基于單片機及傳感器的室內照明燈具節能控制器

侯景瑞，孫云龍，楊寧，楊霄，翟光輝

四川農業大學機電學院

中國地大物博，但實際上資源緊缺，尤其是在在節能省源方面，遠遠落后與發達國家。以公共照明為例，很多公共場合的燈徹夜不關，這不僅造成資源的極度浪費，還使照明工具的使用壽命極大縮短。有必要研究一種智能照明燈節能控制器，可以通過室外光線亮度的不斷變化，使節能控制器自動調節照明程度，既不損失照明，又能節省能源，達到雙贏。因此本文試圖從單片機及傳感器在室內照明燈具節能開關器開發利用方面進行研究，從節能開關器方面達到節省資源的目的。利用電磁調壓并采用先進的電子感應技術開發出的照明控制系統，稱為智能照明控制系統，在照明光源上大多選擇第四代綠色光源——LED，冷光源的發光器件是LED光源的特色，研究表明LED在節能環保、使用壽命方面較白熾燈有較大的優勢，使用LED光源照明已經成為當今的照明趨勢。

一、對單片機和傳感器的認識

單片微控制器又稱單片機或者集成電路芯片，它是一個微型的計算機，這個計算機包含著一個完成的系統。目前單片機的使用范圍已經非常廣泛，主要包括儀表、數控、導航和家電等方面，可以說單片機是智能型產品的心臟。傳感器是檢測裝置的一種，它能夠感受信息，并獨立進行測量和輸出，實現自動檢測和自動控制的首要因素就是傳感器，傳感器的作用主要表現在對信息的傳輸、處理顯示和控制等方面。

二、節能控制器方案設計

智能照明控制系統實際上是通過照明電路的電壓和電流幅度的自動節，使電路中的電壓負荷始終保持在平衡狀態，保證燈具和線路溫度有效降低等方面來做到優化供電，最終達到節能的控制系統。

（一）系統控制結構

表1 節能控制器系統結構

由于熱釋紅外檢測模塊能直接探測出人體產生的少量紅外線，因此就不必為其配配紅外線發射源，為了使用效率，可以將其轉變為指定的電信號輸出，在傳感器前加裝相應透鏡，提高傳感器紅外線的感受靈敏度。

（二）照明節能控制器的硬件設計

首先設置探測人體存在的識別模塊，這個模塊主要是檢測是否有人員在室內，對于檢測模塊應采用紅外熱釋傳感器，同時加裝相適應的透鏡，能使傳感器的檢測敏捷度得到有效提高，并且可以切實減少環境對探測器的影響。這種模塊有一個特點，就是在人員步入感應區以后模塊會自動輸出一個高電壓。當感應區一直有人持續的活動時這個模塊會被一直重復觸發，保持高電平輸出。其次設置照明度檢測模塊，這個模塊的功能主要是檢測室內照明度是否達標，光敏電阻和濾波電容是其主要組成部分，光敏電阻的靈敏性，可調電阻對于室內照度調節與設定的便捷性，能夠及時識別室內的照度值，最終從邏輯上控制輸出信號。最后選擇合適的處理器、驅動模塊和電源模塊保證整個系統的運行。

三、室內照明節能控制器容易出現的問題及解決方案

（一）模塊容易丟失

這是由于微處理器受到了干擾，因此在必須對整個電路的抗干擾設置進行加強，同時對控制信號檢測模塊的電壓和驅動模塊的電壓要分開處理，避免由于電源問題導致檢測模塊出現異常。

（二）電路容易受到干擾

在隔離方面采用歐姆電阻或者用銅覆蓋電路板。電源線和地線之間的間隙盡量寬大，布線是盡量做到數字地和模擬地的分開。

四、節能控制器具有的一般特點

（一）通過任意回路控制調光

由于節能控制器可在一個室內設置多條照明回路，每條照明回路都是都可獨立運行，所以可以通過節能控制器進行任意的調光。

（二）不同場景控制燈具自動開關

節能控制開關采用的是先進的電磁調壓和電子感應技術，通過對自動電壓和電流幅度的調節，實現燈光的強弱。實現場景的切換，移動傳感器的使用又能很好的對人體微弱的紅外輻射進行監控，實現燈具的自動開關。

（三）節能控制器對室內照明燈光的自由控制。

這是由于節能控制器是基于單片機及傳感器的獨特屬性所設計的新型的智能開關。可通過時間、紅外遙控或者聲光熱等各種因素實現對燈光的自由控制。

五、節能控制器的主要效果

（一）可以實現照明的自動化

節能控制器的最大特點就是自動控制、場景控制。多個照明回路在一個室內穿插，每一回路的調整都會帶來燈光強度上的差異，在進行運用的時候可以預先設定理想的場景，利用場景使燈光發生變化，最終實現節能控制器對室內照明燈的自動控制。

（二）延長室內照明燈具的使用壽命

燈具壽命的長短跟電壓關系密切，節能控制器在輸出限壓方面有很好的作用，即可以限制電壓保持在一定范圍內，即使是外部電壓較高的情況，節能控制器通過保持電壓的平穩，避免過量電壓對照明燈具處于冷態時的沖擊，延長照明燈具的使用壽命，節省資源。

（三）燈光控制的便捷

節能控制器可以通過電子計算機進行控制操作，監控各個照明回路的工作狀態，而且可以通過串行端口與室內的消防、安保等控制系統相連接，既可獨立又可綜合使用，最終實現對室內照明系統的自動控制。

結語

單片機和傳感器是目前先進科學技術的代表，利用單片機和傳感器獨特的科學特點，研發照明節能控制設備，不僅能夠實現對照明的自動化控制，使照明技術不斷進步，還可以節約資源，實現當前中國經濟的可持續發展要求，促進經濟的發展。

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