基于熱釋電傳感器樓宇智能照明控制系統(tǒng)

　　摘要：分析了熱釋紅外線傳感器PIR輸出信號特點，設(shè)計基于D203S高校樓宇智能照明控制系統(tǒng)，實現(xiàn)高校教室照明時間和空間控制。系統(tǒng)由傳感器采集電路，OP07信號調(diào)理電路，ADC0832采樣電路，DS1302時鐘控制電路等部分構(gòu)成，AT89C51分析處理采集和采樣數(shù)據(jù)，實時控制照明。經(jīng)測試系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠、抗干擾性強(qiáng)、擴(kuò)展性強(qiáng)，很大程度節(jié)約能源，可廣泛用于高校教室等公共場所照明控制。

　　引言

　　隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源供應(yīng)日趨緊張嚴(yán)重制約發(fā)展。節(jié)能減排已成當(dāng)今社會主題與焦點，通過科技手段節(jié)能勢在必行。目前高校樓宇照明大部分處于粗獷管理模式，常見模式有以下兩種。

　　模式一：上課期間學(xué)生自行管理，節(jié)假日大樓物管派人管理;

　　模式二：根據(jù)學(xué)生作息時間自動調(diào)整照明時間。

　　模式一控制簡單、成本較低，根據(jù)學(xué)生作息時間、季節(jié)、天氣開啟和關(guān)閉大樓照明系統(tǒng);由于人眼在強(qiáng)光下對弱光不敏感，當(dāng)自然光強(qiáng)度大于燈光時，很難發(fā)現(xiàn)燈光亮滅[1];同時易出現(xiàn)一個人甚至沒有人在教室整個教室燈光通明，浪費嚴(yán)重。模式二控制相對復(fù)雜、成本較高，控制不靈活只能從時間上控制不能從空間上控制，能起一定節(jié)能作用，但作用有限。以下利用熱釋紅外傳感器相關(guān)電路設(shè)計了一種樓宇智能照明控制系統(tǒng)，實現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅;將教室分為若干區(qū)域自動跟蹤人所處位置，根據(jù)位置調(diào)整教室照明，有人區(qū)域燈亮，無人區(qū)域燈滅，在時間和空間上實現(xiàn)照明控制，使控制更加合理，最大程度節(jié)約能源，降低運行成本，帶來顯著經(jīng)濟(jì)效益。

　　系統(tǒng)原理

　　系統(tǒng)分為兩種工作模式、兩個控制源和8個工作模塊。兩種工作模式即智能模式與人工模式;兩個控制源即輻射紅外線與光照亮度;8個工作模塊即信號采集、信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、CPU、定時模塊、照明開關(guān)控制單元、電源、輔助模塊，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。智能模式可分為單源方式和雙源方式;單源方式由光敏電阻采集光照亮信號，亮度較強(qiáng)時，開關(guān)繼電器斷開照明電燈熄滅，光照亮度實現(xiàn)照明控制;雙源方式由熱釋紅外傳感器采集人體移動輻射紅外線，將移動輻射紅外線轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷蹼娦盘?，通過信號調(diào)理電路將微弱電信號放大、比較、限幅，輸出電信號送單片機(jī)處理，控制開關(guān)繼電器控制照明，實現(xiàn)人來燈亮、人走燈滅，人到教室不同區(qū)域由不同熱釋紅外傳感器檢測，實現(xiàn)教室分區(qū)域管理;由于人體移動時熱釋紅外傳感器才會檢測到人體輻射紅外線，系統(tǒng)采用定時器在時間上分段管理，上課期間仍然采用人工控制方式;節(jié)假日、晚自習(xí)自動啟動智能模式，實現(xiàn)教室照明分時、分區(qū)域自動控制與管理。

　　硬件設(shè)計

　　熱釋電紅外傳感器

　　紅外線探測分為主動探測與被動探測，被動熱釋電紅外傳感器PIR(Pyroelectric Infrared Radial sensor)以非接觸式、利用溫度變化探測采集物體輻射紅外線，根據(jù)物體不同輻射信號波長不同辨別運動生物與非生物，并轉(zhuǎn)換為電信號，雙側(cè)探源熱釋紅外傳感器結(jié)構(gòu)如圖2。