中心議題：

• 基于光電傳感器的智能燈控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

解決方案：

• 光敏傳感器電路
• 光電傳感器應(yīng)用
• 電燈控制電路設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)了一種基于光敏電阻和光電傳感器的智能燈控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要包括兩部分，一部分是以光敏電阻為主要功能元件的模塊，其作為檢測(cè)系統(tǒng)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，另一部分則是檢測(cè)系統(tǒng)，其在晚上對(duì)是否有人通過(guò)進(jìn)出口進(jìn)行探測(cè)，并控制燈的亮或熄。一旦光線強(qiáng)度足夠低，檢測(cè)系統(tǒng)啟動(dòng)，然后由光電傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)，并向微控制器發(fā)送信號(hào)，微控制器對(duì)其信號(hào)進(jìn)行處理后向MOC3061發(fā)送一個(gè)信號(hào)，最后在MOC3061的輸出端通過(guò)可控硅來(lái)控制燈是亮還是熄滅。

1 基于光電傳感器的智能燈控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的改進(jìn)之處是設(shè)計(jì)一個(gè)具有計(jì)數(shù)功能的模塊，我們可以使用對(duì)射型光電傳感器，如圖1所示在洗手間的進(jìn)口處設(shè)置兩個(gè)發(fā)射源和兩個(gè)接收源，當(dāng)有人進(jìn)或者出洗手問(wèn)的門(mén)時(shí)，會(huì)阻擋光線，如圖2所示，接收處就接收不到設(shè)置光源發(fā)出的光信號(hào)，這時(shí)接收處的輸出端會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，計(jì)數(shù)器就可以通過(guò)此信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。只要計(jì)數(shù)器里存儲(chǔ)數(shù)等于一時(shí)，系統(tǒng)控制燈亮，大于零時(shí)，該系統(tǒng)就會(huì)控制燈一直亮著，一旦為零，系統(tǒng)會(huì)控制燈延時(shí)一小段時(shí)間后自動(dòng)熄滅。由于整個(gè)系統(tǒng)初啟動(dòng)時(shí)無(wú)法判斷室內(nèi)是否有人，因而我們還會(huì)設(shè)置一個(gè)簡(jiǎn)易開(kāi)關(guān)，供使用者進(jìn)行手控，且為方便使用者能在夜間看到開(kāi)關(guān)的位置，我們可以采用表面具有夜光性能的材料來(lái)做按鍵。光電檢測(cè)系統(tǒng)的啟動(dòng)由光敏傳感器控制。

本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了兩個(gè)對(duì)射型光電傳感器，當(dāng)有人通過(guò)時(shí)，若是光路（1）先檢測(cè)到信號(hào)，則表明此人是進(jìn)洗手間，計(jì)數(shù)器加1，若是光路（2）先檢測(cè)到信號(hào)，則表明此人是出洗手間，計(jì)數(shù)器減1，即兩個(gè)對(duì)射型光電傳感器是用來(lái)檢測(cè)和判斷是否有人進(jìn)出洗手間。

2 硬件部分

2．1 光敏傳感器電路
光敏器件是指能將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的元件。與發(fā)光管配合，可以實(shí)現(xiàn)電→光、光→電的相互轉(zhuǎn)換。常見(jiàn)的光敏元件有光敏電阻、光電二極管、光電三極管，本系統(tǒng)使用了光敏電阻。光敏電阻是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。

單向可控硅是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號(hào)作用下由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通，但一旦導(dǎo)通，外部信號(hào)就無(wú)法使其關(guān)斷，只能靠去除負(fù)載或降低其兩端電壓使其關(guān)斷。單向可控硅正向?qū)ㄊ芸刂茦O電流控制，根據(jù)此特性，在光敏電阻的作用下，利用單向可控硅作為檢測(cè)系統(tǒng)的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。
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本系統(tǒng)中將光敏電阻與單向可控硅配合使用，組成檢測(cè)電路的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)電路。其原理圖如圖3所示。

白天，環(huán)境自然光線較強(qiáng)，RL呈低阻值（≤2kΩ，RL兩端交流電壓小于Q控制極的導(dǎo)通電壓（約0．65V+0．65V=1．3V），Q處于阻斷狀態(tài)，檢測(cè)系統(tǒng)電源未啟動(dòng)；夜晚，環(huán)境自然光線變暗，RL呈高阻值（>>1MΩ），Q從RL兩端獲得足夠觸發(fā)電壓而導(dǎo)通，檢測(cè)系統(tǒng)電源啟動(dòng)。

2．2 光電傳感器
本系統(tǒng)使用的光電傳感器是對(duì)射型光電傳感器，兩組光電傳感器輸出端的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后分別送入單片機(jī)內(nèi)，由單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的處理后再發(fā)出信號(hào)。原理圖如圖1、2所示。

2．3 燈控電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)由光電傳感器檢測(cè)洗手間內(nèi)是否有人，單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)N不為零時(shí)，單片機(jī)會(huì)向與MOC3061芯片引腳相連的端口輸送信號(hào)，然后通過(guò)可控硅來(lái)控制燈的開(kāi)、關(guān)。其中R3是雙向可控硅的門(mén)極電阻，當(dāng)可控硅靈敏度較高時(shí)，門(mén)極阻抗也很高，并上R3可提高抗干擾能力。 39Ω電阻和0．01μF電容組成浪涌吸收電路，防止浪涌電壓損壞雙向可控硅。其電路圖如圖4所示。

3 軟件部分

系統(tǒng)流程圖如圖5所示。其中N表示洗手間內(nèi)現(xiàn)有的人數(shù)，當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)電源連上后，光電傳感器開(kāi)始檢測(cè)，但系統(tǒng)不知道洗手間內(nèi)此時(shí)是否有人，默認(rèn)是無(wú)人，因而燈是不會(huì)亮的，這時(shí)按鍵可以用來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)光強(qiáng)增大到一定值時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)停止工作。

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)解決了原有聲光控制系統(tǒng)中延長(zhǎng)時(shí)間的長(zhǎng)短問(wèn)題，也達(dá)到了智能、節(jié)能的目的，但本系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)像洗手間這樣入口與出口在同一處的情況而設(shè)計(jì)的，應(yīng)用有一定的局限性，所以還需要進(jìn)一步地改進(jìn)，來(lái)擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。