樓道中的智能化照明系統設計

隨著能源問題的日益嚴重，通過各種科技手段進行節能已變的十分重要。照明設施作為最廣泛的耗能設施，如果能夠進行更為合理的節能，那么其所帶來的環境保護效益和經濟效益是顯著的。
文中采用熱釋紅外傳感器及相關電路控制實現“人來燈亮，人走燈滅，不走不滅”的設想。通過3 W或5 W大功率LED技術和大功率射燈進行有機的結合，從而組合出新的照明模式。采用電力線載波技術，主機自動檢測每個燈的工作情況，如有損壞自動通知主機進行維修，從而減少維護工作量。采用400 V直流總線集中供電方式，減少每個燈的整流濾波環節，從而降低成本，節省能量。

1 系統總體框圖
本系統采用模塊化設計，由主機系統和分機系統組成。主機系統，即終端監視控制系統，主要由顯示部分、控制部分、通信部分、電源部分構成。分機系統，即各個照明單元，主要由燈具自檢部分，人體檢測部分，亮度控制部分，電源部分及燈組件構成。整體框圖如圖1和圖2所示。

2 主機部分設計
2．1 主機整體電路及工作原理
采用直流400 V母線的供電方式，即輸入的220 V交流電壓先進入APFC方式整流濾波電路輸出直流電，再通過直流母線連到各個照明單元中的DC／DC電子降壓器，最后輸出滿足驅動大功率射燈及LED燈組需要的直流電壓。這種方法的優點是利用一臺高效率的APFC電路對交流220 V電壓進行整流后獲得約400 V直流電壓，因此，在N個照明單元組成的照明系統中只存在1個APFC電路工作頻率，減少了電磁干擾。由于母線上傳輸的是直流電流，因此線路上只存在電阻損耗，克服了線路電感上的壓降，可長距離傳送電能。通過電力線載波模塊作為通信模塊完成主機對整個系統各照明單元的啟動、停止、亮度調節，自動開關等控制。本設計采用LM1893構建的模塊，LM1893可以在半雙工方式通信，主機和分機均采用I2C的方式進行數據的收發。
控制部分單片機C51及相關外圍電路構成。16字×2行的HD44780LCD作為顯示器與51相連，實時顯示系統狀態。當某照明單元出現故障時，通過蜂鳴器發出警報，提示工作人員。DS1302及相關外圍電路構成外部定時電路，優點是DS1302有兩個供電方式，當使用環境中有電時，通過系統電源獲得電能。設施停電時，則通過1 000μF的低壓大電容供電，且該芯片功耗低，足以滿足該芯片正常工作約72 h，這樣就保證了系統不用在每次停電來電后都要重置時間。主機整體電路如圖3所示。