基于單片機及傳感器的室內(nèi)照明燈具節(jié)能控制器

侯景瑞，孫云龍，楊寧，楊霄，翟光輝

四川農(nóng)業(yè)大學機電學院

中國地大物博，但實際上資源緊缺，尤其是在在節(jié)能省源方面，遠遠落后與發(fā)達國家。以公共照明為例，很多公共場合的燈徹夜不關(guān)，這不僅造成資源的極度浪費，還使照明工具的使用壽命極大縮短。有必要研究一種智能照明燈節(jié)能控制器，可以通過室外光線亮度的不斷變化，使節(jié)能控制器自動調(diào)節(jié)照明程度，既不損失照明，又能節(jié)省能源，達到雙贏。因此本文試圖從單片機及傳感器在室內(nèi)照明燈具節(jié)能開關(guān)器開發(fā)利用方面進行研究，從節(jié)能開關(guān)器方面達到節(jié)省資源的目的。利用電磁調(diào)壓并采用先進的電子感應(yīng)技術(shù)開發(fā)出的照明控制系統(tǒng)，稱為智能照明控制系統(tǒng)，在照明光源上大多選擇第四代綠色光源——LED，冷光源的發(fā)光器件是LED光源的特色，研究表明LED在節(jié)能環(huán)保、使用壽命方面較白熾燈有較大的優(yōu)勢，使用LED光源照明已經(jīng)成為當今的照明趨勢。

一、對單片機和傳感器的認識

單片微控制器又稱單片機或者集成電路芯片，它是一個微型的計算機，這個計算機包含著一個完成的系統(tǒng)。目前單片機的使用范圍已經(jīng)非常廣泛，主要包括儀表、數(shù)控、導航和家電等方面，可以說單片機是智能型產(chǎn)品的心臟。傳感器是檢測裝置的一種，它能夠感受信息，并獨立進行測量和輸出，實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要因素就是傳感器，傳感器的作用主要表現(xiàn)在對信息的傳輸、處理顯示和控制等方面。

二、節(jié)能控制器方案設(shè)計

智能照明控制系統(tǒng)實際上是通過照明電路的電壓和電流幅度的自動節(jié)，使電路中的電壓負荷始終保持在平衡狀態(tài)，保證燈具和線路溫度有效降低等方面來做到優(yōu)化供電，最終達到節(jié)能的控制系統(tǒng)。

（一）系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)

表1 節(jié)能控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由于熱釋紅外檢測模塊能直接探測出人體產(chǎn)生的少量紅外線，因此就不必為其配配紅外線發(fā)射源，為了使用效率，可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹付ǖ碾娦盘栞敵?，在傳感器前加裝相應(yīng)透鏡，提高傳感器紅外線的感受靈敏度。

（二）照明節(jié)能控制器的硬件設(shè)計

首先設(shè)置探測人體存在的識別模塊，這個模塊主要是檢測是否有人員在室內(nèi)，對于檢測模塊應(yīng)采用紅外熱釋傳感器，同時加裝相適應(yīng)的透鏡，能使傳感器的檢測敏捷度得到有效提高，并且可以切實減少環(huán)境對探測器的影響。這種模塊有一個特點，就是在人員步入感應(yīng)區(qū)以后模塊會自動輸出一個高電壓。當感應(yīng)區(qū)一直有人持續(xù)的活動時這個模塊會被一直重復觸發(fā)，保持高電平輸出。其次設(shè)置照明度檢測模塊，這個模塊的功能主要是檢測室內(nèi)照明度是否達標，光敏電阻和濾波電容是其主要組成部分，光敏電阻的靈敏性，可調(diào)電阻對于室內(nèi)照度調(diào)節(jié)與設(shè)定的便捷性，能夠及時識別室內(nèi)的照度值，最終從邏輯上控制輸出信號。最后選擇合適的處理器、驅(qū)動模塊和電源模塊保證整個系統(tǒng)的運行。

三、室內(nèi)照明節(jié)能控制器容易出現(xiàn)的問題及解決方案

（一）模塊容易丟失

這是由于微處理器受到了干擾，因此在必須對整個電路的抗干擾設(shè)置進行加強，同時對控制信號檢測模塊的電壓和驅(qū)動模塊的電壓要分開處理，避免由于電源問題導致檢測模塊出現(xiàn)異常。

（二）電路容易受到干擾

在隔離方面采用歐姆電阻或者用銅覆蓋電路板。電源線和地線之間的間隙盡量寬大，布線是盡量做到數(shù)字地和模擬地的分開。

四、節(jié)能控制器具有的一般特點

（一）通過任意回路控制調(diào)光

由于節(jié)能控制器可在一個室內(nèi)設(shè)置多條照明回路，每條照明回路都是都可獨立運行，所以可以通過節(jié)能控制器進行任意的調(diào)光。

（二）不同場景控制燈具自動開關(guān)

節(jié)能控制開關(guān)采用的是先進的電磁調(diào)壓和電子感應(yīng)技術(shù)，通過對自動電壓和電流幅度的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)燈光的強弱。實現(xiàn)場景的切換，移動傳感器的使用又能很好的對人體微弱的紅外輻射進行監(jiān)控，實現(xiàn)燈具的自動開關(guān)。

（三）節(jié)能控制器對室內(nèi)照明燈光的自由控制。

這是由于節(jié)能控制器是基于單片機及傳感器的獨特屬性所設(shè)計的新型的智能開關(guān)?？赏ㄟ^時間、紅外遙控或者聲光熱等各種因素實現(xiàn)對燈光的自由控制。

五、節(jié)能控制器的主要效果

（一）可以實現(xiàn)照明的自動化

節(jié)能控制器的最大特點就是自動控制、場景控制。多個照明回路在一個室內(nèi)穿插，每一回路的調(diào)整都會帶來燈光強度上的差異，在進行運用的時候可以預(yù)先設(shè)定理想的場景，利用場景使燈光發(fā)生變化，最終實現(xiàn)節(jié)能控制器對室內(nèi)照明燈的自動控制。

（二）延長室內(nèi)照明燈具的使用壽命

燈具壽命的長短跟電壓關(guān)系密切，節(jié)能控制器在輸出限壓方面有很好的作用，即可以限制電壓保持在一定范圍內(nèi)，即使是外部電壓較高的情況，節(jié)能控制器通過保持電壓的平穩(wěn)，避免過量電壓對照明燈具處于冷態(tài)時的沖擊，延長照明燈具的使用壽命，節(jié)省資源。

（三）燈光控制的便捷

節(jié)能控制器可以通過電子計算機進行控制操作，監(jiān)控各個照明回路的工作狀態(tài)，而且可以通過串行端口與室內(nèi)的消防、安保等控制系統(tǒng)相連接，既可獨立又可綜合使用，最終實現(xiàn)對室內(nèi)照明系統(tǒng)的自動控制。

結(jié)語

單片機和傳感器是目前先進科學技術(shù)的代表，利用單片機和傳感器獨特的科學特點，研發(fā)照明節(jié)能控制設(shè)備，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對照明的自動化控制，使照明技術(shù)不斷進步，還可以節(jié)約資源，實現(xiàn)當前中國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展要求，促進經(jīng)濟的發(fā)展。

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