一种新型教室日光灯自动控制系统.doc

第三届 全国高校环保科技创意设计大赛 参赛作品 一种新型教室日光灯自动控制系统 晨 曦 团 队 郑州大学 目 录 一、背景资料……………………………………………………………3 二、调查报告……………………………………………………………3 2.1 “主动关灯”问卷调查和实际调查…………………………4 2.1.1 问卷调查…………………………………………………4 2.1.2 实地调查…………………………………………………5 2.2 调查结果分析…………………………………………………5 三、原理介绍……………………………………………………………7 四、系统可行性分析……………………………………………………8 4.1 技术可行性分析……………………………………………… 8 4.2 节能分析………………………………………………………11 4.3 政策分析………………………………………………………11 五、实效性分析…………………………………………………………12 5.1灵活满足光照强度要求……………………………………… 12 5.2 节省用电，节约学校开支…………………………………… 13 5.3 节能减排，有利于可持续发展……………………………… 14 背景资料 在能源日益紧缺的今天，节能对于缓解能源紧张问题有着非常重要的意义。全国有近2000所大学，3000万学生，学校单单在教室照明上每天都要消耗巨大的能量，特别是电能。在晴朗的天气下，每天上午10点以后，自然光已经非常强，绝大多数教室依靠自然光都可以使同学们达到学习和工作所需要的光照强度，但我们发现很多教室依然亮着灯，甚至到中午12点还亮着，这样就造成了电能的极大浪费。 从早上到中午自然光强度逐渐增强，但是日光灯的光照强度一直没有变，这也在一定程度上造成了电能的没有充分利用。我发现这样一个现象：当光照强度比较弱的时候，人们会自觉打开灯，但是当自然光线比较强依靠自然光完全可以工作和学习的的时候，却很少有人去主动关灯；这可能是教室比较暗的情况下（早晨和阴天），人们对光线比较敏感，但是当光线比较亮的时候，人们对光线不太敏感，不容易产生关灯的意识，或许人们的节能意识还比较薄弱。针对这种现象，我们急需一种新型的日光灯自动控制系统，能根据自然光强的变化调节自动开关，当自然光强达到一定强度时，能自动切断电源，达到更加充分的利用电能、节能的目的。 调研报告 光的强度，可以用照度（单位勒克斯）来衡量。下表列出了不同天气的光照强度。 照度（lux） 例子 120,000 最亮的太阳光110,000 明亮的太阳光20,000 正午清澈的蓝天下阴影内的照度10,000 - 25,000 典型阴天的正午400 在晴朗天气下的（室温的照度）200 在正午最黑暗的暴风云下40 完全阴天下的日出或日没1 最黑暗的暴风云下的日出或日没阅读书刊时所需的照度50—60lux 由调查可知，许多即便在光线足够强的白天，依然有许多教室的灯是开着的。同学们在晚上主动关灯的比例比在中午主动关灯的高。而且虽然大家都意识到节约能源的重要性，但真正付诸行动的同学比有承诺会主动关灯的同学低很多。最终我们分析出，造成上午10点以后，甚至中午12点以后，教室的自然光线已经很强的时候，很少有同学主动关灯的原因是没有意识到灯还亮着，或者是节能意识还不够强。 因此根据以上的分析，我们团队设计了一种装置，当自然光达到一定强度的时候，自动切断电源开关，达到调节日光灯发出的光的强度的目地。 原理介绍 我们设计的自动控制系统由接受放大系统、处理系统和动作系统组成。具体说明如下： 1、采集信号可以借助光敏传感器，只有保持其上点状态，就会一直有模拟数据，但采集间隔时间是可以通过微处理器设定的，单片机价格低廉，容易控制，可作为微处理器。 2、一般来说采集的信号为弱信号，需要经放大转换成数字信号才能被单片机识别，但一般市场上有成型的光敏模块，可直接连接单片机。 3、单片机可以设定值，比如，可设定阈值a0，当aa0时，继电器动作，电路断开；当aa0，正常工作。 4、继电器的动作时间间隔可由单片机控制。 阅读书籍时所需的照度为50-60lux，而晴天室内的照度为100—1000路线，这说明依靠自然光完全可以满足工作和学习所需求的照度。 我们在每一排并联日光灯中加上我们的自动控制系统，如此一个系统可以控制一排日光灯，因为教室里靠窗和靠走廊的位置不同，光照强度是不同的。在晴天，光照强度很高的情况下，光敏传感器接受到光照信号，传递到单片机，经放大后与设定值比较，我们将a0设定为500lux，这样可以保证不同阅读习惯的人对亮度的需求。当室内光强大于500lux的时候，继电器动作，日光灯关闭。我们设定单片机的时间间隔为