智能節(jié)能燈系統設計

毛敏

摘要：為了提高照明用燈的節(jié)能性，本文設計了智能節(jié)能燈系統，利用熱釋電紅外傳感器采集人體熱釋電信號來控制照明電路的開關，利用光照傳感器采集室內亮度，并由Arduino Uno微處理器對所采集的信號進行實時處理，實現節(jié)能目的。實驗證明，該系統性能穩(wěn)定、靈敏度高、調試方便、性價比高。

關鍵詞：節(jié)能；傳感器；Arduino

中圖分類號：TP391.48 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）22-0159-02

Abstract： In order to improve the energy saving of lighting the lamp， this paper designs the intelligent energy-saving light system， using the pyroelectric infrared sensor to collect body heat release signals to control the lighting circuit switch， using light sensor to collect the indoor brightness， and by the Arduino Uno microprocessor for collection of real-time signal processing， achieve energy saving purpose. The experiment shows that the system has stable performance， high sensitivity， convenient debugging and high cost performance.

Key words： Energy saving； Sensor； Arduino

隨著科學技術的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對照明的要求越來越高，照明耗能所占的比重也越來越大，為了節(jié)約照明的能源消耗量，本文利用熱釋電紅外傳感器、光強度傳感器和Arduino Uno微處理器相結合設計出智能節(jié)能燈系統。

Arduino Uno微處理器便捷靈活，具有豐富的接口，編程簡單；熱釋電紅外傳感器是一種能以非接觸形式檢測人發(fā)射出的紅外線，并輸出電壓信號的傳感器；光照傳感器可對廣泛的亮度進行高精度測定。

1 系統設計

在系統中，熱釋電紅外傳感器采集人發(fā)射出的紅外線信息，光照傳感器采集室內亮度，Arduino Uno微處理器根據傳感器采集的信息進行處理，當室內有人并且光照度比較低時，打開燈，并根據當前環(huán)境照度自動調節(jié)燈的亮度。系統框圖如圖1所示：

1.1硬件設計

1.1.1 熱釋電紅外傳感器

37度體溫的人體會發(fā)出特定波長10uM左右的紅外線，熱釋電紅外傳感器能檢測人發(fā)射出的紅外線，并輸出電壓信號，可用于人體檢測。

HC-SR501人體紅外感應模塊是一種熱釋電紅外傳感器，可以探測人體輻射，對波長為10uM左右的紅外輻射很敏感。

1.1.2 光照傳感器BH1750FVI

光照傳感器BH1750FVI是一個數字環(huán)境光傳感器，不區(qū)分環(huán)境光源，接近于視覺靈敏度的分光特性，可對廣泛的亮度進行1勒克斯的高精度測定，模塊內部包含通信電平轉換，與微處理器直接連接。

1.1.3 Arduino Uno微處理器

Arduino Uno微處理器是一個開放原始代碼的軟硬件平臺，體積小巧，功能強大，適合讀取傳感器信號，包括硬件（Arduino開發(fā)板） 和軟件（Arduino IDE）兩部分，硬件部分是可以用來做電路連接的Arduino電路板，Arduino IDE是計算機中的程序開發(fā)環(huán)境。

1.1.4 繼電器

繼電器是電控制開關，當輸入電流達到規(guī)定要求時，內部線圈產生電磁感應，吸引內部觸點開關從常閉端打向另一端，使其連接的電路閉合導通；當輸入電流小于規(guī)定要求時，內部線圈電磁感應消失，內部觸點開關打向常閉端，使其連接的電路斷開。繼電器常用于控制電路中，可用小電流去控制大電流工作。

1.1.5 電路設計

HC-SR501人體紅外感應模塊有三個引腳VCC、GND、OUT。信號引腳OUT，輸出高低電平，即數字信號，連接到Arduino Uno板的數字端口2中；電源VCC接入Arduino Uno板上的+5V電壓端口；GND接入Arduino Uno板上的GND端口。

BH1750FVI的數據端SDA端接入Arduino Uno板的模擬端口A4中，時鐘端SCL端接入Arduino Uno板的模擬端口A5中，電源線接入Arduino Uno板上的+5V電壓端口，地線接入Arduino Uno板上的GND端口。

當有人時，人體紅外感應模塊感知到人體發(fā)射的紅外線，輸出電壓信號，光照傳感器采集室內亮度，Arduino Uno微處理器對采集到的信號進行處理，當有人并且亮度比較低時，Arduino Uno微處理器數字端口D7輸出高電平信號，三極管導通，繼電器工作，從而驅動照明電路，當人離開或亮度足夠高時，數字端口D7輸出低電平信號，三極管截止，繼電器斷開，照明電路關閉。

1.2 軟件設計

2 測試過程

為了驗證系統的實時性，啟動電路，可以看到Arduino UNO的TXD、RXD指示燈不斷閃爍，連續(xù)采集紅外線和光照數據，當有人并且亮度比較低時，照明電路工作；當人離開或亮度足夠高時，照明電路關閉。

3 結論

本文采用熱釋電紅外傳感器、光強度傳感器和Arduino UNO控制器設計了智能節(jié)能燈系統，可以用小電流去控制大功率照明電路工作，具有結構簡單、反應快和精度高的優(yōu)點。

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【通聯編輯：光文玲】