高校教學(xué)樓照明節(jié)電控制系統(tǒng)的研發(fā)

姚俊紅

(德州學(xué)院機(jī)電工程系，山東德州 253023)

1 前言

目前，各高校普通的教學(xué)樓照明系統(tǒng)存在嚴(yán)重的電能浪費(fèi)現(xiàn)象和很多不便之處。比如，由于同學(xué)們節(jié)電意識(shí)淡薄，自習(xí)室在白天光照能夠滿足要求的情況下，經(jīng)常是燈具全亮。而晚上有的教室只有很少人甚至沒人往往也是燈火通明，教學(xué)樓樓道內(nèi)的燈在上課時(shí)間樓道內(nèi)幾乎沒人經(jīng)過而依然常亮等等現(xiàn)象，造成嚴(yán)重的電能浪費(fèi)。另外，教室和洗手間照明部分基本上完全是由人為控制，即當(dāng)人進(jìn)入房間的時(shí)候先要找到房間內(nèi)燈的開關(guān)，這個(gè)過程給人們帶來了諸多不便。而樓道照明部分基本上采用聲控延時(shí)和觸摸延時(shí)兩種控制方式，其中聲控延時(shí)的控制方式需要一定分貝的聲音來觸發(fā)燈的控制部分使燈點(diǎn)亮，而突然間的噪聲經(jīng)常會(huì)影響其他同學(xué)的正常學(xué)習(xí)。

因此，針對(duì)以上現(xiàn)象，研發(fā)了一種高校教學(xué)樓照明節(jié)電控制系統(tǒng)，將現(xiàn)行普通教學(xué)樓照明控制系統(tǒng)做出了以下改進(jìn):第一，在教室、洗手間等房間的門口安裝激光傳感器，用來檢測(cè)進(jìn)入房間和從房間出來的人數(shù)，比較判斷房間內(nèi)的人數(shù)，然后根據(jù)房間內(nèi)的人數(shù)控制相應(yīng)區(qū)城燈的開關(guān)，另外，在教室內(nèi)配合強(qiáng)制開關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)燈開關(guān)的人為控制，使系統(tǒng)更加人性化;第二，在樓道內(nèi)和路燈上安裝紅外檢測(cè)裝置，做到了當(dāng)有人經(jīng)過時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)到人的靠近，然后亮燈并在一定延時(shí)后熄滅。這樣避免了電能資源的浪費(fèi)，同時(shí)也方便了同學(xué)們的學(xué)習(xí)和生活。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 教室照明節(jié)電控制部分

教室照明節(jié)電控制部分分別有兩組激光式光電檢測(cè)裝置安裝于教室或洗手間的門口，兩組裝置水平安裝，距離可根據(jù)適當(dāng)情況調(diào)整。這樣當(dāng)有人進(jìn)出房間的時(shí)候，安裝于房間門口的兩組光電檢測(cè)裝置先后檢測(cè)到信號(hào)，系統(tǒng)根據(jù)其先后順序判斷出進(jìn)出房間的人數(shù)，并據(jù)此計(jì)算出房間內(nèi)的人數(shù)，控制相應(yīng)區(qū)域燈的開關(guān)。

2.2 樓道照明節(jié)電控制部分

樓道照明節(jié)電控制部分采用阻容降壓直接接入市電驅(qū)動(dòng)LED照明，利用熱釋電傳感器檢測(cè)相應(yīng)區(qū)域是否有人經(jīng)過。當(dāng)有人經(jīng)過時(shí)，傳感器觸發(fā)LED燈點(diǎn)亮，并通過自動(dòng)延時(shí)一定時(shí)間后自動(dòng)熄滅。

3 具體實(shí)施電路

3.1 教室照明節(jié)電控制電路

教室照明節(jié)電控制部分采用STC89C52單片機(jī)作為核心控制芯片，采用數(shù)碼管作為顯示模塊，采用光耦加繼電器電路作為弱電控制強(qiáng)電模塊，采用電子變壓器作為電源模塊，

如圖1電路圖所示，教室入口裝有兩個(gè)激光傳感器，當(dāng)有人在房間門口走動(dòng)時(shí)，G2中的激光式光電傳感器檢測(cè)到信號(hào)，將此信號(hào)與既定電平比較后在G2部分得到一低電平。這一電平被送往G3中的單片機(jī)進(jìn)行處理。單片機(jī)根據(jù)G2中的信號(hào)判斷出房間內(nèi)的人數(shù)，并輸出相應(yīng)的信號(hào)。這些信號(hào)分別送至G4數(shù)碼管及其驅(qū)動(dòng)部分和G3繼電器驅(qū)動(dòng)部分。這樣，G4中的數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示房間內(nèi)的人數(shù)，G3中的繼電器分別控制相應(yīng)區(qū)域燈的開關(guān)狀態(tài)。并裝有強(qiáng)制開關(guān)，分別用來實(shí)現(xiàn)對(duì)教室內(nèi)各個(gè)區(qū)域燈的人為控制。

圖1 教室照明節(jié)電控制部分電路圖

3.2 樓道照明節(jié)電控制電路

樓道照明節(jié)電控制部分采用帶控制器的LED燈作為走廊路燈模塊，LED燈的功率很小、價(jià)格低，配合相應(yīng)傳感器智能控制可有效節(jié)約電能。如圖2電路圖所示，通過阻容降壓得到適合整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的電壓，保證系統(tǒng)各個(gè)部分的正常工作。當(dāng)有人在樓道中經(jīng)過時(shí)，熱釋電傳感器得到信號(hào)觸發(fā)NF555，NF555輸出高電平控制LED點(diǎn)亮。經(jīng)過設(shè)定的一定延時(shí)后自動(dòng)控制LED熄滅。光敏電阻可以自動(dòng)檢測(cè)樓道內(nèi)光線強(qiáng)度，做到白天不亮，晚上有人經(jīng)過時(shí)燈亮。

圖2 樓道照明節(jié)電控制電路圖

4 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用

(1)教室部分采用激光傳感器檢測(cè)進(jìn)出房間的人數(shù)，采取分區(qū)控制方式，實(shí)現(xiàn)有人時(shí)開燈，人多時(shí)多開，沒人時(shí)不開，從根本上避免了人走燈還亮的現(xiàn)象，杜絕了電能浪費(fèi)。

(2)教室部分配有強(qiáng)制開關(guān)，使系統(tǒng)更加人性化。

(3)樓道部分采用熱釋電傳感器檢測(cè)該區(qū)域是否有人通過，控制LED燈的開關(guān)。

(4)采用光敏電阻檢測(cè)光線強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)智能控制。

實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)采用模塊化構(gòu)造，可直接安裝在現(xiàn)有的教學(xué)樓照明系統(tǒng)上，無需進(jìn)行改造，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝維修方便、靈敏度高、穩(wěn)定性好、性價(jià)比高等特點(diǎn)，該系統(tǒng)的運(yùn)用極大地提高了照明系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，在很大程度上節(jié)省了電能，節(jié)電率可以達(dá)到50%以上，具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］J．Michael Jacob，蔣曉穎．功率電子學(xué)-原理與應(yīng)用［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2005:328～344

［2］康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ) (數(shù)字部分)［M］．北京:高等教育出版社，2008:414～421

［3］陳傳虞，陳家楨．綠色照明-新型集成電路工作原理與應(yīng)用 ［M］．北京:人民郵電出版社，2010:291～320

［4］郭天祥．新概念51單片機(jī) C語言教程 ［M］．北京:電子工業(yè)出版社，2009:56～69

［5］高有華，袁宏．電工技術(shù) ［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010:23～40