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基于光電傳感器的智能燈控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

發(fā)布時間:2011-11-16

中心議題:

  • 基于光電傳感器的智能燈控系統(tǒng)設(shè)計

解決方案:

  • 光敏傳感器電路
  • 光電傳感器應(yīng)用
  • 電燈控制電路設(shè)計


本文設(shè)計了一種基于光敏電阻和光電傳感器的智能燈控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要包括兩部分,一部分是以光敏電阻為主要功能元件的模塊,其作為檢測系統(tǒng)的啟動開關(guān),另一部分則是檢測系統(tǒng),其在晚上對是否有人通過進出口進行探測,并控制燈的亮或熄。一旦光線強度足夠低,檢測系統(tǒng)啟動,然后由光電傳感器進行實時探測,并向微控制器發(fā)送信號,微控制器對其信號進行處理后向MOC3061發(fā)送一個信號,最后在MOC3061的輸出端通過可控硅來控制燈是亮還是熄滅。

1 基于光電傳感器的智能燈控系統(tǒng)總體設(shè)計

本設(shè)計的改進之處是設(shè)計一個具有計數(shù)功能的模塊,我們可以使用對射型光電傳感器,如圖1所示在洗手間的進口處設(shè)置兩個發(fā)射源和兩個接收源,當(dāng)有人進或者出洗手問的門時,會阻擋光線,如圖2所示,接收處就接收不到設(shè)置光源發(fā)出的光信號,這時接收處的輸出端會發(fā)出一個信號,計數(shù)器就可以通過此信號進行計數(shù)。只要計數(shù)器里存儲數(shù)等于一時,系統(tǒng)控制燈亮,大于零時,該系統(tǒng)就會控制燈一直亮著,一旦為零,系統(tǒng)會控制燈延時一小段時間后自動熄滅。由于整個系統(tǒng)初啟動時無法判斷室內(nèi)是否有人,因而我們還會設(shè)置一個簡易開關(guān),供使用者進行手控,且為方便使用者能在夜間看到開關(guān)的位置,我們可以采用表面具有夜光性能的材料來做按鍵。光電檢測系統(tǒng)的啟動由光敏傳感器控制。

本系統(tǒng)中設(shè)計了兩個對射型光電傳感器,當(dāng)有人通過時,若是光路(1)先檢測到信號,則表明此人是進洗手間,計數(shù)器加1,若是光路(2)先檢測到信號,則表明此人是出洗手間,計數(shù)器減1,即兩個對射型光電傳感器是用來檢測和判斷是否有人進出洗手間。

2 硬件部分

2.1 光敏傳感器電路
光敏器件是指能將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕脑Ec發(fā)光管配合,可以實現(xiàn)電→光、光→電的相互轉(zhuǎn)換。常見的光敏元件有光敏電阻、光電二極管、光電三極管,本系統(tǒng)使用了光敏電阻。光敏電阻是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器;入射光強,電阻減小,入射光弱,電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換(將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化)。

單向可控硅是一種可控整流電子元件,能在外部控制信號作用下由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通,但一旦導(dǎo)通,外部信號就無法使其關(guān)斷,只能靠去除負(fù)載或降低其兩端電壓使其關(guān)斷。單向可控硅正向?qū)ㄊ芸刂茦O電流控制,根據(jù)此特性,在光敏電阻的作用下,利用單向可控硅作為檢測系統(tǒng)的啟動開關(guān)。
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本系統(tǒng)中將光敏電阻與單向可控硅配合使用,組成檢測電路的啟動開關(guān)電路。其原理圖如圖3所示。

白天,環(huán)境自然光線較強,RL呈低阻值(≤2kΩ,RL兩端交流電壓小于Q控制極的導(dǎo)通電壓(約0.65V+0.65V=1.3V),Q處于阻斷狀態(tài),檢測系統(tǒng)電源未啟動;夜晚,環(huán)境自然光線變暗,RL呈高阻值(>>1MΩ),Q從RL兩端獲得足夠觸發(fā)電壓而導(dǎo)通,檢測系統(tǒng)電源啟動。

2.2 光電傳感器
本系統(tǒng)使用的光電傳感器是對射型光電傳感器,兩組光電傳感器輸出端的信號經(jīng)過處理后分別送入單片機內(nèi),由單片機進行相應(yīng)的處理后再發(fā)出信號。原理圖如圖1、2所示。

2.3 燈控電路設(shè)計
本系統(tǒng)由光電傳感器檢測洗手間內(nèi)是否有人,單片機進行計數(shù),當(dāng)N不為零時,單片機會向與MOC3061芯片引腳相連的端口輸送信號,然后通過可控硅來控制燈的開、關(guān)。其中R3是雙向可控硅的門極電阻,當(dāng)可控硅靈敏度較高時,門極阻抗也很高,并上R3可提高抗干擾能力。 39Ω電阻和0.01μF電容組成浪涌吸收電路,防止浪涌電壓損壞雙向可控硅。其電路圖如圖4所示。

3 軟件部分

系統(tǒng)流程圖如圖5所示。其中N表示洗手間內(nèi)現(xiàn)有的人數(shù),當(dāng)檢測系統(tǒng)電源連上后,光電傳感器開始檢測,但系統(tǒng)不知道洗手間內(nèi)此時是否有人,默認(rèn)是無人,因而燈是不會亮的,這時按鍵可以用來對系統(tǒng)進行調(diào)整。當(dāng)光強增大到一定值時,檢測系統(tǒng)自動停止工作。


4 結(jié)束語

本系統(tǒng)解決了原有聲光控制系統(tǒng)中延長時間的長短問題,也達(dá)到了智能、節(jié)能的目的,但本系統(tǒng)是專門針對像洗手間這樣入口與出口在同一處的情況而設(shè)計的,應(yīng)用有一定的局限性,所以還需要進一步地改進,來擴展其應(yīng)用范圍。

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