CN2855004Y

CN2855004Y - 灯光照度控制器

Info

Publication number: CN2855004Y
Application number: CNU2005201236431U
Authority: CN
Inventors: 胡永旭; 岳婷婷; 果静; 李涛
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2015-12-01

Abstract

一种灯光照度控制器，其特征在于它是由电流负载控制器与室内照度监测器所构成，电流负载控制器与灯座安装在一起，照明灯装在其上，室内照度监测器安装在室内光线最暗的位置处，二者之间采用闭环控制系统通过无线传输照明数据。本实用新型的优越性在于：1.构思巧妙，节能效果显著；2.结构简单，操作方便；3.具有广阔的应用和市场前景。

Description

灯光照度控制器

(一)技术领域：

本实用新型涉及灯光照明领域，特别是一种能够充分节能的灯光照度控制器。

(二)背景技术：

自从中央号召建设节约型社会以来，全国上下积极行动起来。电力紧缺，波及大江南北。千方百计，节约用电，迫在眉睫。长期以来，无论是政府机关还是企事业单位，其办公室、实验室、教室、车间、商场或者店堂，不管室内多么明亮，只要一进屋就灯火通明。这已成为司空见惯的普遍现象。如果有一技术手段，能够根据室内光线的明暗，自动调节电灯的供电电流，使得室内照明适度，这样不仅保护了工作人员的眼睛，而且节约了大量电力。因此，实现这样的节能技术方案将是科技工作者的重要课题。

(三)发明内容：

本实用新型的目的在于设计一种灯光照度控制器，它使灯光照度得到有效的控制，是一种实用性强的新型节能节电装置。

本实用新型的技术方案：一种灯光照度控制器，其特征在于它是由电流负载控制器与室内照度监测器所构成，电流负载控制器与灯座安装在一起，照明灯装在其上，室内照度监测器安装在室内光线最暗的位置处，二者之间采用闭环控制系统通过无线传输照明数据。

上述所说的电流负载控制器是由固态继电器、电流负载控制器单片机、无线接收头及直流电源所构成，无线接收头接收光照数据依线路传输给电流负载控制器单片机，电流负载控制器单片机的输出端连接固态继电器，固态继电器为电流负载控制器单片机所接收的光照数据的执行机构，直流电源为整个电路供电。

上述所说的室内照度监测器是由光传感器、A/D变换器、室内照度监测器单片机、无线发射头及直流电源所构成，光传感器收集外部光照信息依线路传输给A/D变换器，经A/D变换器将光信号转变为数字信号，该信号经室内照度监测器单片机传输给无线发射头，无线发射头发出光强监测信号。直流电源为整个电路供电。

本实用新型的使用方法与工作过程为：本方案由电流负载控制器与照度检测器构成一闭环控制系统(见图7)，被控制量为室内最暗位置的照度C(S)，控制量为加在固态继电器上的信号，B(S)为C(S)经光强传感器采样后的当前测量值，R(S)为室内最暗位置处的照度最小值，在该照度下，办公人员可以正常工作，G(S)为灯泡和固态继电器所组成的被控对象，R(S)为系统给定值。系统采用PID调节器。灯光照度控制器的工作过程如下：光敏电阻的阻值随光强而变。经电桥和直流放大后送D/A变换器，转换成数字量送单片机，后者将光强数据送给发射头，无线传送出去。当负载电流控制器的接收头收到被测光强数据以后，送单片机；后者将光强的当前测量值和光强的给定值求差，将差值经PID运算后，送固态继电器；后者控制灯泡负载的平均电流，使其在室内最暗的办公地点的照度等于给定值。

本实用新型的工作原理为(分光强与光弱两部分考虑)：

光强状况：白天室内的照度随季节天气和地域而变，即使在同一个房间内，不同地点，其照度也不同，另外，每个工作人员自身生理条件和生活习惯又多有差异。凡此种种，仅靠行政制度来管理白天室内开灯，恐怕很难解决问题，与此相反，只有探索科学而可靠的技术手段，才是解决问题的可行之路。经初步估计，使用灯光照度控制器相对于白天来说，可以节约用电60％以上。估算方法如下：白天房间内某一点的照明度，有两部分叠加而成，一部分为灯光照度A，另一部分为自然光照度B。A定义为在没有自然光时(晚上)，在开灯的条件下，被测点的照度。B为在关灯(A＝0)条件下被测点的照度。显然，A和B都不是常量，他们分别依赖于灯泡功率，自然光强度和房间内被测点的位置。关灯时，A＝0，晚上B＝0。房屋设计时，已经充分考虑了房间内每个点的采光情况，因此，无论春夏秋冬，在晴天好天气，从上午9点到下午3点这一时间段内，在房间内任意点的自然光照度对于绝大部分人群来说，在不开灯的条件能够正常办公(少数除外)。因此这一时段如果开灯，则纯属多余，浪费能源，如果我们把这一时段房间内最暗办公地点的最小值照度B0作为上述灯光照度控制系统的给定值，那么，即使在打开照明灯开关的条件下灯光照度控制器也将强行关闭照明灯光。因为在这一时间段内，房间内任意一点的照度，都将大于等于B0，也就是说，在晴天好天气，从上午9点到下午3点，有6小时室内照明灯的消耗功率近似为零。

光弱状况：取上午8点到9点，下午3点到6点这一时间段。假设冬季、阴雨天气、或在房间的墙角处，这是照度最小的地方，设此时此处的光照为B1，在这一照度下，已经视物不清，无法正常办公，需要利用灯光来增加照度。设对于视力最差的办公人员当增加照度为A1时，能够正常办公(A为保证办公增加照度的最小值)。下面我们来估计A1的数值是多少。(晚上自然光照度B＝0)打开电灯后，设房间内最暗处的照度A，显然在此处正常办公没有问题。设在晴好天气，上午九点到下午三点位于房间最暗办公地点的自然光照度为B，显然B远远大于A，估计B1应该大于等于B的十分之一。假设B大于等于2A(此处充分留有余地，因为把现有室内照明灯的功率再增加一倍其照明效果和白天相比，仍相差甚远)。那么B1大于等于1/5A，考虑到A1的定义，不妨设B1+A1＝A(此时的照明度已经达到晚上开灯的照明度，对于正常的办公不成问题)于是，A1＝A-B1小于等于4/5A。由此可得以下结论：白天，房间内最小照度的办公地点，在最暗的季节，最暗的天气，最暗的时间，如果开灯，那么可以节约电量五分之一，以上是指极为特殊的情况。对于大多数的机关，企业来说，在长年办公的环境下，如果上午八点到九点，下午三点到六点需要开灯其节电效果也可以达到三分之一。统观以上的论述，灯光照度控制器具有十分突出的节能作用。

本实用新型的优越性在于：1、构思巧妙，节能效果显著；2、结构简单，操作方便；3、具有广阔的应用和市场前景。

(四)附图说明：

附图1为本实用新型所涉灯光照度控制器中的电流负载控制器工作原理框图。

附图2为本实用新型所涉灯光照度控制器中的电流负载控制器的电原理图。

附图3为本实用新型所涉灯光照度控制器中的电流负载控制器的直流电源电路图。

附图4为本实用新型所涉灯光照度控制器中的室内照度监测器的工作原理框图。

附图5为本实用新型所涉灯光照度控制器中的室内照度监测器的电原理图。

附图6为本实用新型所涉灯光照度控制器中的室内照度监测器的直流电源电路图。

附图7为本实用新型所涉灯光照度控制器所采用的闭环控制系统方块图。

其中：A：光敏电阻 B：无线发射头 C：无线接受头

F：固态继电器 M(m)：单片机 N(n)：A/D变换

(五)具体实施方式：

实施例：一种灯光照度控制器(见图1-7)，其特征在于它是由电流负载控制器与室内照度监测器所构成，电流负载控制器与灯座安装在一起，照明灯装在其上，室内照度监测器安装在室内光线最暗的位置处，二者之间采用闭环控制系统通过无线传输照明数据。

所说的电流负载控制器(见图1-3)是由固态继电器、电流负载控制器单片机、无线接收头及直流电源所构成，无线接收头接收光照数据依线路传输给电流负载控制器单片机，电流负载控制器单片机的输出端连接固态继电器，固态继电器为电流负载控制器单片机所接收的光照数据的执行机构，直流电源为整个电路供电。

上述所说的室内照度监测器(见图4-6)是由光传感器、A/D变换器、室内照度监测器单片机、无线发射头及直流电源所构成，光传感器收集外部光照信息依线路传输给A/D变换器，经A/D变换器将光信号转变为数字信号，该信号经室内照度监测器单片机传输给无线发射头，无线发射头发出光强监测信号。直流电源为整个电路供电。

Claims

1、一种灯光照度控制器，其特征在于它是由电流负载控制器与室内照度监测器所构成，电流负载控制器与灯座安装在一起，照明灯装在其上，室内照度监测器安装在室内光线最暗的位置处，二者之间采用闭环控制系统通过无线传输照明数据。

2、根据权利要求1所说的一种灯光照度控制器，其特征在于所说的电流负载控制器是由固态继电器、电流负载控制器单片机、无线接收头及直流电源所构成，无线接收头接收光照数据依线路传输给电流负载控制器单片机，电流负载控制器单片机的输出端连接固态继电器，固态继电器为电流负载控制器单片机所接收的光照数据的执行机构，直流电源为整个电路供电。

3、根据权利要求1所说的一种灯光照度控制器，其特征在于所说的室内照度监测器是由光传感器、A/D变换器、室内照度监测器单片机、无线发射头及直流电源所构成，光传感器收集外部光照信息依线路传输给A/D变换器，经A/D变换器将光信号转变为数字信号，该信号经室内照度监测器单片机传输给无线发射头，无线发射头发出光强监测信号.直流电源为整个电路供电。