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【权威分析】智能LED灯光系统如何让公共场所的照明达到高效节能?

2016-01-13 09:17
瑾年Invader
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  本文介绍了基于多普勒效应的智能LED灯光控制系统,当被检测的物体发生移动时,HB100微波传感器能迅速地探测到信号,并利用汇编语言对单片机STC89C52编程设定延时,使灯点亮LED灯且维持一段时间;当没探测到物体移动时,灯光则自动熄灭。该系统智能控制细化到每一盏灯,有利于每盏灯的维修和监控。在能源紧缺的现状下,该智能LED灯光控制系统达到节能效果,并可适用于公园、校园、小区、楼梯等公共场所,具有良好的市场前景。

  随着城市化建设的高度发展,公共场合照明系统的智能化建设是城市建设的重要组成部分。当前,在灯光使用的问题上,很多公共场合以及道路上普遍存在两种问题:

  (1)人们常在不需要用灯的情况下,一直开着灯光,造成能源浪费;

  (2)在深夜,很多公共场合的灯光是关着,给行人带来诸多不便。

  多普勒智能LED灯光控制系统通过检测物体的移动,控制路灯、公共场合照明系统的开关。中国大小城市众多,路灯、公众场合照明系统利用需求量大,应用普勒智能LED灯光控制系统有效地提高了灯光使用率,给人们带来方便的同时还能避免能源浪费,体现了当代环保节能的理念。

  1、多普勒智能LED灯光控制系统设计方案

  基于多普勒效应的智能LED灯光控制系统,利用光敏电阻检测环境的明亮程度,当周边环境比较暗时,光敏检测的信号传给单片机,单片机根据HB100的微波传感器探测是否有行人或车辆等物体移动的情况智能控制开灯的数量。通过单片机STC89C52设定延时,实现各个灯光之间的照明替换。如图1所示,该系统由智能控制模块与‘常亮’模块组成,其中智能控制模块由HB100微波传感器探测、光感检测、STC89C52单片机、电源和lED驱动模块组成。

  

图1:多普勒智能LED灯光控制系统示意图

  为了适应各种各样的环境下使用,本系统设定‘常亮’模块。‘常亮’模块,只要光敏电阻检测周边环境在比较暗的情况下,‘常亮’模块就会点亮。‘常亮’模块是为了方便整个系统的维修,同时避免在没有物体移动的环境下全暗不适用于一些环境。‘常亮’模块提高多普勒效应的智能灯控系统的适用度,同时‘常亮’模块的LED灯数相对智能控制部分的LED灯数少很多,相对一般控制系统节约了大量电。

  我们研究的基于多普勒效应的灯控系统在探测控制上有较大改善,对设备的控制以及监控细化到每盏灯,有良好的稳定性,并且实现了节能的目的。在能源紧缺的现状下,该方案在实际应用上体现了其节能、制造成本低、稳定等优越性,其中包括数据传输的可靠性、稳定性、通信线路的抗干扰性等,相信在不久的将来可以将其应用到实际生活中,并会带来良好的发展契机和市场前景。

  2、控制系统硬件设计

  2.1 HB100微波传感器探测模块

  HB100微波传感器探测模块主要包括HBl00多普勒微波传感器和信号处理部分。多普勒效应的原理是当发射端在接收端半径的方向上发生移动时,相对于发射的信号频率,接收到的信号频率发生偏差。

  公式1为多普勒频率公式,为相对运动的速度,λ为工作波长,φ为初相。移动端向传感器接近的方向运动时,多普勒频率的值为正;反之,多普勒频率的值为负。

  该传感器在X波段工作,工作的频率是10.52GHZ,由脉冲波与简单连续波组成传感器的发射波形。该传感器的工作原理是基于DOPPLER原理,能够发射功率低的微波信号和接收经过物体反射回来的能量。当运动物体时,相对于发射的信号频率,接收到的信号频率发生偏差,两种微波相互混合,在输出端产生低频电压,经过信号处理部分的处理,输入到单片机实现智能控制系统的部分功能。该传感器具有在高温环境下能维持良好的稳定性、在检测过程中准确性高等性能,适用于无接触的运动和物体探测的应用。

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