教室照明自適應控制系統(tǒng)

1、教教 室室 照照 明明 自自 適適 應應 控控 制制 系系 統(tǒng)統(tǒng) 作品摘要作品摘要創(chuàng)新點 使室內(nèi)照明情況能夠根據(jù)光強情況和是否有人而實現(xiàn)使室內(nèi)照明情況能夠根據(jù)光強情況和是否有人而實現(xiàn)自動控制。自動控制。根據(jù)紅外傳感器和光照度傳感器來采集信息，并采用根據(jù)紅外傳感器和光照度傳感器來采集信息，并采用合適的控制算法，來實現(xiàn)燈光設備的合理開停和亮度合適的控制算法，來實現(xiàn)燈光設備的合理開停和亮度調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。 1.改變教室燈光無法實現(xiàn)對自然光自適應控制的現(xiàn)狀。改變教室燈光無法實現(xiàn)對自然光自適應控制的現(xiàn)狀。2. 各個智能節(jié)點的硬件電路結構。各個智能節(jié)點的硬件電路結構。3. 控制器對自然光和對人自適應控制的算法

2、。控制器對自然光和對人自適應控制的算法。作品的科學性和先進性作品的科學性和先進性自適應照明控制系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境光照和人員情況實現(xiàn)教室照明符合人眼最佳視覺效果節(jié)能減排，環(huán)境友好使用方便，降低成本 采用白色LED燈作為光源，使用壽命長，功耗低，無污染作品推廣應用的可行性分析作品推廣應用的可行性分析目前，智能照明控制系統(tǒng)的研究與應用已經(jīng)取得了目前，智能照明控制系統(tǒng)的研究與應用已經(jīng)取得了一定的進展，也有很多好的產(chǎn)品出現(xiàn)，從技術到硬一定的進展，也有很多好的產(chǎn)品出現(xiàn)，從技術到硬件相比以前有了很大的提高，工業(yè)生產(chǎn)中已有一些件相比以前有了很大的提高，工業(yè)生產(chǎn)中已有一些成熟的產(chǎn)品已投入使用。而智能照明控制系統(tǒng)技術成

3、熟的產(chǎn)品已投入使用。而智能照明控制系統(tǒng)技術應用到學校，目前還比較少見，發(fā)展前景巨大。應用到學校，目前還比較少見，發(fā)展前景巨大。對于本課題所研究內(nèi)容，現(xiàn)在已經(jīng)在其它系統(tǒng)上有對于本課題所研究內(nèi)容，現(xiàn)在已經(jīng)在其它系統(tǒng)上有了初步的應用。根據(jù)本系統(tǒng)的特點，上述理論與分了初步的應用。根據(jù)本系統(tǒng)的特點，上述理論與分析方法應用在本系統(tǒng)中，執(zhí)行起來是完全可行的析方法應用在本系統(tǒng)中，執(zhí)行起來是完全可行的。 教室照明自適應控制設計教室照明自適應控制設計1.研制背景研制背景及意義及意義 2.設計方案設計方案3 系統(tǒng)應用系統(tǒng)應用與展望與展望1 研制背景及意義研制背景及意義研制背景研制背景 白光白光LED的發(fā)光效率正在逐

4、步提高，商品化的器件的發(fā)光效率正在逐步提高，商品化的器件已經(jīng)達到白熾燈的水平，且白色已經(jīng)達到白熾燈的水平，且白色LED還具有低功耗、無還具有低功耗、無污染、長壽命、耐振動等鮮明特點。在全球能源短缺的污染、長壽命、耐振動等鮮明特點。在全球能源短缺的情況下，白光情況下，白光LED在照明市場的前景備受全球矚目，必在照明市場的前景備受全球矚目，必將發(fā)展為第四代電光源。將發(fā)展為第四代電光源。 1 研制背景及意義研制背景及意義研制意義研制意義本系統(tǒng)是基于本系統(tǒng)是基于AT89S52單片機的照明控制系統(tǒng)，構成單片機的照明控制系統(tǒng)，構成全分散式微機燈光控制系統(tǒng)，有效地解決了一些照明控制全分散式微機燈光控制系統(tǒng)，

5、有效地解決了一些照明控制系統(tǒng)的不足。該系統(tǒng)技術先進，成本低，能起到節(jié)能減排，系統(tǒng)的不足。該系統(tǒng)技術先進，成本低，能起到節(jié)能減排，方便管理的效果，達到良好的經(jīng)濟效益。方便管理的效果，達到良好的經(jīng)濟效益。2 作品設計方案作品設計方案2.1 硬件設計硬件設計 ：1.紅外傳感器2.光亮照度傳感器3. 控制單元4. 人機接口5. 驅動電路6. 開關電路設計方案設計方案2.2 軟件設計：軟件設計：1. 判斷人員有無模塊2. 控制算法模塊3. PWM調(diào)光模塊4. 人機接口程序2.1 硬件設計硬件設計系統(tǒng)框圖 2.1 硬件設計硬件設計1.紅外檢測人部分 構成電路的主要元器件為HC-SR501人體紅外感應模塊、

6、NPN8050三極管和二極管等。當有人進入感應范圍則輸出高電平約3.3V，人離開感應范圍則自動延時并關閉高電平。當確定有人后，輸出的高電平送NPN8050三極管的基極，然后三極管導通，起反向器的作用，送單片機P2.0管口低電平并且指示燈亮。2.1 硬件設計硬件設計1.光采集電路 光采電路主要構成的元件器是光敏電阻5537和ADC0804等。光敏電阻隨著光照的不同而阻值不同，其分壓也就不同，從而對光的強度進行實時的檢測。經(jīng)過反復的測試，將阻值分為幾個不同的區(qū)域，這些阻值區(qū)域對應相應的電壓范圍，電壓經(jīng)ADC0809后成為數(shù)字量送單片機P1口。2.1 硬件設計硬件設計3. LED燈信號控制電路 我們

7、采用電磁式繼電器控制LED燈亮與不亮的信號。由于單片機端口輸出的電流無法使電磁式繼電器的線圈閉合，經(jīng)過測試電磁式繼電器線圈閉合的電流大約為60-70mA，我們采用NPN8050三極管作為放大器以驅動線圈閉合，由于繼電器的線圈是感性負載，為保護三極管我們要在其兩端反并聯(lián)一個IN4007作為蓄流作用。當控制照明LED的端口P2.3，P2.4，P2.5有指令輸出時（高電平），NPN8050導通，線圈閉合。2.1 硬件設計硬件設計3. LED燈的驅動電路燈的驅動電路 LED燈的驅動有恒壓與恒流兩種驅動方式燈的驅動有恒壓與恒流兩種驅動方式。LED特性是隨著電壓波動電流變化大，特性是隨著電壓波動電流變化大

8、，這樣很容易燒壞這樣很容易燒壞LED。因此我們采用的是。因此我們采用的是恒流驅動方式。恒流驅動方式。經(jīng)過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓后得到經(jīng)過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓后得到+12V的電壓。然后采用恒流芯片的電壓。然后采用恒流芯片LM317得到得到300mA的恒流源。的恒流源。2.1 硬件設計硬件設計3. LED燈PWM調(diào)節(jié)電路 我們采用脈沖寬度調(diào)制方式（PWM）來調(diào)節(jié)LED燈的亮度，根據(jù)采光的值來調(diào)整占空比（周期不變），使電子開關不斷的閉合與斷開，其開斷頻率可以到達很高，從而控制流過LED的平均電流，以到達控制LED亮度。硬件上采用三極管作為電子開關。2.1 硬件設計硬件設計3. LED燈PWM調(diào)節(jié)電路 2.2軟件設計軟件設計系統(tǒng)流程圖 3 應用與展望應用與展望應用該系統(tǒng)主要使用在教室能室內(nèi)場所，使室內(nèi)照明情況能夠根據(jù)天氣情況和室內(nèi)人員數(shù)量情況而實現(xiàn)自適應控制，以達到節(jié)約電能的目的。3 應用與展望應用與展望展望 ZigBee是一種新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)數(shù)率、低成本的無線傳感器網(wǎng)絡技術，完全能滿足智能照明控制系統(tǒng)的性能和容量的需要。 接下來，我們將構建一個基于ZigBee的無線通信技術的微機照明控制系統(tǒng)，并可通過串口通信將室內(nèi)照明情況傳給上位機