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教室日光燈控制系統(tǒng) 傳感器應用課題 題 目 教室日光燈控制系統(tǒng)設計 專 業(yè) 電氣控制與自動化 班 級 電氣工程與自動化2010級2班 姓名/學號 2012年 11月 24日9教室日光燈控制系統(tǒng)設計摘 要：常言道“眼睛是心靈的窗戶”,而燈則是指引心靈的方向標。在生活中，我們無時無刻不在地使用著燈,當我們在校園的時候我們需要來到教室里學習,然而當大家離開教室時有許多教室的燈依然亮著,這樣就會造成大量資源浪費,因此我們設計一種既不浪費國家電力又很方便實用的照明燈系統(tǒng)是很有實用價值意義的一件事。關鍵詞：傳感器；PLC; 延時電路1課題研究的目（1）鍛煉學生自學能力和靈活運用所學知識的能力,寫作能力和口頭表達能力（2）鍛煉學生團隊協(xié)作精神2課題設計的原理當教室里有人時，日光燈就亮，當無人的時候，經(jīng)過幾分鐘，燈熄滅。在白天光線很亮的情況下，即使教室中有人，日光燈也不亮。3設計思路(1).該設計需要兩種傳感器，熱感應傳感器與光線傳感器。 (2).“當無人的時候，經(jīng)過幾分鐘，燈熄滅。”由此可知在電路中熱感應傳感器應該串聯(lián)一個時間繼電器。(3).“在白天光線很亮的情況下，即使教室中有人，日光燈也不亮?！庇纱丝芍饩€傳感器應該實現(xiàn)電路的關斷功能。(4).要使該電路正常工作，那么光線傳感器不應放置在教室內(nèi)部，因為該電路控制的日光燈本身便會影響光感應傳感器，使電路失效。(5).電路有多種控制方法，我們選擇PLC作為電路的控制部分，因為PLC .編程簡單而且可以用PLC內(nèi)部的定時器來代替時間繼電器，節(jié)省成本、簡化電路。4資料查找 （1）熱釋電傳感器 熱釋電傳感器又稱人體紅外傳感器， 被廣泛應用于防盜報警、 來客告知及非接觸開關等紅外領域。 壓電陶瓷類電介質(zhì)在電極化后能保持極化狀態(tài)， 稱為自發(fā)極化。自發(fā)極化隨溫度升高而減小， 在居里點溫度降為零。因此，當這種材料受到紅外輻射而溫度升高時， 表面電荷將減少，相當于釋放了一部分電荷，故稱為熱釋電。將釋放的電荷經(jīng)放大器可轉換為電壓輸出。這就是熱釋電傳感器的工作原理。 當輻射繼續(xù)作用于熱釋電元件， 使其表面電荷達到平衡時， 便不再釋放電荷。 因此， 熱釋電傳感器不能探測恒定的紅外輻射。（2）光線傳感器2002年的 諾基亞7650(7650還帶有揚聲器感應)開始，便有了光線傳感器，它的好處就是可以根據(jù)手機所處環(huán)境的光線來調(diào)節(jié)手機屏幕的亮度和鍵盤燈。比如在光線充足的地方，屏幕很亮，鍵盤燈就會關閉；相反，在暗處，鍵盤燈就會亮，屏幕較暗(與屏幕亮度的設置也有關系)，這樣既保護了眼睛又節(jié)省了能量，一舉兩得。而且光線傳感器在進入睡眠模式的時候，會發(fā)出藍色周期性閃動的光，甚是好看。 光線傳感器位于前攝像頭旁邊的一個小點， 如果在光線充足的情況下（室外或者是燈光充足的室內(nèi)），大概在2-3秒之后， 鍵盤燈會自動熄滅， 即使你再操作機子， 鍵盤燈也不會亮, 除非到了光線比較暗的地方，又一個鍵盤燈才會自動的亮起來； 如果在光線充足的情況下， 你試著用手將光線感應器遮上， 2-3秒之后， 鍵盤燈會自動亮起來， 這個就是光線感應器的作用， 是起到一個節(jié)電的功能， 畢竟這個機子很費電。 怎樣檢測光線感應器是否有問題, 下面來看看你的光線傳感器是不是正常工作的： 在待機狀態(tài)下，將手機的副攝像頭左邊的光線傳感器置于臺燈或強光下，按“掛斷”鍵，手機鍵盤燈應熄滅，LCD背景燈應常亮。 在待機狀態(tài)下，將手機的副攝像頭左邊的光線傳感器用手指遮住，按“掛斷”鍵，手機鍵盤燈應開啟，LCD背景燈應稍暗。 如果你的鍵盤燈不能像上述一樣變化，而是在任何情況下都是常亮的話，那你的機器就是有問題的了。（3）時間繼電器原理在交流電路中常采用空氣阻尼型時間繼電器,它是利用空氣通過小孔節(jié)流的原理來獲得延時動作的。它由電磁系統(tǒng)、延時機構和觸點三部分組成。 時間繼電器可分為通電延時型和斷電延時型兩種類型。 空氣阻尼型時間繼電器的延時范圍大(有0.460s和0.4180s兩種) ，它結構簡單,但準確度較低。 當線圈通電（電壓規(guī)格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）時，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時下移，使瞬時動作觸點接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時跟著銜鐵一起下落，因為活塞桿的上端連著氣室中的橡皮膜，當活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運動時，橡皮膜隨之向下凹, 上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢下降。經(jīng)過一定時間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動延時觸點動作，使動斷觸點斷開，動合觸點閉合。從線圈通電到延時觸點完成動作，這段時間就是繼電器的延時時間。延時時間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進氣孔的大小來改變。吸引線圈斷電后，繼電器依靠恢復彈簧的作用而復原?？諝饨?jīng)出氣孔被迅速排出。2（4）接觸器接觸器（Contactor）狹義上是指能頻繁關合、承載和開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關合裝置。它應用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。（5）PLC可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC的優(yōu)點 1.使用方便，編程簡單 采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。 2.功能強，性能價格比高 一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。 3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強 PLC產(chǎn)品已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和小型交流接觸器。 硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化。 4.可靠性高，抗干擾能力強 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時間繼電器，由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。 5.系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量少 PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。 PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計法來設計。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復雜的控制系統(tǒng)，設計梯形圖的時間比設計相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。 PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。 6.維修工作量小，維修方便 PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故5所需元件熱釋電傳感器(SEBBA SB0072 )光線傳感器(SENBA D57系列) 時間繼電器（SXJ48-V）接觸器(ZAJ9) PLC(西門子S7-200 CPU224)6項目電路設計 整個電路分兩部分：控制電路與工作電路（1）控制電路：以PLC為控制中心，熱釋電傳感器、光線傳感器作為PLC的兩個輸入端，PLC的輸出端接控制日光燈開關的線圈。（2）工作電路：包括接觸器與日光燈（3）系統(tǒng)原理框圖（4）PLC程序設計PLC梯形圖如下：如圖所示，熱釋電傳感器與光線傳感器分別接PLC的X0、X1兩輸入端，線圈Y0接接觸器。 當光線傳感器得到感應時，即白天光線充足時，X1的常閉觸點斷開，線圈不得電，電路無法工作。當光線傳感器X1無信號或弱信號輸出時，即夜晚光線不足時，電路才能正常工作。 當有人進入教室，熱釋電傳感器得到感應，此時X0的常開觸點閉合、常閉觸點斷開，線圈Y0得電并自鎖，此時日光燈亮。當所有人離開教室，熱釋電傳感器停止感應，電路啟動斷電延時程序，經(jīng)180秒（3分鐘）后，線圈斷電，日光燈滅。 傳感器位置圖示光線傳感器位置a：此位置位于上方墻角，受到日光燈光照的干擾較小，適用于抗干擾力強，精度高，價格較昂貴的光線傳感器。光線傳感器位置b：此位置位于窗臺，基本上完全不受室內(nèi)日光燈光線的干擾，但是傳感器本身卻易受到雨水等因素的影響，適用于抗干擾能力弱，精度較低，價格便宜的光線傳感器。7總結本次課程設計選題是由我們小組3人討論決定的，完成設計我們小組用時2個星期。在課題可行性的方面上我們覺得這個課題很適合我們現(xiàn)階段的能力，在我們確定課題后，隨即我們就分工任務。各自負責自己的部分，然后在一起討論確定最佳的設計。在編寫課題設計時，我們一致認為最先確定設計的主要模塊。開始認為在這個主要模塊設計時不會花費很多的時間，之后才知道原來簡單的事情自己動手也是這么的復雜。在很多細節(jié)的地方我們沒有注意到。隨后我們參考了很多的文獻，也在網(wǎng)上收集了資料。不斷修改，不斷完善了我的課程設計。在元器件的選擇上，雖