基于人数启动的室内多灯智能节能控制器的设计

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇基于人数启动的室内多灯智能节能控制器的设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：提出了一种基于人数启动的室内多灯智能节能控制方法，并设计基于人数启动的室内多灯智能节能控制器。通过在学校教室安装试用，证明节能效果很好。

关键词：人数；室内多灯；节能控制

0前言

在学校的教室中以及车站等场所，由于房屋面积较大，需安装多个灯，而这多个灯一般都是采用一个开关控制多个灯的形式进行控制，只要有一个人进入室内，至少按压一个开关，必然启动多个灯，这显然存在人少、亮灯多情况下电能浪费的缺点。就目前而言，在这些场所对“常明灯”人们已习以为常，特别是室内无人的情况下依然灯亮，造成电能的严重浪费，给单位造成重大经济损失。根据室内亮度控制灯的开或关已广泛应用，但通过室内人数多少而控制亮灯多少的控制装置目前尚未见报道。

1节能控制器的原理

本设计的原理在于设计一种在需要灯亮时，按出入人数来控制亮灯个数，从而节约用电，能为单位节省开支的室内多灯按出入人数启动亮灯个数的智能节能控制器。

为达到以上目的，本设计所采用的控制原理是：对于多灯的室内，按出入室内人数的多少启动亮灯个数。智能节能控制器以单片机为控制核心，由光电传感器、定向灯控制开关和光控开关等组成。光电传感器测量出入室内的人数，由定向灯控制开关控制灯的启动。光电传感器通过传输线与单片机相连接，单片机与定向灯控制开关的电路相连接，定向灯控制开关通过接线座与指定灯相连接，由光电传感器检测人进、出室内时的信息，并将信息传给单片机，单片机将接收到的信息进行处理计数分组，再分别传给相应的定向灯控制开关，从而控制所指定的灯亮或灭，达到按室内人数控制灯亮个数的目的。光电传感器按先后次序并排的设二个，安装在门框外侧，两个光电传感器之间的安装距离为10-50cm，当人进入室内时，先由外侧的一个光电传感器将检侧到的信号传给单片机，再由内侧的一个光电传感器将检测到的信号传给单片机，单片机计数加1，进入第一个人时开亮与第一个接线座相指定连接的灯，再进入人时则进行累加，当累加至额定数后开亮与第二个接线座相指定连接的灯，以次类推，反之，当人走出房间时，先由内侧的一个光电传感器将检测到的信号传给单片机，再由外侧的一个光电传感器将检测到的信号传给单片机，单片机计数减1，当累计减至额定数值时关灭与相应接线座指定连接的灯，以次类推，若人通过了外侧的一个光电传感器，但未通过内侧的一个光电传感器，虽然外侧的一个光电传感器检测到了人通过的信号，但单片机不累加计数，反之，也不累计减数；定向灯控制开关设1-16个，室内灯多、面积大时多设，每一个定向灯控制开关的接线座并联连接1-4个灯；光控开关与单片机相连接，光控开关的光敏电阻伸出壳体外，安装时将光敏电阻安装在节能控制器壳体面板上，或室内有光处，在室内亮度充足时，光控开关处于关闭状态，单片机虽然通过光电传感器检测到进、出室内的人数，但定向灯控制开关不工作，在室内亮度不充足时，包括白天阴天下雨等原因引起的突然亮度不足，光控开关处于开的状态，此时，不仅室内进、出人时单片机均计数，而且能根据室内显示的人数控制定向灯控制开关工作个数，从而控制启动亮灯个数；单片机与定向灯控制开关相连接的同时，也与显示器相连接，显示器的数码管安装在壳体的面板上，从显示器上可查看室内人数；另外控制器设扩展接口，扩展接口伸出壳体，通过扩展接口可便于升级，如通过扩展可同时控制电扇的启动个数

2节 能控制器的设计

节能控制器主要有光控电路、电路、供电电路、显示电路和定向灯控制开关电路组成，下面具体阐述各电路的原理。

1光控电路的设计

控制器光控开关的电路如图1所示，由运算放大器U1、光敏电阻RL1、电阻R12、R13、电位器R14组成，其中运算放大器U1的1脚接单片机U2的16脚，运算放大器U1的4脚接供电装置的VCC输出端+5V电源，运算放大器U1的11脚接地，电阻R12、R13、电位器R14、光敏电阻RL1组成电压比较器桥式电路，电压比较器桥式电路的两输入端分别接供电装置的VCC输出端+5V电源和地，电压比较器桥式电路的两输出端分别接运算放大器U1的2脚和3脚，运算放大器U1采用LM324；两个光电传感器的传输线端分别接扩展接口的1、2接口，并与单片机U2的12、13脚相连接，光电传感器的一端接+12V电源、三端接地。

2电源电路

电源电路如图2所示，由电源电路由电源插座J5、电源开关S1、整流桥D1、开关稳压集成电路Q3、二极管D2、电感L1、电阻R8、发光二极管D3及电容C1～C3、C6构成，其中，电源插座J5输入12V外接电源，J5的一个输出端通过电源开关S1接入整流桥D1的一个输入端，J5的另一个输出端直接接入整流桥D1的另一个输入端，整流桥D1的输出端V+接电容C1的正极，电容C2的一端与开关稳压集成电路Q3的1脚相连接，整流桥D1的输出端V-接电容C1、C2、开关稳压集成电路Q3的3脚、5脚，并接地，开关稳压集成电路Q3的4脚为电源电路的输出端VCC，并接电阻R8的一端，电感L1的一端接开关稳压集成电路Q3的2脚和二极管D2的输出脚，电感L1的另一端接开关稳压集成电路Q3的4脚，电容C3、C6的一端接开关稳压集成电路Q3的4脚，另一端接地，二极管D2输入端接地，发光二极管D3的输入端接电阻R8，D3的输出端接地，电源电路输出端VCC输出+5V电压，同时与信息处理器、复位器、光控开关、显示器、定向灯控制开关的电路供电端相连接，为其提供工作电压，开关稳压集成电路Q3采用LM2575。

3控制器电路

控制器电路如图3所示由单片机U2、排阻RL2、晶体振荡器Y1、电容C8、C9组成，单片机U2的31脚、40脚为VCC脚，与供电装置的VCC 输出端+5V电源相连接，单片机U2的9脚接复位器的RST端，单片机U2的1～8脚、21～26脚、29脚、30脚分别接相应的定向灯控制开关，单片机U2的12～16脚分别接扩展接口的1～5脚，扩展接口的1、2脚接光电传感器的J3、J4，单片机U2输入端与光控开关、复位器、扩展接口相连接，单片机U2的输出端与显示器、定向灯控制开关相连接，晶体振荡器Y1与电容C8串联然后与电容C9并联，一端接入单片机U2的19脚，另一端接地，晶体振荡器Y1架接在单片机U2的18、19脚之间，单片机U2的20脚接地，单片机U2的27、28脚接显示器，单片机U2的32～39脚分别与排阻RL2的2～9脚相连接，排阻RL2的2～9脚分别与显示器的限流电阻R1～R7的一端相连接，单片机U2的其它引脚再按需要接定向灯控制开关或预留，单片机采用89S51单片机；复位器的复位控制电路由按键S6和电阻R9组成的手动复位电路、上电复位电容C7和电阻R19组成，按键S6和电阻R9串联后与上电复位容C7并联，一端接供电装置的VCC 输出端+5V电源，另一端接单片机U2的9脚，并经电阻R19接地；

4显示电路

如图4所示，控制器显示电路由数码管LED1、数码管LED2、PNP型三极管Q1、PNP型三极管Q2、电阻R10、电阻R11、限流电阻R1～R7组成，其中数码管LED1、数码管LED2的3脚分别与PNP型三极管Q1、PNP型三极管Q2的集电极相连接，PNP型三极管Q1、Q2的发射极接供电装置的VCC输出端+5V电源，PNP型三极管Q1、Q2的基极分别与电阻R10、R11相连接，接入单片机U2的27、28脚，数码管LED1、数码管LED2串接后各引脚分别与限流电阻R1～R7相连接，接入排阻RL2与单片机U2相连接，PNP型三极管Q1、Q2采用9012三极管；

5控制器定向灯控制开关的电路

如图5所示，控制器定向灯控制开关的电路由继电器Kn、接线座电路中的Jn、常开开关Sn以及PNP型三极管VTn、二极管Dn、电阻Rn构成，其中PNP型三极管VTn的发射极接供电装置的VCC 输出端+5V电源，基极经电阻Rn与单片机U2的相应脚Pn相连接，继电器Kn与二极管Dn并联后正极接地，负极接入PNP三极管VTn的集电极，继电器Kn与接线座电路中的Jn相连接，接线座联接上相应的指定灯，指定灯为1-4个，常开开关Sn跨接在继电器Kn上，应急使用，三极管VTn采用8550三极管，二极管Dn采用1N4007二极管，其下标n为1-16个定向灯控制开关的序列编号。

3实验

节能控制器在莱芜职业技术学院10号教室进行安装实验，10号教室内共有16个灯，设计为每累计进入8人开亮1个灯，每一个接线座只接一个灯，共设有16个定向灯控制开关。选8号自习教室作为对照，8号自习教室与10号自习教室面积相同，灯的个数相同。该实验于2007年9月开始安装试运行，

通过2007年9-11月三个月的运行对比，10号教室耗电量为107.5度，8号教室耗电量为307.2度，使用本设计节电65%，显然，使用本设计节电效果明显。

4结论

基于人数启动的室内多灯智能节能控制器，主要用于多灯人流不确定的室内照明节能控制。该控制器设计简单，技术成熟，成本低，同过实验证明节能效果显著，因此具有较高的推广应用价值。