滿容量的12v SLA電池將提供約13.2伏的開(kāi)路電壓。放電后，電池的開(kāi)路電壓略低于12v。但是，由于我們的CMIC無(wú)法測(cè)量如此高的電壓，因此需要將其轉(zhuǎn)換為可接受的范圍。同樣，使用一個(gè)簡(jiǎn)單的分壓器將電壓分壓到大約800mv以表示已放電的電池，將大約1150mv表示為已完全充電的電池。然后將這些電壓電平饋入SLG46140V CMIC并使用其模擬比較器進(jìn)行比較。正如我們將在下一節(jié)中看到的那樣，這些比較器在整個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)中起著至關(guān)重要的作用。

步驟2：對(duì)GreenPAK IC進(jìn)行編程

通過(guò)下載GreenPAK軟件以查看預(yù)制的智能路燈設(shè)計(jì)文件，可以輕松地對(duì)GreenPAK IC進(jìn)行編程，以控制智能太陽(yáng)能路燈。將GreenPAK開(kāi)發(fā)套件連接到計(jì)算機(jī)，將未編程的SLG46140V GreenPAK IC插入開(kāi)發(fā)套件插槽并點(diǎn)擊程序。該IC將被自動(dòng)編程為可控制智能太陽(yáng)能路燈的IC。

對(duì)該IC進(jìn)行編程后，您可以將其保留在開(kāi)發(fā)套件插座中，以便更輕松地訪問(wèn)引腳或批量生產(chǎn)時(shí)，您可以創(chuàng)建一個(gè)很小的PCB板來(lái)訪問(wèn)芯片。

現(xiàn)在將GreenPAK IC編程為控制智能路燈，您可以跳到步驟4。

如果您想更好地了解和修改智能路的內(nèi)部電路，燈光設(shè)計(jì)文件，第3步將概述GreenPAK智能街道設(shè)計(jì)文件的編程方式。

第3步：GreenPAK設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

實(shí)現(xiàn)此設(shè)計(jì)的GreenPAK原理圖如圖5所示。

?使用的引腳說(shuō)明：

-PIN3：數(shù)字輸入

-PIN4：用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)或物體存在的數(shù)字輸入引腳。

-PIN10：用于監(jiān)視電池電量的模擬輸入引腳。

-PIN12：具有1xPush-Pull輸出模式的數(shù)字輸出，用于控制LED。

-PIN14：具有1xPush-Pull輸出模式的數(shù)字輸出，用于控制電荷流入電池。

?3 –位與門：

此設(shè)計(jì)中的3位與門可確保輕巧僅當(dāng)滿足所有條件時(shí)t才打開(kāi)。諸如“附近運(yùn)動(dòng)檢測(cè)”，“周圍陽(yáng)光存在”和“所需電池電量”等條件是確定“與”門輸出的三個(gè)位。

?電池電量監(jiān)視：

兩個(gè)模擬比較器（ACMP0和ACMP1）監(jiān)視電池電壓。如前所述，已使用800mV和1150mV的兩個(gè)電壓電平來(lái)確定電池的狀態(tài)。如果測(cè)得的電池電壓降至800mV或更小，比較器（ACMP0）的輸出為零。此輸出被饋入三輸入與門，該三輸入與門又提供零輸出，并在檢測(cè)到電池電壓低時(shí)關(guān)閉燈。

在充電和充電期間測(cè)量高電壓。用作CMIC引腳10輸入的分壓后的電壓饋入比較器（ACMP1）。一旦電壓電平達(dá)到或超過(guò)反相輸入上設(shè)置的參考電壓（在這種情況下為1150mV），比較器就會(huì)輸出高電平。達(dá)到所需水平后，我們需要切斷電池充電，因此需要低電平輸出，并為此目的使用了一個(gè)簡(jiǎn)單的逆變器。

??來(lái)自太陽(yáng)能電池的輸入：

如前所述，當(dāng)不存在環(huán)境光時(shí)，太陽(yáng)能電池將輸出零/數(shù)字低信號(hào)。由于沒(méi)有陽(yáng)光是打開(kāi)路燈的條件之一，因此我們需要將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字高電平，以便我們的與門也輸出高電平。因此，這里也為此目的使用了一個(gè)逆變器。

?使用計(jì)數(shù)器作為延長(zhǎng)輸出周期的手段：在上述設(shè)計(jì)中，還使用了一個(gè)計(jì)數(shù)器（CNT0/DLY0）來(lái)產(chǎn)生一定量CMIC的PIN12上的信號(hào)關(guān)閉延遲時(shí)間。這產(chǎn)生了避免快速輸出切換的期望延遲。 （見(jiàn)圖6）

使用計(jì)數(shù)器作為延長(zhǎng)輸出周期的方法：

在上述設(shè)計(jì)中，Counter（CNT0/DLY0）也是用于在關(guān)閉CMIC的PIN12信號(hào)時(shí)產(chǎn)生一定程度的延遲。這產(chǎn)生了避免快速輸出切換的期望延遲。 （見(jiàn)圖6）

步驟4：外部電路說(shuō)明

本節(jié)介紹如何使用外部電路來(lái)驅(qū)動(dòng)更大的負(fù)載，例如10W LED燈和電池充電。為了創(chuàng)建最高效，最節(jié)能的電路，已使用MOSFET來(lái)代替普通的BJT。

?電池充電控制：

IRLZ44N HEXFET功率MOSFET（類似MOSFET，例如（也可以使用FQP30N06L），它是一種N溝道增強(qiáng)型MOSFET。

該MOSFET專為在柵極電壓電平（3V和5V）下工作而設(shè)計(jì)，可以通過(guò)小型控制器輕松產(chǎn)生該電壓

MOSFET的數(shù)據(jù)表描述了漏極電流ID約為1安培時(shí)，門極至源極的門極電壓（Vgs（th））約為3伏。根據(jù)引腳12的電氣規(guī)格表（類似于PIN14），我們的小型CMIC可以輕松實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

?LED燈控制：

與充電控制電路類似，我們項(xiàng)目的這一部分還使用IRLZ44N HEXFET MOSFET來(lái)切換10瓦LED，這是主要的照明光源。由于我們想用12V電池控制10Watt LED，因此我們需要能夠提供大約10V的電流。 0.8安培該電路如圖8所示。

這些電路可以連接到面包板上，也可以通過(guò)死蟲電路進(jìn)行布線。

第5步：結(jié)論

本指南演示了以SLG46140V GreenPAK CMIC作為主要控制元件的智能路燈的設(shè)計(jì)。事實(shí)證明，這種小型IC具有執(zhí)行手頭任務(wù)的巨大能力，同時(shí)還可以最大程度地降低功耗。提供適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)工具也非常有效地幫助了該項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)。還可以通過(guò)引入其他電路來(lái)增強(qiáng)該項(xiàng)目，例如檢測(cè)太陽(yáng)能電池板上的灰塵，或者使用外部超馳開(kāi)關(guān)來(lái)鎖定LED輸出。