基于led智能节能照明系统的设计

基于led智能节能照明系统的设计内容摘要：

的使用时间中可节省 1000 亿度电。 另外 ,从经济方面来比较 ,用 1 个 3W 白光 LED 灯点了 50000h,总的花费是 209 元 ,若用 25W 白炽灯泡需花费 元 ,相差 元。 3 基于 LED智能节能照明系统的设计 众所周知，煤炭和电力资源 都属于不可再生资源，在我国电力资源构成中，火力发电已占到了 75％左右，水电约为 24％，核力发电仅约占 1％，而且火力机组发电量已占到了发电总量的 80％以上，所消耗的煤炭已占到了煤炭总量的 34％。 随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，电力已成为仅次于水资源的一项社会消费，社会和人们对电力消费的必要性和依赖性正在呈现出逐年递增的趋势，科学、合理、有序地利用电力能源已成了一个社会性的问题。 LED 照明系统的设计的设计思想 6 LED 是冷光源，工作电压低、光效高，同样亮度下，白光功率 LED 产品 的光效已超过白炽灯 (15 lm／ W)，接近荧光灯 (80 lm／ W)，被认为是 21 世纪照明的新光源。 LED 寿命达 105 h，是荧光灯的 10 倍，白炽灯的 100 倍。 在环保方面，用 LED 替代白炽灯或荧光灯，无毒气和汞的污染，使用安全可靠，便于维护。 目前的照明灯具大多采用手动开关控制，经常在白天忘记关灯，造成大量的能源浪费，也缩短了灯具的使用寿命。 本文设计了一套 LED 智能照明控制系统，可根据房屋的功能、室外光亮度来自动控制照明。 本系统具有提高用电效率、节约电能和缓解用电高峰电力供应压力的双重作用。 系统主控 模块功能 该照明控制系统根据 GBJ13390民用建筑照明设计标准，控制室内亮度在 200 lx左右。 本控制器设置了两套传感系统和严密的软件控制，其工作方法是： 通过被动热释电红外探测器探测是否有人。 如果没人，所有 LED 灯均不开。 如果有人，分成两种情况： (a)若室内照度 X200 lx 时，所有 LED 灯均不开； (b)若室内照度 X200 lx 时，所有 LED 灯均开启， LED 释放到室内的平均照度 E=200X。 通过单片机判断，输出调节信号，控制 LED 驱动电路和照明系统，使之对室内亮度进行调节。 系统 硬件设计 该系统有三个功能模块：信号输入模块，实现相应信号从单片机输入；信号控制模块，实现对信号的处理；信号输出模块，实现处理结果的编码输出，达到控制 LED发光亮度的目的。 单片机接收两部分信号，即被动式热释电红外探测器输出的开关信号和可见光探测器输出的室内亮度控制信号，传输到单片机中。 通过单片机处理，输出编码信号，再通过 D／ A 转换器和放大电路，控制可控硅的导通角，达到智能照明的目的。 其软件总框图见图。 7 红外探测器可见光探测器初始化智能照明系统开始有人否。 够亮否。 无否 图 针对以上 情况，本系统以 MCS51 单片机为核心，组成一个集采集、处理、控制为一身的自动控制系统，其原理框图见 下图。 被 动 热 释 电红 外 传 感 器可 见 光 探 测感 应 元 件I N T E L8 0 5 1放大A / D转 换器D / A 转换 器继 电 器 控制 电 路L E DL E D 驱动 电 源 图 LED智能照明控制系统整体硬件原理图 该系统主要由三部分组成：传感器部分、控制器部分和 LED 驱动电路和照明系统。 先由 可见光探测器 对环境的光线进行检测，信号经放大， A/D 转换 后 送入单片机，同时被动热释电红外传感器对周围的是否有人进行检测，将 检测 信号送入单片机，单片机产生信号 经 D/A 转换器进行转换 成模拟信号 ，送入 继电器 控制电路， 当外界环境满足照明的条件时， 继电器 电路使 LED 驱动电源与 LED 连通，从而达到照明的结果。 被动式热释电红外探测器 被动红外探测器有三个关键性的元件： 8 菲涅尔滤光晶片，它通过截止波长 8～ 12μm 的菲涅尔滤光晶片，起带通滤波器的作用，使环境的干扰受到明显的控制作用。 菲涅尔透镜，作用有两个：一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射在 PIR(热释电红外传感器 )上，第二个作用是探测警戒区内红外线能量的变化，并由系统内固化软件对所采集的数据进行运算加工，由控制系统内的控制软件通过控制逻辑来决定是否发出开灯信号。 热释电红外传感器 (PIR)将透过滤光晶片的红外辐射能量的变化转换成电信号，即热电转换。 被动式热释电红外探头的工作原理及特性： 在该探测技术中，所谓 “ 被动 ” 是指探测器本身不发出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。 被动红外报警器的特点是能够响应 入侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化，并能使监控报警器产生报警信号，从而完成报警功能。 当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出电压信号，然后使该信号先通过一个由 CC R R2 组成的带通滤波器，该滤波器的上限截止频率为 16Hz，下限截止频率为。 由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱（通常仅有１ mV 左右），而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式（脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定，通常为 ～ 10Hz 左右），所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。 本设计运用集成运算放大器 LM324 来进行两级放大，以使其获得足够的增益。 当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器时，若信号幅度超过窗口比较器的上下限，系统将输出高电平信号；无异常情况时则输出低电平信号。 在该比较器中， R R R11 用做参考电压，两个运算放大器用做比较，两个二极管的主要作用是使输出更稳定。 窗口比较器的上下限电压 即参考电压 分别为 和。 将这个高低电平变化的信号 上 升沿信号作为单稳电路 HEF4538B 的触发信号，并让其输出一个脉宽大约为 10S 的高电平信号。 再用这一脉宽信号作为报警电路 KD9561 的输入控制信号，来使电路产生 10S 的报警信号，最后用三极管 VT1 和 VT2再一次对电信号进行放大，以便有足够大的电流来驱动喇叭使其连续发出 10S 的报警声。 原理图 见图附录 2 9 10uFVDRL510R RB510R LF357Rf1~2KRGND GNDGNDGNDVo因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进人警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异，信号被采集到伺服系统以后，由软件对该新采集的数据与系统内存中已经 存在的前期探测数据进行延时比较，以判断是否真的有人等红外线源进入警戒区，还是只是环境波动，甚至是元件自身内部噪声的影响，以免发生误判断。 因此，红外探测传感部分软硬件主要是通过探测环境红外线变化来判断是否有人进入需要照明的警戒区。 匹配低噪放大器的作用是当探测器上的环境温度上升，尤其是接近人体正常体温。