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研究生:林清文
研究生(外文):Cing-Wen Lin
論文名稱:焦電式紅外線感測器於環境空調節能應用之研究
論文名稱(外文):A Study of Application of Pyroelectric Infrared Sensor to Energy Saving of Air Conditioning System
指導教授:余光正
指導教授(外文):Kuang-Cheng Yu
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:冷凍空調系
學門:工程學門
學類:其他工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:節能焦電式紅外線感測器移動偵測
外文關鍵詞:Energy savingpyroelectric infrared sensormotion detection
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在全球因應氣候變遷與環境保護意識高漲下,各種節能產品及節能控制手法蘊育而生,如機電控制系統整合、空調節能控制系統、照明節能控制系統等,都是常見的節能控制方法,本研究最主要運用焦電式紅外線移動偵測感測器Pyroelectric Infra-Red (PIR) Motion Detector,利用其偵測人體移動的特性,感知環境空間人員活動情形,作為空調系統及照明系統啟停管理,以達到節能之目的。
本研究過程中發現焦電式紅外線感測器,對人體偵測的靈敏度很高,但也很容易受到很多因素影響,如環境溫度、風速、陽光照射及暖爐等而產生誤動作,要降低這些干擾因素的影響,須強化電子電路中設計類比量取樣、濾波線路、放大增益等硬體線路處理,以及利用數據分析探討人員活動與取樣靈敏度基準關連性,達到最適化控制進而防止誤動作產生。經多次的電路設計修正及軟體邏輯處裡手法修正,達到靈敏度高,誤報率低的效果,並與空調冷風機、照明設備啟停控制,於辦公室環境空調啟停控制實驗中,二台立式冷風機節省耗能分別為約13%及8%,主管室吊隱式冷風機節省耗能約37%,於主管室照明設備啟停控制實驗中,照明設備節省耗能約29.6%,確實能達到節能的目的。

As the global climate change and environmental awareness rise, various energy-saving products and energy-saving control techniques come out accordingly, such as electromechanical control system integration, air conditioning energy-saving control system and lighting energy-saving control system, which are common energy-saving control modes. This study uses the characteristic of detecting human body of Pyroelectric Infra-Red (PIR) Motion Detector to sense the persons' activities in environmental space to control the start and stop of air conditioning system and lighting system, so as to save energy.
It was found in the research process that the pyroelectric infrared sensor was very sensitive to human detection, but it was very likely to be influenced by many factors, such as ambient temperature, wind speed, solar irradiation, heater and so on, resulting in misoperation. To reduce the influence of these interference factors, the hardware line processing of design analog quantity sampling, filter line and amplification gain in electronic circuit must be strengthened, and the basic relevance between persons' activities and sampling sensitivity shall be discussed by data analysis for optimum control, so as to prevent misoperation. After multiple corrections in the circuit design and logical processing method of software, the high sensitivity and a low false alarm rate are achieved. It is also controlled with the start and stop of the air coolers and lighting equipment. In the office air-conditioning start and stop control experiments, the energy consumption saving of the two vertical air coolers is approximately 13% and 8% respectively; and that of the ceiling-and-recessed air cooler in the mains room is approximately 37%. In the mains-room lighting equipment start and stop control experiment, the energy consumption saving of lighting equipment is approximately 29.6%, having achieved the goal of this study.

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 2
1.3 論文架構與流程 3
1.4文獻回顧 4
第二章 PIR原理與應用 6
2.1 焦電式紅外線感測器偵測原理 6
2.2 菲涅爾透鏡 8
2.3 PIR環境影響因子 10
2.3.1 陽光 10
2.3.2 氣流 11
2.3.3 異物 12
2.3.4 環境障礙物 13
2.3.5 環境溫度 13
第三章 焦電式紅外線感測器與控制設備模組介紹 14
3.1 吸頂式人體移動傳感器 14
3.2 吸頂式人體移動傳感器韌體設計 16
3.2.1 韌體設計方塊圖 16
3.2.2 微處理控制器MCU 17
3.2.3 PIR訊號偵測硬體線路設計 17
3.2.4 PIR訊號偵測軟體設計 18
3.2.5 RS485傳輸介面設計 19
3.2.6 溫度偵測 21
3.3 網頁伺服器 23
3.4小型送風機用溫度數位控制器 26
3.5小型送風機用LCD溫度顯示控制器 28
3.6 立式冷風機 30
3.7 吊隱式冷風機 31
3.8 輕鋼架T5燈具 31
3.9 測試環境 32
3.9.1 辦公室格局 32
3.9.2 主管辦公室格局 32
3.9.3 走道平面圖 33
第四章 實驗方法與步驟 34
4.1設備通訊連線架構 34
4.2穩定度測試 36
4.2.1 第一次穩定度測試 36
4.2.2 第二次穩定度測試 36
4.2.3 第三次穩定度測試 37
4.2.4 第四次穩定度測試 38
4.2.5 穩定度測試結論 38
4.3 靈敏度測試 39
4.4 辦公室人員上班活動情形與PIR偵測 41
4.4.1 公室人員上班活動情形測試(一): 42
4.4.2 辦公室人員上班活動情形測試(二): 44
4.4.3 辦公室人員上班活動情形測試(三): 45
4.5主管辦公室人員活動情形與PIR偵測 47
4.5.1 主管辦公室人員上班活動情形測試(一): 48
4.5.2 主管辦公室人員上班活動情形測試(二): 48
第五章 結果與討論 49
5.1 辦公室環境空調啟停控制 49
5.2主管室環境空調啟停控制 51
5.3 主管辦公室照明設備啟停控制 52
第六章 結論與建議 54
6.1 結論 54
6.2 建議 54
參考文獻 55

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