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(hào)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)基于D203S高校樓宇智能照明控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高校教室照明時(shí)間和空間控制。系統(tǒng)由傳感器采集電路，OP07信號(hào)調(diào)理電路，ADC0832采樣電路，DS1302時(shí)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(shí)時(shí)控制照明。經(jīng)測(cè)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(chǎng)所照明控制。

　　引言

　　隨著社會(huì)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(huì)主題與焦點(diǎn)，通過科技手段節(jié)能勢(shì)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(shí)間自動(dòng)調(diào)整照明時(shí)間。

　　模式一控制簡(jiǎn)單、成本較低，根據(jù)學(xué)生作息時(shí)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(duì)弱光不敏感，當(dāng)自然光強(qiáng)度大于燈光時(shí)，很難發(fā)現(xiàn)燈光亮滅[1];同時(shí)易出現(xiàn)一個(gè)人甚至沒有人在教室整個(gè)教室燈光通明，浪費(fèi)嚴(yán)重。模式二控制相對(duì)復(fù)雜、成本較高，控制不靈活只能從時(shí)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(jì)了一種樓宇智能照明控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅;將教室分為若干區(qū)域自動(dòng)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(shí)間和空間上實(shí)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(yùn)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(gè)控制源和8個(gè)工作模塊。兩種工作模式即智能模式與人工模式;兩個(gè)控制源即輻射紅外線與光照亮度;8個(gè)工作模塊即信號(hào)采集、信號(hào)調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、CPU、定時(shí)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(hào)，亮度較強(qiáng)時(shí)，開關(guān)繼電器斷開照明電燈熄滅，光照亮度實(shí)現(xiàn)照明控制;雙源方式由熱釋紅外傳感器采集人體移動(dòng)輻射紅外線，將移動(dòng)輻射紅外線轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷蹼娦盘?hào)，通過信號(hào)調(diào)理電路將微弱電信號(hào)放大、比較、限幅，輸出電信號(hào)送單片機(jī)處理，控制開關(guān)繼電器控制照明，實(shí)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(cè)，實(shí)現(xiàn)教室分區(qū)域管理;由于人體移動(dòng)時(shí)熱釋紅外傳感器才會(huì)檢測(cè)到人體輻射紅外線，系統(tǒng)采用定時(shí)器在時(shí)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(dòng)啟動(dòng)智能模式，實(shí)現(xiàn)教室照明分時(shí)、分區(qū)域自動(dòng)控制與管理。

　　硬件設(shè)計(jì)

　　熱釋電紅外傳感器

　　紅外線探測(cè)分為主動(dòng)探測(cè)與被動(dòng)探測(cè)，被動(dòng)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(cè)采集物體輻射紅外線，根據(jù)物體不同輻射信號(hào)波長(zhǎng)不同辨別運(yùn)動(dòng)生物與非生物，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，雙側(cè)探源熱釋紅外傳感器結(jié)構(gòu)如圖2。