專利名稱：教室照明無(wú)線檢測(cè)與控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教室照明無(wú)線檢測(cè)與控制裝置，屬于照明控制技術(shù)領(lǐng)域，主 要用于對(duì)教室照明環(huán)境的無(wú)線檢測(cè)和照度的無(wú)線控制，實(shí)現(xiàn)教室照明節(jié)能化和綠色化。
背景技術(shù)：
教室照明環(huán)境已成為影響教學(xué)質(zhì)量及學(xué)習(xí)效率的重要因素之一，引起越來(lái)越多的 人的關(guān)注。一般教室照明燈根據(jù)人眼對(duì)照度檢測(cè)判斷進(jìn)行手動(dòng)開(kāi)和關(guān)，由于節(jié)能意識(shí)淡薄 和管理方法的缺陷，教室長(zhǎng)期大量存在的“長(zhǎng)明燈”現(xiàn)象，造成大量能源的浪費(fèi)，同時(shí)，由于 人眼對(duì)照度檢測(cè)判斷上誤差，該開(kāi)燈時(shí)沒(méi)有開(kāi)，不需要開(kāi)燈時(shí)開(kāi)過(guò)多燈，導(dǎo)致教室照度的不 適又會(huì)影響到教師、學(xué)生的用眼健康。為此，目前出現(xiàn)多種教室照明調(diào)光技術(shù)和產(chǎn)品，如教室照明節(jié)能智能控制系統(tǒng) (實(shí)用新型專利200820075481. 2)，由光電辨向探測(cè)電路、磁控探測(cè)電路、微控制器、顯示器 電路及照明燈電路構(gòu)成，采用主動(dòng)式近紅外直射辨向探測(cè)器技術(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)檢測(cè)教室的實(shí)際人 數(shù)，采用磁敏傳感技術(shù)檢測(cè)座位上是否有人，微控器根據(jù)教室人數(shù)的多少分區(qū)域控制照明 燈，有人區(qū)域必須人數(shù)坐滿后再來(lái)人方可開(kāi)啟新區(qū)域的照明燈，實(shí)現(xiàn)人多多開(kāi)燈，人少少開(kāi) 燈，防止人少時(shí)分坐在幾個(gè)不同區(qū)域時(shí)開(kāi)啟多個(gè)區(qū)域照明燈造成用電浪費(fèi)。其不足是沒(méi)有 根據(jù)教室內(nèi)照度的變化控制照明燈，仍然存在該開(kāi)燈時(shí)沒(méi)有開(kāi)，不需要開(kāi)燈時(shí)開(kāi)過(guò)多燈問(wèn) 題。同時(shí)由于布線不便，分區(qū)域控制照明燈實(shí)施困難。又如，遠(yuǎn)紅外感應(yīng)節(jié)電裝置，利用遠(yuǎn)紅外技術(shù)實(shí)施對(duì)教室照明的每組燈進(jìn)行智能 化細(xì)化控制，當(dāng)白天室內(nèi)照度達(dá)標(biāo)使，不開(kāi)燈，室內(nèi)無(wú)人燈自滅，在室內(nèi)照度不達(dá)標(biāo)需要開(kāi) 啟照明時(shí)，根據(jù)學(xué)生坐落的位置自動(dòng)開(kāi)啟相應(yīng)的照明燈，實(shí)現(xiàn)了教室照明無(wú)人化自動(dòng)控制 管理；教室照明監(jiān)控器(實(shí)用新型專利200810235933. 3)，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)采集選定的檢測(cè) 范圍內(nèi)的光能量并傳遞到光電檢測(cè)元件，檢測(cè)系統(tǒng)將檢測(cè)信號(hào)與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，并 根據(jù)比較結(jié)果作出照明恰當(dāng)、照明不足或照明過(guò)度等檢測(cè)結(jié)論，根據(jù)得出的檢測(cè)結(jié)論作出 相應(yīng)開(kāi)、關(guān)燈提示；惠州大景調(diào)光控制有限公司的智能照明控制系統(tǒng)，采用分布式、總線型 結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中的每一個(gè)可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器均有自己的控制、存儲(chǔ)單元，各種感應(yīng)器和控制面 板、遙控接收器可直接連到鎮(zhèn)流器上，當(dāng)感應(yīng)器狀態(tài)變化或有鍵按下時(shí)，所連的鎮(zhèn)流器會(huì)按 照系統(tǒng)配置時(shí)確定的控制策略，通過(guò)總線發(fā)出命令，做出調(diào)光或開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景控 制、感應(yīng)控制等控制方式。以上技術(shù)和產(chǎn)品都能夠根據(jù)教室內(nèi)光照的變化控制照明燈，但存在共同問(wèn)題是均 采用有線方式檢測(cè)光照度，由于教室內(nèi)光照是否合適是以課桌面光照為準(zhǔn)，課桌與燈光控 制器之間是不允許布線，因此只能間接檢測(cè)課桌面光照度，與實(shí)際情況存在一定誤差，導(dǎo)致 照明燈控制不準(zhǔn)確，難于實(shí)現(xiàn)分區(qū)域控制照明燈。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述存在的問(wèn)題和不足，公開(kāi)一種教室照明無(wú)線檢測(cè)
3與控制裝置，能夠通過(guò)無(wú)線方式檢測(cè)教室課桌坐位上照度，與設(shè)定的照度下限k和照度上 限k比較，并結(jié)合課桌坐位上是否有人，實(shí)現(xiàn)對(duì)坐位上方的照明燈進(jìn)行開(kāi)啟和照度控制。本實(shí)用新型所需要解決的問(wèn)題是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的由一個(gè)無(wú)線光照控 制器和一個(gè)無(wú)線光照檢測(cè)器配對(duì)使用，每組日光燈管配置一對(duì)無(wú)線光照控制器和無(wú)線光照 檢測(cè)器。本實(shí)用新型所述的無(wú)線光照控制器包括無(wú)線單片機(jī)I1RF9E5通信模塊、人體紅外 傳感器及其檢測(cè)電路、光電耦合器、D/A轉(zhuǎn)換器、可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器及驅(qū)動(dòng)電路、供電模塊組 成；人體紅外傳感器及其檢測(cè)電路輸出位數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)光電耦合器光電隔離后，通過(guò)輸入 端口與無(wú)線單片機(jī)nRF9E5通信模塊相連，無(wú)線單片機(jī)nRF9E5通信模塊數(shù)字量控制信號(hào)通 過(guò)輸出端口與D/A轉(zhuǎn)換器相連，輸出模擬控制信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器 工作，供電模塊采用9伏電源供電，通過(guò)LM317穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給無(wú)線單片機(jī)、 傳感器和其它器件供電。本實(shí)用新型所述的無(wú)線光照檢測(cè)器包括無(wú)線單片機(jī)I1RF9E5通信模塊、照度傳感 器及其檢測(cè)電路、供電模塊組成；照度傳感器及其檢測(cè)電路輸出模擬量信號(hào)，通過(guò)模擬量端 口與無(wú)線單片機(jī)nRF9E5通信模塊相連，通過(guò)其內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器采集照度值，供電模塊采用 9伏干電池供電，通過(guò)LM317穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給無(wú)線單片機(jī)、傳感器和其它器件
^[共 o本實(shí)用新型通過(guò)無(wú)線光照控制器和無(wú)線光照檢測(cè)器設(shè)定、控制與檢測(cè)，具體包括 兩方面內(nèi)容1)在照明燈未開(kāi)啟狀態(tài)下，檢測(cè)日光燈管下方課桌坐位是否有人原來(lái)沒(méi)有人， 當(dāng)新出現(xiàn)人并達(dá)到、時(shí)間，檢測(cè)日光燈管下方課桌上照度，當(dāng)照度不足照度下限k時(shí)，則開(kāi) 啟照明燈半亮度狀態(tài)；如原來(lái)沒(méi)有人，現(xiàn)仍然沒(méi)有人出現(xiàn)，或者新出現(xiàn)人，但課桌上照度超 過(guò)照度下限k時(shí)，不作任何處理；2)在照明燈已啟動(dòng)狀態(tài)下，檢測(cè)日光燈管下方課桌坐位是否有人當(dāng)現(xiàn)在沒(méi)有 人，原來(lái)人離開(kāi)長(zhǎng)達(dá)、時(shí)間仍然沒(méi)有返回，則關(guān)燈；現(xiàn)在有人，檢測(cè)日光燈管下方課桌上照 度，當(dāng)照度在照度下限k和照度上限k范圍之內(nèi)，則保持照明燈亮度不變；當(dāng)照度仍然低于 照度下限k時(shí)，再加大照明燈照度到能夠控制余量的一半；當(dāng)照度高于照度上限k時(shí)，減小 照明燈照度一半本實(shí)用新型所述的無(wú)線光照控制器工作流程為1)軟硬件初始化，設(shè)定參數(shù)有照 度下限k、照度上限k，新出現(xiàn)人開(kāi)啟照明燈延遲時(shí)間、，人員離開(kāi)關(guān)照明燈延遲時(shí)間、； 2)照明燈下人體紅外檢測(cè)與有無(wú)判斷程序，通過(guò)讀取紅外傳感器檢測(cè)電路得到信號(hào)，判斷 照明燈下講臺(tái)旁、課桌坐位上有無(wú)人；3)照明燈下講臺(tái)課桌表面照度值采集獲取，通過(guò)與 無(wú)線照度檢測(cè)器無(wú)線通信，獲取照明燈下講臺(tái)、課桌表面照度值；4)講臺(tái)旁坐位上新出現(xiàn) 人照明燈啟動(dòng)，在新出現(xiàn)人延遲時(shí)間、后，當(dāng)照明燈下講臺(tái)課桌表面照度值小于照度下限 k時(shí)，開(kāi)啟照明燈半亮度，否則，不開(kāi)燈；5)講臺(tái)旁坐位上人離開(kāi)關(guān)照明燈，在照明燈已經(jīng)開(kāi) 著情況下，講臺(tái)旁、課桌坐位上人離開(kāi)時(shí)間達(dá)到時(shí)間、后，關(guān)照明燈；6)講臺(tái)旁坐位上有人 照明燈照度調(diào)節(jié)。在照明燈已經(jīng)開(kāi)著且講臺(tái)旁、課桌坐位上有人情況下，當(dāng)照明燈下講臺(tái)課 桌上表面照度值小于照度下限k，控制加大照明燈照度到能夠控制余量的一半；當(dāng)照度大 于照度上限k，控制減小照明燈照度一半；否則，照明燈照度不變。[0014]本實(shí)用新型所述的無(wú)線光照檢測(cè)器工作流程為1)軟硬件初始化；2)接受判斷無(wú) 線光照控制器的采集照度命令程序；3)采集照度傳感器信息程序；4)向無(wú)線光照控制器無(wú) 線發(fā)送照度信息程序。本實(shí)用新型的有益效果是安裝配置方便靈活，能夠分區(qū)域閉環(huán)控制照明燈，節(jié)約 電能，同時(shí)防止日光燈管頻繁開(kāi)、關(guān)，影響日光燈工作壽命。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的教室照明無(wú)線檢測(cè)與控制裝置的安裝平面示意圖圖2是本實(shí)用新型的無(wú)線光照控制器的結(jié)構(gòu)框圖圖3是本實(shí)用新型的無(wú)線光照控制器的工作流程圖圖4是本實(shí)用新型的無(wú)線光照檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)框圖圖5是本實(shí)用新型的無(wú)線光照檢測(cè)器的工作流程圖在圖中，1無(wú)線光照控制器，2無(wú)線光照檢測(cè)器，3日光燈管，4課桌，5講臺(tái)，6教室 門(mén)，7教室窗戶，8黑板。
具體實(shí)施方式
以一般普通教室(2間45平方米左右)為例，裝配11組日光燈管3 (每組2支80W， 共22支)，對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施進(jìn)行說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型所述的教室照明無(wú)線檢測(cè)與控制裝置，包括一個(gè)無(wú)線光 照控制器1和一個(gè)無(wú)線光照檢測(cè)器2配對(duì)使用，在課桌4、講臺(tái)5、教室門(mén)6、教室窗戶7以及 黑板8區(qū)域，每組日光燈管3配置一對(duì)無(wú)線光照控制器1和無(wú)線光照檢測(cè)器2。如圖2所示，本實(shí)用新型所述的無(wú)線光照控制器1包括無(wú)線單片機(jī)riRF9E5通信模 塊、人體紅外傳感器HP-708及其檢測(cè)電路、光電耦合器、D/A轉(zhuǎn)換器MAX504、可調(diào)光電子鎮(zhèn) 流器EMA-35D5及驅(qū)動(dòng)電路、供電模塊組成。人體紅外傳感器HP-708及其檢測(cè)電路輸出位數(shù) 字信號(hào)，經(jīng)過(guò)光電耦合器光電隔離后，通過(guò)輸入端口與無(wú)線單片機(jī)HRF9E5通信模塊相連， 無(wú)線單片機(jī)nRF9E5通信模塊數(shù)字量控制信號(hào)通過(guò)輸出端口與D/A轉(zhuǎn)換器MAX504相連，輸 出模擬控制信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器EMA-35D5工作，供電模塊采用9伏 電源供電，通過(guò)LM317穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給無(wú)線單片機(jī)、傳感器和其它器件供電。如圖3所示，本實(shí)用新型所述的無(wú)線光照控制器1的工作流程為1)軟硬件初始化。包括CPU的串行口、并行I/O端口、定時(shí)器、中斷和無(wú)線通信硬 件初始化程序，寄存器、各控制變量參數(shù)給定軟件初始化程序。設(shè)定參數(shù)有照度下限k (如 白天照度不低于200LUX，晚間照度不低于150LUX)，照度上限(如400LUX)，新出現(xiàn)人開(kāi)啟 照明燈延遲時(shí)間、(如10秒)，人員離開(kāi)關(guān)照明燈延遲時(shí)間、(如1分鐘)。2)照明燈下講臺(tái)坐位人紅外檢測(cè)與有無(wú)判斷。通過(guò)讀取紅外傳感器檢測(cè)電路得到 信號(hào)，判斷照明燈下講臺(tái)旁、課桌坐位上有無(wú)人，為照明控制提供依據(jù)。3)照明燈下講臺(tái)課桌表面照度值采集獲取。通過(guò)與無(wú)線照度檢測(cè)器無(wú)線通信，獲 取照明燈下講臺(tái)、課桌表面照度值。4)講臺(tái)旁坐位上新出現(xiàn)人照明燈啟動(dòng)。在新出現(xiàn)人延遲時(shí)間、后，當(dāng)照明燈下講臺(tái)課桌表面照度值小于照度下限k時(shí)，開(kāi)啟照明燈半亮度，否則，不開(kāi)燈。5)講臺(tái)旁坐位上人離開(kāi)關(guān)照明燈。在照明燈已經(jīng)開(kāi)著情況下，講臺(tái)旁、課桌坐位上 人離開(kāi)時(shí)間達(dá)到時(shí)間、后，關(guān)照明燈。6)講臺(tái)旁坐位上有人照明燈照度調(diào)節(jié)。在照明燈已經(jīng)開(kāi)著且講臺(tái)旁、課桌坐位上 有人情況下，當(dāng)照明燈下講臺(tái)課桌上表面照度值小于照度下限k，控制加大照明燈照度到 能夠控制余量的一半；當(dāng)照度大于照度上限k，控制減小照明燈照度一半；否則，照明燈照 度不變。如圖4所示，本實(shí)用新型所述的無(wú)線光照檢測(cè)器2包括無(wú)線單片機(jī)riRF9E5通信模 塊、照度傳感器TSL230B及其檢測(cè)電路、供電模塊組成。照度傳感器TSL230B及其檢測(cè)電路 輸出模擬量信號(hào)，通過(guò)模擬量端口與無(wú)線單片機(jī)nRF9E5通信模塊相連，通過(guò)其內(nèi)部A/D轉(zhuǎn) 換器采集照度值，供電模塊采用9伏干電池供電，通過(guò)LM317穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給 無(wú)線單片機(jī)、傳感器和其它器件供電。如圖5所示，本實(shí)用新型所述的無(wú)線光照檢測(cè)器2的工作流程為1)軟硬件初始化，包括CPU的并行I/O端口、中斷和無(wú)線通信硬件初始化程序，各 寄存器設(shè)定初值軟件初始化程序；2)接受判斷無(wú)線光照控制器的采集照度命令程序；3)采集照度傳感器信息程序；4)向無(wú)線光照控制器無(wú)線發(fā)送照度信息程序。本實(shí)用新型通過(guò)無(wú)線光照控制器1和無(wú)線光照檢測(cè)器2設(shè)定、控制與檢測(cè)，具體包 括兩方面內(nèi)容1)在照明燈未開(kāi)啟狀態(tài)下，檢測(cè)日光燈管下方課桌坐位是否有人原來(lái)沒(méi)有人， 當(dāng)新出現(xiàn)人并達(dá)到、時(shí)間(如10秒)，檢測(cè)日光燈管下方課桌上照度，當(dāng)照度不足照度下 限、時(shí)，則開(kāi)啟照明燈半亮度狀態(tài)；其它情況，如原來(lái)沒(méi)有人，現(xiàn)仍然沒(méi)有人出現(xiàn)，或者新出 現(xiàn)人，但課桌上照度超過(guò)照度下限k時(shí)，不作任何處理。2)在照明燈已啟動(dòng)狀態(tài)下，檢測(cè)日光燈管下方課桌坐位是否有人當(dāng)現(xiàn)在沒(méi)有 人，原來(lái)人離開(kāi)長(zhǎng)達(dá)、時(shí)間仍然沒(méi)有返回，則關(guān)燈；現(xiàn)在有人，檢測(cè)日光燈管下方課桌上照 度，當(dāng)照度在照度下限k和照度上限k范圍之內(nèi)，則保持照明燈亮度不變；當(dāng)照度仍然低于 照度下限k時(shí)，再加大照明燈照度到能夠控制余量的一半；當(dāng)照度高于照度上限k時(shí)，減小 照明燈照度一半。
權(quán)利要求一種教室照明無(wú)線檢測(cè)與控制裝置，其特征在于由一個(gè)無(wú)線光照控制器(1)和一個(gè)無(wú)線光照檢測(cè)器(2)配對(duì)使用，每組日光燈管(3)配置一對(duì)無(wú)線光照控制器(1)和無(wú)線光照檢測(cè)器(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教室照明無(wú)線檢測(cè)與控制裝置，其特征在于所述的無(wú)線 光照控制器(1)包括無(wú)線單片機(jī)HRF9E5通信模塊、人體紅外傳感器及其檢測(cè)電路、光電耦 合器、D/A轉(zhuǎn)換器、可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器及驅(qū)動(dòng)電路、供電模塊組成；人體紅外傳感器及其檢 測(cè)電路輸出位數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)光電耦合器光電隔離后，通過(guò)輸入端口與無(wú)線單片機(jī)nRF9E5 通信模塊相連，無(wú)線單片機(jī)nRF9E5通信模塊數(shù)字量控制信號(hào)通過(guò)輸出端口與D/A轉(zhuǎn)換器相 連，輸出模擬控制信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作，供電模塊采用9伏電源 供電，通過(guò)LM317穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給無(wú)線單片機(jī)、傳感器和其它器件供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教室照明無(wú)線檢測(cè)與控制裝置，其特征在于所述的無(wú)線 光照檢測(cè)器(2)包括無(wú)線單片機(jī)riRF9E5通信模塊、照度傳感器及其檢測(cè)電路、供電模塊組 成；照度傳感器及其檢測(cè)電路輸出模擬量信號(hào)，通過(guò)模擬量端口與無(wú)線單片機(jī)nRF9E5通信 模塊相連，通過(guò)其內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器采集照度值，供電模塊采用9伏干電池供電，通過(guò)LM317 穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給無(wú)線單片機(jī)、傳感器和其它器件供電。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種教室照明無(wú)線檢測(cè)與控制裝置。該裝置由一個(gè)無(wú)線光照控制器(1)和一個(gè)無(wú)線光照檢測(cè)器(2)配對(duì)使用，每組日光燈管(3)配置一對(duì)無(wú)線光照控制器(1)和無(wú)線光照檢測(cè)器(2)。本實(shí)用新型能夠通過(guò)無(wú)線方式檢測(cè)教室課桌坐位上照度，與設(shè)定的照度下限L0和照度上限L1比較，并結(jié)合課桌坐位上是否有人，實(shí)現(xiàn)對(duì)坐位上方的照明燈進(jìn)行開(kāi)啟和照度控制，安裝配置方便靈活，能夠分區(qū)域閉環(huán)控制照明燈，節(jié)約電能，同時(shí)防止日光燈管頻繁開(kāi)、關(guān)，影響日光燈工作壽命。
文檔編號(hào)H05B41/36GK201663747SQ20102010081
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者原瑾, 張夏蓉, 張西良, 張鋒, 李伯全, 李艷華, 毛翠云, 王禹生, 趙麗娟, 路欣 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)