【正文】 ................. 22 參考文獻 .............................................................................................................. 23 附錄 1 遙控發(fā)射電路原理圖 .............................................................................. 24 附錄 2 遙控接收電路原理圖 ............................................................................. 24 1 1 緒論 能源的開 發(fā)和控制是一個世界性的課題，直接關系到人類的生存和發(fā)展。電能是應用最廣的一種能源方式，也是能源消耗中最主要的組成部分。目前我國電力工業(yè)發(fā)展速度很快，但是電力供應不足和用電效率低下的狀況依然比較嚴重。電力緊缺是我國目前面臨的一個很嚴峻的問題：一方面，為了保證供電，被迫對局部區(qū)域實行強制性拉閘限電或輪流供電，給國民生產、生活帶來了極大不便；另一方面，又經常出現(xiàn)無人上班或學習而燈光長明的浪費現(xiàn)象，尤其是在高校教室、圖書館、會議室等公共場所，表現(xiàn)更為突出。在大力倡導建設節(jié)約型社會的今天，節(jié)能途徑和效率的研究，已經成 為一個社會熱點和焦點。 因此推行照明節(jié)電技術節(jié)約電能是改善電力負荷緊張狀況的主要途徑之一。我國照明用電約占總發(fā)電量的 25％左右，且以低效照明為主，因此成為終端節(jié)電的主要對象之一。照明用電大都屬于峰時用電，由此可見，照明節(jié)電具有節(jié)約電量和緩解高峰用電的雙重作用。隨著現(xiàn)代辦公大樓巨型化，工作時間彈性化、人類物質文化生活多樣化和人口老齡化，需要營造快適、便捷、安全、高效的照明環(huán)境和氣氛，從而促進了照明控制系統(tǒng)向高效節(jié)能和智能化的方向發(fā)展。 作為人們所擁有的住宅是一個屬于私密生活的活動空間，人的一生至少有三分之一的 時間是在住宅中度過的。在這里，人們可以按照自己的習慣、愛好創(chuàng)造一個舒適、溫馨的環(huán)境，使勞累的人們可以在自己的天地里放松、調節(jié)自己的精神和情趣，以得到更好的休息，從而更有效地工作。因此，住宅照明在人類生活中起到了十分重要的作用，追求住宅室內照明的實用性和藝術性的統(tǒng)一已成為時尚。所以住宅室內照明系統(tǒng)設計是今后住宅電器設計的一個主要研究方向。 智能住宅照明系統(tǒng)由照明裝置及電器部分組成。照明裝置主要是燈具，照明裝置的電器部分包括照明智能控制部分、照明線路及照明配電盤等。照明的基本功能是創(chuàng)造一個良好的人工視覺環(huán)境。在 一般情況下是以 “明視條件 ”為主的功能性照明。 隨著微電子技術的不斷發(fā)展。單片機的應用越來越廣，照明控制技術面臨革命性的變革，主要有三大趨勢：電子化。網絡化，集成化。傳統(tǒng)的照明是動力線按需分線，用機械開關通、斷電源，這樣系統(tǒng)固定后無法再改動，若要實現(xiàn)復雜的控制要求就更難。而隨著大量智能樓寓的推出，管理人員和住戶對照明系統(tǒng)提出了許多個性化要求，這就需要有新的照明控制技術的引進。傳統(tǒng)照明的特點是動力線與控制線重疊，不存在控制信息流的概念。 智能照明控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)相比，在控制方式、照明方式、管理方式以及 節(jié)能方面等均有不少優(yōu)點。 2 首先，在控制方式和照明方式上，傳統(tǒng)照明控制采用手動開關，只有開和關，而且只能一路一路地開和關。而智能照明控制采用調光模塊，通過燈光的調光在不同使用場合產生不同的燈光效果，營造 不同的舒適的視覺氛圍。在控制上采用低壓二次小信號控制，控制方式多、功能強、范圍廣， 自動化程度高。 其次，智能照明控制系統(tǒng)由于使用了自動化照明控制，智能利用光照以及通過網絡，只需一臺計算機就可對整個大樓的照明實現(xiàn)合理的能源管理自動化，不僅減少了不必要的耗電開支，同時也降低了用戶的運行維護費用，在節(jié)能方面可比傳 統(tǒng)照明控制節(jié)電 20％ 以上。 另外，在智能照明控制系統(tǒng)中，由于可通過系統(tǒng)人為地設置電壓限制，可以避免或降低電網電壓以及浪涌電壓對燈具的沖擊，從而起到保護燈具，延長燈具使用壽命的作用。 2 設計方案論證 照明控制方式 正確的控制方式是實現(xiàn)舒適照明的有效手段，也是節(jié)能的有效措施。智能住宅的控制方式采用翹板開關控制方式、光控裝置和智能控制器控制方式三種。翹板開關主要用于經常開啟的衛(wèi)生間、廚房、浴室部位，智能控制器主要用于除衛(wèi)生間、廚房、浴室的整套房間的控制。 翹板開關控制方式 翹板開關控制方式 是以翹板開關控制一套或幾套燈具的控制方式，是采用最多的控制方式。在衛(wèi)生間、廚房、浴室門口設置單控開關進行控制。這種控制方式結構簡單，控制方便，但也存在線路繁瑣、維護量大、線路損耗多等缺點。 光控裝置控制方式 光電控裝置采用光電探測器對照明系統(tǒng)進行控制。光電控制器的選擇要注意光線的影響因數(shù)，如日照、天氣情況，一般采用過光敏電阻。光敏電阻一般在房屋的四周合理布置，尤其是對室內光線影響較大的地方，要求輸出狀態(tài)相對穩(wěn)定，工作點漂移值小。由于采樣裝置對光線的反映具有一定的延遲性，當光源變化時光控輸出出現(xiàn)不 穩(wěn)定性，因此應設計電壓穩(wěn)定、信號輸出延遲電路。延遲電路采用積分電路實現(xiàn)，延遲翻轉時問大于輸入信號抖動時間，為保證第一次干擾后，延遲電路沒有及時放電出現(xiàn)新的干擾，在第一次觸發(fā)電路翻轉后對翻轉值進行嵌位，嵌位電平與延遲電路輸出信號比較，當嵌位模塊的輸入電平低于規(guī)定值時，反饋比較電路觸發(fā)電路翻轉，輸出控制信號控制電源。 3 智能控制方式 在未來的住宅建設中主要應采用智能控制方式，智能控制方式是對整套房間的照明系統(tǒng)進行集中控制和管理，并可擴展為對整套房問內的家用電器設備進行集中控制和管理。它的功能包括照明設 備組的時間程序控制、照明設備組的聯(lián)動功能和家用電器設備預留擴展口。 （ 1） 照明設備組的時間程序控制 將整套房間內的照明設備分為若干組別，通過時間區(qū)域程序設置菜單，來設定這些照明設備的起停程序。如臥室燈在早晨定時開啟／關閉；客廳 (起居廳 )燈在晚上定時開啟／關閉。這樣，每天照明系統(tǒng)按計算機預先編制好的時問程序，自動的控制各個房間的照明。 （ 2） 照明設備的聯(lián)動功能 當整套住宅內發(fā)生事件時，需要整套系統(tǒng)做出相應的聯(lián)動配合。當照明電源出現(xiàn)故障時，對照明電源進行檢測，并報警顯示故障位置，啟動臨時照明電源；當某個房間內的 燈具不能正常照明時，對照明線路進行檢測，并報警顯示故障位置。照明設備控制系統(tǒng)功能如圖 1 所示。照明設備控制系統(tǒng)的核心是智能控制器，控制器通過控制系統(tǒng)的信號對整套住宅內的線路、燈具進行控制，形成一個 BAS子系統(tǒng) 。 智能住宅照明與控制設計是未來建筑電氣設計的主要發(fā)展方向，從以前的單純住宅照明設計發(fā)展成符合人性化的智能建筑設計，使家的感覺更舒適、更溫馨。它與傳統(tǒng)住宅相比具有如下優(yōu)點： 1） 達到了以 “明視條件 ”為主的人工視覺環(huán)境； 2） 光效、色溫、顯色指數(shù)能在智能控制器控制下達到最佳效果； 3） 節(jié)省電能，智能控制器 把不用的燈具自動關閉； 室內照明控制 室內照明環(huán)境 根據行為習慣布置多控開關以往的照明控制不能充分體現(xiàn)使用者追求方便、舒適、靈活的要求，如今倡導 “新電氣時代 ，其宗旨就是充分體現(xiàn)以人為本的設計理念，讓控制方式更加符臺人的行為模式，因此，在設計室內照明光環(huán)境之前，應對住宅家庭成員的構成、各房閭具體位置、具體功能、室內行為模式深人研究。 燈光的遙控 目前燈光的遙控技術常采用紅外線遙控、無線電遙控等，通常把發(fā)射控制元件安裝在精致小巧的遙控器內，接收器安裝在室內便于接收信號的部位。但 使用 4 紅外線遙控必須在一定的角度、距離范圍內才可以實現(xiàn)其功能，不便于操作，而無線電遙控不受角度與距離的影響 (相對于紅外線遙控 )，并且可以穿透一般墻壁進行控制。在遙控器上增加讀碼的功能，即不同按鍵控制不同的燈，并且有調光功能，將大大增加照明光環(huán)境控制的自由度。無線電遙控要充分考慮防雷功能，使雷雨天可以照常使用。 室內智能照明系統(tǒng)研究 隨著科技的發(fā)展，智能技術已經開始進人住宅照明領域。 通過智能照明系統(tǒng)實現(xiàn)對住宅照明光環(huán)境的 合理控制 。智能照明突出的特點表現(xiàn)在： 1） 具有控光功能，對白熾燈、熒光燈燈光源進 行控光，可記憶幾十個預設置場景，滿足會客、家庭聚會、看電視、閱讀、娛樂等多種場景的光環(huán)境需求，家人外出時可自動模仿、記憶人在家時的照明光環(huán)境，具有場景停電記憶功能，可設多個控制回路； 2） 具有編程功能，可設置若干個指標控制參數(shù)； 3） 具有智能探測和遙控功能，通過遙控器自如地控制室內燈光的變化； 4） 具有智能時鐘管理功能，通過預設程序，按指定的時間控制起居室的照明光環(huán)境。 智能照明控制系統(tǒng)的設計方法和步驟 智能照明控制系統(tǒng)的設計一般都是在燈光設計和照明電氣設計部分完成之后來進行的。 第一步：編制照明回 路負載清單。 在這過程中應注意首先每條照明回路的燈具應該為同類型的燈具，這樣才便于調光模塊的選擇和配置。而且每條照明回路的燈具控制性質應該是相同的，是普通供電或同為應急供電。其次，應核對每條照明回路的最大負載功率是否在需要選擇的調光器允許的額定負載容量之內。最后，還要對一些照明回路的劃分作適當?shù)恼{整，使其更適合場景配置的需要，使各路燈光可組合構成一個優(yōu)美的照明藝術環(huán)境。 第二步：按照明回路的性能選擇相關的調光器調光器是智能照明控制系統(tǒng)的主要部件，而對于不同類型的燈具應該選用不同適合他們的調光器。比如對于冷陰 極燈 (發(fā)光、霓虹、充氣 )，這類燈采用電壓變壓器工作，所以應采用前沿相控調光器。而對于包括金屬鹵化物燈在類的各種氣體放電燈則應該選用正炫波電壓調光器。 第三步：按照明控制要求選擇控制面板和其他相關控制部件。 第四步：選擇附件和集成方式。 5 第五步：編制系統(tǒng)設備配置表。 單片機遙控控制燈光系統(tǒng) 傳統(tǒng)的照明 控制 已跟不上潮流，失去競爭能力。例如室內原來采用的燈光控制系統(tǒng)產品，房間的電視、臺燈、地燈、魚缸照明、夜燈、廊燈、吧臺燈等開關與床頭燈調光開關由于開關較多，想開燈時必須先看清開關下面的標記才能正確開燈，有 時為開一盞燈竟把所有的開關都按了一遍，使用時極為不便。 現(xiàn)在大多數(shù)都采用微動開關輕觸式集中控制面板 。雖然較以前直觀，但是開關多且固定仍不是十分方便。本人采用 AT89C51 單片機將原來固定的機械式開關改用遙控控制，這樣一個遙控器就可以控制整個房間的燈光開啟，電源控制箱可以放在床頭柜內；遙控器在放置在床頭柜上，可以任意移動。美觀且實用。 從以上對智能照明控制系統(tǒng)的介紹，我們知道智能照明控制系統(tǒng)不僅可以滿和實現(xiàn)不同的燈光效果要求，實現(xiàn)照明的高層次智能管理，改善 工 作環(huán)境，提高工作效率，還可節(jié)約能源，延長燈具壽命，減少 用戶維護費用。隨著建筑和照明技術的進步，照明和建筑融為一體，照明已成為建筑藝術的一部分，讓我們大家共同努力，將更多、更好的智能照明控制系統(tǒng)應用到智能建筑的設計中去，營造出藝術、智能化的光環(huán)境，賦建筑與生命。 3 系統(tǒng)功能描述 改善工作環(huán)境，提高工作效率 傳統(tǒng)照明系統(tǒng)中。配有傳統(tǒng)鎮(zhèn)流器的日光燈以 100Hz 的頻率閃動，這種頻閃使工作人員頭腦發(fā)脹、眼睛疲勞，降低了工作效率。而智能照明系統(tǒng)中的可調光電子鎮(zhèn)流器則工作在很高頻率 (40～ 70kHz)不僅克服了頻閃，而且消除了起輝時的亮度不穩(wěn)定，在為人們提供健康、 舒適環(huán)境的同時，也提高了工作效率。 可觀的節(jié)能效果 智能照明控制系統(tǒng)使用了先進的電力電子技術，能對大多數(shù)燈具 (包括白熾燈、日光燈，配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等 )進行智能調光。當室外光較強時，室內照度自動調暗；室外光較弱時，室內照度則自動調亮，使室內的照度始終保持在恒定值附近，從而能夠充分利用自然光實現(xiàn)節(jié)能的目的。除此之外，智能照明的管理系統(tǒng)采用設置照明工作狀態(tài)等方式，通過智能化管理實現(xiàn)節(jié)能。 提高管理水平，減少維護費用 智能照明控制系統(tǒng)將普通照明人為的開與關轉換成了智能化管理，不僅 使大 6 樓的管理者能將其高素質的管理意識運用于照明控制系統(tǒng)中去，而且將大大減少大樓的運行維護費用，并帶來較大的投資回報。 4 系統(tǒng)工作原理及電路分析 電源電路 由于本系統(tǒng)電源電路提供給對電源要求較高的模塊供電，所以采用了變壓器降壓經整流濾波后由集成穩(wěn)壓器 7805 穩(wěn)壓后給整個系統(tǒng)提供 +5V 電 壓 的方式。電路圖如圖 1 所示，其中 INAC 為 9V 交流變壓器輸入端， D D D D4構成橋式整流電路，經 C3（ 3300μ F）大濾波電容濾波后送入集成穩(wěn)壓器 780