2021年 电赛K题 LED稳定可调台灯

由于电赛延期至11月份，使得我们有了更多的准备时间，前期队伍一直辛苦在研究单片机编程，准备了很多电路，例如DCDC电源转换，传感器，stm32单片机等由于这次准备充分，让我们团队取得了好成绩。

 

队员： 吴云华 张海丰 姚纪鑫 

指导教师： 曹阳 曾春 

成员来自重庆工商职业学院电子信息工程学院 应用电子技术和物联网应用技术。

 

设计并制作一个照度稳定可调的 LED 台灯和一个数字显示照度表。调光台灯 由 LED 灯板和照度检测、调节电路构成。

 

1．基本要求

 

（1）数字显示照度表由电池供电，相对照度数字显示不少于 3 位半，不需照 度校准。数字显示照度表检测头置于调光台灯正下方 0.5 米处，调整台灯亮度，最 大照度时显示数字大于 1000；遮挡检测头达到最低照度时显示数字小于 100。台灯 亮度连续变化时，数显也随之连续变化。亮度稳定时，数显稳定，跳变不大于 10。 数字显示照度表和调光台灯间不能有信息交换。

（2）调光台灯输入电压 Vi：直流 10V～15V，Vi 变化不影响亮度。

（3）亮度从最亮到完全熄灭连续可调，无频闪（LED 灯板供电电压纹波小于 5%）。 （4）台灯供电电压为 12V 时, 电源效率（LED 灯板消耗功率与供电电源输出 功率之比）不低于 90%。 

 

2．发挥部分

 

（1）将台灯调整到最大亮度，在其下方 0.5 米距离处放置一张 A4 白纸，要求 白纸整个区域内亮度均匀稳定，各点照度差小于 5%。台灯的照度检测头可有多个， 位于 A4 纸面以外的任何位置。

（2）用另一调至最大亮度的 LED 灯板作为测试用环境干扰光源，改变距离实 现干扰光强变化。当环境光缓慢变化时，最弱最强变化时长不小于 10 秒，台灯能 自动跟踪环境光的变化调节亮度，保持纸面中心照度变化不大于 5%;当环境光突变 时，最弱最强变化时长不大于 2 秒，纸面中心照度突变变化不大于 10%。当环境光 增强直至台灯熄灭，纸面中心照度变化不大于 10%。

 

当我看到题目时，这不是我们熟悉的点灯吗，然后就选择了它，觉得这题很nice，制作时最大问题在于LED灯板的布局摆放位置，稍微没布置好就会导致灯光的均匀度受到影响。

 

五.整体框图：

 

 

 

12V转5V模块：采用MPS2236作为核心控制，特点是此芯片的输出功率足够强，最大电流为6A，输出纹波也特别小，4A输出时经过测量电源纹波30MV左右，再加上本身效率就超过了92%，成本要很低，自己制作成本也就10块左右。

 

 

 

主控：采用STM32H750作为核心板，一是处理速度快，二是价格比F1系列便宜，所以我们选择了它。价格在100左右。

 

 

编码器：采用旋转编码器，旋转编码器是用来测量转速并配合PWM技术可以实现快速调节装置，且价格便宜只有2块。

 

 

恒流驱动：led的恒流驱动采用德州仪器的TPS92200D为核心控制器件，特点是效率高本身就效率超过92%，可以工作在两种模式下一种是直流模式，一种是PWM模式，可以根据实际情况选择工作模式，此芯片价格昂贵，一块芯片价格在100块钱左右。

 

 

 

传感器：光照传感器采用BH1750，应用方法简单，采用模拟IIC读取数据，价格便宜，只需要8块钱。

 

 

LED灯板：采用3.3V功率为1W的LED，PCB基材必须采用铝基板，扇热不良会导致LED的亮度有所变化，如果1W的亮度不够可以采用3W的，我们是将LED串联使用的，在灯珠下方摆放了一块均光板，使得光照均匀，利用一块大的覆铜板对led散热。