基于熱釋電傳感器樓宇智能照明控制系統

　　摘要：分析了熱釋紅外線(xiàn)傳感器PIR輸出信號特點(diǎn)，設計基于D203S高校樓宇智能照明控制系統，實(shí)現高校教室照明時(shí)間和空間控制。系統由傳感器采集電路，OP07信號調理電路，ADC0832采樣電路，DS1302時(shí)鐘控制電路等部分構成，AT89C51分析處理采集和采樣數據，實(shí)時(shí)控制照明。經(jīng)測試系統工作穩定可靠、抗干擾性強、擴展性強，很大程度節約能源，可廣泛用于高校教室等公共場(chǎng)所照明控制。

　　引言

　　隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展，能源供應日趨緊張嚴重制約發(fā)展。節能減排已成當今社會(huì )主題與焦點(diǎn)，通過(guò)科技手段節能勢在必行。目前高校樓宇照明大部分處于粗獷管理模式，常見(jiàn)模式有以下兩種。

　　模式一：上課期間學(xué)生自行管理，節假日大樓物管派人管理;

　　模式二：根據學(xué)生作息時(shí)間自動(dòng)調整照明時(shí)間。

　　模式一控制簡(jiǎn)單、成本較低，根據學(xué)生作息時(shí)間、季節、天氣開(kāi)啟和關(guān)閉大樓照明系統;由于人眼在強光下對弱光不敏感，當自然光強度大于燈光時(shí)，很難發(fā)現燈光亮滅[1];同時(shí)易出現一個(gè)人甚至沒(méi)有人在教室整個(gè)教室燈光通明，浪費嚴重。模式二控制相對復雜、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)電路設計了一種樓宇智能照明控制系統，實(shí)現人來(lái)燈亮，人走燈滅;將教室分為若干區域自動(dòng)跟蹤人所處位置，根據位置調整教室照明，有人區域燈亮，無(wú)人區域燈滅，在時(shí)間和空間上實(shí)現照明控制，使控制更加合理，最大程度節約能源，降低運行成本，帶來(lái)顯著(zhù)經(jīng)濟效益。

　　系統原理

　　系統分為兩種工作模式、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(xiàn)與光照亮度;8個(gè)工作模塊即信號采集、信號調理、A/D轉換、CPU、定時(shí)模塊、照明開(kāi)關(guān)控制單元、電源、輔助模塊，系統結構如圖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，亮度較強時(shí)，開(kāi)關(guān)繼電器斷開(kāi)照明電燈熄滅，光照亮度實(shí)現照明控制;雙源方式由熱釋紅外傳感器采集人體移動(dòng)輻射紅外線(xiàn)，將移動(dòng)輻射紅外線(xiàn)轉變?yōu)槲⑷蹼娦盘?，通過(guò)信號調理電路將微弱電信號放大、比較、限幅，輸出電信號送單片機處理，控制開(kāi)關(guān)繼電器控制照明，實(shí)現人來(lái)燈亮、人走燈滅，人到教室不同區域由不同熱釋紅外傳感器檢測，實(shí)現教室分區域管理;由于人體移動(dòng)時(shí)熱釋紅外傳感器才會(huì )檢測到人體輻射紅外線(xiàn)，系統采用定時(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;節假日、晚自習自動(dòng)啟動(dòng)智能模式，實(shí)現教室照明分時(shí)、分區域自動(dòng)控制與管理。

　　硬件設計

　　熱釋電紅外傳感器

　　紅外線(xiàn)探測分為主動(dòng)探測與被動(dòng)探測，被動(dòng)熱釋電紅外傳感器PIR(Pyroelectric Infrared Radial sensor)以非接觸式、利用溫度變化探測采集物體輻射紅外線(xiàn)，根據物體不同輻射信號波長(cháng)不同辨別運動(dòng)生物與非生物，并轉換為電信號，雙側探源熱釋紅外傳感器結構如圖2。