【正文】 燈多用于局部照明，照度水平的設計主要取決于視覺作業(yè)的需要及經濟條件的狀況。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。 （2）改善工作環(huán)境，提高工作效率。智能照明系統(tǒng)在智能建筑中的應用效果如下：（1）實現(xiàn)照明控制智能化。其關鍵問題就是如何將熱釋電紅外傳感器應用與智能化照明系統(tǒng)中，經分析一個較完整的熱釋電紅外探測電路應包括：傳感器，高、低通放大器，電壓比較器，延時電路及執(zhí)行電路等單元。 論文預期成果以及解決的關鍵問題 預期成果（1）設計出一個利用單片紅外熱釋電傳感器系統(tǒng)來進行人體探測的方法，將傳感器檢測到的信號經放大、整形、誤差判別、延時處理等集于一體的系統(tǒng)來實現(xiàn)對照明燈開關的控制。本課題的設計首先將從熱釋電紅外傳感器著手。開啟監(jiān)視器或自動門鈴上的應用[6]。智能化系統(tǒng)作為其必備的組成部分，在其中擔負著重要作用，成為其智慧核心。隨著微處理器和網絡技術的普及，國外于八十年代提出了智能化照明的基本框架；以建筑物內的數(shù)字通信設施為核心，配置面向商務用戶的安防系統(tǒng)和資源控制系統(tǒng)，并逐漸增加了計算機網絡和相應設施，出現(xiàn)了商住融合的概念。它的出現(xiàn)和發(fā)展，使照明控制和維護管理變得更為簡單，并為建筑照明提供了多種藝術效果。進入二十世紀后，隨著人民生活水平不斷提高，人們對照明的要求也發(fā)生了很大的改變。通常是控制中心發(fā)出信號，通過直接數(shù)字控制器（DDC）來控制配電回路中的交流接觸器的分合，從而控制配電回路的通斷，實現(xiàn)燈具開關控制。對于熱輻射光源來說，既可以實現(xiàn)開關控制，也可以實現(xiàn)調光控制，只需要調節(jié)供給光源的供電電壓即可調節(jié)光通量的輸出。這是將紅外傳感器用于檢測電路的基礎，否則，后續(xù)電路將無法工作。本設計將熱釋電紅外傳感器用于衛(wèi)生間智能化照明系統(tǒng)將具有同樣的效果，比聲控開關更簡便，不需要人有意識的發(fā)出任何動作就可以實現(xiàn)自動控制。由于熱釋電紅外傳感器只能對紅外線的變化作出反應，即它只對物體的運動敏感，這就決定了它在走廊樓道的自動照明控制中具有廣泛的應用。在日常生活中，紅外自動感應燈的應用相當廣泛，比如，家庭樓道、小區(qū)、酒店、航天等地方，經常需要用到紅外自動感應燈，對于一些地方，比如倉庫，儲藏室地方等地方，紅外感應燈不僅僅應用于照明，還起到一個預警的作用[1]。因熱釋電紅外傳感器僅對人體釋放的、特定波長的紅外光最敏感，因而誤動作極小。在此基礎上，如上所述，放大電路進一步將信號放大后才能驅動控制電路。而對氣體放電光源來說，實現(xiàn)調光控制并非那么簡單，不能簡單的控制供給光源的供電電壓，這類光源都有鎮(zhèn)流器，220V工頻電壓經過整流器后再給光源供電，要實現(xiàn)調光控制，必須研制適應具體氣體放電光源的匹配鎮(zhèn)流器。采用該種方式，解決了傳統(tǒng)方式控制相對分散和無法有效管理等問題，實現(xiàn)了照明控制的自動化但卻無法實現(xiàn)調光控制功能。尤其在一些中高檔的建筑中，照明不再單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應具備多種的控制方案，使建筑物更加生動，藝術性更強，給人豐富的視覺效果和美感。智能照明控制系統(tǒng)被越來越廣泛地接受和使用，這類產品和生產商更是層出不窮。九十年代以后，互聯(lián)網的普及和電子商務的應用導致了信息社會的實用階段，并形成了大規(guī)模的信息基礎建設和電子政務的實施，形成了有利于數(shù)字社區(qū)建設的良好的外部環(huán)境。 紅外傳感器原理及其在智能化照明系統(tǒng)中的應用狀況熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。結合攝影機或數(shù)碼照相機自動記錄動物或人的活動等等……設計人員完全可以結合其它電路，充分發(fā)揮自己的思維，開發(fā)出更加優(yōu)秀的新產品或自動化控制裝置。傳感器作為感受被測量信息的器件，希望它能夠按照一定的規(guī)律輸出有用信號。（2）通過對課題的分析，擬定設計方案、步驟，對系統(tǒng)總體進行詳細的分析，設計出一種可行的方案，掌握一定的設計方法。[7]其中，放大器將傳感器輸出的微弱信號放大到便于測量的信號值，電壓比較器起到鑒別有無人體進入檢測區(qū)的作用，同時也消除環(huán)境溫度變化所產生的干擾。采用智能照明控制系統(tǒng)，可以使照明系統(tǒng)工作在全自動狀態(tài)，系統(tǒng)將按先設定的若干基本狀態(tài)進行工作，這些狀態(tài)會按預先設定的時間相互自動地切換。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。 采用智能照明控制系統(tǒng)的重要性 智能照明控制系統(tǒng)是為了適應各種建筑的結構布局以及不同燈具的選配，從而實現(xiàn)照明的多樣化控制。辦公區(qū)域的工作時間主要是在白天，可以考慮利用窗外入射的大量自然光進行照度補償，不僅能節(jié)約能源，更能維持室內舒適的視覺環(huán)境。系統(tǒng)處于清掃狀態(tài)時，該區(qū)域的燈保持基本的亮度，當清掃人員掃到該區(qū)域時，智能傳感器的動靜探測功能自動生效，點亮該區(qū)域的燈，當清掃人員掃完該區(qū)域離開后，延時數(shù)分鐘后將燈關掉。 智能照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點智能照明控制系統(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。其設計一般可分為：第一步：編制照明回路負載清單。通過以上控制方式的使用，可以達到：（1）系統(tǒng)節(jié)能：即通過合理的測控手段，解決建筑物總體能量的需求、輸送和供給的平衡，節(jié)約運行開支在20％－40％左右。由于傳感器只對人體運動敏感，當人靜止不動時傳感器無輸出，而人進入衛(wèi)生間后有分鐘的停留時間，所以在照明燈開啟后必須延時一段時間，本電路采用的是555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可實現(xiàn)延時功能，為適應光照不同時光照控制方式不同的特點，采用光敏電阻控制555定時器在等待和工作狀態(tài)之間切換。半導體的兩端裝有金屬電極與引出線端相連接，通過引出線端接入電路。亮電阻：光敏電阻在受光照射時的電阻稱為亮電阻，此時流過的電流稱為亮電流。光敏電阻的相對光敏靈敏度與入射波長的關系稱為光敏電阻的光譜特性，亦稱為光譜響應。硫化鉛光敏電阻要在低溫、恒溫的條件下使用。本電路采用MG42型CdS光敏電阻，CdS光敏電阻屬半導體光敏器件，產品經受強化老練實驗，除具有靈敏度高，反應速度快，光譜特性好等特點外，在高溫、多濕的惡劣環(huán)境下，仍能保持其高度的穩(wěn)定性和可靠性，適合于將其用于衛(wèi)生間潮濕的環(huán)境，MG42型光敏電阻與其它型號相比具有：工作電壓和額定功率比較低的特點，其亮、暗電阻也適合于本照明電路的需要，所以在設計時選擇了這個型號。（1）反向特性當控制極開路，陽極加上反向電壓時（見圖33），J2結正偏，但JJ2結反偏。 圖35 陽極和控制極均加正向電壓 利用可控硅的觸發(fā)導通性能就可實現(xiàn)對照明燈的控制，即相當于一個開關的作用。這部分選擇主要是看透鏡窄帶的設計及透鏡材質。在一般常溫下，所有物體都是紅外輻射的發(fā)射源，如火焰、汽車、動植物、人體都是紅外輻射源，但發(fā)射的紅外波長不同而已。其中，熱釋電型探測器在熱探測器中探測率最高，頻率響應最寬，所以這種探測器倍受重視，發(fā)展很快。敏感元件：2個極性相反熱釋電單元，可以抵抗可見光、大部分紅外線干擾，只對運動人體敏感。由實驗證明，傳感器不加光學透鏡(也稱菲涅爾透鏡)，其檢測距離小于2m，而加上光學透鏡后，其檢測距離可大于7m。人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10um左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10um左右的紅外線而進行工作的。 （4）一旦人侵入探測區(qū)域內，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經信號處理而報警。噪聲等效功率是信噪比為一的紅外傳感器探測到的最小輻射功率。就其方案而言多種多樣，但我們在設計時必須要考慮方案的可行性，穩(wěn)定性以及元器件的靈敏度，尤其是光敏元件必須選擇靈敏度高的這樣電路功能才能較容易實現(xiàn)，為此在設計光控電路時，不但要盡量使電路結構簡化，而且要使電路功能強，功能的實現(xiàn)要可靠穩(wěn)定。經過上述三步處理后就能準確、可靠地判斷人體信號。(2)工作水平視角900，垂直方向視角1000。如圖51(b)所示，當人體剛剛進入傳感器視野的時候，由于人體到兩個敏感元件的距離及角度不同而造成入射到兩敏感元件上的能量變化速率不同，具體是ab，因此傳感器輸出信號應以a的信號為主，可設符號為“＋”。（1）放大電路本電路使用的芯片IC1使用廉價的四運放LM324，用其中兩個運放組成帶通放大器。（3）延時電路 延時電路使用IC2單時基電路NE555，延時時間T=。由于R5 =1M，R8=1M，VDl 與VD2 的壓降固定為O. 6~0. 7V。靜態(tài)時，lCla 輸出的干擾信號電壓幅度在2. 4~3. 6V 這個范圍，這時比較器lClc、lCld 均輸出高電平，隔離二極管VD3 ，VD4 被反向偏置而截止。該高電平通過R14 將雙向晶閘管VS 觸發(fā)，使其導通，電燈亮。為了提高電子設備的抗環(huán)境能力,合理地進行其環(huán)境防護設計是至關重要的。 智能化照明系統(tǒng)的氣候防護措施電子設備在高濕環(huán)境中工作時，設備的金屬材料和非金屬材料會產生腐蝕、老化和霉爛現(xiàn)象，從而影響設備工作的可靠性。對于相互接觸的金屬構件，應注意它們之間的電位差（），按低于金屬材料在介質中的腐蝕電位進行設計。(a)密封：將電子器件封閉，不與外界的空氣、水或其他腐蝕介質接觸。霉菌能靠自身分泌的酶從有機材料中攝取營養(yǎng)成分，從而使結構材料的物理性能和電性能遭到破壞。 衛(wèi)生間比較潮濕,所以在安裝電燈、電線時要格外小心。衛(wèi)生間是較潮濕的空間，因此窗戶的采光功能并不重要，其重點在于通風透氣。本電路適用于簡易場合，電路中還存在很多不足之處，如它的延時時間一旦確定后不能按人們的需求隨時更改，通過分析有一種切實可行的改進方案—“運動計數(shù)”法。衛(wèi)生間的照明將更具人性化，隨著綠色照明的不斷發(fā)展，衛(wèi)生間照明也將更經濟更能滿足人們的需求。.[M]在課題選定、理論基礎和方案的論證上，胡老師為我們作出了認真的分析和耐心的講解，讓我們少走了許多彎路。這樣可使系統(tǒng)達到最理想的節(jié)能效果，又能給人帶來最便捷的照明方式。衛(wèi)生間應盡量采用室內外空氣直接交流，亦可輔助使用換氣設備通風。衛(wèi)生間除了自然采光外，還必須輔以適當?shù)臒艄庹彰鳎瑹艄庑Ч嗣髁寥岷?，不宜直接照射。而衛(wèi)生間電子設備的電性能一旦遭到破壞器件就無法正常工作。另外，還應消除設備內部可能引起腐蝕的其他因素，如將密封的元件、器件預先干燥，或將設備內部抽成真空后充填惰性氣體(氮氣和氬氣)，或采用化學干燥劑排除設備中的濕空氣。(c)設計合理的構件：在設計構件時應盡量避免存在機械應力、熱應力、滯留水或水汽的空間，以防造成金屬表面電化學的不均勻性，從而加快金屬的腐蝕。 (1)防腐蝕電子設備所處的環(huán)境，主要包括氣候環(huán)境、機械環(huán)境、電磁環(huán)境、生物化學環(huán)境和核輻射環(huán)境等。在熱釋電控制自動節(jié)能燈電路中，可調電阻R12 、R13 、光敏電阻RG 與lC2 的④腳組成光控電路，使電路僅在夜間起控制作用。在信號的正半周， 時，lClc 輸出低電平。該電壓作為帶通放大器lClb輸出的正弦信號電壓的中點。其作用有兩個：一是為人離開檢測區(qū)是提供一段延時時間；二是在人進入檢測區(qū)后提供關斷檢測器所需的時間，延時電路工作是輸出的高電平使可控硅導通，照明燈接通電源后就亮。第一級放大器增益為:AV1=R3/R2,第二級放大器增益為：AV2=R7/R6,總放大增益為：AV =AV1 AV2。如圖51(d)所示，當人體運動到即將離開傳感器視野時，兩敏感元件上的能量變化情況是ba，因此傳感器輸出信號應該以b為主，由于對于b來說人體離開且它的串聯(lián)方式與a相反，故符號為“＋”。(4)～10Hz。[14]熱釋電紅外傳感器的特點是反應速度快、靈敏度高、準確度高、測量范圍廣、使用方便，尤其可以進行非接觸式測量使其在衛(wèi)生間照明領域有諸多優(yōu)點。（5）時間常數(shù)時間常數(shù)表示紅外傳感器的輸出信號隨紅外輻射變化的速率。 紅外傳感器的性能參數(shù)（1）電壓響應率r當（經過調制的）紅外輻射照射到傳感器的敏感面上時，傳感器的輸出電壓與輸入紅外輻射功率之比，叫做傳感器的電壓響應率，記作r r = U0 / P式中 r — 響應率(V/W)；U0 — 輸出電壓(V)；P — 紅外輻射功率(W)。紅外感應源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經檢測處理后輸出控制信號。它由陶瓷氧化物