基于单片机及传感器的室内照明灯具节能控制器

2015-01-31侯景瑞孙云龙杨宁杨霄翟光辉

科学中国人 2015年26期

侯景瑞，孙云龙，杨宁，杨霄，翟光辉

四川农业大学机电学院

中国地大物博，但实际上资源紧缺，尤其是在在节能省源方面，远远落后与发达国家。以公共照明为例，很多公共场合的灯彻夜不关，这不仅造成资源的极度浪费，还使照明工具的使用寿命极大缩短。有必要研究一种智能照明灯节能控制器，可以通过室外光线亮度的不断变化，使节能控制器自动调节照明程度，既不损失照明，又能节省能源，达到双赢。因此本文试图从单片机及传感器在室内照明灯具节能开关器开发利用方面进行研究，从节能开关器方面达到节省资源的目的。利用电磁调压并采用先进的电子感应技术开发出的照明控制系统，称为智能照明控制系统，在照明光源上大多选择第四代绿色光源——LED，冷光源的发光器件是LED光源的特色，研究表明LED在节能环保、使用寿命方面较白炽灯有较大的优势，使用LED光源照明已经成为当今的照明趋势。

一、对单片机和传感器的认识

单片微控制器又称单片机或者集成电路芯片，它是一个微型的计算机，这个计算机包含着一个完成的系统。目前单片机的使用范围已经非常广泛，主要包括仪表、数控、导航和家电等方面，可以说单片机是智能型产品的心脏。传感器是检测装置的一种，它能够感受信息，并独立进行测量和输出，实现自动检测和自动控制的首要因素就是传感器，传感器的作用主要表现在对信息的传输、处理显示和控制等方面。

二、节能控制器方案设计

智能照明控制系统实际上是通过照明电路的电压和电流幅度的自动节，使电路中的电压负荷始终保持在平衡状态，保证灯具和线路温度有效降低等方面来做到优化供电，最终达到节能的控制系统。

（一）系统控制结构

表1 节能控制器系统结构

由于热释红外检测模块能直接探测出人体产生的少量红外线，因此就不必为其配配红外线发射源，为了使用效率，可以将其转变为指定的电信号输出，在传感器前加装相应透镜，提高传感器红外线的感受灵敏度。

（二）照明节能控制器的硬件设计

首先设置探测人体存在的识别模块，这个模块主要是检测是否有人员在室内，对于检测模块应采用红外热释传感器，同时加装相适应的透镜，能使传感器的检测敏捷度得到有效提高，并且可以切实减少环境对探测器的影响。这种模块有一个特点，就是在人员步入感应区以后模块会自动输出一个高电压。当感应区一直有人持续的活动时这个模块会被一直重复触发，保持高电平输出。其次设置照明度检测模块，这个模块的功能主要是检测室内照明度是否达标，光敏电阻和滤波电容是其主要组成部分，光敏电阻的灵敏性，可调电阻对于室内照度调节与设定的便捷性，能够及时识别室内的照度值，最终从逻辑上控制输出信号。最后选择合适的处理器、驱动模块和电源模块保证整个系统的运行。