基于光電傳感器的智能燈控系統的設計

　　摘要：文章設計了一種基于光敏電阻和光電傳感器的智能燈控系統。本系統主要包括兩部分，一部分是以光敏電阻為主要功能元件的模塊，其作為檢測系統的啟動開關，另一部分則是檢測系統，其在晚上對是否有人通過進出口進行探測，并控制燈的亮或熄。一旦光線強度足夠低，檢測系統啟動，然后由光電傳感器進行實時探測，并向微控制器發送信號，微控制器對其信號進行處理后向MOC3061發送一個信號，zui后在MOC3061的輸出端通過可控硅來控制燈是亮還是熄滅。
　　
　　引言
　　
　　當今社會人們更加注重節能環保，照明這一領域，特別是在公共場所也發生了很大的變化。現在的聲光控制燈屬于新型建筑照明系統，這種系統應用在樓道上還比較實用，但現在我們學校將該系統應用在洗手間里，我們體驗到它給我們帶來的不便。由于每個人上洗手間的時間長短不一樣，而且不會一直會有大的聲音，該系統如果控制著燈一直亮著或者亮的時間太長，這樣就達不到節能的效果，但如果亮的時間太短，還在洗衣手間的人就會產生恐懼心理，因而，若該系統用于洗手間，很有必要進行改進。
　　
　　1、系統總體設計
　　
　　本設計的改進之處是設計一個具有計數功能的模塊，我們可以使用對射型光電傳感器，如圖1所示在洗手間的進口處設置兩個發射源和兩個接收源，當有人進或者出洗手問的門時，會阻擋光線，如圖2所示，接收處就接收不到設置光源發出的光信號，這時接收處的輸出端會發出一個信號，計數器就可以通過此信號進行計數。只要計數器里存儲數等于一時，系統控制燈亮，大于零時，該系統就會控制燈一直亮著，一旦為零，系統會控制燈延時一小段時間后自動熄滅。由于整個系統初啟動時無法判斷室內是否有人，因而我們還會設置一個簡易開關，供使用者進行手控，且為方便使用者能在夜間看到開關的位置，我們可以采用表面具有夜光性能的材料來做按鍵。光電檢測系統的啟動由光敏傳感器控制。　　
　　本系統中設計了兩個對射型光電傳感器，當有人通過時，若是光路（1）先檢測到信號，則表明此人是進洗手間，計數器加1，若是光路（2）先檢測到信號，則表明此人是出洗手間，計數器減1，即兩個對射型光電傳感器是用來檢測和判斷是否有人進出洗手間。
　　
　　2、硬件部分
　　
　　2．1光敏傳感器電路
　　
　　光敏器件是指能將光信號轉變為電信號的元件。與發光管配合，可以實現電→光、光→電的相互轉換。常見的光敏元件有光敏電阻、光電二極管、光電三極管，本系統使用了光敏電阻。光敏電阻是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉換（將光的變化轉換為電的變化）。
　　
　　單向可控硅是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關斷變為導通，但一旦導通，外部信號就無法使其關斷，只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關斷。單向可控硅正向導通受控制極電流控制，根據此特性，在光敏電阻的作用下，利用單向可控硅作為檢測系統的啟動開關。
　　
　　本系統中將光敏電阻與單向可控硅配合使用，組成檢測電路的啟動開關電路。其原理圖如圖3所示。　　
　　白天，環境自然光線較強，RL呈低阻值（≤2kΩ，RL兩端交流電壓小于Q控制極的導通電壓（約0．65V+0．65V=1．3V），Q處于阻斷狀態，檢測系統電源未啟動；夜晚，環境自然光線變暗，RL呈高阻值（>1MΩ），Q從RL兩端獲得足夠觸發電壓而導通，檢測系統電源啟動。
　　
　　2．2光電傳感器
　　
　　本系統使用的光電傳感器是對射型光電傳感器，兩組光電傳感器輸出端的信號經過處理后分別送入單片機內，由單片機進行相應的處理后再發出信號。原理圖如圖1、2所示。
　　
　　2．3燈控
　　
　　本系統由光電傳感器檢測洗手間內是否有人，單片機進行計數，當N不為零時，單片機會向與MOC3061芯片引腳相連的端口輸送信號，然后通過可控硅來控制燈的開、關。其中R3是雙向可控硅的門極電阻，當可控硅靈敏度較高時，門極阻抗也很高，并上R3可提高抗*力。39Ω電阻和0．01μF電容組成浪涌吸收電路，防止浪涌電壓損壞雙向可控硅。其電路圖如圖4所示。　　
　　3、軟件部分
　　
　　系統流程圖如圖5所示。其中N表示洗手間內現有的人數，當檢測系統電源連上后，光電傳感器開始檢測，但系統不知道洗手間內此時是否有人，默認是無人，因而燈是不會亮的，這時按鍵可以用來對系統進行調整。當光強增大到一定值時，檢測系統自動停止工作。　　
　　4、結束語
　　
　　本系統解決了原有聲光控制系統中延長時間的長短問題，也達到了智能、節能的目的，但本系統是專門針對像洗手間這樣入口與出口在同一處的情況而設計的，應用有一定的局限性，所以還需要進一步地改進，來擴展其應用范圍。