光電子課程設(shè)計(jì)--教室用自動(dòng)照明開(kāi)關(guān)

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　課程名稱 光電子學(xué)課程設(shè)計(jì) _</p><p>　　題目名稱 教室用自動(dòng)照明開(kāi)關(guān) </p><p>　　學(xué) 院 數(shù)理學(xué)院 _ </p>

2、;<p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著能源的日益緊張，黨和國(guó)家對(duì)節(jié)能工作的重視程度不斷提高，提出了“建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”的號(hào)召。教育部也積極響應(yīng)，提出了“建設(shè)節(jié)約型高校”的號(hào)召，高校節(jié)能工作也在全國(guó)各地蓬勃開(kāi)展起來(lái)。高校作為培養(yǎng)高素質(zhì)人才的搖籃，提倡節(jié)約的意義也就顯得更加重大而深遠(yuǎn)。教室作為高校教學(xué)的重要場(chǎng)所，一般采用開(kāi)放式管理模式為主，學(xué)生基本上無(wú)固定的班級(jí)

3、教室，無(wú)固定的座位；而樓宇管理人員僅負(fù)責(zé)衛(wèi)生或保衛(wèi)工作。因此，造成了白天長(zhǎng)明燈，晚上無(wú)人也開(kāi)燈，人少燈全開(kāi)的浪費(fèi)現(xiàn)象，這在高校司空見(jiàn)慣。從早晨開(kāi)放到晚上清場(chǎng)，教室照明燈具一直處于開(kāi)啟的現(xiàn)象在高校中是普遍存在的。雖然教室的照明負(fù)荷在整個(gè)學(xué)校用電負(fù)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(shí)間最長(zhǎng)，使得它們?cè)谡麄€(gè)學(xué)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(fèi)也就十分驚人。</p><p>　　因此，

4、我們?cè)O(shè)計(jì)了教室照明節(jié)能智能控制系統(tǒng)。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，教室照明的功率密度約為10Wm-2，假設(shè)教室的平均面積為100m2，則照明負(fù)荷約為1kW。如果每天正常使用時(shí)間為15小時(shí)，那么，一天每間教室的用電量為1kW×15h＝15 kWh，學(xué)生年在校為270天，則年用電量約為4050kWh。如果學(xué)校按照100m2折合教室數(shù)量為200間，則照明用電量為81萬(wàn)度左右。若節(jié)電率以平均30%計(jì)算，則一年可節(jié)電24.3萬(wàn)度，可節(jié)約電費(fèi)15～

5、20萬(wàn)元左右，以上估算還未包括線損和燈具長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟而損壞的部分。從以上計(jì)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(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，完全也是大有可為的，而且節(jié)能是一項(xiàng)長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(guān)計(jì)算</b></p><p><b>　　四、結(jié)論與分析</b></p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　六、總結(jié)</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(qiáng)弱和人體特定紅外波譜感應(yīng)原理，結(jié)合人體感應(yīng)傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“按需用電”之目的。 當(dāng)光線達(dá)到設(shè)定照度值時(shí)，節(jié)電裝置可自動(dòng)關(guān)閉供電電源。即使打開(kāi)開(kāi)關(guān)，照明燈也不亮（即光線亮度夠時(shí)，室內(nèi)有人燈也不亮）。當(dāng)光線低于設(shè)定照度值時(shí)

9、，室內(nèi)有人時(shí)，節(jié)電裝置自動(dòng)接通電源，室內(nèi)照明燈亮。當(dāng)室內(nèi)無(wú)人時(shí)，節(jié)電裝置延時(shí)8～12分鐘后，自動(dòng)關(guān)閉供電電源（即光線亮度不夠時(shí)，室內(nèi)有人時(shí)燈亮，無(wú)人時(shí)燈滅），實(shí)現(xiàn)節(jié)約用電的效果。</p><p>　　利用熱釋型紅外傳感技術(shù)，以人體溫度作為檢測(cè)參量，當(dāng)人進(jìn)入其探測(cè)區(qū)域內(nèi)，實(shí)施對(duì)控制電路的驅(qū)動(dòng)；同時(shí)在控制電路中加入光控門和自鎖電路，在室內(nèi)照度達(dá)標(biāo)的情況下，即使有人或有人強(qiáng)行開(kāi)燈都不予支持，最大程度地杜絕了白天室內(nèi)照度

10、達(dá)標(biāo)情況下而開(kāi)燈的浪費(fèi)現(xiàn)象。設(shè)計(jì)中加入了光敏電阻來(lái)進(jìn)行室內(nèi)和室外光照度的分析和對(duì)比，從而來(lái)控制是否開(kāi)燈；利用光電探測(cè)器對(duì)出入教室人員進(jìn)行檢測(cè)，判斷教室是否有人。照明開(kāi)關(guān)是由門與光雙重控制的，而且在延時(shí)期間內(nèi)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(shí)器</p><p>　　

11、T觸發(fā)器、LED燈泡、若干電阻。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)與分析</b></p><p>　　2.1裝置圖以及電路圖：</p><p>　?。?）主題電路圖： </p><p>　?。?）部分1熱釋電感應(yīng)開(kāi)關(guān)電路圖：</p><p>　?。?）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(shí)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(cè)教室區(qū)域化，用來(lái)可以做到有人就亮燈，即熱釋電傳感器檢測(cè)到教室有人就555定時(shí)器1引腳是高電壓

13、那么就會(huì)給使2導(dǎo)通燈亮。無(wú)人則1是低電壓使2成低電壓不導(dǎo)通燈滅。</p><p>　?。?）當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到有人進(jìn)來(lái)和出去就會(huì)引起引腳3、5為高電壓，那么就使燈亮，當(dāng)通過(guò)自鎖電路可以使檢測(cè)到人員的進(jìn)入和出入，從而當(dāng)教室沒(méi)人時(shí)可以做到延時(shí)，這時(shí)引腳4就會(huì)引起一定時(shí)延，在一定的時(shí)間內(nèi)為高電壓。T=1.1（+）。</p><p><b>　　三、相關(guān)計(jì)算：</b><

14、/p><p>　　時(shí)延差：T=1.1（+）</p><p>　　=1.1（10K+1M）470u=8.6.</p><p><b>　　四、結(jié)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(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且代價(jià)也變較小，在以后的商業(yè)應(yīng)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(shù)指標(biāo)：室內(nèi)人員流動(dòng)的檢測(cè)指標(biāo)，光照度檢測(cè)指標(biāo)，節(jié)能指標(biāo)。比喻當(dāng)夏天溫度過(guò)高我們可以采用人體紅外感應(yīng)，進(jìn)出入人員的檢測(cè)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(xiàn)：</b></p><p>　　[ 1] 郝鴻安編. 555 集成電路實(shí)用電路集[ M] . 上</p><p>　　海: 上

16、?？茖W(xué)普及出版社, 1989。</p><p>　　[ 2] 陳永甫主編. 555 集成電路應(yīng)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(shí)用電子小制作</p><p>　　[ M] . 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 1993。</p&g

17、t;<p><b>　　六、總結(jié)：</b></p><p>　　現(xiàn)有的照明控制系統(tǒng)雖然產(chǎn)品和技術(shù)都己相對(duì)較成熟，卻多為針對(duì)普通建筑物如居民樓、辦公樓，多采用定時(shí)控制、場(chǎng)景控制或簡(jiǎn)單的傳感器控制，很難滿足大學(xué)教室里人員多、流通性強(qiáng)等特點(diǎn)，所以有必要針對(duì)大學(xué)教室的特點(diǎn)，研究相應(yīng)的照明控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)將控制對(duì)象具體定位為大學(xué)教室，以細(xì)化照明控制的實(shí)施方案，提出針對(duì)大學(xué)教室實(shí)現(xiàn)智能照明

18、節(jié)能控制方案和實(shí)施方法。</p><p>　　現(xiàn)在大學(xué)教室主要是利用開(kāi)關(guān)控制照明，這種開(kāi)關(guān)一般包括兩類:一類是定時(shí)開(kāi)關(guān)結(jié)合手動(dòng)方式，它結(jié)合學(xué)校的作息規(guī)律和室內(nèi)人員對(duì)照明的需求來(lái)控制開(kāi)關(guān)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(jué)性，很容易照成“長(zhǎng)明燈”的出現(xiàn)。另一類是采用照度感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)自動(dòng)控制燈具的開(kāi)關(guān)，這是近幾年出現(xiàn)的技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)以手動(dòng)方式控制照明的一種很大的改進(jìn)，主要實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)

19、光照度低于設(shè)定值并且檢測(cè)范圍內(nèi)有人員存在時(shí)才開(kāi)啟照明設(shè)備。</p><p>　　后一類開(kāi)關(guān)在一定程度上避免了教室無(wú)人時(shí)出現(xiàn)長(zhǎng)明燈和的現(xiàn)象，并能夠利用自然光源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。但存在一定的弊端。當(dāng)環(huán)境溫度接近人體溫度時(shí)，靈敏度急劇下降。對(duì)靜止物不能探測(cè)，人員相對(duì)靜止時(shí)間如學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間保持一種固定姿態(tài)超過(guò)開(kāi)關(guān)延時(shí)計(jì)數(shù)時(shí)間，燈具則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，引起燈具間歇式起停，影響學(xué)生學(xué)習(xí)。當(dāng)教室人員稀少，人員的進(jìn)出和移動(dòng)會(huì)造成教室內(nèi)所有相關(guān)