本實(shí)用新型涉及一種教室照明節(jié)能控制裝置。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)外對于節(jié)能照明技術(shù)都展開了大量的研究；

1、從光源入手，采用節(jié)能燈，通過電子線路控制電流，使用三基色熒光粉實(shí)現(xiàn)高節(jié)能比例、高光效、高顯色指數(shù)的目的。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能燈比一般普通燈具節(jié)能50％以上，價格經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：節(jié)能燈照射的距離短，使用壽命不長；

2、部分節(jié)能裝置主要依靠降低線路整體電壓來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。優(yōu)點(diǎn)：安裝簡單，可以根據(jù)功率負(fù)載大小及線路實(shí)際情況量身定做，此種投資比較經(jīng)濟(jì)，節(jié)能比例在20-30％之間。缺點(diǎn)：受線路實(shí)際電壓的影響，節(jié)能效果不顯著且不穩(wěn)定。

3、近年來，市場上出現(xiàn)了智能單燈節(jié)電器。該產(chǎn)品利用扼流線圈降低電流，達(dá)到降低功率的目的。扼流線圈的切入受MCU電路控制，利用單片機(jī)對扼流線圈實(shí)現(xiàn)智能控制。在保留原有線路的基礎(chǔ)上，增加節(jié)能扼流線圈及MCU智能控制電路，實(shí)現(xiàn)降電流節(jié)能。根據(jù)不同時段對照度的不同需求，實(shí)行智能化控制，避免了電能的浪費(fèi)。同時,兼顧克服電網(wǎng)電壓波動、彌補(bǔ)集中調(diào)壓式因線損電壓降低帶來的對燈具的壽命的影響。優(yōu)點(diǎn)：對工作電壓不產(chǎn)生影響，可按預(yù)期的節(jié)電率要求達(dá)到最大的節(jié)電效果。缺點(diǎn)：對于校園應(yīng)用來說，投資較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目的：本實(shí)用新型方案為該教室照明節(jié)能控制裝置采用ATmege16作為主控核心，以教室實(shí)際光強(qiáng)度、是否有人存在等外界條件作為控制器的輸入?yún)?shù)，通過驅(qū)動電路，完成對教室照明裝置的智能控制。應(yīng)用該裝置比傳統(tǒng)的人員管理方式更加合理，充分地利用了教室照明資源，可以節(jié)約大量電能。裝置總體成本較低，實(shí)現(xiàn)簡單，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本實(shí)用新型技術(shù)方案如下：

教室照明節(jié)能控制裝置應(yīng)用ATmega16作為控制芯片，還包括：電源模塊、光強(qiáng)檢測模塊、人體感應(yīng)模塊等，其中電源模塊為專用的模塊供電，用戶可以通過模式選擇模塊來選擇相應(yīng)的工作模式，裝置中的光強(qiáng)度檢測模塊實(shí)時檢測外界光線，通過光敏電阻將光照度的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換(模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換)，轉(zhuǎn)換后的信號提供給單片機(jī)作為控制信號。單片機(jī)根據(jù)輸入信號控制PWM驅(qū)動電路來控制照明裝置的電壓。本裝置還特別增設(shè)了人體紅外感應(yīng)模塊，實(shí)時感知有人/無人情況，轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號傳遞給單片機(jī)，當(dāng)有人時，單片機(jī)將結(jié)合光強(qiáng)度檢測模塊的檢測結(jié)果控制照明裝置，給予光照度的補(bǔ)充。當(dāng)無人時，單片機(jī)將能夠做到及時關(guān)閉照明裝置。單片機(jī)控制單元為系統(tǒng)的核心，電源通過導(dǎo)線為單片機(jī)控制單元提供電能，模式選擇、A/D轉(zhuǎn)換(光強(qiáng)度檢測模塊采集光照度通過該模塊實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換)、人體紅外感應(yīng)三個模塊為單片機(jī)控制單元提供輸入量。單片機(jī)控制單元對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后通過導(dǎo)線為PWM驅(qū)動電路提供控制信號，PWM驅(qū)動電路的輸出的信號通過導(dǎo)線控制照明裝置(有人時)的光照強(qiáng)度，無人時，單片機(jī)控制單元通過導(dǎo)線可以直接關(guān)閉照明裝置，節(jié)省電能。

1)ATmega16具有低功耗、高性能、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。芯片自帶16kBFlash程序存儲器、512字節(jié)的EEPROM、1kB的SRAM、32個通用I/O口線，32個工作寄存器，支持片內(nèi)調(diào)試與編程,并且具備產(chǎn)生PWM波形的功能。芯片抗干擾能力強(qiáng)，完全可以滿足照明節(jié)能控制裝置的控制需要。

2)裝置的電源部分采用+5V直流電源，如圖2所示。

3)光強(qiáng)度檢測模塊充分利用光敏電阻的特性，當(dāng)外界光線強(qiáng)度變化時，光敏電阻的阻值也隨之變化，從而造成電阻兩端的電壓隨之變化，利用單片機(jī)的A/D功能完成模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號提供給單片機(jī)使用。

4)人體紅外感應(yīng)模塊采用了熱釋電紅外傳感器。只要物體的溫度高于絕對溫度(-273℃)，將產(chǎn)生分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動，其表面會持續(xù)地輻射紅外線，其波長范圍大約為0.78～1000μm。熱釋電紅外傳感器可以感測到這種物體表面輻射的肉眼無法辨識的紅外線，該種傳感器對溫度極其敏感?？紤]到熱釋電紅外傳感器的檢測靈敏度，本裝置配合菲涅爾透鏡使用，這將在一定程度上大大抑制環(huán)境的干擾作用。

有益效果

目前，大多數(shù)教室照明裝置的控制依然采用人工管理模式，在陽光充足或教室無人情況下，如果沒有及時關(guān)閉照明裝置，就會造成電能的大量浪費(fèi)，同時也將大大影響照明裝置的使用壽命。本裝置采用單片機(jī)芯片為控制核心，應(yīng)用人體紅外感應(yīng)模塊、光檢測電路，對教室光線亮度進(jìn)行采集，經(jīng)過單片機(jī)的邏輯判斷，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對教室亮度的控制，即教室有人并且光線照度不足的情況下進(jìn)行光照度的補(bǔ)充；而在不符合開燈條件的情況下保證照明裝置的關(guān)閉以及人走燈滅等功能，實(shí)現(xiàn)照明裝置的智能控制和節(jié)約電能的目的。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型方案電源模塊電路原理圖。

具體實(shí)施方式

采用ATmega16作為控制單元的主控單片機(jī)芯片，應(yīng)用專用的電源模塊供電，如圖2，電路核心IC采用集成穩(wěn)壓器7805，220V交流電通過降壓變壓器降壓后，經(jīng)過D1橋式整流電路整流，信號在分別經(jīng)過C1、C2濾波電容后，進(jìn)入7805輸入端，穩(wěn)壓處理后再經(jīng)過輸出端濾波電容作用后輸出+5V直流電壓。

用戶可以通過模式選擇模塊來選擇相應(yīng)的工作模式，裝置中的光強(qiáng)度檢測模塊實(shí)時檢測外界光線，通過光敏電阻將光照度的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，再經(jīng)過模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號提供給單片機(jī)作為控制信號。單片機(jī)根據(jù)輸入信號控制PWM驅(qū)動電路來控制照明裝置的電壓。本裝置還特別增設(shè)了人體紅外感應(yīng)模塊，實(shí)時感知有人/無人情況，轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號傳遞給單片機(jī)，當(dāng)有人時，單片機(jī)將結(jié)合光強(qiáng)度檢測模塊的檢測結(jié)果控制照明裝置，給予光照度的補(bǔ)充。當(dāng)無人時，單片機(jī)將能夠做到及時關(guān)閉照明裝置。

相關(guān)參數(shù)設(shè)定：

(1)當(dāng)人員進(jìn)入教室固定感應(yīng)范圍時輸出高電平(高3.3V)，人離開時則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平(低0.3V)；

(2)感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖?延時時間8s-15s)；

(3)人體傳感器工作電壓調(diào)節(jié)為DC3V～DC24V；

(4)靜態(tài)電流小于50μA，功耗低；

(5)工作溫度-15°～+60°之間，適應(yīng)性強(qiáng)。