智能节能灯系统设计

毛敏

摘要：为了提高照明用灯的节能性，本文设计了智能节能灯系统，利用热释电红外传感器采集人体热释电信号来控制照明电路的开关，利用光照传感器采集室内亮度，并由Arduino Uno微处理器对所采集的信号进行实时处理，实现节能目的。实验证明，该系统性能稳定、灵敏度高、调试方便、性价比高。

关键词：节能；传感器；Arduino

中图分类号：TP391.48 文献标识码：A 文章编号：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

随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们对照明的要求越来越高，照明耗能所占的比重也越来越大，为了节约照明的能源消耗量，本文利用热释电红外传感器、光强度传感器和Arduino Uno微处理器相结合设计出智能节能灯系统。

Arduino Uno微处理器便捷灵活，具有丰富的接口，编程简单；热释电红外传感器是一种能以非接触形式检测人发射出的红外线，并输出电压信号的传感器；光照传感器可对广泛的亮度进行高精度测定。

1 系统设计

在系统中，热释电红外传感器采集人发射出的红外线信息，光照传感器采集室内亮度，Arduino Uno微处理器根据传感器采集的信息进行处理，当室内有人并且光照度比较低时，打开灯，并根据当前环境照度自动调节灯的亮度。系统框图如图1所示：

1.1硬件设计

1.1.1 热释电红外传感器

37度体温的人体会发出特定波长10uM左右的红外线，热释电红外传感器能检测人发射出的红外线，并输出电压信号，可用于人体检测。

HC-SR501人体红外感应模块是一种热释电红外传感器，可以探测人体辐射，对波长为10uM左右的红外辐射很敏感。

1.1.2 光照传感器BH1750FVI

光照传感器BH1750FVI是一个数字环境光传感器，不区分环境光源，接近于视觉灵敏度的分光特性，可对广泛的亮度进行1勒克斯的高精度测定，模块内部包含通信电平转换，与微处理器直接连接。

1.1.3 Arduino Uno微处理器

Arduino Uno微处理器是一个开放原始代码的软硬件平台，体积小巧，功能强大，适合读取传感器信号，包括硬件（Arduino开发板） 和软件（Arduino IDE）两部分，硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板，Arduino IDE是计算机中的程序开发环境。

1.1.4 继电器

继电器是电控制开关，当输入电流达到规定要求时，内部线圈产生电磁感应，吸引内部触点开关从常闭端打向另一端，使其连接的电路闭合导通；当输入电流小于规定要求时，内部线圈电磁感应消失，内部触点开关打向常闭端，使其连接的电路断开。继电器常用于控制电路中，可用小电流去控制大电流工作。

1.1.5 电路设计

HC-SR501人体红外感应模块有三个引脚VCC、GND、OUT。信号引脚OUT，输出高低电平，即数字信号，连接到Arduino Uno板的数字端口2中；電源VCC接入Arduino Uno板上的+5V电压端口；GND接入Arduino Uno板上的GND端口。

BH1750FVI的数据端SDA端接入Arduino Uno板的模拟端口A4中，时钟端SCL端接入Arduino Uno板的模拟端口A5中，电源线接入Arduino Uno板上的+5V电压端口，地线接入Arduino Uno板上的GND端口。

当有人时，人体红外感应模块感知到人体发射的红外线，输出电压信号，光照传感器采集室内亮度，Arduino Uno微处理器对采集到的信号进行处理，当有人并且亮度比较低时，Arduino Uno微处理器数字端口D7输出高电平信号，三极管导通，继电器工作，从而驱动照明电路，当人离开或亮度足够高时，数字端口D7输出低电平信号，三极管截止，继电器断开，照明电路关闭。

1.2 软件设计

2 测试过程

为了验证系统的实时性，启动电路，可以看到Arduino UNO的TXD、RXD指示灯不断闪烁，连续采集红外线和光照数据，当有人并且亮度比较低时，照明电路工作；当人离开或亮度足够高时，照明电路关闭。

3 结论

本文采用热释电红外传感器、光强度传感器和Arduino UNO控制器设计了智能节能灯系统，可以用小电流去控制大功率照明电路工作，具有结构简单、反应快和精度高的优点。

参考文献：

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[2] 李小鹏.一种校园用自适应节能灯设计[J].科学技术创新，2018（08）：179-180.

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【通联编辑：光文玲】