專利名稱：教室照明無線檢測與控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種教室照明無線檢測與控制裝置，屬于照明控制技術(shù)領(lǐng)域，主 要用于對教室照明環(huán)境的無線檢測和照度的無線控制，實現(xiàn)教室照明節(jié)能化和綠色化。
背景技術(shù)：
教室照明環(huán)境已成為影響教學質(zhì)量及學習效率的重要因素之一，引起越來越多的 人的關(guān)注。一般教室照明燈根據(jù)人眼對照度檢測判斷進行手動開和關(guān)，由于節(jié)能意識淡薄 和管理方法的缺陷，教室長期大量存在的“長明燈”現(xiàn)象，造成大量能源的浪費，同時，由于 人眼對照度檢測判斷上誤差，該開燈時沒有開，不需要開燈時開過多燈，導致教室照度的不 適又會影響到教師、學生的用眼健康。為此，目前出現(xiàn)多種教室照明調(diào)光技術(shù)和產(chǎn)品，如教室照明節(jié)能智能控制系統(tǒng) (實用新型專利200820075481. 2)，由光電辨向探測電路、磁控探測電路、微控制器、顯示器 電路及照明燈電路構(gòu)成，采用主動式近紅外直射辨向探測器技術(shù)來動態(tài)檢測教室的實際人 數(shù)，采用磁敏傳感技術(shù)檢測座位上是否有人，微控器根據(jù)教室人數(shù)的多少分區(qū)域控制照明 燈，有人區(qū)域必須人數(shù)坐滿后再來人方可開啟新區(qū)域的照明燈，實現(xiàn)人多多開燈，人少少開 燈，防止人少時分坐在幾個不同區(qū)域時開啟多個區(qū)域照明燈造成用電浪費。其不足是沒有 根據(jù)教室內(nèi)照度的變化控制照明燈，仍然存在該開燈時沒有開，不需要開燈時開過多燈問 題。同時由于布線不便，分區(qū)域控制照明燈實施困難。又如，遠紅外感應節(jié)電裝置，利用遠紅外技術(shù)實施對教室照明的每組燈進行智能 化細化控制，當白天室內(nèi)照度達標使，不開燈，室內(nèi)無人燈自滅，在室內(nèi)照度不達標需要開 啟照明時，根據(jù)學生坐落的位置自動開啟相應的照明燈，實現(xiàn)了教室照明無人化自動控制 管理；教室照明監(jiān)控器(實用新型專利200810235933. 3)，通過光學系統(tǒng)采集選定的檢測 范圍內(nèi)的光能量并傳遞到光電檢測元件，檢測系統(tǒng)將檢測信號與設(shè)定的閾值進行比較，并 根據(jù)比較結(jié)果作出照明恰當、照明不足或照明過度等檢測結(jié)論，根據(jù)得出的檢測結(jié)論作出 相應開、關(guān)燈提示；惠州大景調(diào)光控制有限公司的智能照明控制系統(tǒng)，采用分布式、總線型 結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中的每一個可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器均有自己的控制、存儲單元，各種感應器和控制面 板、遙控接收器可直接連到鎮(zhèn)流器上，當感應器狀態(tài)變化或有鍵按下時，所連的鎮(zhèn)流器會按 照系統(tǒng)配置時確定的控制策略，通過總線發(fā)出命令，做出調(diào)光或開關(guān)動作，從而實現(xiàn)場景控 制、感應控制等控制方式。以上技術(shù)和產(chǎn)品都能夠根據(jù)教室內(nèi)光照的變化控制照明燈，但存在共同問題是均 采用有線方式檢測光照度，由于教室內(nèi)光照是否合適是以課桌面光照為準，課桌與燈光控 制器之間是不允許布線，因此只能間接檢測課桌面光照度，與實際情況存在一定誤差，導致 照明燈控制不準確，難于實現(xiàn)分區(qū)域控制照明燈。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述存在的問題和不足，公開一種教室照明無線檢測
3與控制裝置，能夠通過無線方式檢測教室課桌坐位上照度，與設(shè)定的照度下限k和照度上 限k比較，并結(jié)合課桌坐位上是否有人，實現(xiàn)對坐位上方的照明燈進行開啟和照度控制。本實用新型所需要解決的問題是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的由一個無線光照控 制器和一個無線光照檢測器配對使用，每組日光燈管配置一對無線光照控制器和無線光照 檢測器。本實用新型所述的無線光照控制器包括無線單片機I1RF9E5通信模塊、人體紅外 傳感器及其檢測電路、光電耦合器、D/A轉(zhuǎn)換器、可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器及驅(qū)動電路、供電模塊組 成；人體紅外傳感器及其檢測電路輸出位數(shù)字信號，經(jīng)過光電耦合器光電隔離后，通過輸入 端口與無線單片機nRF9E5通信模塊相連，無線單片機nRF9E5通信模塊數(shù)字量控制信號通 過輸出端口與D/A轉(zhuǎn)換器相連，輸出模擬控制信號，通過驅(qū)動電路驅(qū)動可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器 工作，供電模塊采用9伏電源供電，通過LM317穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給無線單片機、 傳感器和其它器件供電。本實用新型所述的無線光照檢測器包括無線單片機I1RF9E5通信模塊、照度傳感 器及其檢測電路、供電模塊組成；照度傳感器及其檢測電路輸出模擬量信號，通過模擬量端 口與無線單片機nRF9E5通信模塊相連，通過其內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器采集照度值，供電模塊采用 9伏干電池供電，通過LM317穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給無線單片機、傳感器和其它器件
^[共 o本實用新型通過無線光照控制器和無線光照檢測器設(shè)定、控制與檢測，具體包括 兩方面內(nèi)容1)在照明燈未開啟狀態(tài)下，檢測日光燈管下方課桌坐位是否有人原來沒有人， 當新出現(xiàn)人并達到、時間，檢測日光燈管下方課桌上照度，當照度不足照度下限k時，則開 啟照明燈半亮度狀態(tài)；如原來沒有人，現(xiàn)仍然沒有人出現(xiàn)，或者新出現(xiàn)人，但課桌上照度超 過照度下限k時，不作任何處理；2)在照明燈已啟動狀態(tài)下，檢測日光燈管下方課桌坐位是否有人當現(xiàn)在沒有 人，原來人離開長達、時間仍然沒有返回，則關(guān)燈；現(xiàn)在有人，檢測日光燈管下方課桌上照 度，當照度在照度下限k和照度上限k范圍之內(nèi)，則保持照明燈亮度不變；當照度仍然低于 照度下限k時，再加大照明燈照度到能夠控制余量的一半；當照度高于照度上限k時，減小 照明燈照度一半本實用新型所述的無線光照控制器工作流程為1)軟硬件初始化，設(shè)定參數(shù)有照 度下限k、照度上限k，新出現(xiàn)人開啟照明燈延遲時間、，人員離開關(guān)照明燈延遲時間、； 2)照明燈下人體紅外檢測與有無判斷程序，通過讀取紅外傳感器檢測電路得到信號，判斷 照明燈下講臺旁、課桌坐位上有無人；3)照明燈下講臺課桌表面照度值采集獲取，通過與 無線照度檢測器無線通信，獲取照明燈下講臺、課桌表面照度值；4)講臺旁坐位上新出現(xiàn) 人照明燈啟動，在新出現(xiàn)人延遲時間、后，當照明燈下講臺課桌表面照度值小于照度下限 k時，開啟照明燈半亮度，否則，不開燈；5)講臺旁坐位上人離開關(guān)照明燈，在照明燈已經(jīng)開 著情況下，講臺旁、課桌坐位上人離開時間達到時間、后，關(guān)照明燈；6)講臺旁坐位上有人 照明燈照度調(diào)節(jié)。在照明燈已經(jīng)開著且講臺旁、課桌坐位上有人情況下，當照明燈下講臺課 桌上表面照度值小于照度下限k，控制加大照明燈照度到能夠控制余量的一半；當照度大 于照度上限k，控制減小照明燈照度一半；否則，照明燈照度不變。[0014]本實用新型所述的無線光照檢測器工作流程為1)軟硬件初始化；2)接受判斷無 線光照控制器的采集照度命令程序；3)采集照度傳感器信息程序；4)向無線光照控制器無 線發(fā)送照度信息程序。本實用新型的有益效果是安裝配置方便靈活，能夠分區(qū)域閉環(huán)控制照明燈，節(jié)約 電能，同時防止日光燈管頻繁開、關(guān)，影響日光燈工作壽命。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明

圖1是本實用新型的教室照明無線檢測與控制裝置的安裝平面示意圖圖2是本實用新型的無線光照控制器的結(jié)構(gòu)框圖圖3是本實用新型的無線光照控制器的工作流程圖圖4是本實用新型的無線光照檢測器的結(jié)構(gòu)框圖圖5是本實用新型的無線光照檢測器的工作流程圖在圖中，1無線光照控制器，2無線光照檢測器，3日光燈管，4課桌，5講臺，6教室 門，7教室窗戶，8黑板。
具體實施方式
以一般普通教室(2間45平方米左右)為例，裝配11組日光燈管3 (每組2支80W， 共22支)，對本實用新型具體實施進行說明。如圖1所示，本實用新型所述的教室照明無線檢測與控制裝置，包括一個無線光 照控制器1和一個無線光照檢測器2配對使用，在課桌4、講臺5、教室門6、教室窗戶7以及 黑板8區(qū)域，每組日光燈管3配置一對無線光照控制器1和無線光照檢測器2。如圖2所示，本實用新型所述的無線光照控制器1包括無線單片機riRF9E5通信模 塊、人體紅外傳感器HP-708及其檢測電路、光電耦合器、D/A轉(zhuǎn)換器MAX504、可調(diào)光電子鎮(zhèn) 流器EMA-35D5及驅(qū)動電路、供電模塊組成。人體紅外傳感器HP-708及其檢測電路輸出位數(shù) 字信號，經(jīng)過光電耦合器光電隔離后，通過輸入端口與無線單片機HRF9E5通信模塊相連， 無線單片機nRF9E5通信模塊數(shù)字量控制信號通過輸出端口與D/A轉(zhuǎn)換器MAX504相連，輸 出模擬控制信號，通過驅(qū)動電路驅(qū)動可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器EMA-35D5工作，供電模塊采用9伏 電源供電，通過LM317穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給無線單片機、傳感器和其它器件供電。如圖3所示，本實用新型所述的無線光照控制器1的工作流程為1)軟硬件初始化。包括CPU的串行口、并行I/O端口、定時器、中斷和無線通信硬 件初始化程序，寄存器、各控制變量參數(shù)給定軟件初始化程序。設(shè)定參數(shù)有照度下限k (如 白天照度不低于200LUX，晚間照度不低于150LUX)，照度上限(如400LUX)，新出現(xiàn)人開啟 照明燈延遲時間、(如10秒)，人員離開關(guān)照明燈延遲時間、(如1分鐘)。2)照明燈下講臺坐位人紅外檢測與有無判斷。通過讀取紅外傳感器檢測電路得到 信號，判斷照明燈下講臺旁、課桌坐位上有無人，為照明控制提供依據(jù)。3)照明燈下講臺課桌表面照度值采集獲取。通過與無線照度檢測器無線通信，獲 取照明燈下講臺、課桌表面照度值。4)講臺旁坐位上新出現(xiàn)人照明燈啟動。在新出現(xiàn)人延遲時間、后，當照明燈下講臺課桌表面照度值小于照度下限k時，開啟照明燈半亮度，否則，不開燈。5)講臺旁坐位上人離開關(guān)照明燈。在照明燈已經(jīng)開著情況下，講臺旁、課桌坐位上 人離開時間達到時間、后，關(guān)照明燈。6)講臺旁坐位上有人照明燈照度調(diào)節(jié)。在照明燈已經(jīng)開著且講臺旁、課桌坐位上 有人情況下，當照明燈下講臺課桌上表面照度值小于照度下限k，控制加大照明燈照度到 能夠控制余量的一半；當照度大于照度上限k，控制減小照明燈照度一半；否則，照明燈照 度不變。如圖4所示，本實用新型所述的無線光照檢測器2包括無線單片機riRF9E5通信模 塊、照度傳感器TSL230B及其檢測電路、供電模塊組成。照度傳感器TSL230B及其檢測電路 輸出模擬量信號，通過模擬量端口與無線單片機nRF9E5通信模塊相連，通過其內(nèi)部A/D轉(zhuǎn) 換器采集照度值，供電模塊采用9伏干電池供電，通過LM317穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給 無線單片機、傳感器和其它器件供電。如圖5所示，本實用新型所述的無線光照檢測器2的工作流程為1)軟硬件初始化，包括CPU的并行I/O端口、中斷和無線通信硬件初始化程序，各 寄存器設(shè)定初值軟件初始化程序；2)接受判斷無線光照控制器的采集照度命令程序；3)采集照度傳感器信息程序；4)向無線光照控制器無線發(fā)送照度信息程序。本實用新型通過無線光照控制器1和無線光照檢測器2設(shè)定、控制與檢測，具體包 括兩方面內(nèi)容1)在照明燈未開啟狀態(tài)下，檢測日光燈管下方課桌坐位是否有人原來沒有人， 當新出現(xiàn)人并達到、時間(如10秒)，檢測日光燈管下方課桌上照度，當照度不足照度下 限、時，則開啟照明燈半亮度狀態(tài)；其它情況，如原來沒有人，現(xiàn)仍然沒有人出現(xiàn)，或者新出 現(xiàn)人，但課桌上照度超過照度下限k時，不作任何處理。2)在照明燈已啟動狀態(tài)下，檢測日光燈管下方課桌坐位是否有人當現(xiàn)在沒有 人，原來人離開長達、時間仍然沒有返回，則關(guān)燈；現(xiàn)在有人，檢測日光燈管下方課桌上照 度，當照度在照度下限k和照度上限k范圍之內(nèi)，則保持照明燈亮度不變；當照度仍然低于 照度下限k時，再加大照明燈照度到能夠控制余量的一半；當照度高于照度上限k時，減小 照明燈照度一半。
權(quán)利要求一種教室照明無線檢測與控制裝置，其特征在于由一個無線光照控制器(1)和一個無線光照檢測器(2)配對使用，每組日光燈管(3)配置一對無線光照控制器(1)和無線光照檢測器(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教室照明無線檢測與控制裝置，其特征在于所述的無線 光照控制器(1)包括無線單片機HRF9E5通信模塊、人體紅外傳感器及其檢測電路、光電耦 合器、D/A轉(zhuǎn)換器、可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器及驅(qū)動電路、供電模塊組成；人體紅外傳感器及其檢 測電路輸出位數(shù)字信號，經(jīng)過光電耦合器光電隔離后，通過輸入端口與無線單片機nRF9E5 通信模塊相連，無線單片機nRF9E5通信模塊數(shù)字量控制信號通過輸出端口與D/A轉(zhuǎn)換器相 連，輸出模擬控制信號，通過驅(qū)動電路驅(qū)動可調(diào)光電子鎮(zhèn)流器工作，供電模塊采用9伏電源 供電，通過LM317穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給無線單片機、傳感器和其它器件供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種教室照明無線檢測與控制裝置，其特征在于所述的無線 光照檢測器(2)包括無線單片機riRF9E5通信模塊、照度傳感器及其檢測電路、供電模塊組 成；照度傳感器及其檢測電路輸出模擬量信號，通過模擬量端口與無線單片機nRF9E5通信 模塊相連，通過其內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器采集照度值，供電模塊采用9伏干電池供電，通過LM317 穩(wěn)壓電路，產(chǎn)生3伏和5伏，給無線單片機、傳感器和其它器件供電。
專利摘要本實用新型涉及一種教室照明無線檢測與控制裝置。該裝置由一個無線光照控制器(1)和一個無線光照檢測器(2)配對使用，每組日光燈管(3)配置一對無線光照控制器(1)和無線光照檢測器(2)。本實用新型能夠通過無線方式檢測教室課桌坐位上照度，與設(shè)定的照度下限L0和照度上限L1比較，并結(jié)合課桌坐位上是否有人，實現(xiàn)對坐位上方的照明燈進行開啟和照度控制，安裝配置方便靈活，能夠分區(qū)域閉環(huán)控制照明燈，節(jié)約電能，同時防止日光燈管頻繁開、關(guān)，影響日光燈工作壽命。
文檔編號H05B41/36GK201663747SQ20102010081
公開日2010年12月1日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者原瑾, 張夏蓉, 張西良, 張鋒, 李伯全, 李艷華, 毛翠云, 王禹生, 趙麗娟, 路欣 申請人:江蘇大學