智能家居照明系统设计

 家居照明     |      2019-11-16 15:36

  第37 卷, 增刊V 0 1. 37S u p p le m e n t红外与激光工程In f r a r e da n dL a se rE n g in e e r in g20 0 8 年4 月A p r . 2 0 0 8智能家居照明系统设计杨平, 李少林, 谭刚林( 桂林电子科技大学机电工☆△◆◇•■★▼▲■程学院, 广西桂林54 10 0 4 )摘要: 照明系统是室内环境的一个重要能源消耗对象, 目前浪费较严重。 设计了一种智能化、节能型的照明控制系统, 包括光照度控制装置、 红外线人体感应装置、 P C 机图形化可视界面三大部分。 通过传感器检测环境光照度的变化分组调节灯具的开闭, 维持合理的照度水平, 红外线人体感应装置来实现区域内电源的智能控制, 避免了人为忘记关灯等浪费现象, 最后使用V isu a l C # 20 0 5实现实时监控的P C 机图形化可视界...

  第37 卷, 增刊V 0 1. 37S u p p le m e n t红外与激光工程In f r a r e da n dL a se rE n g in e e r in g20 0 8 年4 月A p r . 2 0 0 8智能家居照明系统设计杨平, 李少林, 谭刚林( 桂林电子科技大学机电工程学院, 广西桂林54 10 0 4 )摘要: 照明系统是室内环境的一个重要能源消耗对象, 目前浪费较严重。 设计了一种智能化、节能型的照明控制系统, 包括光照度控制装置、 红外线人体感应装置、 P C 机图形化可视界面三大部分。 通过传感器检测环境光照度的变化分组调节灯具的开闭, 维持合理的照度水平, 红外线人体感应装置来实现区域内电源的智能控制, 避免了人为忘记关灯等浪费现象, 最后使用V isu a l C # 20 0 5实现实时监控的P C 机图形化可视界面。关键词: 照度;人体感应;微机接口中图分类号: T N 216文献标识码: A文章编号: 1007 . 227 6( 2008)增( 几何量)一031603In te llig e n th o m elig h tin gsy ste mY A N GP in g , L IS h a o lin , T A NG a n g lin( S ch o o lo fM e ch a n ica l&E le ctr o n icE n g in e e r in g , G u ilin U n iv e r sityo fE le c tr o n ic &T e c h n o lo g y , G u ilin54 10 0 4 , C h in a )A b str a c t: L ig h tin g sy ste mis a nim p o rta n t e n e r g y c o n su m p tio n o bjectw ith in d o o ren v iro n m en t, a tp resen t, th ereis a ser io u s w a step h e n o m e n o n . D e sig n in go n e k in d o f in tellectu a liza tio n a n dth ee n e r g y sa v in gf ig h tin gco n tr o lsy ste m . T h e sy ste mco n sists o fth reep a r ts, w h icha r e illu m in a n ceco n tr o llin gd e v ic e , th ein f r a r edh u m a nb o d yin d u c e d e v ic e , th e in terf a ce o nP Cm a c h in e w h ic hp r esen tsinf ig u r esa n dd ia g r a m sv isu a l. T h isd e sig nw h ic h u s e s th e s e n s o r a s th e illu m in a n ce e x a m in a tio nc o m p o n e n tto co n tr o l th ef ig h to ng r o u p a c c o r d in gto th ech a n g eo fen v ir o n m en tillu m in a tio n , m a in ta in sar e a so n a b le lev el o fillu m in a n ce, th ein f r a r edh u m a nb o d yin d u c e d e v ic erea liz in gP o w e r S O u rC e Sin tellig en tco n tr o l a v o id s w a step h e n o m e n aw h ic h is d u e to th e a rtif icia ln e g f ig e n c e f o r g o ta n d S Oo n , F in a lly ,th erea l tim e in terf a ce o n P Cm a c h in e w h ic hp r esen tsinf ig u resa n dd iag ram sv isu a l is m a k e db yV isu a l C # 20 0 5.K e yw o r d s: Illu m in a n c e ; H u m a nb o d yin d u ctio n ;M ic r o c o m p u te rc o n n e c tio n0 引 言我国是一个人口众多的、 资源相对不足的国家, 发展节约型、 创新型社会今后是我国的一项长期基本国策。 19 9 3年11月 国家经贸委开始启动中国绿色照明工程, 并于19 9 6年正式列入国家计划。 国外智能照明产品价格太高, 而国内由于受消费意识、 市场环境、 产品价格等影响, 一直没有◆◁•太大的改进。 针对家居照明的特点, 提出了相应的节能措施, 设计了相应的智能照明装置。 介绍了光照度的检测、 标定以及红外人体感应原理,重点介绍设计的照明装置各个模块的原理与设计思路,实现了硬件和软件的制作。1光照度的检测1. 1光照度的含义光照度是指落在表面单位面积上的光照总量或光通量( 如图1所示)。 它由符号E 表示。 计量单位收藕E l期: 20080407作者简介: 杨平( 19 83. ), 女, 重庆人, 硕士, 主要研究方向为先进电子制造研究工作。 E m a il: y a n g p in 9 04 0224 @ 163. co rn 增刊杨平等: 智能家居照明系统设计3 17是勒克斯( 1x )。 1 lx 等于1流明/平方米( 1m /m 2)//Ll一Ⅲum iE = h a m /U n ita m,\U n it& m图1光照度的含义F ig . 1★▽…◇M e a n in go fillu m in a tio n光照度是对被照地点而言的, 但又与被照射物体无关。 一个流明的光, 均匀射到1 m 2的物体上, 照度就是1 lx 。 照度的测量, 用照度表, 或▽•●◆者叫勒克斯表、 lu x 表。 一般用的白炽灯泡是: 一个20 W 灯从l m 高处照下来的照度是30 lx , 4 0 w 是7 5 1x ,10 0★◇▽▼•W 是2 3 0lx 。1. 2光照度值的标定采用分段线为标定后光照度与数字量变化的关系:[ 1lu m jy o_ ), I), H ly -图2光照度特性曲线C h a r a c te r istic c u r v e o fi▪…□▷▷•llu m in a tio n把该曲线按一定要求分成若干段, 在此设分成n段, 然后把相邻两段点之间的曲线用直线近似, 这样可以利用线性方法求出输入值x 所对应的输出值, 这就是线性插值法。 设输入值在( 五, X 汁1)之间, 则其对应的输出值Y 可由下式求得::Yi+(x-YYX X i)她( 1)( 1)=+)尘盐卫X i十1一X f简化后得:Y = Y f + k j( x x i)( 2)直线的斜率:k: 监进X i. 1一X i( 3)7由公式( 3)可知, 只要n 取得足够大就可获得良好的精度。2红外人体感应原理设计要求在有人在时候, 通过人体热释电红外开关, 感应到人的存在与否后输出信号控制区域电源的通断。 选用具有较高性能的传感信号处理集成电路的B IS 0 0 0 1芯片。 它配以热释电红外传感器和少量外接元器件就可构成被动式的热释电红外开关、 报警用人体热释电传感器等【2J。 管脚功能如图3所示。10 U T1矾一1矾+ 2D 4 20 L rIV D D mV CAV O R R I R C l R C 2 R r 2 V S S V R F 以tE S E T图3B IS 0 0 1的引脚图F ig . 3P inm a po f B IS 0 0 1B IS 0 0 0 1是由运算放大器、 电压比•●较器、 状态▲●…△控制器、 延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路31。 不可重复触发工作方式下的波形如下图4 所示。Ⅶ皇j凼≯兰与i三A]V Sivc4f1~V 0 . 厂]. 广]图4 不可重复触发的工作方式F ig . 4O w in gtoth en o n d u p lic a tio no fw o r k m e th o d s可重复触发的工作方式如图5所示。V z当萌黯搀ivsn_ 卜n- JuU 忆A 厂'f了~vc玉■■1Lv o 厂]厂丁]i图5可重复触发的工作方式F ig . 5O w in gtoth ed u p lic a tio no fw o r km e th o d s针对电路设计的特点, 选择可重复触发方式: 因为要求检测到人的时候有一定的延时, 防止有的人进来一下就出去了, 在延时后如果V S 仍然有高脉冲,证明有▲=○▼人在, 这时候低电平触发, 使单片机产生中断。 3 18红外与激光工程: 高精度几何量光电测量与校准技术第37 卷3硬件电路设计智能家具照明硬件系统核心采用单片机控制, 包括了光照度控制模块和红外人体感应模块, 用发光二极管模拟家居照明, 通过单片机接受和处理检测到的信号, 控制相应的装置, 实现智能照明。3. 1光照度控制模块光照度控制模块分为检测、 A /D 转换、 光▪▲□◁照度补•☆■▲偿装置。 考虑到响应时间、 电路简单等因素, 光照度检测采用通用的光敏二极管, 通过和运放组成照度计电路, 当把光敏二极管的两端连接起来的时候, 就会产生与光照度成正比的电流, 这就是短路电流14 ]。 由于电流很小, 所以经过运算放大器的放大作用同时转换成电压送入A /D 转换输入单片机去处理, 光照度补偿装置采用发光二极管模拟。 图6为简单照度计电路。图6 简单的照度计电路F ig . 6S im p leillu m in o m eter cir cu it3. 2红外人体感应模块一人体热释感应模块主要由红外探头、 热释电传感器处理芯片和继电器组成, 相关电路如图7 所示。图7 热释电红外人体感应原理图F ig . 7P y r o e le c tr icin f r a r e d s e n s o rb o d ysc h e m a tic由红外探头检测到人的信号, 通过热释电传感器处理芯片处理控制继电器开关闭合与断开51。 当继电器闭合时, 单片机控制执行程序, 打开有人区域的电源。3. 3可视化人机界面模块为了使设计的电路更加智能化, 使人们能够直观的看到光照度地变化, 需要有一个监控系统能方便地观察到光照度的改变, 可以随时地对光照度进行监控。 采用单片机作为下位机, P C 机作为上▷•●位机, 利用M A X 232作为电平转换来进行串行通讯的软硬件实现方法。通过V isu a l C # 20 0 5编程可观察到光照度的变化曲线□◁和显示相应的灯光变化。 从图8 中可以清楚地看到环境光照度的变化以及在实际工作中应该亮的灯的数量, 同时还增加了保存记录和当时时间的显示,使界面更加的智能化、 人性化。图8 光照度监控系统微机界面F ig . 8C o m p u te rm o n ito r in g sy ste min te r f a c e o fillu m in a tio n4 结语随着人们生活水平的提高, 对家居的照明系统要求也日益提高, 设计的简△▪▲□△易智能家居照明系统, 实现了对光照度变化和红外人体感应的智能控制, 仍然存在许多不足之处: 如数字化水平不高; 光照度的标定精度小等。 随●着数字化水平的不断提高, 还有待研究者进一步研究数字化、 高可靠性、 经济的智能家居照明系统, 为建设节约型社会贡献力量。参考文献:【1]S U T ie li, G U A NZ h e n h a i, S U N L ih o n g . S e n so ra n ditsin te r f a c etech n o lo g y [ M ]. B eijin g : C h in aP e tr o c h e m ic a lP ress, 20 0 0 .[ 2】K A N GI , P A R K T , M U NS . O n e b o d ie dh u m id itya n dtem p er a tu r es e n s o rh a v in ga d v a n c e dlin ea r itya t lo w a n dh ig hr ela tiv eh u m id ityra n g e[ J]. S en so rsa n d A c tu a to r sB : C h em ica l, 2001, 7 6( 1. 3): 322- 326.【3 ]X I EZ im e i. E le ctr o n ic cir cu itd esig n . E x p erim en t. T estin g [ M ]. W u h a n :H u a z h o n g U n iv e r sityo fS c ie n c e a n dT e c h n o lo g y P ress, 20 0 3.14]S O N G J I N GB a n g y a n . sen so rP r a ctica l circu itd e sig na n dp ro d u ctio n [ M 1.B eijin g : S cien ceP ress, 20 0 5.tS]A R S H A K K I,T W O M E Y K . In v e sf ig a f io n in to a n o v e lh u m ia itysensor吨atmorntel/tpednre阴M lal捌ecn★△◁◁▽▼DI】 砖j咖maL嬲3: 213-220. 智能家居照明系统设计作者:杨平, 李少林, 谭刚林作者单位:桂林电子科技大学 机电工程学院, 广西 桂林 541004 本文链接: http: //d. g. wanfangdata. com. cn/Conference_6570476. aspx

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