CN206314042U - 一种教室照明节能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种教室照明节能控制装置，本装置采用单片机芯片为控制核心，应用人体红外感应模块、光检测电路，对教室光线亮度进行采集，经过单片机的逻辑判断，驱动执行机构实现对教室亮度的控制，即教室有人并且光线照度不足的情况下进行光照度的补充；而在不符合开灯条件的情况下保证照明装置的关闭以及人走灯灭等功能，实现照明装置的智能控制和节约电能的目的。

Description

一种教室照明节能控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种教室照明节能控制装置。

背景技术

目前国内外对于节能照明技术都展开了大量的研究；

1、从光源入手，采用节能灯，通过电子线路控制电流，使用三基色荧光粉实现高节能比例、高光效、高显色指数的目的。优点：节能灯比一般普通灯具节能50％以上，价格经济。缺点：节能灯照射的距离短，使用寿命不长；

2、部分节能装置主要依靠降低线路整体电压来实现节能的目的。优点：安装简单，可以根据功率负载大小及线路实际情况量身定做，此种投资比较经济，节能比例在20-30％之间。缺点：受线路实际电压的影响，节能效果不显著且不稳定。

3、近年来，市场上出现了智能单灯节电器。该产品利用扼流线圈降低电流，达到降低功率的目的。扼流线圈的切入受MCU电路控制，利用单片机对扼流线圈实现智能控制。在保留原有线路的基础上，增加节能扼流线圈及MCU智能控制电路，实现降电流节能。根据不同时段对照度的不同需求，实行智能化控制，避免了电能的浪费。同时,兼顾克服电网电压波动、弥补集中调压式因线损电压降低带来的对灯具的寿命的影响。优点：对工作电压不产生影响，可按预期的节电率要求达到最大的节电效果。缺点：对于校园应用来说，投资较大。

实用新型内容

目的：本实用新型方案为该教室照明节能控制装置采用ATmege16作为主控核心，以教室实际光强度、是否有人存在等外界条件作为控制器的输入参数，通过驱动电路，完成对教室照明装置的智能控制。应用该装置比传统的人员管理方式更加合理，充分地利用了教室照明资源，可以节约大量电能。装置总体成本较低，实现简单，具有重要的现实意义。

本实用新型技术方案如下：

教室照明节能控制装置应用ATmega16作为控制芯片，还包括：电源模块、光强检测模块、人体感应模块等，其中电源模块为专用的模块供电，用户可以通过模式选择模块来选择相应的工作模式，装置中的光强度检测模块实时检测外界光线，通过光敏电阻将光照度的变化转换为电压的变化，再经过A/D转换(模拟量与数字量的转换)，转换后的信号提供给单片机作为控制信号。单片机根据输入信号控制PWM驱动电路来控制照明装置的电压。本装置还特别增设了人体红外感应模块，实时感知有人/无人情况，转换成开关信号传递给单片机，当有人时，单片机将结合光强度检测模块的检测结果控制照明装置，给予光照度的补充。当无人时，单片机将能够做到及时关闭照明装置。单片机控制单元为系统的核心，电源通过导线为单片机控制单元提供电能，模式选择、A/D转换(光强度检测模块采集光照度通过该模块实现模拟量和数字量的转换)、人体红外感应三个模块为单片机控制单元提供输入量。单片机控制单元对输入数据进行处理，处理后通过导线为PWM驱动电路提供控制信号，PWM驱动电路的输出的信号通过导线控制照明装置(有人时)的光照强度，无人时，单片机控制单元通过导线可以直接关闭照明装置，节省电能。

1)ATmega16具有低功耗、高性能、价格低廉等优点。芯片自带16kBFlash程序存储器、512字节的EEPROM、1kB的SRAM、32个通用I/O口线，32个工作寄存器，支持片内调试与编程,并且具备产生PWM波形的功能。芯片抗干扰能力强，完全可以满足照明节能控制装置的控制需要。

2)装置的电源部分采用+5V直流电源，如图2所示。

3)光强度检测模块充分利用光敏电阻的特性，当外界光线强度变化时，光敏电阻的阻值也随之变化，从而造成电阻两端的电压随之变化，利用单片机的A/D功能完成模拟量与数字量的转换，转换后的信号提供给单片机使用。

4)人体红外感应模块采用了热释电红外传感器。只要物体的温度高于绝对温度(-273℃)，将产生分子和原子无规则的运动，其表面会持续地辐射红外线，其波长范围大约为0.78～1000μm。热释电红外传感器可以感测到这种物体表面辐射的肉眼无法辨识的红外线，该种传感器对温度极其敏感。考虑到热释电红外传感器的检测灵敏度，本装置配合菲涅尔透镜使用，这将在一定程度上大大抑制环境的干扰作用。

有益效果

目前，大多数教室照明装置的控制依然采用人工管理模式，在阳光充足或教室无人情况下，如果没有及时关闭照明装置，就会造成电能的大量浪费，同时也将大大影响照明装置的使用寿命。本装置采用单片机芯片为控制核心，应用人体红外感应模块、光检测电路，对教室光线亮度进行采集，经过单片机的逻辑判断，驱动执行机构实现对教室亮度的控制，即教室有人并且光线照度不足的情况下进行光照度的补充；而在不符合开灯条件的情况下保证照明装置的关闭以及人走灯灭等功能，实现照明装置的智能控制和节约电能的目的。

附图说明

图1为本实用新型总体结构图；

图2为本实用新型方案电源模块电路原理图。

具体实施方式

采用ATmega16作为控制单元的主控单片机芯片，应用专用的电源模块供电，如图2，电路核心IC采用集成稳压器7805，220V交流电通过降压变压器降压后，经过D1桥式整流电路整流，信号在分别经过C1、C2滤波电容后，进入7805输入端，稳压处理后再经过输出端滤波电容作用后输出+5V直流电压。

用户可以通过模式选择模块来选择相应的工作模式，装置中的光强度检测模块实时检测外界光线，通过光敏电阻将光照度的变化转换为电压的变化，再经过模拟量与数字量的转换，转换后的信号提供给单片机作为控制信号。单片机根据输入信号控制PWM驱动电路来控制照明装置的电压。本装置还特别增设了人体红外感应模块，实时感知有人/无人情况，转换成开关信号传递给单片机，当有人时，单片机将结合光强度检测模块的检测结果控制照明装置，给予光照度的补充。当无人时，单片机将能够做到及时关闭照明装置。

相关参数设定：

(1)当人员进入教室固定感应范围时输出高电平(高3.3V)，人离开时则自动延时关闭高电平，输出低电平(低0.3V)；

(2)感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(延时时间8s-15s)；

(3)人体传感器工作电压调节为DC3V～DC24V；

(4)静态电流小于50μA，功耗低；

(5)工作温度-15°～+60°之间，适应性强。

Claims (1)

1.一种教室照明节能控制装置，包括模式选择模块、A/D转换、照明装置，其特征在于，还包括：单片机控制单元、PWM驱动电路、电源模块、光强度检测模块、人体红外感应模块；

所述单片机控制单元为ATmega16；

所述电源模块为专用的模块供电，用户通过模式选择模块来选择相应的工作模式；

所述光强度检测模块实时检测外界光线，通过光敏电阻将光照度的变化转换为电压的变化，再经过A/D转换，转换后的信号提供给单片机作为控制信号，单片机根据输入信号控制PWM驱动电路来控制照明装置的电压；

所述人体红外感应模块，实时感知有人/无人情况，转换成开关信号传递给单片机；

所述电源模块电路核心IC为集成稳压器7805，220V交流电通过降压变压器降压后，经过D1桥式整流电路整流，信号在分别经过C1、C2滤波电容后，进入7805输入端，稳压处理后再经过输出端滤波电容作用后输出+5V直流电压。