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红外线智能开关

专家
2013-01-25 15:55:37    评分

作者:四川大学锦江学院 王良键 彭静 沙君红
指导教师:毕春艳 陈莹莹

  产品简介

  一、开发背景
  随着社会的发展和人们对生态环境的重视,声光控灯具和开关已经不能满足人们的需要,这就要求更加节能和环保的自动照明控制产品的出现,以满足人们的需求。
黑龙江11选5   在传统的家居照明系统中,一般都是综合布线,使用闸刀开关来控制,灯具的寿命短,较费电。而红外智能感应开关是以成熟的红外感应技术为平台,加入光敏感应及其他的高新技术元素而形成的具有一定前景的产品。它的自动控制不需要声音等条件的配合,只是人走过时身体向外界散发红外热量计算其差值来最终实现它的自动控制功能。而且,在现在社会中都提倡节能,并且这种开关价格低廉、原理简单、易于操作,很容易在千家万户普及,让人们家里从手工操作慢慢走向半自动,最终达到全自动,以实现整个社会向智能化发展的要求。

  二、结构说明
  基于上述的开发背景,设计出红外线智能开关。该开关具有当光敏感应器感应到光线变暗,同时红外感应模块感应到人走近时,灯就会变亮,适当的保护了视力。当人离开时,灯会自动熄灭,适当的节约了用电。
  该系统分为3个子系统。人体红外感应系统、光敏感应系统、单片机系统。系统总体结构如下图所示:  


光控开关总体结构图

  三、功能
  全自动感应:晚上或光线弱时,光敏感应系统感应,LED指示灯亮表示到了晚上光敏电阻工作这个是照明灯工作的必要条件。当有人进入红外线感应范围则输入高电平,同时灯变亮,当人离开感应范围,由于可以调节热释传感器的触发方式则延时一定设置的时间输出低电平,关闭照明灯。

  四、使用说明
  光感应:与单片机相连,通过单片机来检测高低电平由此来检测周围环境的光强感应。
  红外线感应模块:感应模块采用双元探头,探头的窗口为长方形,双元(A元B元)较长方向的两端,当人体从左到右或从右到左走过时,红外线光谱到达双圆的时间、距离有差值,差值越大,感应越灵敏,当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时,双元检测不到红外光谱距离的变化,无差值,因此感应不灵敏或不工作;所以安装感应器时应使探头双元的方向与人体活动最多的方向尽量相平行,保证人体经过时先后被探头双元感应。

  设计说明

  五.设计方案
  本系统以STC15系列单片机作为核心控制器件,再加上红外线感应模块、光敏感应模块,完成整个系统的功能。其原理结构图如下:  


图2 系统总体结构图

  1、控制系统(MCU)模块
  采用STC15单片机作为系统主控制器件。STC15单片机是一种超强抗干扰,超级加密,适合于可靠性高、速度快和扩展功能强的应用系统。与以前的51系列单片机相比,增添了许多功能,同时其可靠性和速度也有了很大提高。
  2、光敏感应模块
  用来感应光线强度反馈到控制系统,从而使系统根据电平高低执行相应的功能。
  可直接接单片机IO口;模块带安装孔,方便固定安装。
  3、红外感应模块:
  HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块,灵敏度高,可靠性强,超低电压工作模式,广泛应用于各类自动感应电器设备,尤其是干电池供电的自动控制产品

  六设计原理
  1、光感应器
  光电感应器是由两个组件即投光器及受光器所组成,利用投光器将光线由透镜将之聚焦,经传输而至受光器之透镜,再至接收感应器,感应器将收到之光线讯号转变成电器信号,此电信讯号更可进一步作各种不同的开关及控制动作,其基本原理即对投光器受光器间之光线做遮蔽之动作所获得的信号加以运用以完成各种自动化控制。  

 

  VCC接5V电源,GND接地,OUT是输出端。当D3,D4检测到较强光线时,模块上的LED灯亮,OUT输出低电平;当检测到较弱光线时,LED灯灭,OUT输出高电平,且灵敏度可调。在接口电路中,只需将VCC接电源,GND接地,OUT接入开发板即可。
  2、热释电传感器
  热释电传感器又称人体红外传感器,它能检测到人发射的红外线并转换成电信号输出。传感器监测范围内温度有ΔT的变化时,热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ,即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。当环境温度稳定不变时,ΔT=0,传感器无输出。当人体进入检测区时,因人体温度与环境温度有差别,产生ΔT,则有信号输出;若人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器也没有输出,但可延长延时时间,在一段时间了即使没有温度变化,传感器也能输出。  

 

  红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感, 而对于横切方向 (即与半径垂直的方向)移动则最为敏感. 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。
  在接口设计中,只需将1接5~10V电源,3接地,2接入开发板即可。
  3、单片机系统
黑龙江11选5   主要用到AT89S系列单片机开发板  

   

  产品特色

        七、产品的先进性及创新性
  智能化的控制,红外智能开关能通过光感应器检测外界光强度决定灯的工作状态,当外界光强度比较弱时,如果热释电传感器感应到人,灯就亮;当白天,外界光比较强时,热释电传感器不工作,灯也不工作;
  人性化的设计,灯开始工作时会逐渐变亮,特别是当早上起床时,给人眼睛一个适应过程;
黑龙江11选5   可根据需要调整热释电传感器开始工作的光强度;还可调整热释电传感器感应范围。

  八、产品实用性
  红外智能开关实现了人来灯亮,人走灯灭,做到了方便和环保。
  红外智能开关是逐渐变亮,给人眼睛一个适应期,适当的保护了眼睛。
  在现在社会中都提到节能减排,并且这种开关价格低廉、原理简单、易于操作很容易在千家万户普及起来,让人们家里慢慢从手动操作走向自动化,以实现整个社会向智能化发展的要求。

系统演示视频:http://v.gzmtlsjy.com/video/play/id/2656




关键词: 红外线     智能     开关     系统     红外     感应     模块     人体         

菜鸟
2013-12-16 05:59:04    评分
2楼
最好直接用市电作为电源,且降低感应器对方向的选择性。

高工
2013-12-16 10:12:18    评分
3楼
第一个图貌似有问题

高工
2013-12-16 14:33:08    评分
4楼
简单实用,比较符合智能家居的概念

菜鸟
2014-09-03 21:49:32    评分
5楼
真的可以?

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