一种带窗帘教室的智能灯光控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带窗帘教室的智能灯光控制器，包括单片机主控制模块、两路环境光采集模块、人体信号采集模块、继电器驱动模块、智能语音提醒模块以及按键模块，两路环境光采集模块一路设置在教室内窗户与窗帘之间，另一路设置在教室内。本实用新型利用安装在窗帘内外的两路光敏传感器分别探测教室内外环境光线，并分析室内外的光强情况，当教室的窗帘被拉上，但室外光线适宜并足以照亮室内而不会出现强紫外线照射和黑板反光的情况下，能提醒同学们拉开窗帘，充分利用太阳光照来照明教室，避免不必要的电能浪费。
【专利说明】一种带窗帘教室的智能灯光控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种灯光控制系统，特别涉及一种带窗帘教室的智能灯光控制器。
【背景技术】
[0002]现在，虽然世界经济正在高速发展，但是许多能源却日趋匮乏，这使得很多国家的发展形势颇为严峻。而在众多的能源问题中，电能的短缺是束缚经济发展和人民生活的重要能源问题之一，而照明用电量在电能消耗中所占比重较大。由于高等院校的开放型管理模式以及学生学习和娱乐时间的多样性，使得教室照明需求也越来越多层次化，如果教室照明管理不健全，就会使电能的使用遭到巨大的浪费，这样提高教室用电效率就成为必须要考虑的问题。
[0003]目前我国大部分高校的灯光控制系统仍然采用比较传统的照明系统和人工管理，这些传统的方式均易造成维修的频繁性以及不必要的电能浪费和经济损失等弊病。目前也有一些高校已经采用智能控制系统对教室灯光进行控制，该智能控制器主要是利用光强和人体感应等传感器探测教室内的照度和实际人数等，实现对教室灯光的智能控制。但是，现有教室灯光的智能控制和管理系统并不是十分健全和完善，存在一些缺陷。随着高校硬件建设地不断提高，许多高校教室中都安装了窗帘，当室外光照很强并照进教室时，为了遮挡强烈的紫外线以及避免因教室黑板反光导致学生看不清黑板的问题，因此需要拉上教室的窗帘。此时，在教室内虽拉上了窗帘但是透过窗帘的光照还是足以照明教室，因此现有教室灯光智能控制器不会开灯，但是随着时间推移以及太阳的移动，太阳光渐渐地就不会直射进教室，导致拉上窗帘的教室内的光照也会慢慢变暗，这就会导致现有教室灯光智能控制器因探测到教室光照不足而自动开灯。然而，此时教室外的光线在窗帘打开时仍然足以照亮教室内，因此完全可以通知学生拉开窗帘以避免不必要的电能浪费。所以，现有教室灯光智能控制器在应用于有窗帘教室时，仍然会造成比较严重的电能浪费。因此，设计一种更为人性化、合理化和智能化的有窗帘教室的灯光智能控制器就显得非常必要。
实用新型内容
[0004]为解决上述问题，本实用新型公开了一种带窗帘的教室的智能灯光控制器。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案:一种带窗帘教室的智能灯光控制器，包括单片机主控制模块、两路环境光采集模块、人体信号采集模块、继电器驱动模块、智能语音提醒模块以及按键模块，所述的人体信号采集模块以及按键模块分别与单片机主控模块相连，所述的两路环境光采集模块经AD转换模块与单片机主控模块相连，单片机主控模块经继电器驱动电路模块连接有照明灯，所述的单片机主控模块还与智能语音提醒模块相连接，所述的两路环境光采集模块一路设置在教室内窗户与窗帘之间，另一路设置在教室内。
[0006]作为本实用新型的一种改进，所述的人体信号采集模块包括LHI778的热释电传感器。
[0007]作为本实用新型的一种改进，所述的单片机主控模块采用信号为STC89C52的单片机。
[0008]作为本实用新型的一种改进，所述的按键模块包括切换工作模式的按键。
[0009]作为本实用新型的一种改进，所述的环境光采集模块采用光敏电阻传感器。
[0010]本实用新型的有益效果:
[0011]本实用新型利用安装在窗帘内外的两路光敏传感器分别探测教室内外环境光线，并分析室内外的光强情况，当教室的窗帘被拉上，但室外光线适宜并足以照亮室内而不会出现强紫外线照射和黑板反光的情况下，能提醒同学们拉开窗帘，充分利用太阳光照来照明教室，避免不必要的电能浪费。本系统克服了现有教室灯光智能控制器应用于有窗帘教室的弊端，使教室灯光智能控制系统更为人性化、科学化和智能化，进一步实现了节能和低碳环保，而且本实用新型适用范围也很广泛，除了应用于有窗帘教室的灯光智能控制，还可以应用于一些装有窗帘的公共场合的灯光智能控制，例如车站、商场、工厂等。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的的硬件系统结构框图；
[0013]图2为本实用新型的两路光敏电阻传感器安装示意图；
[0014]图3为本实用新型的单片机主控模块电路图；
[0015]图4为本实用新型的人体存在信号采集模块电路图；
[0016]图5为本实用新型的继电器驱动模块电路图；
[0017]图6为本实用新型的两路环境光采集模块电路图；
[0018]图7为本实用新型的按键模块电路图；
[0019]图8为本实用新型的语音智能提醒电路图。
【具体实施方式】
[0020]以下将结合具体实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细说明，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
[0021]如图1所示的一种带窗帘教室的智能灯光控制器，硬件电路主要包括单片机主控制模块、两路环境光采集模块、人体信号采集模块、继电器驱动模块、智能语音提醒模块以及按键模块。人体信号采集模块是用来检测教室内是否有人存在，利用热释电红外传感器采集人体存在信号并送至单片机进行判断处理，当教室内无人时本系统会自动关灯。两路环境光采集模块则是用来感应教室内外环境光的变化情况，利用两个安装在窗帘内外的两路光敏传感器采集教室内外的光线。
[0022]两路光敏电阻传感器安装示意图如图2所示，两路光敏电阻传感器一路安装在教室内的窗户与窗帘之间，另一路安装在教室内，通过两路光敏电阻传感器能够迅速地反映出室内外光照的变化，将采集的信号通过A/D模数转换，由单片机进行智能判断处理，从而决定是否需要通过由ISD1760语音芯片构成的语音模块来提醒同学们拉开窗帘。
[0023]继电器驱动电路模块根据单片机的判断处理结果来控制教室电灯的开和关。按键模块可以设置系统的工作状态，使系统工作在自动模式或者手动模式，由于智能灯光控制器的实际使用环境会存在差异，本系统还设计了几个调整按钮，根据实际的安装调试结果，调整用于判断室内外光强变化的阈值。
[0024]如图3所示为本实用新型的单片机主控电路图，因为本实用新型本身是为节能而设计的，所以选择单片机中低功耗的STC89C52单片机，它是一种低功耗、高性能且系统内带有8KB可编程Flash存储器的8位CMOS微处理器，具有速度快、可靠性高、功耗低、价格低等优点。单片机STC89C52主要负责对传感器采集信号的处理以及与外围设备之间的协调通信等。主要包括单片机时钟电路和复位电路。当单片机加电，振荡器就会一直工作，产生持续的振荡时钟。复位电路具有上电自动复位和手动复位两种功能，当晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。
[0025]人体存在信号采集电路主要采用型号为LHI778的热释电传感器来探测教室内是否有人，由于高校教室一般比较大，因此可以采用多个热释电传感器分别布置在教室的不同地方，其中单个热释电传感器电路连接图如图4所示。热释电传感器的DOUT输出引脚接NPN三极管的基极，单片机的引脚P2.1接NPN三极管的集电极，NPN三极管的发射集接地。当热释电传感器感应到有人活动时，DOUT引脚会输出高电平，由NPN型三极管将高电平转换为低电平再传递给单片机引脚P2.1进行判断处理，如果此时光线较暗时，单片机控制继电器驱动电路开启教室灯光；当DOUT感应到教室无人时，它就会输出低电平，经过三极管反相后，转换为高电平传给单片机进行判断处理，控制继电器驱动电路关闭教室灯光。
[0026]如图5所示为本实用新型的继电器驱动电路图，单片机的P2.0脚接PNP三极管的基极，当单片机初始化后，引脚P2.0输出高电平，三极管截止，所以开机后继电器始终处于释放状态，如果P2.0输出低电平时，会产生足够的基极电流，使三极管导通，因此继电器就会电吸合驱动负载，使对应电灯点亮。
[0027]如图6所示为本实用新型的两路环境光采集电路图:这是本系统的一个特色，主要是利用两路光敏电阻传感器N1、N2和ADC0832模数转换器来实现室内外环境光的采集，一路光敏电阻NI放置在教室内和另一路光敏电阻N2安装在窗帘和窗户之间，示意图如图2所示。当光照度变化，两路光敏电阻NI和N2的阻值随之变化，使得ADC0832的模拟输入通道CHO和CHl的电压也会相应变化，经过AD转换后送入单片机，在单片机中可以比较两路光敏电阻感应的电压信号，从而实现有窗帘教室的灯光智能控制。如果室外光线强而室内光线弱，也就是通道CHO和CHl电压值相差较大，就可以推断出此时教室窗帘拉上了，此时在单片机内需对采集的两路环境光信号进行比较，判断是否需要拉开窗帘，这需要确定两个阈值Ul和U2。两个阈值Ul和U2的确定方法:当教室外的光线很强时，导致了教室内进入了强烈的紫外线或者教室黑板反光，测得此时光敏电阻NI的阻值为NR1，再根据串联分
压原理，计算出此时的上限电压值为;当教室内光线适宜并足以照亮室
内而不会出现强紫外线照射和黑板反光的情况时，再测得此时光敏电阻NI的阻值为NR2，
计算出此时的下限电压值为然后针对以下三种具体情况进行判断，其
中假设在室外光敏电阻所测的光照度所对应的电压值为U，
[0028]①当U>U1时，就表示此时室外光线很强，那么教室内极有可能会进入强烈的紫外线或者教室黑板会出现反光，如果此时窗帘拉上了，也不需要启动语音提醒功能。[0029]②当U≤U2且US Ul时，表示此时教室外光线虽不是很强但是足以能够照亮室内，然而教室内实际的照度很低，则可以判断教室里的窗帘拉上了，为了节约电能，系统通过语音发出拉开窗帘并关闭电灯的提醒。
[0030]③当U≤U2时，表示此时教室外光线也很暗，此时智能控制系统仍保持开灯状态，同时关闭语音提醒功能。
[0031]如图7所示为本实用新型的按键电路图:本系统设置了 5个按键，前2个按键用于选择教室灯光智能控制系统的工作模式(手动和自动模式)，后3个按键用于调整阈值Ul和U2，使得本系统在实际环境下进行安装调试时能够对用于判断室内外光强变化的阈值作相应调整。
[0032]图8为本实用新型的语音智能提醒电路图，当系统在手动工作模式时，如果教室内光线充足但室内开灯，语音智能提醒电路会每隔一段时间进行提醒关灯，同时还根据教室内外光强的判断结果发出拉开窗帘并关灯的语音提醒。
[0033]本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合 所组成的技术方案。
【权利要求】
1.一种带窗帘教室的智能灯光控制器，其特征在于:包括单片机主控制模块、两路环境光采集模块、人体信号采集模块、继电器驱动模块、智能语音提醒模块以及按键模块，所述的人体信号采集模块以及按键模块分别与单片机主控模块相连，所述的两路环境光采集模块经AD转换模块与单片机主控模块相连，单片机主控模块经继电器驱动电路模块连接有照明灯，所述的单片机主控模块还与智能语音提醒模块相连接，所述的两路环境光采集模块一路设置在教室内窗户与窗帘之间，另一路设置在教室内。
2.根据权利要求1所述的一种带窗帘教室的智能灯光控制器，其特征在于:所述的人体信号采集模块包括LHI778的热释电传感器。
3.根据权利要求1所述的一种带窗帘教室的智能灯光控制器，其特征在于:所述的单片机主控模块采用信号为STC89C52的单片机。
4.根据权利要求1所述的一种带窗帘教室的智能灯光控制器，其特征在于:所述的按键模块包括切换工作模式的按键。
5.根据权利要求1所述的一种带窗帘教室的智能灯光控制器，其特征在于:所述的环境光采集模块采用光敏电阻传感器。
【文档编号】H05B37/02GK203446081SQ201320568166
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】陈金立, 张秀再, 李家强, 孙晓宇 申请人:南京信息工程大学