CN201888005U - 自动感光调亮节电控制装置 - Google Patents

Abstract

一种自动感光调亮节电控制装置，主要包括单片机、监测装置、控制系统以及用电设备，所述监测装置由光强感应电路和红外感应电路组成，两组感应电路分别与单片机输入端连接；单片机的输出端连接控制系统，所述控制系统由功率调节电路组成，功率调节电路输出端与用电设备电连接。本实用新型具有结构合理、装卸方便、应用广泛、工艺简单、功能全面、体积下，成本低等优点。

Description

自动感光调亮节电控制装置

技术领域 本实用新型涉及一种控制系统，尤其是用于日光灯节电照明的控制装置。

背景技术 目前在各学校宿舍、医院、工厂等大型用电场所中被广泛使用的普通照明设备控制开关普遍采用手动控制方式。但是，由于人工控制方式不能根据光照强度、人员活动等实际因素而随意控制，因此经常出现人员出门忘记关灯或是白天光强充足时仍然开着灯的浪费现象，造成电力资源的严重浪费，长此以往，很容易造成供电紧张并存在经济浪费的问题。

发明内容 本实用新型的目的是提供一种可自动判断室内有无人员活动以及根据光照情况来调节照明设备亮度的自动感光调亮节电控制装置。

本实用新型主要包括单片机、监测装置、控制系统以及用电设备，所述监测装置由光强感应电路和红外感应电路组成，两组感应电路分别与单片机输入端连接；单片机的输出端连接控制系统，所述控制系统由功率调节电路组成，功率调节电路输出端与用电设备电连接。

使用时，该控制装置与手动开关相连，利用手动开关做为总开关。在手动开关基础上增加了红外感应电路、光强感应电路、单片机和功率调节电路，红外感应电路通过红外探头感应寝室内部红外光强的有无，从而判断室内是否有人，如果有人就发送一个电信号至单片机。光强感应电路可以通过光敏电阻判断室内自然光的强弱，利用555定时器把光强信号转化为频率信号输送给单片机。单片机控制电路收集各个感应电路传来的信号并做出逻辑判断，并通过调功电路调节日光灯的功率或控制其亮灭，从而达到节约电能的目的。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果为：结构合理、装卸方便、应用广泛、工艺简单、功能全面、体积下，成本低，适用于各种场所(如宿舍、医院、公共汽车站、银行、家庭等等)，通过两种监测方式实现节电控制，有效降低电能消耗。

附图说明 图1为本实用新型的框图。

图2为本实用新型的光强感应电路的原理图。

图3为本实用新型的红外感应电路的原理图。

图4为本实用新型的单片机控制电路和功率调节电路。

图5为本实用新型的程序流程图。

具体实施方式 在图1所示的本实用新型的框图中，主要包括单片机、监测装置、控制系统以及用电设备，所述监测装置由光强感应电路和红外感应电路组成，两组感应电路分别与单片机输入端连接；单片机的输出端连接控制系统，所述控制系统由功率调节电路组成，功率调节电路输出端与用电设备电连接。

图2为本实用新型的光强感应电路的原理图。此部分电路功能为感应光强，若光强达到一定程度，则用电器自动熄灭。采用光敏电阻和555定时器实现其功能。

由555定时器构成多谐振荡器可以实现对不同光强的感知。主要功能是通电以后可以在输出端得到一个周期性方波，其频率为：

$f=\frac{1}{t_{\mathrm{PH}}+t_{\mathrm{PL}}}\≈\frac{1.43}{(R_1+{2R}_2)C}.$

本装置中R1＝RL、R2＝R16、C＝C15，我们取亮阻1兆欧，暗阻20兆欧的光敏电阻，于是可以得到，在光强大(亮阻)的时候F＝28.5Hz  在光强小(暗阻)的时候F＝5.9Hz，把频率通过3引脚输入给单片机，于是程序可以进行判断，当频率大于等于20Hz的时候用电器自动熄灭，当频率小于10Hz的时候用电器不熄灭等待进行下一个优先级的判断。这样可以解决前天早晨忘记关灯，而第二天供电之前的电能浪费。

图3为本实用新型的红外感应电路的原理图。此部分电路的功能为感应室内是否有人，有两个探头，分别安装在室内门口附近。两个红外探头一前一后放置，便于单片机完成计数功能。

KDS9为热释电传感器的红外探头，它能以非接触的方式检测出人体发出的红外辐射，将其转换成电信号输出给红外传感信号处理器——BISS0001。BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延时时间定时器和封锁时间定时器构成的数模混合专用集成电路。电信号进入BISS0001以后对其进行前置放大，内部检测出有效触发信号以后去启动延时时间定时器，即可输出有效信号传给单片机进行判断。1脚是工作方式选择引脚，我们选择接“高电平”，即芯片可重复触发的工作方式。

当电信号进入BISS0001以后需要启动延时定时器，延时时间Tx＝49152R16C17，我们选择R16＝2K、C17＝0.01uF。于是Tx＝0.98s。我们在这里不选择设定一个封锁时间，因为当多人进出之时，单片机计数器需要多次计数。所以输出端需要多次给单片机一个电信号。

关于两个探头摆放位置主要是遵循可以准确的让单片机计数的这个原则。我们把两个探头设计在门内的两边墙上(一边也可)，但是两个探头需要放在不同的直线上，即一个靠门近一些，一个靠门远一些，探头之间的距离可以定为0.5米左右，需要注意的是，不能让门板遮住探头的感应范围。2脚为电压输出端，把BISS0001处理过后的电信号传送给单片机。

图4为本实用新型的单片机控制电路和功率调节电路。此部分是整个系统的核心。主要完成整体功能的判断和对用电器功率的调节。众所周知，220V的电压并不是我们使用的用电器的最小电压，即220V可以令用电器工作，而190V同样可以令用电器工作，这样在并不特别要求光照亮度的情况下，选择省电模式，就会节省几十伏电压产生的电能，进一步达到节电目的。

单片机选择20引脚的2051芯片。这是出于对芯片节约的考虑，20引脚的2051芯片既可以满足所有功能的需要，也不浪费其价值，若用8051单片机，便会造成功能闲置。

三个模式的开关，S1为总开关，既手动开关用电设备，为第一优先级。S2是节能模式的开关，此模式功能为让用电器在低电压的情况下工作。正常对光强，室内人员数量进行判断，决策照明装置的亮灭。S3为正常模式的开关，此模式下，正常进行室内人员数量判断，决策照明装置的亮灭，但是无论光强多高，都不会自动熄灭，也不会在低电压下令用电器工作。

当S1按下时，节能模式是默认开启的，P1.0、P1.1、P1.2口分别接入S1、S2、S3均为低电平触发，P1.3口是接入光感电路的输出，图3中的3号引脚，P1.4、P1.5口是接入两个红外探头的INPUT，当S1按下时(第一优先级)，P1.3口信号为第二优先级，即先判断光照强度选择亮灭，然后P1.4、P1.5口来信号时，单片机完成计数功能，若P1.4口信号为先，则计数器加1，P1.5口信号为先，则计数器减1，当计数器从0到1跳变时，用电器自动亮，从1到0跳变时，用电器延迟3分钟后熄灭。

在调节功率的模块上，选用的是光耦合器MOC3021和双向可控硅来构成的。MOC3021用于隔离高、低压系统以及驱动双向可控硅Q2。MOC3021由单片机2051的P3.1控制，P3.1口输出低电平时，双向可控硅导通，用电器M1发光，当P3.1输出高电平的时候Q2关断，M1不亮，在节能模式和正常模式两种工作方式的控制下，有2051来调节电压占空比，进而可调节功率。由4脚5脚和10脚构成的部分为晶振部分。由6MHZ的晶振和两个33PF的电容构成。如图。Q2为双向可控硅，R11和C11组成的RC是用于防止可控硅电压、电流的上升率的，防止可控硅失控。

图5为本实用新型的程序流程图。在软件设计流程上，设计三个优先级，即先判断手动开关S1的高低电平(低电平有效)，其次判断光感信号是否有效，即BISS0001是否是输出有效，最后判断人的感应，即计数器从0到1跳变时，用电器自动启动，S1开关置0，节能模式S2置0，计数器从1到0跳变时，延迟3分钟，用电器自动熄灭。

Claims (1)

1.一种自动感光调亮节电控制装置，主要包括单片机、监测装置、控制系统以及用电设备，其特征在于：所述监测装置由光强感应电路和红外感应电路组成，两组感应电路分别与单片机输入端连接；单片机的输出端连接控制系统，所述控制系统由功率调节电路组成，功率调节电路输出端与用电设备电连接。

Images