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裝置，做到了當(dāng)有人經(jīng)過時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)檢測到人的靠近，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裝置先后檢測到信號(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。

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