林荫步道路灯智能控制装置
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林荫步道路灯智能控制装置 发布于:2020/08/29
    汨罗市城区林荫步道种植了樟树、广玉兰等绿化树,不仅扮靓了城市,还为市民散步、健身提供了好去处。但这些绿化树浓密的树叶遮挡了路灯,使得路灯光照效率大大降低,光照范围也缩小了许多,给行人尤其是幼童、老年人、残疾人等特殊人群带来安全隐患。
  目前,汨罗市城区林荫步道路灯均使用电能,由于未设置智能控制,不能根据行人的情况及树叶浓密程度进行智能调节,导致能源利用率低。我们想设计林荫步道路灯智能控制装置。
  要解决以上问题,关键在于安装智能模块,利用红外感应技术,使路灯从固化模式转变为智能模式。
  一、基本思路
  1.路灯的光照强度可根据树叶浓密程度自动调节,树叶密则亮度大,反之则小。
  2.路灯的光照强度可根据行人情况自动调节,有人则调大亮度,无人则调小亮度,甚至关闭。灯杆上方装有对射式传感器,利用开关电源(变压器)将交流电(220V)转换为直流电,提高安全系数。
  当进入路灯照明区时,人体头部或身体某一部分在红外线区域内,对射式传感器采集信号并反馈给继电器。
  对射式传感器将光信号转换成电信号,通过光的强弱变化形成开关信号,控制继电器得电、断电。电磁阀接继电器常开端,物体遮挡,继电器常开端得电闭合,形成通路,电磁阀得电,电磁铁将阀芯吸起,电路导通,路灯照明。人离开之后,电磁阀断电,阀芯落回,电路切断。这样,通过人体头部或身体某一部分是否在红外线区域来控制电磁阀,从而达到控制路灯的目的。
  二、结构设计
  林蔭步道路灯智能控制装置主要由控制器、监控装置、继电器组、OLED液晶显示器、单片机、软件控制代码等组成。总体分为4个系统。
  1.红外感应系统
  红外传感器的感应距离一般是8至18m,对人体的敏感程度还与人体的运动方向有关。人体的恒定体温一般为37℃左右,所以会发出10um左右特定波长的红外线,被动式红外探头用来探测人体发出的红外线。人体发出的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集在红外感应源上。
  红外感应源通常采用热释电元件,这种元件接收人体红外辐射温度发生变化时会失去电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后能触发开关动作。当有人进入开关感应范围时,传感器探测到人体红外光谱的变化,开关自动接通路灯负载,只要人不离开感应范围,开关将持续接通;人离开后,延时开关(时间可调)自动关闭路灯负载。
  2.树叶浓密自动识别系统
  为了保证灯光系统根据树叶的浓密程度进行智能调节,我们设计了自动识别系统。
  3.光照传感系统
  光照传感器采用BH1710模块及DS3231芯片判断白天或黑夜、树叶浓密,实现人来灯亮、叶密光强。
  4.控制与监控系统
  利用Prote199软件设计一块印刷电路板,将单片机焊接在该电路板上。单片机为ATMEL公司AT89系列的STC51芯片,采用C语言编程。利用芯片内置的模拟数字转换器实现对行人、光照的采样。
  林荫步道路灯智能控制装置利用红外感应技术原理,能达到节约电能、智能照明的效果。(指导老师:曾尚文  张  衍)作者:郑加宜 陈就 来源:发明与创新·中学生
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