光電子課程設計--教室用自動照明開關

1、<p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　課程名稱 光電子學課程設計 _</p><p>　　題目名稱 教室用自動照明開關 </p><p>　　學 院 數(shù)理學院 _ </p>

2、;<p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著能源的日益緊張，黨和國家對節(jié)能工作的重視程度不斷提高，提出了“建設節(jié)約型社會”的號召。教育部也積極響應，提出了“建設節(jié)約型高?！钡奶栒伲咝９?jié)能工作也在全國各地蓬勃開展起來。高校作為培養(yǎng)高素質人才的搖籃，提倡節(jié)約的意義也就顯得更加重大而深遠。教室作為高校教學的重要場所，一般采用開放式管理模式為主，學生基本上無固定的班級

3、教室，無固定的座位；而樓宇管理人員僅負責衛(wèi)生或保衛(wèi)工作。因此，造成了白天長明燈，晚上無人也開燈，人少燈全開的浪費現(xiàn)象，這在高校司空見慣。從早晨開放到晚上清場，教室照明燈具一直處于開啟的現(xiàn)象在高校中是普遍存在的。雖然教室的照明負荷在整個學校用電負荷中所占的比重不算太大，但是由于它們的數(shù)量眾多，使用時間最長，使得它們在整個學校用電量中所占的比重一直居高不下，因而造成的用電浪費也就十分驚人。</p><p>　　因此，

4、我們設計了教室照明節(jié)能智能控制系統(tǒng)。按照國家標準的規(guī)定，教室照明的功率密度約為10Wm-2，假設教室的平均面積為100m2，則照明負荷約為1kW。如果每天正常使用時間為15小時，那么，一天每間教室的用電量為1kW×15h＝15 kWh，學生年在校為270天，則年用電量約為4050kWh。如果學校按照100m2折合教室數(shù)量為200間，則照明用電量為81萬度左右。若節(jié)電率以平均30%計算，則一年可節(jié)電24.3萬度，可節(jié)約電費15～

5、20萬元左右，以上估算還未包括線損和燈具長時間開啟而損壞的部分。從以上計算可以看出，教室照明節(jié)能絕不是微不足道的，即使單從經濟效益來看，完全也是大有可為的，而且節(jié)能是一項長期的收益。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、方案論證</b></p><p><b>　　1.1 方

6、案原理</b></p><p>　　1.2 所用主要元器件</p><p><b>　　二 、設計與分析</b></p><p>　　2.1 裝置圖以及電路圖</p><p>　　2.2 所用主要元器件</p><p><b>　　2. 3 工作情況</b><

7、;/p><p><b>　　三、相關計算</b></p><p><b>　　四、結論與分析</b></p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p><b>　　六、總結</b></p><p><b>　　

8、一、方案論證：</b></p><p><b>　　1.1方案原理：</b></p><p>　　教室照明節(jié)能智能控制系統(tǒng)是根據(jù)判別光照度強弱和人體特定紅外波譜感應原理，結合人體感應傳感器技術，實現(xiàn)“按需用電”之目的。 當光線達到設定照度值時，節(jié)電裝置可自動關閉供電電源。即使打開開關，照明燈也不亮（即光線亮度夠時，室內有人燈也不亮）。當光線低于設定照度值時

9、，室內有人時，節(jié)電裝置自動接通電源，室內照明燈亮。當室內無人時，節(jié)電裝置延時8～12分鐘后，自動關閉供電電源（即光線亮度不夠時，室內有人時燈亮，無人時燈滅），實現(xiàn)節(jié)約用電的效果。</p><p>　　利用熱釋型紅外傳感技術，以人體溫度作為檢測參量，當人進入其探測區(qū)域內，實施對控制電路的驅動；同時在控制電路中加入光控門和自鎖電路，在室內照度達標的情況下，即使有人或有人強行開燈都不予支持，最大程度地杜絕了白天室內照度

10、達標情況下而開燈的浪費現(xiàn)象。設計中加入了光敏電阻來進行室內和室外光照度的分析和對比，從而來控制是否開燈；利用光電探測器對出入教室人員進行檢測，判斷教室是否有人。照明開關是由門與光雙重控制的，而且在延時期間內多次觸發(fā)。</p><p>　　1.2 所用主要元器件：</p><p>　　熱釋型紅外傳感、光電傳感器、光電三極管、光敏電阻、555定時器</p><p>　　

11、T觸發(fā)器、LED燈泡、若干電阻。</p><p><b>　　二、設計與分析</b></p><p>　　2.1裝置圖以及電路圖：</p><p>　　（1）主題電路圖： </p><p>　?。?）部分1熱釋電感應開關電路圖：</p><p>　　（2）部分2光電傳感器電路：</p

12、><p>　　2.2所用主要元器件：</p><p>　　熱釋電傳感器、光電傳感器、熱敏電阻、T觸發(fā)器、555定時器</p><p><b>　　2.3工作情況:</b></p><p>　?。?）本照明系統(tǒng)就主用利用熱釋電傳感器檢測教室區(qū)域化，用來可以做到有人就亮燈，即熱釋電傳感器檢測到教室有人就555定時器1引腳是高電壓

13、那么就會給使2導通燈亮。無人則1是低電壓使2成低電壓不導通燈滅。</p><p>　?。?）當光電傳感器檢測到有人進來和出去就會引起引腳3、5為高電壓，那么就使燈亮，當通過自鎖電路可以使檢測到人員的進入和出入，從而當教室沒人時可以做到延時，這時引腳4就會引起一定時延，在一定的時間內為高電壓。T=1.1（+）。</p><p><b>　　三、相關計算：</b><

14、/p><p>　　時延差：T=1.1（+）</p><p>　　=1.1（10K+1M）470u=8.6.</p><p><b>　　四、結論與分析：</b></p><p>　　節(jié)能照明系統(tǒng)能夠在節(jié)約教室用電上起到了很大的作用，設計結構簡單，而且代價也變較小，在以后的商業(yè)應用中得到很大的發(fā)揮，而且能夠更加的人性化，主要技

15、術指標：室內人員流動的檢測指標，光照度檢測指標，節(jié)能指標。比喻當夏天溫度過高我們可以采用人體紅外感應，進出入人員的檢測可以采用自鎖電路等等，所以在這幾方面我們還需要下功夫去攻克。</p><p><b>　　五、參考文獻：</b></p><p>　　[ 1] 郝鴻安編. 555 集成電路實用電路集[ M] . 上</p><p>　　海: 上

16、?？茖W普及出版社, 1989。</p><p>　　[ 2] 陳永甫主編. 555 集成電路應用800 例[ M] . 北</p><p>　　京: 電子工業(yè)出版社, 1992。</p><p>　　[ 3] 方德壽, 方榮生, 方佼編著. 實用電子小制作</p><p>　　[ M] . 北京: 國防工業(yè)出版社, 1993。</p&g

17、t;<p><b>　　六、總結：</b></p><p>　　現(xiàn)有的照明控制系統(tǒng)雖然產品和技術都己相對較成熟，卻多為針對普通建筑物如居民樓、辦公樓，多采用定時控制、場景控制或簡單的傳感器控制，很難滿足大學教室里人員多、流通性強等特點，所以有必要針對大學教室的特點，研究相應的照明控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)將控制對象具體定位為大學教室，以細化照明控制的實施方案，提出針對大學教室實現(xiàn)智能照明

18、節(jié)能控制方案和實施方法。</p><p>　　現(xiàn)在大學教室主要是利用開關控制照明，這種開關一般包括兩類:一類是定時開關結合手動方式，它結合學校的作息規(guī)律和室內人員對照明的需求來控制開關燈，以起到控制教室照明的作用。這種粗放式的控制方式很大程度上依賴于人的自覺性，很容易照成“長明燈”的出現(xiàn)。另一類是采用照度感應開關來自動控制燈具的開關，這是近幾年出現(xiàn)的技術，是對傳統(tǒng)以手動方式控制照明的一種很大的改進，主要實現(xiàn)在室內

19、光照度低于設定值并且檢測范圍內有人員存在時才開啟照明設備。</p><p>　　后一類開關在一定程度上避免了教室無人時出現(xiàn)長明燈和的現(xiàn)象，并能夠利用自然光源，實現(xiàn)節(jié)能。但存在一定的弊端。當環(huán)境溫度接近人體溫度時，靈敏度急劇下降。對靜止物不能探測，人員相對靜止時間如學生長時間保持一種固定姿態(tài)超過開關延時計數(shù)時間，燈具則會自動關閉，引起燈具間歇式起停，影響學生學習。當教室人員稀少，人員的進出和移動會造成教室內所有相關