工學光電子課程設計

1、課 程 設 計課程名稱光電子學課程設計_題目名稱 教室用自動照明開關學院 數理學院_專業(yè)班級 光信息科學與技術081班學 號 089084002學生姓名 操精明指導教師_ 李海金_2010年12月18日引言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)約型高校”的號召，高校節(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

2、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。因此，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×15h15kWh，學生年在校為270天，則年用電量約

3、為4050kWh。如果學校按照100m2折合教室數量為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1520萬元左右，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。目錄一、方案論證1.1 方案原理1.2 所用主要元器件二 、設計與分析 2.1 裝置圖以及電路圖2.2 所用主要元器件2. 3 工作情況三、相關計算四、結論與分析五、參考文獻六、總結一、方案論證：1.1方案原理：教室照明節(jié)能智能控制系統(tǒng)是根據判別光照度強弱和人

4、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，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812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。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

5、照度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)。1.2 所用主要元器件：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T觸發(fā)器、LED燈泡、若干電阻。二、設計與分析 2.1裝置圖以及電路圖：（1）主題電路圖：（2）部分1熱釋電感應開關電路圖：（2）部分2光電傳感器電路：2.2所用主要元器件：熱釋電傳感器、光電傳感器、熱敏電阻、T觸發(fā)器、555定時器2.3工作情況:（1）本照明系統(tǒng)就主用利用熱釋電傳感器檢測教室

6、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。（2）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（+）。三、相關計算：時延差：T=1.1（+）=1.1（10K+1M）470u=8.6.四、結論與分析：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

7、的人性化，主要技術指標：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。五、參考文獻： 1 郝鴻安編. 555 集成電路實用電路集 M . 上海: 上?？茖W普及出版社, 1989。 2 陳永甫主編. 555 集成電路應用800 例 M . 北京: 電子工業(yè)出版社, 1992。 3 方德壽, 方榮生, 方佼編著. 實用電子小制作 M . 北京: 國防工業(yè)出版社, 1993。六、總結：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

8、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)智能照明節(jié)能控制方案和實施方法?，F(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。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燈管引起開閉行為。所以，需