由于石化能源及气候变迁温室效应影响，全球因应保护环境的呼声中，积极发展及推动研发新的能源科技。目前提供使用的替代能源包含太阳能、风能、潮汐能、地热能与生质能等等。然而在发展的再生能源中，以太阳能发电技术最为成熟，且具有取之不尽、用之不竭与无噪音、污染之诸多优点。
本作品以盛群公司所提供的HOLTEK MCU为控制核心，设计程式控制功能，利用太阳能发电系统提供居家生活之供电电源，达到绿能智慧型居家安全系统，期使达成节能减碳之成效及居家安全智慧型系统之优质生活品质。
本作品利用HT46RU232晶片为核心，设置防盗功能和温控系统，而温控部分采用AD590温度感测元件，当达到设定温度时即启动洒水降温系统及开启风扇，同时兼具水资源回收储存，此项功能可同时兼具节省水资源及调节室内空间温度，维持在生活舒适的范围内。
夜晚时可自动启动照明设备提供室内、外空间照明光源。本作品也同时设置防灾侦烟系统及使用RFID感测磁卡并应用于防盗门锁，当门锁不正当被开启时，启动警报，并将警报讯号传送至手机，减少失窃率，提高居家生活安全。
前言
由于近年来地球面临全球暖化的问题，同时也感受到能源严重性短缺枯竭，因此，本团队由老师指导、同学共同思索创作有关再生能源的作品，并以相关太阳能发电系统为替代能源，提供居家生活之供电电源，供应绿色智慧型居家安全系统之照明系统、防盗系统、温度感测、侦烟系统、侦测一氧化碳、洒水降温，使其达成节能减碳之成效及居家安全智慧型系统之优质生活品质。
我们利用太阳能发电系统驱动抽水帮浦、防盗系统、侦烟装置、风扇，抽水帮浦和风扇方面是由HT46RU232晶片片来控制，温度如果超出所设定的范围时，将启动抽水帮浦和风扇，并让蓄水池中的水抽上屋顶然后洒水下来，以达到室内降温的功能。而防盗系统和侦烟系统同样也是用晶片来驱动,前者用来侦测是否有非法者进入该房子内，而做警报的作用，并利用蓝芽传送讯息至手机，后者是侦测是否有火灾发生，在侦测器之内部有一个「发光部」所发出的光由另一个「受光部」完全接收，当有烟粒子进入探测器内部时，阻碍了「受光部」接收光源达某一程度时，探测器即动作。
本作品创新处及实用性如下
- (1) 使用太阳能发电系统，提供智慧型居家安全系统之电源系统供电功能，节省电力。
- (2) 设立储水槽，提供雨天储水功能及晴天高温洒水降温功能，同时并可即时回收，再次利用，达到节省水资源之成效。
- (3) 使用RFID感测磁卡并应用于防盗门，当门锁不正常被开启时，启动警报，并将警报讯号传送至手机，减少失窃率，提高居家生活安全，冬天使用瓦斯热水器及平日紧闭门窗，室内CO浓度达到设定值时，起动送、排风机并发出警报，确保空气品质及生命安全。
工作原理
太阳能发电
利用太阳能发电系统所接受到的阳光对蓄电池进行充电同时供应电力给模型屋，当没有阳光时，由蓄电池供电，不需再浪费其他的电力，可达到省电的效果。太阳能板如图一所示，其规格，电压:17.4V~21.7V，功率:16W，电流:0.93~1.00A。
照明功能
利用光敏电阻感测光源明暗度，当感测到亮度变暗时，电灯可以在必要时才启动照明系统，不会大白天也开着，浪费多余的电力。照明电路图，如图二。
温度感测
本作品是利用AD590温度感测器，其电路图如图三所示，当感测器侦测温度高于设定值，即启动洒水系统及风扇来达到降温功能，另也于LCD显示温度。
液面控制系统
启动抽水帮浦和风扇，并让蓄水池中的水抽上屋顶然后洒水，可使室内的温度维持在舒适的范围，同时并可清洗太阳能板提高发电效率，一来节省人工，再来可回收水资源，可谓一举两得。液面控制系统如图四。
防盗功能
使用RFID感测磁卡，若未感应磁卡强制进入屋内，警报器启动并传送讯息至手机，这样一来，居家有状况的时候，可以迅速接到讯息，并做紧急的处理。
侦烟系统
侦测到浓烟或CO时，启动警报器，CO是较不容易查觉到的，室内CO浓度达到设定值时，起动送、排风机并发出警报，确保空气品质及生命安全，其侦烟系统电路图如图五所示。
软体部分
本作品温控之软体流程图，如图七。
使用HOLTEK MCU之主要核心功能
将温度感测电路中，AD590转换后的值，经由HT46RU232晶片做A/D转换，并转换成温度值，并且判断该值是否高于设定值，若超出范围，则启动洒水系统和风扇，另防盗方面，则利用UART做为RFID的资料传输，并由晶片控制门开启的条件，当门不正当开启时或误刷三次，警报器响，并传送讯息至居家主人手机。本作品防盗系统之软体流程图，如图八所示。
作品结构
硬体部分
本作品之硬体部分之架构图，如图六所示。温度感测电路所读取到的值，输入至HT46RU232晶片，经由晶片做A/D转换后，将转换后的值换算成温度，并设定抽水帮浦、风扇的启动条件。
利用感应器发射无线电波，触动感应范围内的RFID标签，藉由电磁感应产生电流，供应RFID标签上的晶片运作并发出电磁波回应感应器，利用UART与RFID进行资料传输，与防盗电路结合，并同时利用晶片控制防盗门。
测试方法
我们的作品主要是以感应为主，而功能主要的能源为太阳能，以下功能皆使用太阳能发电。
功能测试
- 照明:使用可变电阻(VR)控制光敏电阻之灵敏度，当手放置光敏电阻上方时，光敏电阻侦测到天色暗下来后，自动将继电器动作，使灯亮。
- 侦烟系统:点燃蚊香藿香,当烟雾浓度到达一定值时,侦烟系统会感应而让系统启动。
- 温度感测:以AD590作为温度感测元件,利用吹风机使温度产生变化,当温升超过设定值时,启动洒水系统和小风扇。
- 防盗系统: 以设计一系统利用晶片RFID控制防盗门登入的简易帐号管理，如新增、删除与修改帐号，并纪录帐号登入后的存取动作与时间。使用接收RFID读取磁卡资料，将感测到的身份资料进行身份侦测确认，当比对确认无误即允许防盗门开启，倘若比对以三次(可依需求设定)为错误时，系统将发出警报器，以达到无线短距具安全性防盗门管控要求。
测试条件及环境
太阳能充电电路:在有太阳的地方或是阴暗处。
- 侦烟:有危险气体之场所
- 温度感测:利用吹风机使温度变化
- 防盗系统:未感应，门开启感应后门开启
- 照明:昏暗的地方
测试结果
- 亮度不足-照明系统启动。
- 感测到烟雾-侦烟系统启动。
- 温度高于设定值-洒水系统启动。
- RFID身分比对高于设定值-防盗系统启动。
（作者为远东科技大学电机工程系指导老师：洪美玲、林瑞升；参赛队员：杨正惟、林志全、李勋等）
参考资料
- 1.单晶片控制与网路传输使用HT48R系列晶片，张庆龙 编著， 全华书局。
- 2.稳压电源电路集，林文德编译，全华书局。
- 3.USB微控制器应用实务一使用HT46RB[拼经济版]，张义和编著，全华书局。
- 4.主流电脑辅助电路设计Protel99SE[拼经济版] ,张义和编著,全华书局。
- 5.805120单晶片C语言设计实务，杨明丰编著。
- 6.电子实习与专题制作，卢明智编著，全华书局。
- 7.全例说Altium Designer，张义和编著，新文京书局。
相關作者
相關产业类别
相關关键字
相關组织
相關网站单元