文档介绍：保护文物减少光污染的LED设计
摘要: 在博物馆的有些对光比较敏感的文物会受到损害,但本作品就是本着减少文物的见光时间的设计,既能满足人们对文物的观赏需求,又可以满足文物保护。本着减少文物光污染的思考,在在研究热释电红外探测传感器基本原理的基础上,提出了红外人体感应灯的设计方案. 首先,通过应用热释电红外传感器探测移动的热源,其输出的微弱电信号被放大. 再经过电压比较以及信号处理后转换为触发电平,经单片机的检测高低电平,控制LED灯和12864显示器的背光的亮灭,并在显示器上显示时间和已经观看展品的大概人数,同时这个人数可以同步在远程监视器的PC上。本作品的设计是通过减少文物的见光时间从而达到对文物的保护,通过对参观文物的人数的统计可以人性化的设计对要着力宣传的文物展品的摆放位置。
关键词: 热释电红外传感器; 人体感应;单片机,光污染
作品功能及总体方案
方案的提出
目前,人体红外感应已经有很多应用实例,例如人体感应节能开关,人体感应吹风机,人体感应门等等,但是人体感应显示器至今应用甚少,较具代表的是飞利浦225P1。本作品的作用对象是博物馆里的纸质文物, 人体感应的显示器可尽量减少光照对纸质文物的破坏。
我们都有这样一些生活常识:一件常穿在外的衣服与一件深埋箱底的衣服,其色彩与新旧均有明显的区别,常穿着的衣服会有褪色现象,这是因为光对衣服产生作用的缘故。光照会使纸质上的水彩和墨水褪色,使含高木质素的纸张发黑。大量光照加上较高的湿度会加速藏品的腐化。光照是造成藏品褪色和化学损坏的原因,对纸质文物的伤害尤显严重。
        光照主要有自然光照和人造光照。相对自然光而言,博物馆藏品较多受影响的是来自灯光照明的危害。库房里的照明以及展示空间的照明,都会对纸质文物造成伤害。光照对纸质文物的影响是累积的。纸质文物过多暴露于光照之中,都会加速纸张的化学反应速度,从而导致纸质文物的损害或退化。最有效的保护就是让纸质文物一直藏于黑暗封闭的空间,但对于具有宣传、研究职能的博物馆来说这是不可能的事情。最折中的办法就是制作一个具备人体感应的照明及宣传显示器的系统,本作品是其中的一个子系统——具有人体感应的照明器。
功能描述
本作品的设计是通过减少文物的见光时间从而达到对文物的保护,通过对参观文物的人数的统计可以人性化的设计对要着力宣传的文物展品的摆放位置。
本作品由红外感应模块感应到人时,模块会输出高电平,然后经单片机采集高低电平。单片机判断有人到来,点亮LED灯和12864显示器。当单片机判断人离开后,会自动关掉LED和12864显示器。
红外感应模块主要由BIS0001和热释电红外传感器两部分组***体感应模块。当有人体靠近传感器时,人体感应感应模块会通过模数转换把模拟的信号转换成供单片机检测的高电平。当单片机检测到有高电平输入时,会自动点亮LED灯和显示器供人们观看。当人体离开传感器时,人体感应感应模块会通过模数转换把模拟的信号转换成供单片机检测的低电平。当单片机检测到有低电平输入时,会自动关闭LED灯和显示器以便减少光对文物的污染。STC898C52单片机通过检测电平的下降沿来判断参观的人数,并实时的把人数显示在12864显示器和远程监视器的PC上。根据需要远程监控人员可以对参观人数进行统计和清零。
系统组成及工作过程
图1 系统组成框图
当有人体靠近传感器时会自动点亮LED灯和显示器供人们观看。当人体离开传感器时,会自动关闭LED灯和显示器以便减少光对文物的污染。STC898C52单片机通过检测电平的下降沿来判断参观的人数,并实时的把人数显示在12864显示器和远程监视器的PC上。根据需要远程监控人员可以对参观人数进行统计和清零。
2 硬件设计
硬件电路总体设计
图2 热释电红外人体感应模块
本模块采用CD-208红外线人体感应模块,模块主要由热释电红外传感器、BISS0001、捏菲尔透镜组成。菲涅尔透镜可以将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上,同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区,以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性;热释电红外传感器是设计中的核心器件,它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用;信号处理主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较,为把信号送给单片机做基础。CD-208红外线人体感应模块灵敏度高,可靠性强,当有人进入其感应范围内时输出高电平,人离开时输出低电平。感应模块感应到人的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段,并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点。BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的