教學樓智能燈控系統的設計

王林青 李雪萊 張嘉琦

摘要：該文設計了一種可以隨著外界光照強度的變化來調節(jié)照明設備光亮強弱的控制系統。該系統由檢測模塊、控制模塊，以及應急電源模塊組成，實現了室內燈光亮度隨環(huán)境光照強度自動調節(jié)的功能。緊急情況下，設有應急電源對整個照明系統繼續(xù)供能。該系統節(jié)約電能，可靠性好，制造成本低，具有很大的社會意義和經濟效益。

關鍵詞：智能燈控系統;單片機

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）24-0087-02

1 燈光智能調節(jié)控制系統的總體設計

燈光智能調節(jié)控制系統由檢測模塊、控制模塊和應急電源模塊組成。感光模塊中的光敏電阻感受到不同強度的光照，阻值發(fā)生變化，從而在電路兩端產生不同電壓值，再通過A/D轉換器將電壓變化的模擬量轉化為數字量傳給單片機，單片機處理后，通過PWM調光技術使LED自動調節(jié)亮度。正常情況下應急電源模塊持續(xù)充電，緊急情況下，整個系統將由應急模塊供電。燈光智能調節(jié)控制系統的總體設計如圖1所示。

2 檢測模塊的設計

檢測模塊模擬電路圖主要由一個光敏電阻和一個定值電阻并聯后再與ADC0382芯片串聯。如圖2所示。

R1為光敏電阻，光敏電阻對光線十分敏感。光照愈強，阻值就愈低。隨著光照強度的升高，電阻值迅速降低，可降低至1KΩ以下。R6為定值電阻。R1與R6串聯，VCC端接5V電壓，GND端接地，電壓為0V。隨著光照強度增強，光敏電阻阻值RG變小，其兩端電壓減小，因為R1與R6串聯，所以R1兩端電壓增大。反之，則R1兩端電壓減小。R1兩端的電壓變化傳到A/D轉換器，經A/D轉換器處理后，將模擬信號轉換為數字信號傳給單片機，再由單片機進行處理。

ADC0832是一種8位分辨率、雙通道A/D轉換芯片。通過三線接口與單片機連接，其功耗低、體積小、兼容性強、性價比高，可以適應一般的模擬量轉換要求。其功能項如表1。

3 控制模塊的設計

本控制模塊的核心技術采用了PWM調光技術。PWM調光技術易于掌握，編程簡單，是調光控制技術領域使用十分廣泛的方法。PWM調光技術是通過把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作方形波，改變脈沖寬度或占空比可以調壓，進而改變LED亮度。PWM方形波如圖3所示。

圖3中為一個周期，當在所在周期所占寬度越寬電壓越大，PWM調光技術即通過改變寬度來改變燈具兩端電壓大小，以此來改變燈光亮度。本設計利用單片機的定時器實現PWM功能，調節(jié)高低電平的比例，從而控制臺燈不同的亮度。

4 應急電源模塊

在一些小城鎮(zhèn)或偏遠地區(qū)的學校，電力設備仍不完善，在一些臺風、暴雨等惡劣天氣情況下教學樓的電源經常中斷。尤其對需要進行晚自習的高中生來說影響很大。本設計中加入了應急電源功能將很大程度上解決這一問題。該模塊主要由電池、逆變器、整流器等組成。一般情況下，光源正常工作，整流器在充電狀態(tài)，使電池組始終處于飽滿的狀態(tài)。當遇到突發(fā)情況，市電突然停止時，逆變器將自動啟動逆變電路，把電池組的低壓電能轉換為高壓電能，驅動光源繼續(xù)照明。同時檢測模塊和控制模塊也將繼續(xù)工作，達到節(jié)省電池組電量，使照明設備工作時間增長的目的。

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【通聯編輯：朱寶貴】