屈 瑩,黃倩倩,楊 起,秦 鋒
(貴州師范大學機械與電氣工程學院,貴州 貴陽 550059)
在生活中我們見到過各種各樣的節(jié)能照明產(chǎn)品,比如節(jié)能燈、太陽能路燈、聲控燈等。雖然節(jié)能產(chǎn)品日益增多,但是能廣泛應用于學校的卻是寥寥無幾。每當學校的晚自習結(jié)束后,教室的燈還是一直亮著的,有些教室只有少數(shù)人或者根本沒有人在自習。夏天在光線較強的環(huán)境能正常學習時,教室的燈也都是亮著的。這樣長年累月下來浪費掉的電能是非常巨大的。很多學校對用電的管理模式不夠科學規(guī)范,這種浪費現(xiàn)象就數(shù)見不鮮了。所以,我們考慮有必要在以保證用電質(zhì)量為前提,最大幅度地降低用電的浪費,從而使電能得到充分的利用。
目前國內(nèi)大多數(shù)學校教室的照明燈具控制一般都采用普通開關,需要專門的人員進行照明管理,這樣檢查和控制的時間及工作量很大,而且要額外支付聘請費用?,F(xiàn)有的聲控燈的控制需要一定分貝的聲音來觸發(fā)燈的控制部分使燈點亮,這樣產(chǎn)生的噪聲會影響室內(nèi)學生的正常學習。
圖1 系統(tǒng)設計流程圖
AT89S52 是一種高性價比的單片機,它具有8KB 的片內(nèi)ROM 和256 字節(jié)RAM 使其應用靈活有效[1]。
它的指令可以兼容80C51 單片機的大部分產(chǎn)品。其片內(nèi)程序存儲器在線編程較靈活且可以重復編程,其功能相當于高效的微型計算機且使用范圍廣,性價比高。
不同的地方對光強的要求有不同的標準:
客房、臥室、走廊等簡單視覺工作場所需要的照度為30LX~75LX;辦公室、教室、商場等連續(xù)視覺工作場所需要的照度為200LX~500LX;營業(yè)廳、閱覽室、繪圖室等需集中注意力的視覺工作場所需300LX~750LX[2]。(附:是指單位面積上所照射的光通量,照度單位為lux,符號為lx。)
光敏電阻是利用光電導效應制作的元件,其工作原理是內(nèi)光電效應。當光照強度變強,其電阻值就變小。光敏電阻是沒有極性的純電阻器件,在兩端施加電壓后,會由于自然光強度的變化,電阻兩端的電流也隨之變化,繼而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。基于以上的優(yōu)點本系統(tǒng)選用光敏電阻實現(xiàn)對教室光照強度的采集和處理。
圖2 光照強度采集電路圖
紅外信號檢測部分主要由傳感器及檢測模塊組成。系統(tǒng)采用光電傳感器。其原理是將光信號轉(zhuǎn)換成為電信號,再將檢測到的變化量轉(zhuǎn)換成電信號的變化量,以便于使用電子技術實現(xiàn)控制和檢測。其工作原理是:直射式光電傳感器是將傳感器的發(fā)射源與接收端部位對直,如果接收端應接收的紅外信號被人進門途中擋住,即削減了光通量,繼而將相應的脈沖信號施加給外電路,最后通過放大器放大使計數(shù)器記下削減的次數(shù)[3]。
圖3 系統(tǒng)總電路圖
該模塊主要在于通過光敏電阻對教室內(nèi)的自然光照度進行采集,進而運用采集電路動態(tài)分析,傳送信號至單片機進行處理。其步驟如圖4 所示。
圖4 光照強度采集模塊圖
采用光電傳感器測量教室內(nèi)的實時學生學習人數(shù),不僅具有成本低、電路結(jié)構清晰簡單等特點;光電傳感器價格低廉,采用非接觸式測量,穩(wěn)定性較強,壽命相對較長。將檢測電路與單片機相連,在門的里外兩邊各安裝一個光電傳感器,在兩個傳感器發(fā)射出紅外光被遮擋的先后順序中,如果是進入教室則門里面的傳感器先發(fā)出脈沖信號,顯示人數(shù)-1,反之人數(shù)顯示+1。光通量變化被檢測到后再通過單片機的加減運算得到教室里的總?cè)藬?shù)。
將計數(shù)電路部分與紅外信號檢測部分配合使用,其具體軟件流程如圖5 所示。
圖5 紅外信號檢測及光照強度采集模塊流程圖
本設計對教室照明的控制部分進行了研究。以自然光照度、人數(shù)等外界條件為控制器的輸入?yún)?shù),比傳統(tǒng)的人工管理更方便,并且節(jié)約了電能,降低了教室燈光的資源浪費,同時還加入了人數(shù)檢測技術,使教師能更快捷方便地了解出勤人數(shù)。該系統(tǒng)設計對于各類學校的教室照明控制具有重要的意義,便于推廣應用。
[1]高惠芳.單片機原理與應用技術[M].北京:科學出版社,2010.
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[3]江曉軍.光電傳感與檢測技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.
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