文档介绍：灯光控制调节系统 84 灯光控制调节系统邵慧敏贾妍妍刘明宇(哈尔滨工业大学) 指导教师:王立欣 1. 引言 课题背景随着经济的高度发展,人们对所处的生活环境的要求也越来越高。我国的申奥主题就有“绿色奥运”之说。本项目的研究就是基于人们生存的光环境的“绿色”所开展的。紧扣能源节约与健康的主题。能源与健康是当代社会的几大热门话题之一。节约能源,已经迫在眉睫。环顾我们的周围,能源浪费现象十分严重。就拿我们十分熟悉的校园来说,大家肯定都留心到了这些现象:教室时常是不分白昼黑夜的亮着灯;宿舍断电时,我们常常忘了关掉电源。等到再次来电时,我们又常常不在宿舍,此时灯却依旧亮着, 而当时的光线常常不需要开灯。这样不仅浪费电,而且也会缩短灯泡的寿命;另外,我们有时会因光线不好而开灯,可过了一会儿,当光线好起来时,我们又因手头的事不能停下而无法去关灯,这样也导致了能源的浪费。不良的光源会在不知不觉中对眼睛造成伤害。太强或太弱的光对眼睛都是有害的。大量研究表明学生的近视和长期应用不科学照明光源有直接关系。所以一个好的光环境尤为重要。鉴于以上的分析,我们设计了这个便携式的灯光控制调节系统,它与灯泡相连便构成光控电灯。它的意义在于:使用者可通过自己设置的光强通过本系统使室内达到恒定的光强。即达到了节能的目的,又有保护视力的效果。 课题研究的意义在家居、工作、学****的各个环境中,我们所使用的光源均为固定瓦数的,提供固定光强的电灯。我们计划研制的灯光调节器,能够为人们提供“绿色光源”。我们查阅了大量的资料,结果发现目前市面上还没有此种灯。有些人也研制了一些调节灯,如 ./vote1/htm/ ( 东南大学电工电子试验中心) 网页上所介绍的调节灯仅能人为手动调节亮度,再附上几个比较器组成的光感报警系统,来提醒人们室内光强超出允许范围,我们研制的调节器能真正意义上的达到自动调节光强的目的。此灯通过传感器采集的光强来控制灯泡的亮度,使室内达到了稳定的光强,此恒定光强也可通过外设键盘自主设定,既减少了经常开关灯的不便,又解决了浪费电能与影响视力的问题。此灯成本不高,可在办公室图书馆等公共场合使用。使人们生活的光环境的质量有了大大的提高,使人们生活在由自己随心所欲控制的光环境下,满足了工作、学****及家居对光的要求。 课题研究的目的( 1)通过动手实践巩固所学的知识体系,将理论与实践相结合,更好的理解书本上的知识。( 2)通过查询相关的课外资料,掌握更加系统的知识体系,开拓视野。( 3)在相互协作制作的同时,增强了我们的团队精神。知道怎样分工协作才能达到最高效率。 2. 课题方案的设计本课题研究的主要内容是如何采光与如何控光。 光检方案: 方案一:图 1 所示为英文资料上推荐的光检电路, 我们对该电路进行了测试, 测试结果如下: 图1 实验条件: R f =470K , V+= ,采用 60W 的可调台灯照明,台灯亮度从最灯光控制调节系统 86 暗调整到最亮。实验数据:光检电路的输出电压变动范围-------250mV ,电路电流为 520uA 。实验结论:输出电压不稳定,而且电压太小,无法实现控制。经过计算,将电路参数 R f调整为 5M 左右,电路输出电压将近 3V ,但输出电压稳定度下降。方案二: 图 2为经过改进的电路图2 测试条件与方案一相同。测量结果: 电路输出电压范围为 --- ,达到设计要求,电压稳定性也比第一种方案好。通过以上两个试验的测试,决定采用第二种方案。 灯控方案: 方案一:图 3所示方案为采用可控硅调节灯泡的电压,从而调节了灯的亮度。图3 方案二: 图4所示方案采用 CMOS 管和光耦来调节灯泡的电压。图4 灯光控制调节系统 88 通过对上述两种方案的具体测试,我们发现用可控硅的光控电路控制灯泡时出现闪烁现象。第二种方案在同等控制输入信号频率下,电路工作稳定,灯泡无闪烁现象。分析原因在于第一种方案中可控硅的开关速度达不到设计要求,因而出现闪烁现象。 单片机的选择方案一: 采用 C51 单片机采用 C51 单片机,容易编程,但外围硬件接口电路的设计较复杂。方案二: 采用美国 TI公司 MSP430 系列单片机美国 TI公司的 MSP430 系列单片机,内置模块功能较强,接口电路简易,可通过编程直接产生 PWM 信号,方便地控制灯的亮度。 MSP430 系列单片机简介: TI公司的 MSP430 系列是一个特别强调超低功耗的单片机品种。在这个系列中有多个型号,他们是由一些基本功能模块按不同的应用目标组合而成的。特性功能: 、时序发生、 PWM 等 2. A/D 转换器( 10位或更高精度)有 8