现代电子技术在灯光控制中的应用.pdf

光源与照明 总第 178 期 2023 年 3 月 智能照明75现代电子技术在灯光控制中的应用陆 艳江苏省响水中等专业学校，江苏 盐城 224600摘要：在灯光控制的过程中，电子技术的应用比较常见，对于提升灯光控制的精准性、可靠性，满足灯光控制的多方面要求作出了重要的贡献。在实际应用电子技术的过程中，需要根据灯光控制的具体要求，确定其应用方向，并在此基础上合理展开设计，从而确保电子技术充分发挥作用，为提升灯光照明效果提供良好的保障。关键词：电子技术；灯光控制；照明技术分类号：TM9230 引言现代灯光控制的内容更加复杂、要求更高，伴随着智能技术、物联网技术的发展，电子技术在灯光控制中的应用变得越来越普遍。为了进一步提升灯光控制的效果，满足现代照明环境对灯光的多方面要求，需要进一步了解灯光控制中电子技术的应用方向，从而采取合理的设计策略，以保证灯光照明的控制效果。1 现代电子技术在灯光控制中的应用方向1.1 光感控制光感控制在现代灯光控制中较为常见，根据不同的照明场景选择不同的灯光控制策略，从而满足灯光照明要求，同时避免灯光长时间开启所造成的能源浪费问题。例如在道路灯光的控制过程中，道路灯光数量较多、耗电量比较大，定时开启的方式虽然能够满足一定的道路灯光照明需求，但也会带来能源浪费较多和照明效果不佳的问题。在采用光感控制的情况下，需要通过光感电子元件检测道路环境中的亮度情况，并根据实际的照明需求，开启路灯或者调整路灯的亮度，满足道路照明的实际要求，并充分保障路灯的照明作用1。1.2 声音控制声音控制是在灯光控制中常用的现代电子技术，通过声音控制的方式可以检测照明空间内的人员活动情况，从而根据区域内的人员情况启动或者关闭灯具。相较于红外、温度感知等手段，声音控制可以在灯光控制中发挥良好的作用，同时应用成本较低。但在实际应用的过程中，也会面临环境噪声、宠物叫声等原因引起的灯光误启动现象。在现代电子技术和语音智能技术快速发展的过程中，声音控制的精准性得到提升，可以针对灯光的使用场景设计声音控制的方式，从而实现对灯光的多元化控制。1.3 红外控制红外控制可以检测照明环境中的物体运动情况，从而判断环境中是否有灯光需求，并对灯光进行控制，调整照明状态，以满足实际照明需求。红外技术在灯光控制中的发展较为成熟，早期的走廊、楼道灯光的控制中已经广泛采用红外控制的手段，保证照明效果的同时，避免出现浪费现象。通常情况下，红外控制还会与延时控制一同发挥作用，针对照明的场景和日常使用的需求控制照明时间，从而避免灯光长时间启动，在此基础上提供可靠的照明服务。1.4 延时控制延时控制是电子技术的基本功能，可以针对灯光的运行场景，对照明时间进行精准控制。特别是在灯光启停较为频繁的区域，如楼梯间等区域，人员的进出会导致灯光反复开启关闭，同时，人员进出楼梯间时需要保持一定时间的照明，以免人员在进出楼梯间时出现受伤情况。因此需要采用延时照明的方式，针对照明场景的一般使用需求，确定照明时间，从而在相关时间内提供良好的照明，并在人员离开照明场景后及时关闭电源，避免电能浪费2。在配合使用单片机、智能芯片的情况下，延时控制更加灵活，可以通过传感器检测照明场所中的人员出入情况，并通过循环检测的方式不断提升延时时间，从而避免在有照明需求时因为延时控制而导致的照明反复开启现象。作者简介：陆艳，女，本科，讲师，研究方向为电子信息工程。文章编号：2096-9317（2023）03-0075-03 智能照明 2023 年 第 3 期 总第 178 期 光源与照明761.5 亮度控制不同的照明环境对灯光的亮度要求有较大的不同，可以利用电子技术对灯光的亮度进行调整与控制。一方面，可以根据实际的需求自动调整亮度，如采用单片机对亮度进行控制的过程中，可以根据照明的实际需求，实时检测环境中的亮度，并进一步调整灯光亮度，从而达到最优的照明效果。另一方面，在一些特殊场景中，灯光的亮度需要进行反复和及时调整，以达到某种照明效果。如在舞台灯光的设计过程中，利用电子技术可以对舞台灯光的艺术效果进行调整。在此过程中需要不断调整灯光的亮度，颜色，以提升灯光照明的舞台表现能力。1.6 软开关控制传统的灯光电源在闭合、切断的过程中会产生瞬时的过电压、过电流，从而对连接灯具回路的电子元件、设备带来不良的影响。在降低灯具使用寿命的同时，瞬时的过电压、过电流也是造成电能浪费的主要原因。在使用现代电子技术进行控制的过程中，可以发挥电子技术的软开关效果，在灯具回路开启关闭过程中，可以通过调整，阻止过电压、过电流的出现，从而保护回路中的设备元件，提升灯光照明系统的节能环保能力3。2 现代电子技术在灯光控制中的实际应用2.1 案例概况以医院的恒亮度灯光系统为例，为了保证医院正常的运行秩序，并进一步避免因照明问题所导致的病患受伤现象，灯光系统需要长期保持医院诊疗区域的照明，同时需要维持恒定的亮度，以避免因光照变化给医生和患者带来的不适感，从而提升医院的运行效率，并避免灯光浪费现象的产生。2.2 需求分析（1）智能亮度控制。为了维持恒定的亮度，灯光控制系统需要根据环境亮度情况，随时调整灯光的亮度，以保证最佳的照明效果。在照明区域有人员出入的情况下，需要开启灯光照明，并根据周边环境维持恒定的亮度，分析环境中的照明需求可以保障良好的照明效果。（2）远程控制。根据系统管理员的管理要求远程调整灯光，从而提升灯光控制的灵活性，并保障灯光的服务效果。2.3 硬件设计使用性能和抗干扰能力较强的 PLC 芯片作为智能控制的信息处理核心。由各传感器模块传输检测信号，由 PLC 芯片判断灯光的控制场景，并根据实际的需求，向控制设备发送控制指令。控制设备在收到 PLC 芯片传达的控制指令后，通过开启或者关闭灯光回路，使调光模块开始工作，以保证良好的照明效果。在需要远程控制的情况下，由连接 PLC 芯片的无线通信模块接收远程控制信号，然后 PLC 芯片向控制设备传达控制指令4。为了避免远程控制与本地智能控制的冲突，需要明确远程控制与本地智能控制的优先级，通常情况下，远程控制优先级应当大于本地智能控制。进一步建立用户认证机制，以避免非法用户访问和破坏恒亮度灯光控制系统，使其无法正常发挥作用，从而引发严重的事故后果。（1）传感器模块。亮度检测模块。亮度检测模块的精准性对于系统能否发挥作用具有重要的意义。在设计的过程中应当加强光感元件的合理选择。设计采用 TSL2561 光感芯片，该芯片功能较为强大，同时使用光电二极管作为模数转换器，可以接收并发送亮度数据。在转换亮度信息的过程中，将亮度信息结果记录到寄存器中，寄存器中的数据可以向 PLC 芯片和远程控制装置传输，然后转换到下一个检测周期。TSL2561 光感芯片可以通过总线协议进行直接访问，也可以根据实际的需求中断使用，因此具有较高的灵活性。光感芯片可编辑，可以进一步保障亮度检测模块的可靠性，以提升恒亮度灯光控制系统的运行水平。占空检测模块。占空检测模块主要检查需要照明的区域是否有人员活动，并通过检查区域的占用问题对控制时间进行调整。占空模块检测采用红外传感器，当人员经过检测范围，红外传感器可以根据人体发出的红外线，通过热释电效应检测区域内的人员活动情况，并比较检测数据与 PLC 芯片中的数据，以确定是否有人员出入，然后发出相应的控制指令，保障灯光符合区域照明的需求5。温度检测模块。为了提升占空检测模块的工作效率，在使用红外检测的同时，还需要采用温度检测模块对区域的人员出入情况和环境亮度需求进行检测。在温度检测的过程中，可以使用 DS18820 传感器。该传感器具有良好的功能性与可靠性，同时连接操作方便、简洁。该传感器的体积较小，可以用于各种线路管道的检测过程，适应多种环境的检测需求，可以提升检测的精度。DS18820 传感器可以通过单线接口连接 PLC 芯片的引脚，检测范围为-55 +125，在传输温度信号的过程中，可以在750 ms 内将温度信息转换为数字信息并发送。光源与照明 总第 178 期 2023 年 3 月 智能照明77（2）控制设备模块。控制设备模块是保障灯光控制系统发挥功能的重要模块，可以采用 TCM300 模块。该模块是一个小型的终端控制设备，拥有创新通信接口和输入输出接口。在实际使用的过程中，可以根据 PLC 芯片传达的数据，对灯光进行及时的控制。TCM300 模块自带时钟模块，可以配合 PLC 芯片的控制要求，实现对灯光电路的智能控制。在需要调光的情况下，模块会将相关信息及时反馈给 PLC 芯片，并由 PLC 芯片向调光模块发送调光指令，从而控制灯光的运行，使其发挥良好的照明效果。（3）调光模块。调光模块兼具软开关和调节灯光亮度的功能，可以使用 PT4115 芯片。该芯片的直流电压输出较稳定，且外围的电路结构较简单，可以在应用的过程中直接连接到各种回路发挥作用。同时，该芯片具有良好的频率抖动功能，在应对电磁干扰方面具有极高的优势。在工作过程中，芯片可以通过分散谐波的方式，降低电磁波干扰带来的影响。芯片的电转换效率为 97%，控制误差约为 5%，在调光的过程中，可以通过由低向高或者由高向低方式进行调光，保障调光的稳定性。（4）无线通信模块。无线通信模块采用 EnOcean通信控制模块，该模块可以通过 USB 连接，同时具有1 个双向通信接口和无线射频接口。通信模块可以在较低的电压下稳定工作，并进一步保证数据通信的效果和质量。2.4 软件设计在程序设计的过程中，应当采用 CS 架构，CS 架构的稳定性较强，在远程通信的过程中可以快速接收客户端的服务请求，并将处理结果发送给客户端。CS架构可以分开执行不同的控制方式，以便进一步展开灯光的集中控制。同时，CS 架构的数据运行方式简单、控制效果优秀、数据的存储管理内容明确，可以避免对系统处理能力的占用现象。因为灯光系统应用PLC 芯片控制，可以使用 PLC 芯片开发商提供的程序开发软件。在远程控制程序的开发过程中，需要使用Eclipse 程序开发工具，并使用 Java 语言进行程序的设计与开发。（1）用户认证。为了保证远程控制的稳定性与可靠性，需要建立用户认证系统。用户认证系统用户包括管理员用户与普通用户。普通用户可以修改资料用户名和登录信息；管理用户比普通用户具有更高的优先级，可以查看所有普通用户的信息，并帮助普通用户找回、修改密码。（2）控制与监测。灯光系统需要对室内空间的人员出入情况和人员停留状态进行监测，同时需要对空间的采光系数、亮度情况进行监测。为了保证系统节能运行，在监测的过程中需要设定监测频率，如以系统控制时延 5 min 为间隔，监测环境内的亮度和人员出入情况。还需要监测灯光的工作状态和通信端口的通信状态等，当有其他灯具接入系统时，需要对接入设备的工作情况进行监测，并及时保存出现故障的设备信息，记录设备的类型、发生故障的时间、可能的故障类型6。当空间内灯光出现多个故障时，系统需要及时发出警报，以便工作人员展开相应的维修工作。（3）数据报表。需要记录灯光系统工作中的各种数据，同时将其转换为报表的形式进行记录。用户可以根据实际的使用、维护需求，提取系统工作的记录，并导入计算机中打印，以便进一步分析系统的控制需求和功能要求，从而提升系统的可扩展性。3 结束语在现代灯光控制的过程中，控制的要素变得越来越多，对控制的要求也变得更加复杂。现代电子技术快速发展，可以应对灯光控制的各种需求，并在此基础上针对灯光控制的实际场景进行优化。通过信息的收集和集中处理，提升灯光控制的可靠性与合理性，在实现智能自动化控制的同时，还可以根据实际的需求对灯光控制策略展开手动优化，从而为灯光照明发挥良好的作用提供可靠的技术基础。参考文献1 陆顺高.基于电子技术的声光控制照明电路的设计J.光源与照明,2022(12):115-117.2 周月华.恒亮度智能照明控制系统的研究与设计D.杭州:杭州电子科技大学,2018.3 聂健强.电气自动化技术在现代照明系统中的应用研究J.光源与照明,2023(2):40-42.4 杨康,赵黎.基于VLC和PLC的智慧照明系统J.激光杂志,2019,40(12):72-75.5 陈寒梅,于春荣,刘智超.基于深度学习的室内照明智能调节系统J.红外与激光工程,2022,51(7):499-504.6 敬舒奇,魏东,王旭,等.室内LED照明控制策略与技术研究进展J.建筑科学,2020,36(6):136-146.