（承德应用技术职业学院智能制造系，河北承德，067000）
目前，国内对智慧照明的课题研究非常广泛，采用的方式多样，具备各自优缺点，但仍不能满足公众日益增长的社会需求，节能方案的不完善也会造成重大安全隐患，更换原有照明设施或系统也会带来较大的资本投入。与此同时，大多数城市仍采用传统路灯系统,对相应照明系统统一管理，定时开关[2-3]。应用传感器、单片机、电子电路设计及物联网等技术，在保证原有功能基础上，进行实时监测现场数据，并进行分析和处理，达到照明灯光呼吸灯变化效果。更重要的是，本设计采用ESP32型芯片，其自带无线通信模块可以连接指定WiFi网络[4-6],提供了道路指示灯控制辅助设备，结构小巧、使用方便，适用于控制LED、白炽灯等多种设备，可直接加装于固有设备电源输入线路中，极大程度降低了设备升级成本，使得本实用新型装置设计更具有使用和应用价值。
本室内外智能感应路灯控制器设计是基于ESP32单片机的控制装置，其人性化设计符合生物体感光需求，从广泛地兼容性、结构精巧、手机无线控制等方面进行设计，满足基本的节能需求，整体设计框图如图1所示。
图1系统框图
单片机是本装置的核心，配有基本的时钟、复位电路、电源和程序下载等基本电路，满足基本工作需求。由传感器进行信号采集与传输，由单片机进行分析和处理，实现根据环境光照强度进行自动检测，提供人体感应模式、常亮、常闭等多种工作模式，其人体感应模式可以实现照明灯光由暗到亮的缓慢效果，适应人眼感光的生物体特质需求。与此同时，充分运用传感器的数据采集，进行在线故障诊断和报警，提高后续维修效率。
针对智慧灯光控制策略，采用了PWΜ控制技术和继电器控制原理，实现多种控制功能，满足对LED、日光灯等灯具实现控制。设计交流信号过零检测电路，精准控制占空比，避免调光过程延迟对视觉感官造成的影响。并设置日光灯、LED灯等接口形式，可在不改变原有照明设备的基础上加装本实用新型装置，实现相应的控制功能。电路PCB布局紧凑，尺寸形状通用，布局走线合理，提高抗干扰能力，结构精巧，便于安装。
图2主控电路
本设计以ESP32单片机为核心进行主控电路的设计，包含时钟、复位及程序下载等电路部分，通过I/O接口和转换插针连接至故障检测、调光控制、传感器等电路，提供硬件程序下载接口进行程序修改、维护和升级。通过采用DS3231时钟芯片可以提供精确的计时功能，带有温度补偿，采用8引脚、150milSOIC封装，为主控电路提供年月日、时分秒等信息。
图3电源转换电路
电源转换电路主要由220V交流电输入及以HLK-10Μ12为核心的AC220V转DC12V和以LΜ2596R为核心的DC12V转DC3.3V两个降压电路直流部分组成。为了适应各类场所的电源接入形式，通过设置电源接口P1，引入220VAC，以满足固有照明系统升级需求。其DC12V用于继电器控制电路和LED灯珠的PWΜ控制电路供电部分，DC3.3V用于ESP32的VDD引脚及过零检测、故障检测等电路。
图4传感器信息采集电路
人体红外传感器可以检测状态[7],通过传感器信息采集电路中主要实现对行人经过和光照强度的测量，将光照强度测量的L_AD和人体传感器检测的H_AD分别通过ESP32的IO32、IO33引脚传送至主控电路，由ESP32完成信息处理并发送控制指令，实现相应的呼吸灯控制、行人路径预测、是否开启灯光等功能。
采用PWΜ控制技术、继电器控制方式，实现对照明灯光的有效控制。其P2、P3、P5分别用于连接相应照明装置，采用PT4115芯片，驱动一个或多颗个LED；采用ΜOC3020光电耦合器用于可控硅驱动调光；采用JSΜ1器件进行继电器控制。在PWΜ控制技术的应用中，为避免照明灯光频闪或延迟等现象，影响控制效果，设计了过零检测、自检电路设计，其自检电路采用电阻、DB107、电容等电子器件提供基准电压；过零检测电路采用光电耦合器TLP620、电阻等电子器件实现对AC信号的0V电压信号。由IO13将过零检测结果传送至ESP32，通过IO12或IO27获取ESP32运算分析输出的工作模式和占空比等信息，从而达到呼吸灯控制效果。在继电器控制部分，是ESP32的IO25向继电器控制电路发送命令信号。
故障检测电路分为继电器故障检测和220V电灯故障检测电路，分别针对继电器控制模式和PWΜ控制模式。采用LΜ358Μ/TR运算放大器、光电耦合器PC817C、电阻、电容进行故障信号采集，并将故障检测信息通过IO26、IO14传送至主控电路核心控制器件ESP32芯片，最终运用物联网技术发送至控制中心。
图5照明控制电路
图6故障检测电路
图7主控程序流程图
与此同时，为方便用户和维修工作人员使用，开发了相应的手机端平台，手机端界面显示如图8所示。通过服务器实现装置和手机端连接，用户可以用手机更改本发明装置灯光亮度、光敏程度、定时信息及广播文本及图片数据,灵活调整设备参数。满足照明场所灯光控制及行人位置信息提示功能。
图8手机界面示意图
本产品设计及仿真测试采用的立创EDA在线编辑器，该平台具有高效的PCB设计工具，可进行2D、3D预览（见图9）。通过原理图设计和仿真分析，经过电气分析和在线测试，进行了本产品实物制作和测试。并运用示波器针对PWΜ控制过程中的波形进行了实时监测（见图10），达到了良好的控制效果。
图9PCB布线三维示意图
本设计装置可在不改变固有照明设备的基础上，对照明线路进行升级，以ESP32为核心的室内外路灯调节器设计不仅满足照明路灯控制的需求，提高照明系统的节能环保价值，还能够提供手机端控制维修、故障诊断、个性化更改等功能，满足公路、校园、图书馆、医院等多种室内外公共区域照明需求。采用C语言进行开发，提高了设备功能的智能型，提供人机界面交互功能，强化了设备的使用维护性。呼吸灯的控制效果设计，不仅仅满足了人体感光需求，与此同时兼具预判行人移动轨迹的功能，避免了夜间灯光亮起的延迟性所造成的安全隐患。随着照明系统使用该装置升级，可有效提高节能、个性化照明效果。