節(jié)約能源的低功耗占有傳感器

1 前言

能源危機(jī)和環(huán)境污染是我們經(jīng)常談?wù)摰膬纱笤掝}，也是我們必須要解決的兩個(gè)問題。技術(shù)的進(jìn)步將有助于我們節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境。

隨著各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展，用于照明的電能消耗越來越大，節(jié)約照明用電的問題倍受關(guān)注。除改進(jìn)照明燈具外，開發(fā)照明控制器，根據(jù)人們?cè)谏a(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)、工作中對(duì)照明的實(shí)際需要自動(dòng)的開、閉照明燈，杜絕不必要的浪費(fèi)，是降低照明能耗的重要途徑。目前，對(duì)街道路燈和樓道路燈的自動(dòng)控制技術(shù)已趨于成熟，但用于學(xué)習(xí)、工作和公共場(chǎng)所的照明控制技術(shù)卻嫌薄弱。在這些場(chǎng)所，人的活動(dòng)情況比較復(fù)雜，對(duì)照明的控制技術(shù)要求較高，路燈控制中的單純的時(shí)控、聲控、光控和一般意義上的人體感應(yīng)控制都難于滿足要求。
本文介紹一種具有全數(shù)碼、微處理器線路，可連續(xù)分析被控對(duì)象的實(shí)時(shí)占有模式、持續(xù)調(diào)整最大性能設(shè)置的多技術(shù)傳感器――占有傳感器。占有傳感器，也稱為動(dòng)作傳感器，為我們提供了一種價(jià)廉、有效地節(jié)約能源的方法。這是由于當(dāng)房間或某一工作場(chǎng)所沒有被占有時(shí)，它可以自動(dòng)切斷電源，在商用、學(xué)校及一些公共場(chǎng)所，由于照明用電的損耗占了整個(gè)耗電量的40％左右，所以占有傳感器對(duì)于減少能量損耗起了非常重要的作用。并且這類傳感器采用被動(dòng)式紅外線、超聲波感應(yīng)或其它技術(shù)，也可將多種技術(shù)集成于同一設(shè)備，以達(dá)到最佳的運(yùn)動(dòng)探測(cè)性能，能夠消除由于氣流等單調(diào)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的錯(cuò)誤觸發(fā)。所以該傳感器可提供無故障、“裝后無憂”的照明控制方案。

2占有傳感器

2.1 定義及組成

占有傳感器是一種具有控制功能的電傳感器，它可以根據(jù)所感應(yīng)的空間是否被占有或根據(jù)預(yù)先設(shè)定的光照值來控制電源，以控制照明系統(tǒng)或采暖與通風(fēng)及制冷系統(tǒng)。占有傳感器主要有紅外、超聲、聲敏、混合等幾種類型。

占有傳感器實(shí)質(zhì)上是一種智能式的微控制器，主要有敏感元件、微處理器、信號(hào)接收與處理電路、開關(guān)及發(fā)光LED等部分組成。其中微處理器或稱作微控制器是采用美國Atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能的AVR 8-bit RISC微控制器，又稱作Atmega88。此微控制器屬于片上型微處理器，以CIP-51為內(nèi)核，它本身集成了許多外圍設(shè)備，如A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、1kB 的SRAM、可編程的8kB的 FLASH存儲(chǔ)器、512字節(jié)的EEPROM、一個(gè)內(nèi)部RC振蕩器等。所有的I/O端口的每一個(gè)引腳都置上拉電阻，根據(jù)要求可獨(dú)立地通與斷。片上定時(shí)器/計(jì)數(shù)器具有定時(shí)、捕獲、比較和PWM輸出等功能。Atmega88結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 Atmega88結(jié)構(gòu)組成

如上圖所示，在占有傳感器裝置內(nèi)裝有閃爍LED及開關(guān)S，與微控制器的I/O端口相連。由于微控制器的I/O引腳可以產(chǎn)生幅值為20mA的高電平，所以閃爍LED及開關(guān)S可以與微控制器直接相接而不必外接其它電路或電阻。通過紅外、超聲波、光學(xué)等傳感技術(shù)采集被占有區(qū)域相關(guān)的人的活動(dòng)及光照等情況，通過A/D轉(zhuǎn)換器，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果儲(chǔ)存在SRAM中，微控制器經(jīng)過分析并與保存在Flash存儲(chǔ)器中的設(shè)定值進(jìn)行比較，以控制占有區(qū)域內(nèi)燈的開、關(guān)或發(fā)出聲光報(bào)警等信號(hào)。

2.2 特征

（1）個(gè)性化的控制模式