公用照明设备节能控制系统的设计

　　0 引言

　　2009年12月7日-18日在丹麦首都哥本哈根召开的被喻为"拯救人类的最后一次机会"的哥本哈根会议中，有关专家严正提出全球必须停止增加温室气体排放，节能减排。电力作为一种方便却不可再生的二次能源，随着我国现代化建设的加速，尽管电力工业发展速度很快，但其需求量也不断攀升，电力紧张状况依然相当严峻。尤其是近些年来我国电网的负荷越来越大，甚至已经不堪重负，在用电高峰期，很多地区不得不采用拉闸限电的措施来缓解用电压力。不仅如此，对于火电生产排放的二氧化硫污染也着实令人担忧。在我国，基本消除酸雨污染所允许的最大二氧化硫排放量为1200~1400万吨，但在2003年我国二氧化硫排放量就达到了2158.7万吨，比2002年增长约［1］12%。按照目前的经济发展速度以及污染控制方式和力度，到2020年，全国仅火电厂排放的二氧化硫就将达2100万吨以上，全部排放量将超过大气环境容量1倍以上，这对生态环境和民众健康将是一场严重灾难［2］，所以节能减排刻不容缓。

　　许多发达国家和部分发展中国家先后制定了"绿色照明工程"计划，并取得了显着效果。我国"十一五规划"也明确提出了"建设资源节约型、环境友好型社会"的发展目标。本文的目的是试图在某些公共场所，比如学校图书馆设置一些设备使得能源能够合理节约地加以利用，这些地方是出入人数较多的，所以这些地方的灯光照明几乎是从上班开始直到下班为止，不管这些地方是否有人，也不管有多少人，造成了很多不必要的电力资源浪费。科技要以人为本，从人的需求出发：即在有人活动的地方必须有足够的照度（无论是日照还是人工照度）；没有人的区域，应该熄灭灯光，以节约能源。这项设计响应"节能减排"的要求，有一定的实际意义。

　　1 公用照明节能设计的整体思路

　　本设计的整体思路为：平时的借阅室，阅览的人数不多。若当日光线十分充足，则不管进入多少人灯都不开。充分利用自然光。

　　若当日光线一般，根据本学校图书馆阅览室的实际情况，假如每个阅览自习室靠窗的座位有10座，靠窗座位光线较亮，一般同学进入，若室内灯未打开就会自动坐到靠窗的座位，利用自然光线，节约电能；当进入人数超过10人，同学只能坐在其他位置，此时若室内光线不够，则触发开关打开。若室内光线过暗，则只要有人进入，灯就被触发打开。

　　本次设计主要进行小范围模拟实现上述功能，对输入输出单元进行设计，完成一盏灯的控制。具体模块包括光控制继电器电路和红外计数器电路，并通过与门电路连接。需要两组光控继电器电路和红外线计数器组合：第一组的光控继电器电路置于借阅室靠近窗口1m的天花板处，第二组的光控继电器置于借阅室中央的天花板顶部。两组的红外计数器均置于借阅室入口处。

　　如图1所示。

　　如上所述控制设计主要涉及3种情况：

　　（1）当光线较暗时，根据建筑光照标准，阅读所需光强为［3］250~750lx，即窗口处光感器（第一组）感应光强低于500lx时，当有人进入门口，第一组计数器计数1，则触发灯打开。

　　（2）当光线一般时，窗口光强足够，但室内不够，即借阅室中间处的光感器（第二组）感应光强低于500lx，但窗口（第一组）光感强度大于500lx，则当有人进入，第二组计数器计数达10人时，触发灯打开。

　　（3）当光线较亮时，两个光感强度均大于500lx，则无论进多少人，灯都不打开。

　　由于两组电路除了计数器预设值不同其他都一样，预设值也只需直接调节计数器，因而在制作过程中，为了节省材料，只制作了一组电路。

　　2 光控开关的设计

　　光控开关电路主要完成光强感应，当照度低于预设值时，继电器吸合输出高电平。这个光控开关分别置于图书馆借阅室最中央的顶部以及距离窗口处1m的顶部。主要由一光敏电阻为主要原件的光暗控制开关电路和以L7808CV为主要原件的稳压电源电路组成。根据光敏电阻的光照特性可以得出光敏电阻所在环境光照越强，电流越高，也就是电阻越大。根据这一特性设计的光控继电器电路如图2所示。

　　电路工作电压为9~15V，电阻R1、R2及光敏电阻R3构成分压电路，当光线暗至一定程度时，光敏电阻电阻值上升，使VT1的基极电压上升，直至能使VT1、VT2导通，电流达到额定的值时直流电磁继电器J（JZC-32F）吸合，也就是开关打开。图中R1用于动作灵敏度调节。

根据在本次设计中图书阅览室内学生阅读对光照强度的需要为［3］200~750lx，调节R1，使光照度降至约500lx时，整个电路启动，继电器开关打开，OUT端由0V变为3.45V。完成预计目的。在使用过程中，为了便于辨别开关