智能台灯

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智能台灯本质上一种能够智能控制和智能显示的台灯,拥有比传统台灯更为智能化科技使用体验。 产品简介 设计制作了一种智能台灯,主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。其特点是在有人时且外界光强较弱时能自动开灯,无人时关灯,节约能源;且能纠正坐姿,防止近视。 关键词: 节能;纠正坐姿;BISS0001 引言 台灯已是千家万户的必需生活用品,经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。当夜晚来临...

智能台灯本质上一种能够智能控制和智能显示的台灯,拥有比传统台灯更为智能化科技使用体验。

产品简介

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设计制作了一种智能台灯,主要是以BISS0001和单片机组成的X传感控制电路。其特点是在有人时且外界光强较弱时能自动开灯,无人时关灯,节约能源;且能纠正坐姿,防止近视。

关键词:

节能;纠正坐姿;BISS0001

引言

台灯已是千家万户的必需生活用品,经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。当夜晚来临时,人们又摸黑去开灯,非常不方便。在这里设计了以人体X辐射(波长为9.5um)传感控制电路。当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时,自动感应开灯;当人体太靠近桌面时,台灯自动感应,警告纠正坐姿,若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭。当人离开时则自动关灯,达到节约能源的目的。

系统组成及电路设计

1. 系统组成部分

智能台灯

主要由三部分组成:

1) 传感器信号处理部分:检测人体辐射X信号及光强信号经过处理后变成可处理的数字信号

2) 以80C51组成的中央处理单元:处理信号并发出控制命令

3) 提醒电路及灯光控制电路:给出提醒信号并根据80C51给出的命令控制灯光

整个系统是以80C51控制下工作的。其工作过程为:当环境光比较强时,光敏电阻阻值比较小,信号处理电路检测到低电平信号,禁止热释电X传感器工作,省去了80C51处理过程。当环境光比较弱时,光敏电阻阻值变大,信号处理电路接收到高电平,从而启动热释电X传感器工作。热释电X传感器1探测比较远的距离,当人体进入到传感器1的控测范围内且光强较弱时,信号检测电路处理信号,并向单片机发送一个中断,80C51启动灯光控制电路,使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时,且人体过于靠近桌面,热释电X传感器2检测到信号,同时了在热释电X传感器1的控测范围内,信号处理电路同时向80C51发送信号,80C51处理信号根据优先级顺序,屏蔽掉热释电X传感器1的信号,启动延时电路,发出警报使人离开,若在设定的时间内未离开桌面,则启动灯光控制电路,使灯慢慢熄灭。当人体离开热释电X传感器2的控测范围且在热释电X传感器1的控测范围内时,灯光又慢慢变亮。

智能台灯

2. 电路设计部分

图二是由红热释电X传感器、光敏电阻、BISS0001组成的信号检测及处理电路。红热释电X传感器只对波长为10μm(人体辐射X线波长)左右的X辐射敏感,所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。探头内包含两个互相串联或并联的热释电元,而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域内,人体X辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,于是输出检测信号。 BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及X时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。当外界光强较强时,光敏电阻阻值很小,BISS0001检测到低电平,从而X14脚,禁止传感器infare1的信号。当外界光强较弱时,光敏电阻阻值很大,BISS0001检测到低电平,开启14脚;infare1检测到人体信号时,产生微弱的信号输出,经R5、R1005、R4、C1、C6、C7组成的信号放大滤波电路。R1000、R1001、C1000和C1001组成的延时电路。信号经处理后从2脚输出。

实验结果

本系统的主要设计思想来源于生活。台灯是一般家庭的生活必需品,但由于经常忘记关灯而造成巨大的能源浪费。全球这么多台灯,估算一下,消耗能源可观。另一个是作为一个必需品,当然要使生活变得更方便,省去了黑暗中开灯的麻烦,并且可以纠正坐姿。本系统在实验室进行了实物实验。热释电X探测器1的距离是4m左右(距离可调),主要是因为般来说是门离书桌的距离;以便黑暗中时人一到门口则启动,省去了开灯的麻烦,用户可以根据自己的实际情况进行距离调节。热释电X探测器1的距离是10cm左右(距离可调),主要考虑是当学习时,有时坐姿不正,引起身体离桌面太近,容易引起近视,此时台灯发出警告,提醒注意,若在设定的时间内未离开,则强制熄灭。有时人学习累了,趴在桌子上睡觉,而忘了关灯,这时系统就会检测到,从而启动延时程序,一段时间过后,台灯就会自动熄灭。

本系统的主要技术难点在于对人体X信号的采集及处理。由于采用的是热释电X传感器,当人体进入其感应范围时,传感器就会产生几mV信号,然后通过以BISS0001为中心的信号处理电路,对信号进行二次放大,并滤波,以防止外界的信号产生干扰。信号经过BISS0001后从而转化为数字信号输出,便于用单片机进处理。

本系统制作的主要设计源泉来源于生活,因此创新之处也在于处理生活中一些比较常见的问题。以专门感应人体X信号的热释电X传感器为基础,以BISS0001信号处理电路,利用单片机进行处理,以达到便于控制的目的。当房间亮度不够时,且有人在附近时,台灯便会自动点亮,省去了黑暗中摸开关的麻烦;当学习时由于靠桌面太近,造成坐姿不正,系统就会提示,以纠正坐姿,防止近视;当学习太累了时,趴在桌子上睡会儿时,台灯就会自动熄灭;当无人在时,系统也会使台灯自动熄灭,以达到节省能源的目的。除了硬件部分采用防干扰技术外,在软件中也采用了防干扰技术,当中断0产生时,并不立即执行,而是对其进行延时,防止由于不小心而进入到探测器2的范围内,以免产生误判。

虽然本系统以达到了使生活方便的目的,但是电路还是不够简单。因为当有多个热释电X传感器时,就需要相应的信号检测电路。改进之处在于用一个信号处理电路同时控制多个传感器。还有一个不足之处在台灯开启时,产生的光强容易干扰光敏电阻对环境光强的判别,引起误判,现在的处理方法是传感器部分与控制部分单独分开放置。

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  1. 产品简介
  2. 引言
  3. 系统组成及电路设计
  4. 实验结果

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