CN201654508U - 教室节能自动控制器 - Google Patents

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张九华
张建平
何光普
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Abstract

本实用新型属于电子领域，具体涉及一种教室节能自动控制器。本实用新型有单片机、与单片机相接的电源模块、输出显示模块、参数检测模块和驱动控制模块，参数检测模块包括温度检测电路、光强检测电路；驱动控制模块包括风扇控制电路和灯光控制电路，温度检测电路采集环境温度信号，并将温度信号传送至单片机，单片机根据温度信号发出指令驱动风扇控制电路；光强检测电路采集环境光强信号，并将光强信号传送至单片机，单片机根据光强信号发出指令驱动灯光控制电路。本实用新型使用单一控制器，实现统一节能控制，同时引入了夜间防盗功能，能对财产起到安全防盗的作用，既实现了对照明设备的智能分组控制，又实现了对风扇的智能分组调速控制。

Description

教室节能自动控制器
技术领域
本实用新型属于电子领域，具体涉及一种教室节能自动控制器。
背景技术
目前，已存在的相关专利产品不具备充分的智能化，如专利号为20082021958.7，专利名称为“教室照明节能控制器”的实用新型专利，可根据作息时间控制整个控制器的工作时间，可在控制器工作时间内检测人体的存在并检测环境光的强度，单片机对人体的存在信号和环境光信号进行识别和智能判断，根据教室合理开灯的条件，完成对教室照明回路的智能控制，避免了电能大量浪费。但是其仅限于对照明设备的节能控制，控制的领域过于狭窄。
再如专利号为200820219587.5，专利名称为“教室照明节能控制器”的实用新型专利，主要由单片机，与单片机相连的电源电路、时钟电路，环境光检测电路、人体存在监测电路和灯光驱动电路组成，能更具人的存在信号进行只能判断，合理的进行开灯的设置，但同样也没有对控制灯具以外的功能，如风扇控制功能进行说明。
发明内容
为了克服现有教室节能控制器的不足，本实用新型提供一种教室节能自动控制器，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种教室节能自动控制器，有单片机、与单片机相接的电源模块、输出显示模块、参数检测模块和驱动控制模块，其特征在于：所述参数检测模块包括温度检测电路、光强检测电路；所述驱动控制模块包括风扇控制电路和灯光控制电路，风扇控制电路与风扇连接，灯光控制电路与照明设备连接；所述温度检测电路采集环境温度信号，并将温度信号传送至单片机，单片机根据温度信号发出指令驱动风扇控制电路；所述光强检测电路采集环境光强信号，并将光强信号传送至单片机，单片机根据光强信号发出指令驱动灯光控制电路。
所述参数检测模块还包括人数检测电路，人数检测电路采集人数信号，并将信号传送至单片机，单片机根据人数信号发出指令驱动灯光控制电路和风扇控制电路。
所述参数检测模块还包括人体检测电路；所述驱动控制模块还包括报警输出电路；所述人体检测电路采集闯入者信号，并把信号传送至单片机，单片机根据信号控制报警输出电路。
所述输出显示模块包括参数显示电路和语音提示电路；所述参数显示电路和语音提示电路接收单片机的控制信号后，显示系统时间、环境参数以及播放声音。
所述人数检测电路由红外对射管构成，由按键设置系统时间，从而控制器工作于不同模式。
本实用新型的有益效果：使用单一控制器，实现对教室电器的统一节能控制，同时能对教室财产起到安全防盗的作用。本实用新型既实现了对照明设备的智能分组控制，又实现了对风扇的智能分组调速控制，同时还引入了夜间防盗功能。
附图说明
图1是本实用新型的模块框图；
图2是装有控制器的教室模型俯视布局图；
图3是教室门口3组红外对射人数检测传感器俯视布局图；
图4是本实用新型流程图；
图5是自动控制器电路原理图；
其中1、节能自动控制器2、报警传感器3、门4、红外对射人数检测传感器
(a)电源模块电路(b)晶振电路(c)复位电路(d)参数显示电路(e)日光灯驱动电路(f)风扇控制电路(g)报警输出电路(h)温度监测电路(i)光强检测电路(j)I/O驱动放大电路
具体实施方式
MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer)或者单片机，本控制器由MCU模块、参数检测模块、输出显示模块、驱动控制模块组成。MCU模块包括电源电路和时钟电路，参数检测模块包括人数检测电路、光强检测电路、温度检测电路、人体检测电路，输出显示模块包括LCD显示电路、语音提示电路，驱动控制模块包括照明设备驱动电路、风扇驱动电路、报警声输出驱动电路。
以AT89C52单片机作为MCU，通过DS-18B20数字温度传感器来实现对整个系统的温度采集，用3组红外对射管在教室门口呈“一”字型安装实现对教室进出人数的检测，用ISD2560语音芯片来进行语音播报及报警输出，通过LCD1602中文液晶来实现对参数的显示，用人体热释电红外传感器检测夜间非常闯入，单片机与本地按键装置相接，用尸可通过本地按键装置的三个独立按键来校正和设置系统时间，采用可控硅控制照明设备的开和关，采用PWM(脉冲宽度调制)驱动可控硅控制风扇的档位。
人数检测的原理是采用模糊控制策略对3组红外对射管接收到的信号处理，得出进入教室的人数X1和离开教室的人数X2，X1减去X2即为教室实际人数，若X1＜X2则取X1＝X2。
本实用新型的电路结构主要由电源模块电路、晶振电路、复位电路、参数显示电路、日光灯驱动电路、风扇控制电路、报警输出电路、温度监测电路、光强检测电路、I/O驱动放大电路等组成。
系统可根据教室在不同时段的需求不同，分为三种工作模式：上课模式、自习模式、防盗模式，其时间分布可设置如下：
系统时间与工作模式对应关系如下表(时间设置可做参考)
  模式   防盗模式   上课模式   自习模式
时间   0:00~7:0022:00~00:00   8:00~12:0014:00~18:00   7:00~8:0012:00~14:0018:00~22:00
当教室有照明设备6盏，风扇4台时，控制器以此为控制对象，其控制规则如下：
分组控制规则说明如下表：
  教室人数  0   1~5   6~10   11~15   16~20   20~25   25以上
  照明设备打开数目  0   1   2   3   4   5   6(全部)
  风扇打开数目  0   1   2   3   3   3   4(全部)
风扇档位控制规则如下表：
  温度(℃)   30   30~32   32~35   35~39   ＞39
  风扇档位   1   2   3   4   5(最高速)
实施例1
上课模式：
一种教室节能自动控制器，有单片机、与单片机相接的电源模块、输出显示模块、参数检测模块和驱动控制模块，所述参数检测模块包括温度检测电路、光强检测电路；所述驱动控制模块包括风扇控制电路和灯光控制电路，风扇控制电路与风扇连接，灯光控制电路与照明设备连接；所述温度检测电路采集环境温度信号，并将温度信号传送至单片机，单片机根据温度信号发出指令驱动风扇控制电路；所述光强检测电路采集环境光强信号，并将光强信号传送至单片机，单片机根据光强信号发出指令驱动灯光控制电路。输出显示模块包括参数显示电路和语音提示电路；所述参数显示电路和语音提示电路接收单片机的控制信号后，显示系统时间、环境参数以及播放声音。由按键设置系统时间，从而控制器工作于不同模式。
在上课时，教室内的学生人数最多，此时教室内照明设备仅接受光强检测电路的控制，教室风扇档位在上课模式下仅受温度检测电路的控制，人数检测电路和人体检测电路不工作。教室有照明设备6盏，风扇4台，当在8点到12点之间和14点到18点之间时，温度检测电路中的温度传感器采集到的温度为33℃时，风扇档位自动调节到3档，如教室内为18人时，打开4个风扇；光强检测电路采集的环境光强度低于预设值时，则开启照明设备
实施例2
自习模式：
一种教室节能自动控制器，有单片机、与单片机相接的电源模块、输出显示模块、参数检测模块和驱动控制模块，所述参数检测模块包括温度检测电路、光强检测电路；所述驱动控制模块包括风扇控制电路和灯光控制电路，风扇控制电路与风扇连接，灯光控制电路与照明设备连接；所述温度检测电路采集环境温度信号，并将温度信号传送至单片机，单片机根据温度信号发出指令驱动风扇控制电路；所述光强检测电路采集环境光强信号，并将光强信号传送至单片机，单片机根据光强信号发出指令驱动灯光控制电路。参数检测模块还包括人数检测电路，人数检测电路采集人数信号，并将信号传送至单片机，单片机根据人数信号发出指令驱动灯光控制电路和风扇控制电路。参数检测模块还包括人体检测电路；输出显示模块包括参数显示电路和语音提示电路；所述参数显示电路和语音提示电路接收单片机的控制信号后，显示系统时间、环境参数以及播放声音。人数检测电路由红外对射管构成。由按键设置系统时间，从而控制器工作于不同模式。
自习时在教室的人数通常少于正式上课时的教室人数，在自习模式下系统会根据教室实际人数进行分组控制，教室风扇档位在自习模式下，根据检测到的人数，综合光强和温度，系统会根据教室实际人数分组控制开关和档位。教室有照明设备6盏，风扇4台，当在7点到8点之间、12点到14点之间、18点到22点之间时设为自习模式，温度检测电路中的温度传感器采集到的温度为31℃时，风扇档位自动调节到2档，通过人数检测电路所统计的教室内人数，对风扇开启的数量进行控制，当教室内人数为18人时，开启3个风扇；光强检测电路采集的环境光强度低于预设值时，对照明设备数量进行控制，由于室内人数为18人，开启4个照明设备。
实施例3
防盗模式：
一种教室节能自动控制器，有单片机、与单片机相接的电源模块、输出显示模块、参数检测模块和驱动控制模块，所述参数检测模块包括温度检测电路、光强检测电路；所述驱动控制模块包括风扇控制电路和灯光控制电路，风扇控制电路与风扇连接，灯光控制电路与照明设备连接；所述温度检测电路采集环境温度信号，并将温度信号传送至单片机，单片机根据温度信号发出指令驱动风扇控制电路；所述光强检测电路采集环境光强信号，并将光强信号传送至单片机，单片机根据光强信号发出指令驱动灯光控制电路。所述人体检测电路采集闯入者信号，并把信号传送至单片机，单片机根据信号控制报警输出电路。输出显示模块包括参数显示电路和语音提示电路；所述参数显示电路和语音提示电路接收单片机的控制信号后，显示系统时间、环境参数以及播放声音。人数检测电路由红外对射管构成。由按键设置系统时间，从而控制器工作于不同模式。
22点到第二天7点是防盗模式，教室在晚上是没有学生学习的，所以当防盗模式开启后，照明设备和风扇都不工作，仅防盗模块工作，此时如果人体检测电路的人体热释电红外传感器检测到夜间有人非法闯入，闯入信号发送至单片机，单片机控制报警输出电路输出报警声。

Claims (5)

1.一种教室节能自动控制器，有单片机、与单片机相接的电源模块、输出显示模块、参数检测模块和驱动控制模块，其特征在于：所述参数检测模块包括温度检测电路、光强检测电路；所述驱动控制模块包括风扇控制电路和灯光控制电路，风扇控制电路与风扇连接，灯光控制电路与照明设备连接；所述温度检测电路采集环境温度信号，并将温度信号传送至单片机，单片机根据温度信号发出指令驱动风扇控制电路；所述光强检测电路采集环境光强信号，并将光强信号传送至单片机，单片机根据光强信号发出指令驱动灯光控制电路。
2.根据权利要求1所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述参数检测模块还包括人数检测电路，人数检测电路采集人数信号，并将信号传送至单片机，单片机根据人数信号发出指令驱动灯光控制电路和风扇控制电路。
3.根据权利要求1或2所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述参数检测模块还包括人体检测电路；所述驱动控制模块还包括报警输出电路；所述人体检测电路采集闯入者信号，并把信号传送至单片机，单片机根据信号控制报警输出电路。
4.根据权利要求1所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述输出显示模块包括参数显示电路和语音提示电路；所述参数显示电路和语音提示电路接收单片机的控制信号后，显示系统时间、环境参数以及播放声音。
5.根据权利要求2所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述人数检测电路由红外对射管构成。
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