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近些年來我國電網(wǎng)的負荷越來越大，甚至已經(jīng)不堪重負，在用電高峰期，很多地區(qū)不得不采用拉閘限電的措施來緩解用電壓力。不僅如此，對于火電生產(chǎn)排放的二氧化硫污染也著實令人擔(dān)憂。在我國，基本消除酸雨污染所允許的最大二氧化硫排放量為1200~1400萬噸，但在2003年我國二氧化硫排放量就達到了2158.7萬噸，比2002年增長約[1]12%。按照目前的經(jīng)濟發(fā)展速度以及污染控制方式和力度，到2020年，全國僅火電廠排放的二氧化硫就將達2100萬噸以上，全部排放量將超過大氣環(huán)境容量1倍以上，這對生態(tài)環(huán)境和民眾健康將是一場嚴(yán)重災(zāi)難[2]，所以節(jié)能減排刻不容緩。

許多發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家先后制定了“綠色照明工程”計劃，并取得了顯著效果。我國“十一五規(guī)劃”也明確提出了“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”的發(fā)展目標(biāo)。本文的目的是試圖在某些公共場所，比如學(xué)校圖書館設(shè)置一些設(shè)備使得能源能夠合理節(jié)約地加以利用，這些地方是出入人數(shù)較多的，所以這些地方的燈光照明幾乎是從上班開始直到下班為止，不管這些地方是否有人，也不管有多少人，造成了很多不必要的電力資源浪費?？萍家匀藶楸?，從人的需求出發(fā)：即在有人活動的地方必須有足夠的照度(無論是日照還是人工照度);沒有人的區(qū)域，應(yīng)該熄滅燈光，以節(jié)約能源。這項設(shè)計響應(yīng)“節(jié)能減排”的要求，有一定的實際意義。

1 公用照明節(jié)能設(shè)計的整體思路

本設(shè)計的整體思路為：平時的借閱室，閱覽的人數(shù)不多。若當(dāng)日光線十分充足，則不管進入多少人燈都不開。充分利用自然光。

若當(dāng)日光線一般，根據(jù)本學(xué)校圖書館閱覽室的實際情況，假如每個閱覽自習(xí)室靠窗的座位有10座，靠窗座位光線較亮，一般同學(xué)進入，若室內(nèi)燈未打開就會自動坐到靠窗的座位，利用自然光線，節(jié)約電能;當(dāng)進入人數(shù)超過10人，同學(xué)只能坐在其他位置，此時若室內(nèi)光線不夠，則觸發(fā)開關(guān)打開。若室內(nèi)光線過暗，則只要有人進入，燈就被觸發(fā)打開。

本次設(shè)計主要進行小范圍模擬實現(xiàn)上述功能，對輸入輸出單元進行設(shè)計，完成一盞燈的控制。具體模塊包括$光控制繼電器電路和紅外計數(shù)器電路，并通過與門電路連接。需要兩組光控繼電器電路和紅外線計數(shù)器組合：第一組的光控繼電器電路置于借閱室靠近窗口1m的天花板處，第二組的光控繼電器置于借閱室中央的天花板頂部。兩組的紅外計數(shù)器均置于借閱室入口處。

如圖1所示。

如上所述控制設(shè)計主要涉及3種情況：

(1)當(dāng)光線較暗時，根據(jù)建筑光照標(biāo)準(zhǔn)，閱讀所需光強為[3]250~750lx，即窗口處光感器(第一組)感應(yīng)光強低于500lx時，當(dāng)有人進入門口，第一組計數(shù)器計數(shù)1，則觸發(fā)燈打開。

(2)當(dāng)光線一般時，窗口光強足夠，但室內(nèi)不夠，即借閱室中間處的光感器(第二組)感應(yīng)光強低于500lx，但窗口(第一組)光感強度大于500lx，則當(dāng)有人進入，第二組計數(shù)器計數(shù)達10人時，觸發(fā)燈打開。

(3)當(dāng)光線較亮?xí)r，兩個光感強度均大于500lx，則無論進多少人，燈都不打開。

由于兩組電路除了計數(shù)器預(yù)設(shè)值不同其他都一樣，預(yù)設(shè)值也只需直接調(diào)節(jié)計數(shù)器，因而在制作過程中，為了節(jié)省材料，只制作了一組電路。

2 光控開關(guān)的設(shè)計

$光控開關(guān)電路主要完成光強感應(yīng)，當(dāng)照度低于預(yù)設(shè)值時，繼電器吸合輸出高電平。這個光控開關(guān)分別置于圖書館借閱室最中央的頂部以及距離窗口處1m的頂部。主要由一光敏電阻為主要原件的光暗控制開關(guān)電路和以L7808CV為主要原件的穩(wěn)壓電源電路組成。根據(jù)光敏電阻的光照特性可以得出光敏電阻所在環(huán)境光照越強，電流越高，也就是電阻越大。根據(jù)這一特性設(shè)計的光控繼電器電路如圖2所示。

電路工作電壓為9~15V，電阻R1、R2及光敏電阻R3構(gòu)成分壓電路，當(dāng)光線暗至一定程度時，$光敏電阻電阻值上升，使VT1的基極電壓上升，直至能使VT1、VT2導(dǎo)通，電流達到額定的值時直流電磁繼電器J(JZC?32F)吸合，也就是開關(guān)打開。圖中R1用于動作靈敏度調(diào)節(jié)。

根據(jù)在本次設(shè)計中圖書閱覽室內(nèi)學(xué)生閱讀對光照強度的需要為[3]200~750lx，調(diào)節(jié)R1，使光照度降至約500lx時，整個電路啟動，繼電器開關(guān)打開，OUT端由0V變?yōu)?.45V。完成預(yù)計目的。在使用過程中，為了便于辨別開關(guān)是否打開，在繼電器輸出端安裝一盞LED燈，接通電源，當(dāng)室內(nèi)光線低至500lx時開關(guān)打開同時LED燈亮。