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智能灯光节能系统设计


随着现代工业的发展,人们对能源的需求不断增大,不可再生能源正逐步枯竭,但在日常生活中,人们对电能的浪费十分严重。在室内或走廊光线充足时灯光无法自行调节亮度,在白天或无人时电源也无法自行关闭,导致电能浪费严重,进一步加重了能源负担。针对传统灯光系统的不足,本文设计了一套根据室内或走廊光线强弱自动调节灯光亮度,在白天或无人时自动断电的智能灯光节能系统,本系统通过对灯光系统的智能化控制来达到节能的目的,旨在为人们提供更为高效,人性化的现实需求。

一、智能灯光节能系统简介

(1)系统组成部分:智能灯光节能系统由中枢控制系统和外围执行系统组成,中枢控制系统采用8位单片机,该型号的单片机具有稳定性强,处理数据速度快,价格相对低廉等优点,十分适合应用到本系统中。外围执行系统由ADC0832模块、光敏传感器、热释电红外传感器、继电器、新型节能灯等构成。两大系统间紧密配合,各模块间相辅相成,使其更好地实现根据周围环境的光线强弱及人员信息,实时智能调节灯光亮度及开闭的功能,减少对电能的浪费,减轻能源负担。

2)ADC0832模块:ADC0832模块采用8位分辨率、双通道A/D转换芯片,其输入输出电平与TTL/CMOS相兼容,当使用5V电源供电时可使输入电压在0~5V之间,符合单片机和智能灯光节能系统对电压的要求。该模块的芯片转换时间仅为32μs,具有双数据输出功能,此功能可作为该模块的数据校验,能有效减少数据误差。该模块还具备体积小,转换速度快且稳定性能强等特点,是智能灯光节能系统的重要组成部分。

3)光敏传感器:本系统采用灵敏型光敏电阻传感器,此传感器具有波形好,驱动能力强,对光线敏感度高的优点,并配有可调电位器能调节检测光线的亮度。当环境光线亮度达不到设定值时,DO端输出高电平,若超过设定值,则输出低电平,且DO输出端与单片机直接相连,通过单片机来实时检测光线亮度,驱动继电器模块,形成一个实时智能调节灯光亮度的光控开关。

4)人体红外感应模块:本系统采用的D-SUN PIR人体红外感应模块具有灵敏度高、可靠性强、超低功耗,超低电压工作模式的特点。该模块可全自动感应人体信息,当人进入其感应范围则输出高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平,输出低电平,方便与各类电路实现对接,其高低电平信号传至单片机,可使单片机实施智能检测周围人体信息。可设置光敏控制,使模块在白天或光线强时不感应人体信息,避免了电能的浪费,是外围执行系统的核心构成模块。

二、智能灯光节能系统工作原理及性能分析

该智能灯光节能系统由8位单片机作为主控系统,外围系统由ADC0832模块、光敏传感器、D-SUN PIR人体红外感应模块、继电器、新型节能灯等构成。灯座周围装有光敏传感器和热释电红外传感器,可检测周围环境的光照以及人员信息,光敏传感器和热释电红外传感器将信号传至单片机,经由单片机STC12C5A60S2加工处理,实现实时调节灯光亮度及开闭。当室内光线变弱时,将引起光敏电阻的阻值增加,ADC0832采集模拟信号转化为数字信号,并把信号传至单片机STC12C5A60S2控制系统,单片机通过检测信号数值的高低自动调节外围继电器的工作,继电器控制输出电压的大小,从而智能调节灯光的亮度。另外热释电红外传感器检测室内人体发出的红外线,当检测不到信号时,单片机判断为无人状态,控制继电器自动关闭节能灯的开关,从而实现智能控制灯的开闭。而且本产品能实现断电自锁功能,防止停电后突然来电对节能灯造成损害。

三、智能灯光节能系统的创新点与前景价值

本产品能实现灯光的智能控制,在节约能源的同时实现低排放,符合当今社会对绿色、节能、低碳生活的新要求。可实现全自动智能感应人体及周围环境的信息,当人进入其感应范围则输出高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平,输出低电平。可设置光敏控制,使模块在白天或光线强时不感应人体信息,减弱了环境对本产品的影响。本系统结构简单,容易操作,是一款高效节能、人性化的智能灯光节能系统。

本系统采用单片机智能控制,使产品更加智能化和高效一体化,目前市场上的同类产品智能化程度不高且产品制作成本高,本系统结构简单、容易操作,能为用户提供更为高效,人性化的现实需求,同时这款智能灯光节能系统所需材料价格低廉,产品制作成本不高,可以广泛的应用在学校、商场、工厂等用电量大的地方,可实现节能环保的功能,因此拥有广泛的市场应用前景,潜力巨大。

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