楊建國，李自威，梁 毅

（徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221006）

0 引言

燈光智能控制系統(tǒng)就是對燈光進(jìn)行智能控制與管理的系統(tǒng)，與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，它主要可以實現(xiàn)對燈的自動控制、分區(qū)控制、調(diào)光控制、遠(yuǎn)程控制等功能。那么如何設(shè)計智能家居燈光控制電路來實現(xiàn)上述功能呢？采用模塊化設(shè)計就是有效的途徑之一。模塊化設(shè)計的智能家居燈光控制電路將自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等一系列的現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行融合，控制功能豐富，布線簡易，易于維護(hù)且擴(kuò)展性好。

1 智能家居燈光控制電路模塊化設(shè)計

1.1 智能家居燈光控制電路基本功能設(shè)計

智能家居燈光控制模塊化電路，是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的。首先由光照度傳感器或熱釋電傳感器重點采集環(huán)境信息，如室內(nèi)的自然光強(qiáng)弱、是否有人體移動等，然后將傳感器采集的信息經(jīng)過處理后，加到模塊上的LM393電壓比較器的同相端，并與基準(zhǔn)電壓比較后，輸出高電平或低電平，將這些信息傳送到控制機(jī)構(gòu)去控制負(fù)載動作［1］。實際上根據(jù)需要，客廳和衛(wèi)生間照明燈一般由光照度傳感器自動控制，即：當(dāng)環(huán)境光照較弱，客廳和衛(wèi)生間照明燈會自動點亮，這是因為客廳是人們主要的家庭活動場所，充足的照明是必需的。而一般家庭的衛(wèi)生間面積小，采光條件較差，更需要提供照明。廚房燈、臥室燈、入戶門燈和戶外燈不安裝于家庭成員經(jīng)?；顒拥膱鏊?，故選用人體紅外探測變送器模塊進(jìn)行控制。

為了便于人們遠(yuǎn)程控制燈光，本設(shè)計選用了WiFi總控模塊進(jìn)行控制，因為物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心與基礎(chǔ)部分是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)［2］。借助手機(jī)上安裝的相應(yīng)的App控制軟件，可以方便地控制WiFi總控模塊上自帶的繼電器觸點，進(jìn)而對照明設(shè)備進(jìn)行集中控制或多點操作。該模塊還自帶延時和調(diào)光功能，可以根據(jù)需求對燈光點亮的時間或明暗進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.2 智能家居燈光控制電路的模塊化設(shè)計

智能家居燈光控制電路由于功能較復(fù)雜，常見的電路設(shè)計方法不易優(yōu)化，因此本文采用的模塊設(shè)計理念，能夠?qū)?fù)雜的電路設(shè)計問題進(jìn)行分解和細(xì)化，盡可能地降低電路設(shè)計的復(fù)雜程度［3］。

圖1為燈光控制電路模塊化設(shè)計原理，圖2為WiFi模塊和傳感器模塊上自帶的繼電器控制原理。在圖1中，QF0為總空氣開關(guān)，保護(hù)整個電路，QF1保護(hù)開關(guān)電源模塊和傳感器模塊，QF2保護(hù)WiFi遠(yuǎn)程控制模塊。

燈光控制電路模塊化設(shè)計的工作原理如下：當(dāng)人接近入戶門時，人體釋放的紅外線信號被紅外傳感器模塊1收集(見圖1），模塊1上的運算放大器對輸入信號計算后，發(fā)出低電平信號，使繼電器K1的線圈得電。如圖2繼電器控制原理可知，K1的線圈得電使K1常開觸點閉合，入戶門燈L1和戶外燈同時點亮。當(dāng)人離開紅外傳感器感應(yīng)范圍后，入戶門燈自動熄滅。入戶門燈自動熄滅的時間，可以由模塊1自帶的延時裝置靈活設(shè)置。手動開關(guān)S1平時應(yīng)處于閉合狀態(tài)，當(dāng)需要手動關(guān)閉入戶門燈時，可以將S1斷開。WiFi遠(yuǎn)程控制模塊上的繼電器K5的動作，由手機(jī)上安裝的相關(guān)App軟件控制。點擊手機(jī)面板上的K5按鈕，使繼電器K5得電后，K5的常開觸點閉合，入戶門燈L1點亮，同時K5的常閉觸點打開，使紅外傳感器模塊1上的繼電器K1的線圈不能得電，屏蔽了紅外傳感器模塊1。再次點擊手機(jī)面板上的K5按鈕，使繼電器K5失電后，K5的常開觸點打開，同時K5的常閉觸點閉合，紅外傳感器模塊1上的繼電器即可恢復(fù)作用。

圖1 燈光控制電路模塊化設(shè)計原理

圖2 繼電器控制原理

臥室主燈的控制電路設(shè)計和入戶門燈相同，采用紅外傳感器模塊2控制。臥室主燈的控制原理是：當(dāng)紅外傳感器模塊2感應(yīng)到人體信號的時候，其自帶的繼電器K2線圈得電，K2常開觸點閉合，臥室主燈L2點亮。由于臥室主燈照明時間因人而異，故熄滅時間的長短由用戶在模塊2自帶的延時裝置靈活設(shè)置。另外，為了提供更多的方便，臥室主燈L2的開和關(guān)，和入戶門燈L1一樣，也可以由手動開關(guān)S2和WiFi遠(yuǎn)程控制模塊上的K6觸點控制，工作原理相同。

客廳是人們主要的活動場所，所以在設(shè)計時會采用光電傳感器自動控制。即當(dāng)光電傳感器模塊1感應(yīng)到光照度弱的時候，其自帶的繼電器K3得電，K3的常開觸點閉合，客廳主燈點亮，反之，客廳主燈熄滅。手動開關(guān)S3平時應(yīng)處于閉合狀態(tài)，當(dāng)不需要客廳主燈照明時，可以將S3斷開。另外，客廳主燈的控制，同樣也可以由WiFi遠(yuǎn)程控制模塊上的K7繼電器在手機(jī)上控制，更加方便，工作原理和入戶門燈L1相同。另衛(wèi)生間照明原理和客廳主燈照明相同。

當(dāng)需要全屋照明設(shè)備熄滅時(睡眠模式），由WiFi遠(yuǎn)程控制模塊上的K9繼電器控制。在手機(jī)控制面板上使繼電器K9得電后，K9的常閉觸點打開，由圖2可知，繼電器控制電路被斷開，所有的照明設(shè)備失電，全屋照明熄滅。手動開關(guān)S為安全開關(guān)，即當(dāng)照明設(shè)備出現(xiàn)安全故障時，可以迅速斷開手動開關(guān)S，切斷整個電路，確保用電安全。

2 結(jié)語

對智能家居燈光控制電路的模塊化設(shè)計，設(shè)計者可以使照明功能基本相同的每個房間或每盞燈的電路設(shè)計實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。如廚房的照明，由于廚房并非主要的活動場所，僅僅是人們餐食料理的地方，故照明電路的設(shè)計可以參照臥室主燈。同理，晚上人們很少到陽臺活動，故陽臺的照明電路設(shè)計可以參照入戶門燈。由此可知，智能家居燈光控制電路由于采用了模塊化設(shè)計，降低了電路設(shè)計的難度，簡化了電路元器件的種類，方便了電路的布線以及元器件的安裝和維護(hù)，使智能家居系統(tǒng)的運行呈現(xiàn)高效率、低成本、低能耗的特點。