基于传感器设计室内照明设备的自动控制系统

时间:2022-03-17作者:佚名

1.引言

随着经济社会的飞速发展,电能越来越紧张,电能浪费的现象却依旧存在。许多高校存在着教室照明管理不到位的问题,在夜晚,空无一人的教室仍然是灯火辉煌,对于这类大型楼宇,照明节能日显重要。现普及的照明节能开关基本有声控型、接触型等,由于使用的局限性,这些开关只能作为控制控制系统的辅助部分。要实现室内照明系统智能化、节能化,最重要的一点是该系统能探测和判断是否有人的存在,而市面上的被动式热释电红外传感器,局限于检测动态人体,对静坐教室学习的人不做任何反应。本项目组基于主动式热释电红外传感器设计了一种低成本、低耗电的室内自动控制系统。

2.系统总体功能与结构

2.1 功能特点

采用热释电红外技术探测室内是否有人存在,当有人进入室内时,传感器探测到人体的散发的红外线,产生电流信号,信号经过集成处理电路IC处理后传送给单片机,单片机通过控制继电器来控制照明设备的开关,此后单片机控制电动机带动传感器间隔时间段旋转,若室内一直有人体存在,照明设备保持通电状态,人离开后,传感器在下一个探测周期内由于检测不到人体而关闭负载。即可实现“人到灯亮,人在灯亮,人离灯灭,安全节能”的效果。

采用光敏电阻检测室内光的强度。利用光敏电阻的光照特性,在一定电压下光敏电阻产生的电流随着相对光强的变化而变化,将这些电信号送至单片机,通过单片机自动控制照明电器的开关。

在模型耗电方面,传感器在旋转的情况下,最高5W,在静态的情况下,最高0.5W,若在教室内合理布置该传感器,能实现照明设备的节能控制。

2.2 结构框图

本设计由主动式热释电红外传感器检测模块、单片机控制模块、环境光强检测模块、继电器执行模块组成。结构如图1所示。

3.系统硬件设备

3.1 主动式热释电红外传感器

正常人体的体温都在36~37℃,会散发出9~12μm的红外线。热释电红外线传感器能感应的红外线波长在0.2~20μm,人体散发的红外线能被该感应器接收。当人体产生交替变化的红外辐射聚焦到红外感应晶体上时,晶体表面温度发生变化,具有热释电效应的晶体产生极化现象。被动式传感器检测不到静态人体的原因是,在检测区域内静态人体产生的红外辐射不变化,电解质晶体表面温度维持不变,不能产生电信号,只有当人体散发的红外线交替变化时,电解质晶体表面的温度随之变化,表面电荷量也会随之变化的同时产生多余的浮游电荷而产生电信号。基于上述原理,主动式热释电传感器依据相对运动,由电动机带动探头正反交替旋转,与静态人体形成一定的相对速度,使静态人体散发的红外线在接收端交替变化,进而产生电流。

当人体进入室内,热释电传感器接收到人体散发的红外线产生电信号传递给单片机,单片机一方面控制继电器接通照明负载,一方面输出信号启动电动机间隔时间段旋转,若人在室内下运动或静止,传感器都能够探测到人的存在,若室内没人,传感器不再产生电信号给单片机,单片机控制照明设备断电,并控制电动机不再旋转。

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