灯光控制调节系统

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1、哈尔滨工业大学2004年本科生科技创新活动获奖作品汇编灯光控制调节系统邵慧敏贾妍妍刘明宇（哈尔滨工业大学）指导教师：王立欣1.引言1.1课题背景随着经济的高度发展，人们对所处的生活环境的要求也越来越高。我国的申奥主题就有“绿色奥运”之说。本项目的研究就是基于人们生存的光环境的“绿色”所开展的。紧扣能源节约与健康的主题。能源与健康是当代社会的几大热门话题之一。节约能源，已经迫在眉睫。环顾我们的周围，能源浪费现象十分严重。就拿我们十分熟悉的校园来说，大家肯定都留心到了这些现象：教室时常是不分白昼黑夜的亮着灯；宿舍断电时，我们常常忘了关掉电源。等到再次来电时，

2、我们又常常不在宿舍，此时灯却依旧亮着，而当时的光线常常不需要开灯。这样不仅浪费电，而且也会缩短灯泡的寿命；另外，我们有时会因光线不好而开灯，可过了一会儿，当光线好起来时，我们又因手头的事不能停下而无法去关灯，这样也导致了能源的浪费。不良的光源会在不知不觉中对眼睛造成伤害。太强或太弱的光对眼睛都是有害的。大量研究表明学生的近视和长期应用不科学照明光源有直接关系。所以一个好的光环境尤为重要。鉴于以上的分析，我们设计了这个便携式的灯光控制调节系统，它与灯泡相连便构成光控电灯。它的意义在于：使用者可通过自己设置的光强通过本系统使室内达到恒定的光强。即达到了节能的

3、目的，又有保护视力的效果。1.2课题研究的意义在家居、工作、学习的各个环境中，我们所使用的光源均为固定瓦数的，提供固定光强的电灯。我们计划研制的灯光调节器，能够为人们提供“绿色光源”。我们查阅了大量的资料，结果发现目前市面上还没有此种灯。有些人也研制了一些调节灯，如http://eae.seu.edu.cn/vote1/htm/A13.asp(东南大学电工电子试验中心)109哈尔滨工业大学2004年本科生科技创新活动获奖作品汇编网页上所介绍的调节灯仅能人为手动调节亮度，再附上几个比较器组成的光感报警系统，来提醒人们室内光强超出允许范围，我们研制的调节器能

4、真正意义上的达到自动调节光强的目的。此灯通过传感器采集的光强来控制灯泡的亮度，使室内达到了稳定的光强，此恒定光强也可通过外设键盘自主设定，既减少了经常开关灯的不便，又解决了浪费电能与影响视力的问题。此灯成本不高，可在办公室图书馆等公共场合使用。使人们生活的光环境的质量有了大大的提高，使人们生活在由自己随心所欲控制的光环境下，满足了工作、学习及家居对光的要求。1.3课题研究的目的（1）通过动手实践巩固所学的知识体系，将理论与实践相结合，更好的理解书本上的知识。（2）通过查询相关的课外资料，掌握更加系统的知识体系，开拓视野。（3）在相互协作制作的同时，增强了

5、我们的团队精神。知道怎样分工协作才能达到最高效率。2.课题方案的设计本课题研究的主要内容是如何采光与如何控光。2.1光检方案：方案一：图1所示为英文资料上推荐的光检电路，我们对该电路进行了测试，测试结果如下：图1实验条件：Rf=470K，V+=3.33V，采用60W109哈尔滨工业大学2004年本科生科技创新活动获奖作品汇编的可调台灯照明，台灯亮度从最暗调整到最亮。实验数据：光检电路的输出电压变动范围-0.03------250mV，电路电流为520uA。实验结论：输出电压不稳定，而且电压太小，无法实现控制。经过计算，将电路参数Rf调整为5M左右，电路输

6、出电压将近3V，但输出电压稳定度下降。方案二：图2为经过改进的电路图2测试条件与方案一相同。测量结果：电路输出电压范围为0.04V---3.52V，达到设计要求，电压稳定性也比第一种方案好。通过以上两个试验的测试，决定采用第二种方案。2.2灯控方案：方案一：图3所示方案为采用可控硅调节灯泡的电压，从而调节了灯的亮度。109哈尔滨工业大学2004年本科生科技创新活动获奖作品汇编图3方案二：图4所示方案采用CMOS管和光耦来调节灯泡的电压。图4109哈尔滨工业大学2004年本科生科技创新活动获奖作品汇编通过对上述两种方案的具体测试，我们发现用可控硅的光控电路

7、控制灯泡时出现闪烁现象。第二种方案在同等控制输入信号频率下，电路工作稳定，灯泡无闪烁现象。分析原因在于第一种方案中可控硅的开关速度达不到设计要求，因而出现闪烁现象。2.3单片机的选择方案一：采用C51单片机采用C51单片机，容易编程，但外围硬件接口电路的设计较复杂。方案二：采用美国TI公司MSP430系列单片机美国TI公司的MSP430系列单片机，内置模块功能较强，接口电路简易，可通过编程直接产生PWM信号，方便地控制灯的亮度。MSP430系列单片机简介：TI公司的MSP430系列是一个特别强调超低功耗的单片机品种。在这个系列中有多个型号，他们是由一些基

8、本功能模块按不同的应用目标组合而成的。特性功能：1．定时器中断可用于事件计数、时