CN204697347U - 一种教室节能自动控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种教室节能自动控制器，包括人体感应模块、人体运动方向识别电路模块、计数电路模块、延时电路、光线检测电路模块、日光灯控制电路和直流稳压电源电路模块，人体感应模块为两组，门外、内侧各安装一组，人体感应模块、人体运动方向识别电路模块、计数电路模块、延时电路、日光灯控制电路依次连接，延时电路与光线检测电路模块电连接，直流稳压电源电路模块与人体感应模块、人体运动方向识别电路模块、计数电路模块、延时电路、光线检测电路模块连接。本实用新型在白天光线达到一定强度时教室内照明灯自动关闭，室内照度下降到一定程度时自动开启日光灯，晚上教室没人时就关闭日光灯，在保证教室照度的前提下，实现自动控制。

Description

一种教室节能自动控制器

技术领域

本实用新型涉及电气自动控制技术领域，特别是涉及一种教室节能自动控制器。

背景技术

节能减排一直是国家大力倡导的，教室存在电能利用不善、浪费严重的问题，所以学校对教室的节能给予了大力的支持。随着经济社会的发展，能源问题日益突出。我国是一个能耗大国，随着工业化进程的加快，对能源的依赖性也越来越大，从而导致能源的缺口也随之增大，我国能耗消费总量排在世界第二，节约能源已是刻不容缓。如果再不节约能源，将严重制约我国的经济和社会发展，因此，为了使国民经济持续、稳定、协调发展，提高环境质量，必须节约使用能源，逐步扭转能源浪费严重的局面，而且还有利于环境保护。因此，在开发清洁环保的新能源的同时，节能也同时引起了人们的重视。

当前在我国大部分学校，尤其是高校，教室电能浪费现象非常普遍。目前，高校教学楼照明用电的管理一般有三种模式：一是无专人管理，由学生自行控制开启与关闭；二是利用定时开关，根据作息时间开启和关闭整个教学楼的照明电源；三是由专人负责，即管理人员根据作息时间和天气情况分层送电。由于大多数人的节能意识淡薄，并且强光下人的眼睛对弱光不敏感，在自然光照大于灯具光照的情况下，难以察觉到灯光的存在，因此，在白天自然光很强的情况下，教室内的日光灯仍亮着。所以我们经常可以看到这一状况：一座教学楼灯火通明，而教室里面根本就没有人在，或者在大白天光线完全充足的时候灯光也都亮着。如果能有效的根据教室学生的有无，结合光线的强度对日光灯实施控制，将有效的节约能源。造成电能浪费的现象除了节能意识的淡薄以外，另一个重要的原因就是节能的硬件设施跟不上。目前，国内大、中、小学校教室的照明灯具控制大多采用手动开关，即使严格管理，仍不可避免地出现能源浪费的情况。常常教室里没人也会出现全部照明灯打开着的情况， 比如，一栋教学楼晚上有某几个教室在上课而其余的教室根本就没有人在而全部照明灯都是开着的。同时在白天，光线充足的情况下，也会出现忘记关灯的时候，从而造成大量的能源浪费。各种照明灯具都具有一定的使用时限，在光线充足的情况下仍继续使用，必然会缩短灯具的使用寿命。为解决上述问题，根据学校的实际情况，设计出一种动态智能控制器，在白天光线达到一定强度时，教室内照明灯自动关闭，室内照度下降到一定程度时自动开启日光灯，而在晚上如果教室里没有人时就关闭日光灯，在充分保证教室照度的前提下，实现教室照明灯具的节能自动控制。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种教室节能自动控制器，该教室节能自动控制器在白天光线达到一定强度时，教室内照明灯自动关闭，室内照度下降到一定程度时自动开启日光灯，而在晚上如果教室里没有人时就关闭日光灯，在充分保证教室照度的前提下，实现教室照明灯具的节能自动控制。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种教室节能自动控制器，其包括人体感应模块、人体运动方向识别电路模块、计数电路模块、延时电路、光线检测电路模块、日光灯控制电路和直流稳压电源电路模块，所述人体感应模块为两组，门外侧、内侧各安装一组人体感应模块，所述人体感应模块、人体运动方向识别电路模块、计数电路模块、延时电路、日光灯控制电路依次电连接，所述延时电路与所述光线检测电路模块电连接，所述直流稳压电源电路模块分别与所述人体感应模块、人体运动方向识别电路模块、计数电路模块、延时电路、光线检测电路模块电连接。

本实用新型的进一步改进为，所述人体感应模块采用热释电红外传感器。

本实用新型的进一步改进为，所述人体运动方向识别电路模块包括定时器U3、与非门U1A、与非门U1B、与非门U1C、与非门U1D、反相器U2A、反相器U2B、反相器U2C、反相器U2D、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2，所述与非门U1A的第一输入脚同时与一组人体感应模块的输出端、与非门U1C的第一输入脚电连接，所述与非门U1A的第二输入脚同时与另一组人体感应模块的输出端、与非门U1D的第二输入脚电连接，所述与非门U1A的输出端同时与反相器U2A的输入端、与非门U1B的第一输入脚电连接，所述与非门U1B的第二输入脚与定时器U3的第3引脚电连接，所述与非门U1B的输出端与反相器U2B的输入端电连接，所述反相器U2B的输出端同时与所述与非门U1C的第二输入脚、与非门U1D的第一输入脚电连接，所述与非门U1C的输出端与反相器U2C的输入端电连接，所述与非门U1D的输出端与反相器U2D的输入端电连接，所述定时器U3的第8引脚、第4引脚、电阻R1的一端同时连接电源端，所述电阻R1的另一端同时与电阻R2的一端、定时器U3的第7引脚电连接，所述电阻R2的另一端同时与定时器U3的第2引脚、第6引脚、反相器U2A的输出端、电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端同时与定时器U3的第1引脚、电容C2的一端、地端电连接，所述电容C2的另一端与定时器U3的第5引脚电连接。

本实用新型的进一步改进为，所述计数电路模块包括计数器U4、计数器U5、计数器U6、或门U7、或门U8、或门U9、或非门U10，所述计数器U4的第3引脚、第2引脚、第6引脚、第7引脚分别与或门U7的四输入端电连接，所述计数器U5的第3引脚、第2引脚、第6引脚、第7引脚分别与或门U8的四输入端电连接，所述计数器U6的第3引脚、第2引脚、第6引脚、第7引脚分别与或门U9的四输入端电连接，所述计数器U4的第11引脚、计数器U5的第11引脚、计数器U6的第11引脚与电源端连接，所述计数器U4的第14引脚同时与计数器U5的第14引脚、计数器U6的第14引脚电连接，所述计数器U4的第4引脚与反相器U2C的输出端电连接，所述计数器U4的第5引脚与反相器U2D的输出端电连接，所述计数器U4的第12引脚与计数器U5的第5引脚电连接，所述计数器U4的第13引脚与计数器U5的第4引脚电连接，所述计数器U5的第12引脚与计数器U6的第5引脚电连接，所述计数器U5的第13引脚与计数器U6的第4引脚电连接，所述或门U7的输出端、或门U8的输出端、或门U9的输出端分别与或非门U10的三输入端电连接。

本实用新型的进一步改进为，所述延时电路包括定时器U11、PNP型三极管Q1、可调电阻R3、电阻R4至R6、电容C3至C4，所述定时器U11的第8引脚、可调电阻R3的一端连接电源端，所述可调电阻R3的另一端电连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端同时电连接定时器U11的第6引脚、电容C3的一端，所述电容C3的另一端、电容C4的一端、定时器U11的第1引脚、PNP型三极管Q1集电极接地端，所述电容C4的另一端电连接定时器U11的第5引脚，所述PNP型三极管Q1发射极电连接定时器U11的第2引脚，所述PNP型三极管Q1基极电连接或非门U10的输出端，所述电阻R5的一端电连接定时器U11的第4引脚，所述电阻R6的一端电连接定时器U11的第3引脚。

本实用新型的进一步改进为，所述光线检测电路模块包括电阻R7至R8、可调电阻R9、NPN型三极管Q2，所述NPN型三极管Q2发射极电连接电阻R5的另一端，所述NPN型三极管Q2集电极电连接电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端、电阻R7的一端连接电源端，所述电阻R7的另一端同时电连接可调电阻R9的一端、NPN型三极管Q2基极，所述可调电阻R9的另一端连接地端。

本实用新型的进一步改进为，所述日光灯控制电路采用电磁式继电器控制。

本实用新型的进一步改进为，所述定时器U3为555定时器，所述与非门U1A、与非门U1B、与非门U1C、与非门U1D都为74LS00N输入与非门，所述反相器U2A、反相器U2B、反相器U2C、反相器U2D都为74LS04N六路反相器。

本实用新型的进一步改进为，所述计数器U4、计数器U5、计数器U6都为74LS193N可加减计数器，所述或门U7、或门U8、或门U9都为四输入端或门OR4，所述或非门U10为三输入端或非门NOR。

本实用新型的进一步改进为，所述定时器U11为为555定时器。

与现有技术相比，本实用新型采用门内外的两组人体感应模块感应到有人进入教室或从教室出来，就输出信号给人体运动方向识别电路模块，人体运动方向识别电路模块对该信号进行判断是进或者出并输出信号给计数电路模块，计数电路模块进行加或者减进行计数并输出信号给延时电路，延时电路经设定时间的延时后输出信号给日光灯控制电路，日光灯控制电路控制日光灯组开启或者关闭。本实用新型在白天光线达到一定强度时，教室内照明灯自动关闭，室内照度下降到一定程度时自动开启日光灯，而在晚上如果教室里没有人时就关闭日光灯，在充分保证教室照度的前提下，实现教室照明灯具的节能自动控制。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意框图;

图2是本实用新型的电路原理图。

图中各部件名称如下：

1—人体感应模块;

2—人体运动方向识别电路模块;

3—计数电路模块;

4—延时电路;

5—光线检测电路模块;

6—日光灯控制电路;

7—直流稳压电源电路模块;

8—日光灯组。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种教室节能自动控制器，其包括人体感应模块1、人体运动方向识别电路模块2、计数电路模块3、延时电路4、光线检测电路模块5、日光灯控制电路6和直流稳压电源电路模块7，所述人体感应模块1为两组，门外侧、内侧各安装一组人体感应模块1，所述人体感应模块1、人体运动方向识别电路模块2、计数电路模块3、延时电路4、日光灯控制电路6依次电连接，所述延时电路4与所述光线检测电路模块5电连接，所述直流稳压电源电路模块7分别与所述人体感应模块1、人体运动方向识别电路模块2、计数电路模块3、延时电路4、光线检测电路模块5电连接。日光灯控制电路6控制日光灯组8开启或关闭。

具体地，所述人体感应模块1采用热释电红外传感器。所述日光灯控制电路6采用电磁式继电器控制。

具体地，如图2所示，所述人体运动方向识别电路模块2包括定时器U3、与非门U1A、与非门U1B、与非门U1C、与非门U1D、反相器U2A、反相器U2B、反相器U2C、反相器U2D、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2; 所述定时器U3为555定时器，所述与非门U1A、与非门U1B、与非门U1C、与非门U1D都为74LS00N输入与非门，所述反相器U2A、反相器U2B、反相器U2C、反相器U2D都为74LS04N六路反相器。所述与非门U1A的第一输入脚同时与一组人体感应模块1的输出端、与非门U1C的第一输入脚电连接，所述与非门U1A的第二输入脚同时与另一组人体感应模块1的输出端、与非门U1D的第二输入脚电连接，所述与非门U1A的输出端同时与反相器U2A的输入端、与非门U1B的第一输入脚电连接，所述与非门U1B的第二输入脚与定时器U3的第3引脚电连接，所述与非门U1B的输出端与反相器U2B的输入端电连接，所述反相器U2B的输出端同时与所述与非门U1C的第二输入脚、与非门U1D的第一输入脚电连接，所述与非门U1C的输出端与反相器U2C的输入端电连接，所述与非门U1D的输出端与反相器U2D的输入端电连接，所述定时器U3的第8引脚、第4引脚、电阻R1的一端同时连接电源端，所述电阻R1的另一端同时与电阻R2的一端、定时器U3的第7引脚电连接，所述电阻R2的另一端同时与定时器U3的第2引脚、第6引脚、反相器U2A的输出端、电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端同时与定时器U3的第1引脚、电容C2的一端、地端电连接，所述电容C2的另一端与定时器U3的第5引脚电连接。

具体地，如图2所示，所述计数电路模块3包括计数器U4、计数器U5、计数器U6、或门U7、或门U8、或门U9、或非门U10; 所述计数器U4、计数器U5、计数器U6都为74LS193N可加减计数器，所述或门U7、或门U8、或门U9都为四输入端或门OR4，所述或非门U10为三输入端或非门NOR。所述计数器U4的第3引脚、第2引脚、第6引脚、第7引脚分别与或门U7的四输入端电连接，所述计数器U5的第3引脚、第2引脚、第6引脚、第7引脚分别与或门U8的四输入端电连接，所述计数器U6的第3引脚、第2引脚、第6引脚、第7引脚分别与或门U9的四输入端电连接，所述计数器U4的第11引脚、计数器U5的第11引脚、计数器U6的第11引脚与电源端连接，所述计数器U4的第14引脚同时与计数器U5的第14引脚、计数器U6的第14引脚电连接，所述计数器U4的第4引脚与反相器U2C的输出端电连接，所述计数器U4的第5引脚与反相器U2D的输出端电连接，所述计数器U4的第12引脚与计数器U5的第5引脚电连接，所述计数器U4的第13引脚与计数器U5的第4引脚电连接，所述计数器U5的第12引脚与计数器U6的第5引脚电连接，所述计数器U5的第13引脚与计数器U6的第4引脚电连接，所述或门U7的输出端、或门U8的输出端、或门U9的输出端分别与或非门U10的三输入端电连接。

具体地，如图2所示，所述延时电路4包括定时器U11、PNP型三极管Q1、可调电阻R3、电阻R4至R6、电容C3至C4，所述定时器U11为为555定时器。所述定时器U11的第8引脚、可调电阻R3的一端连接电源端，所述可调电阻R3的另一端电连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端同时电连接定时器U11的第6引脚、电容C3的一端，所述电容C3的另一端、电容C4的一端、定时器U11的第1引脚、PNP型三极管Q1集电极接地端，所述电容C4的另一端电连接定时器U11的第5引脚，所述PNP型三极管Q1发射极电连接定时器U11的第2引脚，所述PNP型三极管Q1基极电连接或非门U10的输出端，所述电阻R5的一端电连接定时器U11的第4引脚，所述电阻R6的一端电连接定时器U11的第3引脚。

具体地，如图2所示，所述光线检测电路模块5包括电阻R7至R8、可调电阻R9、NPN型三极管Q2，所述NPN型三极管Q2发射极电连接电阻R5的另一端，所述NPN型三极管Q2集电极电连接电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端、电阻R7的一端连接电源端，所述电阻R7的另一端同时电连接可调电阻R9的一端、NPN型三极管Q2基极，所述可调电阻R9的另一端连接地端。

在日常生活中我们能够随时用到的都是交流电源，而且一般日光灯所使用也都是交流电源，而设计中其他的一些芯片都要使用较小电压值的直流电源来使之正常工作，这就要求我们使用直流稳压电源电路将交流大电压转化成直流小电压来使芯片正常工作。所述直流稳压电源电路模块7由整流电路、滤波电路和稳压电路构成，为现有的技术模块，不是本实用新型的发明点，在此不做详细说明。

日光灯组8根据教室的实际情况，采用多支日光灯串联或并联而成，为现有的技术模块，不是本实用新型的发明点，在此不做详细说明。

本实用新型的工作原理：门内外的两组人体感应模块1感应到有人进入教室或从教室出来，就输出信号给人体运动方向识别电路模块2，人体运动方向识别电路模块2对该信号进行判断是进或者出并输出信号给计数电路模块3，计数电路模块3进行加或者减进行计数并输出信号给延时电路4，延时电路4经设定时间的延时后输出信号给日光灯控制电路6，日光灯控制电路6控制日光灯组8开启或者关闭;光线检测电路模块5的作用是取一定的光线强度作为临界值，当光线强度高于这个临界值时，不管是否有人都不开启日光灯，当光线强度低于这个临界值且教室有人时，则输出信号给日光灯控制电路6开启日光灯组8。直流稳压电源电路模块7输出直流电源，分别对人体感应模块1、人体运动方向识别电路模块2、计数电路模块3、延时电路4、光线检测电路模块5供电。

本实用新型的优点在于，本实用新型采用门内外的两组人体感应模块1感应到有人进入教室或从教室出来，就输出信号给人体运动方向识别电路模块2，人体运动方向识别电路模块2对该信号进行判断是进或者出并输出信号给计数电路模块3，计数电路模块3进行加或者减进行计数并输出信号给延时电路4，延时电路4经设定时间的延时后输出信号给日光灯控制电路6，日光灯控制电路6控制日光灯组8开启或者关闭。本实用新型在白天光线达到一定强度时，教室内照明灯自动关闭，室内照度下降到一定程度时自动开启日光灯，而在晚上如果教室里没有人时就关闭日光灯，在充分保证教室照度的前提下，实现教室照明灯具的节能自动控制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种教室节能自动控制器，其特征在于：包括人体感应模块(1)、人体运动方向识别电路模块(2)、计数电路模块(3)、延时电路(4)、光线检测电路模块(5)、日光灯控制电路(6)和直流稳压电源电路模块(7)，所述人体感应模块(1)为两组，门外侧、内侧各安装一组人体感应模块(1)，所述人体感应模块(1)、人体运动方向识别电路模块(2)、计数电路模块(3)、延时电路(4)、日光灯控制电路(6)依次电连接，所述延时电路(4)与所述光线检测电路模块(5)电连接，所述直流稳压电源电路模块(7)分别与所述人体感应模块(1)、人体运动方向识别电路模块(2)、计数电路模块(3)、延时电路(4)、光线检测电路模块(5)电连接。

2.如权利要求1所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述人体感应模块(1)采用热释电红外传感器。

3.如权利要求1所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述人体运动方向识别电路模块(2)包括定时器U3、与非门U1A、与非门U1B、与非门U1C、与非门U1D、反相器U2A、反相器U2B、反相器U2C、反相器U2D、电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2，所述与非门U1A的第一输入脚同时与一组人体感应模块(1)的输出端、与非门U1C的第一输入脚电连接，所述与非门U1A的第二输入脚同时与另一组人体感应模块(1)的输出端、与非门U1D的第二输入脚电连接，所述与非门U1A的输出端同时与反相器U2A的输入端、与非门U1B的第一输入脚电连接，所述与非门U1B的第二输入脚与定时器U3的第3引脚电连接，所述与非门U1B的输出端与反相器U2B的输入端电连接，所述反相器U2B的输出端同时与所述与非门U1C的第二输入脚、与非门U1D的第一输入脚电连接，所述与非门U1C的输出端与反相器U2C的输入端电连接，所述与非门U1D的输出端与反相器U2D的输入端电连接，所述定时器U3的第8引脚、第4引脚、电阻R1的一端同时连接电源端，所述电阻R1的另一端同时与电阻R2的一端、定时器U3的第7引脚电连接，所述电阻R2的另一端同时与定时器U3的第2引脚、第6引脚、反相器U2A的输出端、电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端同时与定时器U3的第1引脚、电容C2的一端、地端电连接，所述电容C2的另一端与定时器U3的第5引脚电连接。

4.如权利要求3所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述计数电路模块(3)包括计数器U4、计数器U5、计数器U6、或门U7、或门U8、或门U9、或非门U10，所述计数器U4的第3引脚、第2引脚、第6引脚、第7引脚分别与或门U7的四输入端电连接，所述计数器U5的第3引脚、第2引脚、第6引脚、第7引脚分别与或门U8的四输入端电连接，所述计数器U6的第3引脚、第2引脚、第6引脚、第7引脚分别与或门U9的四输入端电连接，所述计数器U4的第11引脚、计数器U5的第11引脚、计数器U6的第11引脚与电源端连接，所述计数器U4的第14引脚同时与计数器U5的第14引脚、计数器U6的第14引脚电连接，所述计数器U4的第4引脚与反相器U2C的输出端电连接，所述计数器U4的第5引脚与反相器U2D的输出端电连接，所述计数器U4的第12引脚与计数器U5的第5引脚电连接，所述计数器U4的第13引脚与计数器U5的第4引脚电连接，所述计数器U5的第12引脚与计数器U6的第5引脚电连接，所述计数器U5的第13引脚与计数器U6的第4引脚电连接，所述或门U7的输出端、或门U8的输出端、或门U9的输出端分别与或非门U10的三输入端电连接。

5.如权利要求4所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述延时电路(4)包括定时器U11、PNP型三极管Q1、可调电阻R3、电阻R4至R6、电容C3至C4，所述定时器U11的第8引脚、可调电阻R3的一端连接电源端，所述可调电阻R3的另一端电连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端同时电连接定时器U11的第6引脚、电容C3的一端，所述电容C3的另一端、电容C4的一端、定时器U11的第1引脚、PNP型三极管Q1集电极接地端，所述电容C4的另一端电连接定时器U11的第5引脚，所述PNP型三极管Q1发射极电连接定时器U11的第2引脚，所述PNP型三极管Q1基极电连接或非门U10的输出端，所述电阻R5的一端电连接定时器U11的第4引脚，所述电阻R6的一端电连接定时器U11的第3引脚。

6.如权利要求5所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述光线检测电路模块(5)包括电阻R7至R8、可调电阻R9、NPN型三极管Q2，所述NPN型三极管Q2发射极电连接电阻R5的另一端，所述NPN型三极管Q2集电极电连接电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端、电阻R7的一端连接电源端，所述电阻R7的另一端同时电连接可调电阻R9的一端、NPN型三极管Q2基极，所述可调电阻R9的另一端连接地端。

7.如权利要求1所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述日光灯控制电路(6)采用电磁式继电器控制。

8.如权利要求3所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述定时器U3为555定时器，所述与非门U1A、与非门U1B、与非门U1C、与非门U1D都为74LS00N输入与非门，所述反相器U2A、反相器U2B、反相器U2C、反相器U2D都为74LS04N六路反相器。

9.如权利要求4所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述计数器U4、计数器U5、计数器U6都为74LS193N可加减计数器，所述或门U7、或门U8、或门U9都为四输入端或门OR4，所述或非门U10为三输入端或非门NOR。

10.如权利要求5所述的教室节能自动控制器，其特征在于：所述定时器U11为555定时器。