对节约能源的低功耗占有传感器应用进行分析.doc

对节约能源的低功耗占有传感器应用进行分析 解决方案: 采用主/被动式红外占有传感器 采用红外技术和超声波技术的双技术占有传感器 采用被动式红外和麦克风技术的双技术占有传感器 1 前言 能源危机和环境污染是我们经常谈论的两大话题，也是我们必须要解决的两个问题。技术的进步将有助于我们节约能源和保护环境。 随着各项事业的发展，用于照明的电能消耗越来越大，节约照明用电的问题倍受关注。除改进照明灯具外，开发照明控制器，根据人们在生产、生活、学习、工作中对照明的实际需要自动的开、闭照明灯，杜绝不必要的浪费，是降低照明能耗的重要途径。目前，对街道路灯和楼道路灯的自动控制技术已趋于成熟，但用于学习、工作和公共场所的照明控制技术却嫌薄弱。在这些场所，人的活动情况比较复杂，对照明的控制技术要求较高，路灯控制中的单纯的时控、声控、光控和一般意义上的人体感应控制都难于满足要求。 本文介绍一种具有全数码、微处理器线路，可连续分析被控对象的实时占有模式、持续调整最大性能设置的多技术传感器——占有传感器。占有传感器，也称为动作传感器，为我们提供了一种价廉、有效地节约能源的方法。这是由于当房间或某一工作场所没有被占有时，它可以自动切断电源，在商用、学校及一些公共场所，由于照明用电的损耗占了整个耗电量的40％左右，所以占有传感器对于减少能量损耗起了非常重要的作用。并且这类传感器采用被动式红外线、超声波感应或其它技术，也可将多种技术集成于同一设备，以达到最佳的运动探测性能，能够消除由于气流等单调运动导致的错误触发。所以该传感器可提供无故障、“装后无忧”的照明控制方案。 2 占有传感器 2.1 定义及组成 占有传感器是一种具有控制功能的电传感器，它可以根据所感应的空间是否被占有或根据预先设定的光照值来控制电源，以控制照明系统或采暖与通风及制冷系统。占有传感器主要有红外、超声、声敏、混合等几种类型。 占有传感器实质上是一种智能式的微控制器，主要有敏感元件、微处理器、信号接收与处理电路、开关及发光LED等部分组成。其中微处理器或称作微控制器是采用美国Atmel公司生产的低电压、高性能的AVR 8-bit RISC微控制器，又称作Atmega88。此微控制器属于片上型微处理器，以CIP-51为内核，它本身集成了许多外围设备，如A/D和D/A转换器、1kB 的SRAM、可编程的8kB的 FLASH存储器、512字节的EEPROM、一个内部RC振荡器等。所有的I/O端口的每一个引脚都置上拉电阻，根据要求可独立地通与断。片上定时器/计数器具有定时、捕获、比较和PWM输出等功能。Atmega88结构框图如图1所示。 图1 Atmega88结构组成 如上图所示，在占有传感器装置内装有闪烁LED及开关S，与微控制器的I/O端口相连。由于微控制器的I/O引脚可以产生幅值为20mA的高电平，所以闪烁LED及开关S可以与微控制器直接相接而不必外接其它电路或电阻。通过红外、超声波、光学等传感技术采集被占有区域相关的人的活动及光照等情况，通过A/D转换器，并将转换结果储存在SRAM中，微控制器经过分析并与保存在Flash存储器中的设定值进行比较，以控制占有区域内灯的开、关或发出声光报警等信号。 2.2 特征 （1）个性化的控制模式 许多占有传感器向用户提供个性化的服务。不论是墙式安装还是远距离安装，都可以工作在以下模式：“一直断”、“一直通”、“自动”。目前，大多数占有传感器完全是自动的。当有人进入房间时就开灯，而当人离开时就关灯。对于那些有充足自然光照的房间，当有人进入房间就开灯并一直保持下去将会造成很大的浪费。为了避免发生这种现象，现在大多数的制造商提供仅有断开控制模式的占有传f感器或具有日光无效的占有传感器。对于前一种传感器，当人进入感应区并且需要开灯时，必须手动操作。当房间无人时，控制器就会自动切断电源并将自动保持断开状态直到下一次有人开灯。这种类型的传感器可以最大限度的节约能源。对于后一种传感器，它具有内置日光传感装置。当日光传感装置感测到房间内有充足的自然光线时，即使房间被充足占有，也会使灯处于熄灭的状态。这类传感器对于那些有充足的自然光线照射的房间非常适用。 （2）灵敏度可调性 占有传感器的灵敏度是可以调整的，这样可以使控制器运行更为可靠。对于采暖、制冷、通风系统，如果空气运动会触发传感器就可以降低灵敏度。相反，为了感应较小的运动，也可以提高控制器的灵敏度。 灵敏度可调可以允许用户调节传感器，这样控制器就能够识别人的活动，从而排除其他运动所引起的误触发。 （3）时间延迟性 传感器从感应到房间内人的活动停止到自动关灯，期间有一定的时间延迟。大多数的控制器允许这个延迟时间在30s