環境自適應式教室照明設備節能控制器的製作方法

2023-08-08 07:40:41 1

專利名稱：環境自適應式教室照明設備節能控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電器開關智能控制技術領域，特別涉及環境自適應式教室照明設備節能控制器。
背景技術：
在許多公共場所，特別是學校教室，經常會出現室內只有少數幾個人，可是整個室內的全部電燈都被打開，有時還會出現室內空無一人而燈徹夜長明的現象。這些現象造成了不必要的資源浪費並增加了許多安全隱患。對於照明設備的自動開關控制，目前已經有一些產品可以在室內無人的情況下延時關閉燈光，但這些設備存在著誤動作多的問題，而且只能全部打開或關閉所有照明設備，其適用性和可靠性還有待改進。

發明內容
本發明提供一種環境自適應式教室照明設備節能控制器，可以實現根據教室的自然照明情況和室內人員分布情況分區域開啟或延時關閉照明設備。本發明主要由四個固化模塊及少量外圍電子元件組成，四個固化模塊分別為電源模塊(CMl)、環境光檢測模塊(CM2)、人員分布情況檢測模塊(CM3)和延時修正模塊(CM4)。CMl模塊是一個由一個220/12V小功率(約3W)交流變壓器和一個整流電橋及濾波元件組成的DC12電源模塊；CM2是由一個NE555時基集成塊和少量外圍元件組成的環境光檢測模塊，當環境光照明達到一定值時使其輸出繼電器釋放，下級電路供電部分斷開並停止工作。當環境光照明低於設定值時其輸出繼電器吸合，下級電路供電部分導通並處於工作狀態；CM3模塊由一對對射式光電開關組成(本例中選用的是E3F-10型)，通過該模塊可以檢測室內人員分布的情況，只有當對射光電開關的檢測範圍內有人員時此模塊的輸出控制繼電器才處於吸合狀態並控制下級延修正模塊處於長時導通狀態進而使對應區域的照明設備維持於開啟狀態。當光電開關所檢測的範圍內無人時，檢測模塊輸出控制繼電器釋放，其下級延時模塊無觸發信號輸入，當延時時間範圍內仍無觸發信號輸入時延時模塊釋放，對應區域內的照明設備關閉。CM4為延時修正模塊，起到維持對應的照明設備延時工作的作用。


圖1為本發明實施例的電路圖。圖2為本發明實施例的電源模塊內部電路圖。圖3為本發明實施例的環境光檢測模塊內部電路圖。圖4為本發明實施例的人員分布情況檢測模塊的內部電路圖。圖5為本發明實施例的延時修正固化模塊的內部電路圖
具體實施方式
下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。如圖1所示，本發明主要由四個固化模塊及少量外圍電子元件組成，四個固化模塊分別為電源模塊(CMl)、環境光檢測模塊(CiC)、人員分布情況檢測模塊(CiO)和延時修正模塊(CM4)。如圖1所示，電源模塊(CMl)的輸入端(Al)、(A2)直接連接在220V市電電源上，次級輸出端(Pl)、(P》連接下級模塊直流電源輸入端。S為串聯於延時修正模塊(CM4) 的(V3)、(V4)腳之間的一個為常開啟動開關，當環境亮度達到燈光開啟的要求時，通過按下此開關可以開啟對應區域的照明設備((L))並維持於開啟狀態一定時間。C為跨接與延時修正模塊(CM4)的(V5)、(V6)腳之間的延時控制電容，通過調整C的容量可以調整每次觸發後對應區域內的照明設備的開啟維持時間，本實施例中選用22uF時開啟維持時間約為15分鐘。環境光檢測模塊(CM2)的繼電器控制輸出端(U3)和(U4)串接在室內人員分布情況檢測模塊(CiO)的供電端(擬)與電源模塊(CMl)的直流電源輸出端(Pl)之間，同時環境光檢測模塊(CM2)的繼電器控制輸出端(U3)和(U4)還串接在延時修正模塊(CM4)的供電端(V3)與電源模塊(CMl)的直流電源輸出端(Pl)之間，(CM3)和(CM4)的負極(Ni) 和(Vl)直接連接在(CMl)的電源輸出負端(P2)上。這樣當環境光的亮度超過燈光開啟的亮度時環境光檢測模塊(CM2)的繼電器(Jl)處於釋放狀態其輸出端觸點(U3)和(U4)斷開，致使(CM3)和(CM4)的電源輸入端與(CMl)的電源輸出端斷開，兩個模塊無電源供應停止工作，對應區域內的照明設備斷電熄滅。室內照明設備(L)開啟的亮度值可通過改變串接在環境光檢測模塊(CM2)的(U5)、(U6)腳的電位器(RPl取值為470K-10M)來改變。圖 1中繼電器(J)為整體輸出控制繼電器，該繼電器的控制線圈接在延時修正模塊(CM4)的 (V2)、(V3)腳上，直接受(CM4)的控制，受控制區域內的照明設備(L)串接在220V市電供電端(A2)與繼電器J的定觸點3之間，繼電器的動觸點4直接接在市電輸入的另一端(Al) 上，當(CM4)的(V2)、(V3)端有輸出時，繼電器(J)吸合，其3、4腳導通，這樣對應區域的照明設備(L)與市電之間構成閉合迴路，照明設備點亮，當(CM4)的(V2)、(V3)端無輸出時， 繼電器(J)釋放，其3、4腳斷開，這樣對應區域的照明設備(L)與市電之間不能構成閉合迴路，照明設備熄滅，這樣對應區域內的照明設備直接受繼電器(J)的吸合與釋放狀態控制， 間接受CM4的工作狀態控制，也就間接受CM2、CM3及CM4的組合工作狀態控制，最終受環境光情況和控制區域內人員分布情況的控制。如圖2所示，CMl是一個由220/12V小功率(約3W)交流變壓器(Tl)和一個整流電橋Oil)及濾波元件(Cl)組成的DC12V電源模塊，其作用是為下級各模塊提供12V直流電源。電源模塊(CMl)的輸入端(A1)、(A2)直接連接在220V市電電源上，次級輸出端(Pl)、 (P2)連接下級模塊直流電源輸入端。CMl模塊中，Tl選用輸入端為220V輸出端為12V約為3W的小型變壓器，Cl為IOOOuF電解電容，Ql為由IN4001組成的整流電橋。如圖3所示，CM2是由一個NE555時基集成塊和少量外圍元件組成的環境光檢測模塊，當環境光照明達到一定值時使其輸出繼電器釋放，下級電路供電部分斷開，下級不工作。當環境光照明較低於設定值時使其輸出繼電器(Jl)吸合，下級電路供電部分導通並處於工作狀態。圖中RG為光敏電阻，可選用亮阻為幾十千歐，暗阻為幾兆歐的類型，本例中選用的是MJ20539 ；繼電器(Jl)可選用控制電壓為DC12V兩觸點的小型繼電器，1、2腳為繼電器控制線圈接線腳，(U3)、(U4)為繼電器觸點；Dl為二極體可選用1N4001 ；Cl可選用容量為0. OluF的無極性電容；圖中(Ul)為整個模塊的正電源輸入端，內部接555的4、8腳，外部正12V電源；(U2)為此模塊的負電源端，內部接555的1腳同時通過Cl接555的5腳， (U5)和(U6)接調節電位器，用來調節啟動亮度值，(U5)內部連接555的2、6腳，555的3腳接繼電器(Jl)的控制線圈，7腳懸空。如圖4所示，人員分布情況檢測模塊(CM3)由一對對射式光電開關(EL)和(EDN) 組成，模塊電源輸入端(N2)外部通過(CM2)模塊的(U3)、(U4)接12V電源正端，內部接對射式光電開關發射端(EL)的2腳和光電開關接收端(EDN)的3腳，(CM3)的(Ni)腳外部接 12V電源負端，內部接對射式光電開關發射端(EL)的1腳和光電開關接收端(EDN)的2腳及繼電器(J2)的控制線圈2，繼電器(J2)的控制線圈另一端1接在光電開關接收端(EDN) 的控制輸出端1，本例中的光電開關屬常開型，當光電開關的發射端與接收端中間無人或其它物體遮擋時，光電開關的接收控制端1、2腳無輸出，外接繼電器(E)處於釋放狀態，繼電器的4-3觸點處於斷開狀態，模塊的(N3)、(N4)處於斷開狀態，當光電開關的發射端與接收端中間有人或其它物體遮擋時，光電開關的接收控制端1、2有輸出，外接繼電器(J2)處於吸合狀態，繼電器的4-3觸點處於接通狀態，模塊的(N3)、(N4)處於接通狀態，為下級延修正模塊(CM4)的(V3)-(V4)端提供一個觸發信號，促使(CM4)的(VI)、(V2)腳所接的繼電器(J)吸合，對應區域的照明設備開啟。通過該模塊可以檢測室內人員分布的情況，只有當對射光電開關的檢測範圍內有人員時此模塊的輸出控制繼電器才處於吸合狀態並控制下級延修正模塊處於導通狀態進而使對應區域的照明設備維持於開啟狀態。當光電開關所檢測的範圍內無人時，檢測模塊輸出控制繼電器釋放，其下級延時模塊無觸發信號輸入，當延時時間範圍內仍無觸發信號輸入時延時模塊釋放，對應區域內的照明設備關閉。本例中對射式光電開關選用的是E3F-10型，J2選用控制電壓為直流12V的小型繼電器。如圖5所示，CM4為延時修正模塊，起到維持對應的照明設備延時工作的作用。圖中Rl為1/4W IM碳膜電阻，該電阻的阻值與(V5)、(V6)端接所接的延時電容容量決定延時時間，本實施例中選用容量為22uF時開啟後延時時間約為15分鐘。Dl為整流二極體可選用 1N4001, Ql 可選用 2SC1815，Q2 可選用 9013。該模塊的(V3)、(V4)接(CM3)的(N3)、 (N4)同時接啟動開關(S)，(V2)、(V3)接繼電器(J)的控制線圈，(Vl)接電源模塊(CMl)的直流輸出負端(P2)。安裝時可根據室內座位分布情況確定控制器的數量、控制區域及安放位置，一般對射式光電開關應安裝的教室內與座位橫向排列垂直的兩側牆壁上，每排座位安裝一套控制器，(CMl)、(CM2)、(CM4)可安裝在一個小盒子裡面(注意不要遮擋光敏電阻，也不要讓光敏電阻直對陽光)，啟動開關可安裝在進入教室的門的旁的牆壁上，使用時進行室內的人只要按一下啟動開關S，對應的照明設備(一般一室內只設一組照明設備受S控制)就會點亮並在延時時間內維持於點亮狀態，當有人進入控制區域內時，人員分布檢測模塊(CM3) 進入工作狀態並接管S工作。這樣通過這套控制器，就以實現根據教室的自然照明情況和室內人員分布情況分區域開啟或延時關閉照明設備。
權利要求
1.一種環境自適應式教室照明設備節能控制器，包括電源模塊、環境光檢測模塊、人員分布情況檢測模塊和延時修正模塊及少量外圍元件，其特徵在於環境光檢測模塊的繼電器控制輸出端觸點串接在室內人員分布情況檢測模塊的供電端與電源模塊的直流電源輸出端之間，同時環境光檢測模塊的繼電器控制輸出端觸點還串接在延時修正模塊的供電端與電源模塊的直流電源輸出端之間，常開狀態的啟動開關串接在延時修正模塊的觸發端。
2 根據權利要求1所述的環境自適應式教室照明設備節能控制器，其特徵在於利用環境光檢測模塊檢測到的結果來控制下級模塊的電源通斷狀態及工作狀態。
3.根據權利要求1所述的環境自適應式教室照明設備節能控制器，其特徵在於利用對射式光電開關來檢測人員分布情況並根據檢測結果來控制下級延時修正模塊的工作狀態。
4.根據權利要求1所述的環境自適應式教室照明設備節能控制器，其特徵在於利用延時修正模塊來進一步調整照明設備延時關閉的時間。
全文摘要
本發明涉及電器開關控制技術領域，特別涉及環境自適應式教室照明設備節能控制器。本發明提供一種可以分區域開啟或延時關閉照明設備的控制器。本發明由電源模塊(CM1)、環境光檢測模塊(CM2)、人員分布情況檢測模塊(CM3)、延時修正模塊(CM4)和一個繼電器(J)及少量外圍元件組成。本控制器通過對環境光亮度檢測和人員分布情況檢測結果來控制室內對應區域內的照明設備的開關狀態，實現根據室內的環境光亮度情況和室內人員分布情況分區域開啟或延時關閉照明設備。
文檔編號H05B37/02GK102196615SQ20101011526
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月1日 優先權日2010年3月1日
發明者柳延東 申請人:柳延東