一种光电自动开关装置的设计

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1、一种光电自动开关装置的设计摘要：文章提出在能源严重缺乏的今天，减少对电能的浪费，实现房间照明的自动化和智能化尤为重要，该光电自动开关装置是专门为单出入口的封闭空间而设计的照明自动控制电路，它采用红外光电开关、计数器和数值比较器等数字逻辑电路感应和判断人的进出方向，通过比较进出人数产生照明控制信号，通过固态继电器实现对照明电路的控制，电路结构简单，性能可靠，成本低廉，具有很强的实用性和可推广性。关键词：红外光电开关；照明自动控制电路；节约能源在图书馆、实验室等只有一个出入口的封闭空间中，房间照明的合理控制可以有效节约能源，尤其是在能源严重缺乏的今天，减少对电能等能源的浪费，提高能源利用率，实现房

2、间照明的智能化尤为重要。我们希望做到“光照够时灯灭，光照不够时，有人灯亮，无人灯灭”。本文所介绍的光电自动开关装置是专门为单出入口的封闭空间而设计的照明自动控制电路，它能够实现对进出该封闭空间的人数的记忆和判断，空间内部无需安装其他检测装置，电路结构简单，性能可靠。此光电自动开关装置是高职高专低年级学生的作品，参加了“挑战杯”2011河北省大学生课外学术科技作品竞赛并获得了3等奖，涉及的理论知识虽然相对简单，但构思新颖、贴近生活，具有很强的实用性。1总体设计1中光电自动开关装置的组成框，主要由红外光电开关电路、消抖动电路、进出方向判断电路、进出人数比较电路、光感电路、继电器控制电路、电源电路等

3、部分组成。光电开关电路：由2个一前一后放置的镜面反射式红外光电传感器组成，继电器输出，分别有一对常开和常闭触点，镜面反射式光电开关集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就会产生开关信号。消抖动电路：红外光电开关中的继电器为机械式触点，在吸合和断开时会产生机械抖动，造成开关信号带有较严重的噪声，极易造成后面数字逻辑电路的误动作，消抖动电路可以有效去除由机械抖动引起开关信号的噪声与干扰。进出方向判断电路：当有人进出房间时，会先后遮挡两个红外光电开关的光线，通过对2个红外光电开关感应的先后顺序进行判断可以确定人是进入房间还是

4、离开房间。进出人数比较电路：对进入房间的人数和离开房间的人数分别进行计数，并进行比较，当进入房间的人数大于离开房间的人数时，说明房间有人，产生开灯控制信号；当进入房间的人数和离开房间的人数相等时，说明房间已无人，产生关灯控制信号。光感电路：用来判断房间光线的强度，光线强时产生关灯控制信号，光线弱时产生开灯控制信号。继电器控制电路：接收来自进出人数比较电路和光感电路的控制信号，根据光线强度情况和房间是否有人控制照明电路的通断。电源电路：为各电子电路提供所需的稳定的直流电压。2主电路的设计2中光电自动开关装置的主要逻辑电路。Ul、U2、U3构成进出方向判断电路，U4、U5、U6、U7、U8构成进出

5、人数比较电路。2.1进出方向判断电路将红外光电开关A和红外光电开关B—前一后放置于房间出入口处，有人进入房间时先经过A后经过B，离开房间时先经过B后经过A。首先分析进入房间的情况，当人经过A未经过B时，红外光电开关A产生的脉冲首先送至计数器U1的时钟输入端CLK,计数器U1加1计数，计数器U2的时钟输入端CLK没有脉冲输入，保持原状态不变，Ul、U2的计数值输入到数值比较器U3进行比较，由于U1的计数值大于U2的计数值，数值比较器的输出端QA>B由低电平跳变为高电平，当人经过B时，红外光电开关B产生的脉冲送至计数器U2的时钟输入端CLK，计数器U2也加1计数，这时，计数器Ul、U2的计数值相等

6、，数值比较器的输出端QA〉B由高电平跳变为低电平，这样每进入一个人数值比较器U3的输出端QA>B就会产生一个正脉冲。再来分析离开房间的情况，当人经过B未经过A时，红外光电开关B产生的脉冲首先送至计数器U2的时钟输入端CLK,计数器U2加1计数，计数器U1的时钟输入端CLK没有脉冲输入，保持原状态不变，Ul、U2的计数值在数值比较器U3中进行比较，由于U1的计数值小于U2的计数值，数值比较器的输出端QAB端都会产生一个正脉冲，每出去一个人数值比较器U3的QAB端的输出信号作为计数器U6（对进入人数进行计数）的时钟输入，把U3的QA