光电子课程设计.doc
南方，你穿着黑衣裳走向天那些寂寞的花朵黑的花朵你是天鹅船唯一的花朵http:/www.sogou.com/sogou?query=%E8%AF%97%E6%AD%8C&pid=AQg4A课 程 设 计 课程名称 光电子学课程设计 _题目名称 教室用自动照明开关 学 院 数理学院 _ 专业班级 光信息科学与技术081班 学 号 089084002 学生姓名 操精明 指导教师_ 李海金 _2010年 12 月 18 日引言随着能源的日益紧张，党和国家对节能工作的重视程度不断提高，提出了“建设节约型社会”的号召。教育部也积极响应，提出了“建设节约型高校”的号召，高校节能工作也在全国各地蓬勃开展起来。高校作为培养高素质人才的摇篮，提倡节约的意义也就显得更加重大而深远。教室作为高校教学的重要场所，一般采用开放式管理模式为主，学生基本上无固定的班级教室，无固定的座位；而楼宇管理人员仅负责卫生或保卫工作。因此，造成了白天长明灯，晚上无人也开灯，人少灯全开的浪费现象，这在高校司空见惯。从早晨开放到晚上清场，教室照明灯具一直处于开启的现象在高校中是普遍存在的。虽然教室的照明负荷在整个学校用电负荷中所占的比重不算太大，但是由于它们的数量众多，使用时间最长，使得它们在整个学校用电量中所占的比重一直居高不下，因而造成的用电浪费也就十分惊人。因此，我们设计了教室照明节能智能控制系统。按照国家标准的规定，教室照明的功率密度约为10Wm-2，假设教室的平均面积为100m2，则照明负荷约为1kW。如果每天正常使用时间为15小时，那么，一天每间教室的用电量为1kW15h15 kWh，学生年在校为270天，则年用电量约为4050kWh。如果学校按照100m2折合教室数量为200间，则照明用电量为81万度左右。若节电率以平均30%计算，则一年可节电24.3万度，可节约电费1520万元左右，以上估算还未包括线损和灯具长时间开启而损坏的部分。从以上计算可以看出，教室照明节能绝不是微不足道的，即使单从经济效益来看，完全也是大有可为的，而且节能是一项长期的收益。目录一、方案论证1.1 方案原理1.2 所用主要元器件二 、设计与分析 2.1 装置图以及电路图2.2 所用主要元器件2. 3 工作情况三、相关计算四、结论与分析五、参考文献六、总结一、方案论证：1.1方案原理： 教室照明节能智能控制系统是根据判别光照度强弱和人体特定红外波谱感应原理，结合人体感应传感器技术，实现“按需用电”之目的。 当光线达到设定照度值时，节电装置可自动关闭供电电源。即使打开开关，照明灯也不亮（即光线亮度够时，室内有人灯也不亮）。当光线低于设定照度值时，室内有人时，节电装置自动接通电源，室内照明灯亮。当室内无人时，节电装置延时812分钟后，自动关闭供电电源（即光线亮度不够时，室内有人时灯亮，无人时灯灭），实现节约用电的效果。利用热释型红外传感技术，以人体温度作为检测参量，当人进入其探测区域内，实施对控制电路的驱动；同时在控制电路中加入光控门和自锁电路，在室内照度达标的情况下，即使有人或有人强行开灯都不予支持，最大程度地杜绝了白天室内照度达标情况下而开灯的浪费现象。设计中加入了光敏电阻来进行室内和室外光照度的分析和对比，从而来控制是否开灯；利用光电探测器对出入教室人员进行检测，判断教室是否有人。照明开关是由门与光双重控制的，而且在延时期间内多次触发。1.2 所用主要元器件：热释型红外传感、光电传感器、光电三极管、光敏电阻、555定时器T触发器、LED灯泡、若干电阻。 二、设计与分析 2.1装置图以及电路图：（1）主题电路图： （2）部分1热释电感应开关电路图：（2）部分2光电传感器电路：2.2所用主要元器件：热释电传感器、光电传感器、热敏电阻、T触发器、555定时器2.3工作情况:（1）本照明系统就主用利用热释电传感器检测教室区域化，用来可以做到有人就亮灯，即热释电传感器检测到教室有人就555定时器1引脚是高电压那么就会给使2导通灯亮。无人则1是低电压使2成低电压不导通灯灭。（2）当光电传感器检测到有人进来和出去就会引起引脚3、5为高电压，那么就使灯亮，当通过自锁电路可以使检测到人员的进入和出入，从而当教室没人时可以做到延时，这时引脚4就会引起一定时延，在一定的时间内为高电压。T=1.1（+）。三、相关计算：时延差：T=1.1（+）=1.1（10K+1M）470u=8.6.四、结论与分析：节能照明系统能够在节约教室用电上起到了很大的作用，设计结构简单，而且代价也变较小，在以后的商业应用中得到很大的发挥，而且能够更加的人性化，主要技术指标：室内人员流动的检测指标，光照度检测指标，节能指标。比喻当夏天温度过高我们可以采用人体红外感应，进出入人员的检测可以采用自锁电路等等，所以在这几方面我们还需要下功夫去攻克。五、参考文献： 1 郝鸿安编. 555 集成电路实用电路集 M . 上海: 上海科学普及出版社, 1989。 2 陈永甫主编. 555 集成电路应用800 例 M . 北京: 电子工业出版社, 1992。 3 方德寿, 方荣生, 方佼编著. 实用电子小制作 M . 北京: 国防工业出版社, 1993。六、总结：现有的照明控制系统虽然产品和技术都己相对较成熟，却多为针对普通建筑物如居民楼、办公楼，多采用定时控制、场景控制或简单的传感器控制，很难满足大学教室里人员多、流通性强等特点，所以有必要针对大学教室的特点，研究相应的照明控制系统。本系统将控制对象具体定位为大学教室，以细化照明控制的实施方案，提出针对大学教室实现智能照明节能控制方案和实施方法。现在大学教室主要是利用开关控制照明，这种开关一般包括两类:一类是定时开关结合手动方式，它结合学校的作息规律和室内人员对照明的需求来控制开关灯，以起到控制教室照明的作用。这种粗放式的控制方式很大程度上依赖于人的自觉性，很容易照成“长明灯”的出现。另一类是采用照度感应开关来自动控制灯具的开关，这是近几年出现的技术，是对传统以手动方式控制照明的一种很大的改进，主要实现在室内光照度低于设定值并且检测范围内有人员存在时才开启照明设备。后一类开关在一定程度上避免了教室无人时出现长明灯和的现象，并能够利用自然光源，实现节能。但存在一定的弊端。当环境温度接近人体温度时，灵敏度急剧下降。对静止物不能探测，人员相对静止时间如学生长时间保持一种固定姿态超过开关延时计数时间，灯具则会自动关闭，引起灯具间歇式起停，影响学生学习。当教室人员稀少，人员的进出和移动会造成教室内所有相关灯管引起开闭行为。所以，需要在此类照度感应开关的基础上开发更为智能化的照明控制方法和设备。针对上述弊端，我们开发了教室节能智能控制照明系统，突破了当前技术和照明系统单一化的瓶颈，将区域化控制以及人员出入智能控制结合在一起，设计结构简单易行，在不影响学生学习，保证照度要求的前提下，达到节约能源的目的。南方，你穿着黑衣裳走向天那些寂寞的花朵黑的花朵你是天鹅船唯一的花朵http:/www.sogou.com/sogou?query=%E8%AF%97%E6%AD%8C&pid=AQg4A
