由於石化能源及氣候變遷溫室效應影響，全球因應保護環境的呼聲中，積極發展及推動研發新的能源科技。目前提供使用的替代能源包含太陽能、風能、潮汐能、地熱能與生質能等等。然而在發展的再生能源中，以太陽能發電技術最為成熟，且具有取之不盡、用之不竭與無噪音、污染之諸多優點。
本作品以盛群公司所提供的HOLTEK MCU為控制核心，設計程式控制功能，利用太陽能發電系統提供居家生活之供電電源，達到綠能智慧型居家安全系統，期使達成節能減碳之成效及居家安全智慧型系統之優質生活品質。
本作品利用HT46RU232晶片為核心，設置防盜功能和溫控系統，而溫控部分採用AD590溫度感測元件，當達到設定溫度時即啟動灑水降溫系統及開啟風扇，同時兼具水資源回收儲存，此項功能可同時兼具節省水資源及調節室內空間溫度，維持在生活舒適的範圍內。
夜晚時可自動啟動照明設備提供室內、外空間照明光源。本作品也同時設置防災偵煙系統及使用RFID感測磁卡並應用於防盜門鎖，當門鎖不正當被開啟時，啟動警報，並將警報訊號傳送至手機，減少失竊率，提高居家生活安全。
前言
由於近年來地球面臨全球暖化的問題，同時也感受到能源嚴重性短缺枯竭，因此，本團隊由老師指導、同學共同思索創作有關再生能源的作品，並以相關太陽能發電系統為替代能源，提供居家生活之供電電源，供應綠色智慧型居家安全系統之照明系統、防盜系統、溫度感測、偵煙系統、偵測一氧化碳、灑水降溫，使其達成節能減碳之成效及居家安全智慧型系統之優質生活品質。
我們利用太陽能發電系統驅動抽水幫浦、防盜系統、偵煙裝置、風扇，抽水幫浦和風扇方面是由HT46RU232晶片片來控制，溫度如果超出所設定的範圍時，將啟動抽水幫浦和風扇，並讓蓄水池中的水抽上屋頂然後灑水下來，以達到室內降溫的功能。而防盜系統和偵煙系統同樣也是用晶片來驅動,前者用來偵測是否有非法者進入該房子內，而做警報的作用，並利用藍芽傳送訊息至手機，後者是偵測是否有火災發生，在偵測器之內部有一個「發光部」所發出的光由另一個「受光部」完全接收，當有煙粒子進入探測器內部時，阻礙了「受光部」接收光源達某一程度時，探測器即動作。
本作品創新處及實用性如下
- (1) 使用太陽能發電系統，提供智慧型居家安全系統之電源系統供電功能，節省電力。
- (2) 設立儲水槽，提供雨天儲水功能及晴天高溫灑水降溫功能，同時並可即時回收，再次利用，達到節省水資源之成效。
- (3) 使用RFID感測磁卡並應用於防盜門，當門鎖不正常被開啟時，啟動警報，並將警報訊號傳送至手機，減少失竊率，提高居家生活安全，冬天使用瓦斯熱水器及平日緊閉門窗，室內CO濃度達到設定值時，起動送、排風機並發出警報，確保空氣品質及生命安全。
工作原理
太陽能發電
利用太陽能發電系統所接受到的陽光對蓄電池進行充電同時供應電力給模型屋，當沒有陽光時，由蓄電池供電，不需再浪費其他的電力，可達到省電的效果。太陽能板如圖一所示，其規格，電壓:17.4V~21.7V，功率:16W，電流:0.93~1.00A。
照明功能
利用光敏電阻感測光源明暗度，當感測到亮度變暗時，電燈可以在必要時才啟動照明系統，不會大白天也開著，浪費多餘的電力。照明電路圖，如圖二。
溫度感測
本作品是利用AD590溫度感測器，其電路圖如圖三所示，當感測器偵測溫度高於設定值，即啟動灑水系統及風扇來達到降溫功能，另也於LCD顯示溫度。
液面控制系統
啟動抽水幫浦和風扇，並讓蓄水池中的水抽上屋頂然後灑水，可使室內的溫度維持在舒適的範圍，同時並可清洗太陽能板提高發電效率，一來節省人工，再來可回收水資源，可謂一舉兩得。液面控制系統如圖四。
防盜功能
使用RFID感測磁卡，若未感應磁卡強制進入屋內，警報器啟動並傳送訊息至手機，這樣一來，居家有狀況的時候，可以迅速接到訊息，並做緊急的處理。
偵煙系統
偵測到濃煙或CO時，啟動警報器，CO是較不容易查覺到的，室內CO濃度達到設定值時，起動送、排風機並發出警報，確保空氣品質及生命安全，其偵煙系統電路圖如圖五所示。
軟體部分
本作品溫控之軟體流程圖，如圖七。
使用HOLTEK MCU之主要核心功能
將溫度感測電路中，AD590轉換後的值，經由HT46RU232晶片做A/D轉換，並轉換成溫度值，並且判斷該值是否高於設定值，若超出範圍，則啟動灑水系統和風扇，另防盜方面，則利用UART做為RFID的資料傳輸，並由晶片控制門開啟的條件，當門不正當開啟時或誤刷三次，警報器響，並傳送訊息至居家主人手機。本作品防盜系統之軟體流程圖，如圖八所示。
作品結構
硬體部分
本作品之硬體部分之架構圖，如圖六所示。溫度感測電路所讀取到的值，輸入至HT46RU232晶片，經由晶片做A/D轉換後，將轉換後的值換算成溫度，並設定抽水幫浦、風扇的啟動條件。
利用感應器發射無線電波，觸動感應範圍內的RFID標籤，藉由電磁感應產生電流，供應RFID標籤上的晶片運作並發出電磁波回應感應器，利用UART與RFID進行資料傳輸，與防盜電路結合，並同時利用晶片控制防盜門。
測試方法
我們的作品主要是以感應為主，而功能主要的能源為太陽能，以下功能皆使用太陽能發電。
功能測試
- 照明:使用可變電阻(VR)控制光敏電阻之靈敏度，當手放置光敏電阻上方時，光敏電阻偵測到天色暗下來後，自動將繼電器動作，使燈亮。
- 偵煙系統:點燃蚊香或香，當煙霧濃度到達一定值時，偵煙系統會感應而讓系統啟動。
- 溫度感測:以AD590做為溫度感測元件，利用吹風機使溫度產生變化，當溫升超過設定值時，啟動灑水系統和小風扇。
- 防盜系統: 以設計一系統利用晶片RFID控制防盜門登入的簡易帳號管理，如新增、刪除與修改帳號，並紀錄帳號登入後的存取動作與時間。使用接收RFID讀取磁卡資料，將感測到的身份資料進行身份偵測確認，當比對確認無誤即允許防盜門開啟，倘若比對以三次(可依需求設定)為錯誤時，系統將發出警報器，以達到無線短距具安全性防盜門管控要求。
測試條件及環境
太陽能充電電路:在有太陽的地方或是陰暗處。
- 偵煙:有危險氣體之場所
- 溫度感測:利用吹風機使溫度變化
- 防盜系統:未感應，門開啟感應後門開啟
- 照明:昏暗的地方
測試結果
- 亮度不足-照明系統啟動。
- 感測到煙霧-偵煙系統啟動。
- 溫度高於設定值-灑水系統啟動。
- RFID身份比對高於設定值-防盜系統啟動。
（作者為遠東科技大學電機工程系指導老師：洪美玲、林瑞昇；參賽隊員：楊正惟、林志全、李勳等）
參考資料
- 1.單晶片控制與網路傳輸使用HT48R系列晶片，張慶龍 編著， 全華書局。
- 2.穩壓電源電路集，林文德編譯，全華書局。
- 3.USB微控制器應用實務一使用HT46RB[拼經濟版]，張義和編著，全華書局。
- 4.主流電腦輔助電路設計Protel99SE[拼經濟板] ，張義和編著，全華書局。
- 5.805120單晶片C語言設計實務，楊明豐編著。
- 6.電子實習與專題製作，盧明智編著，全華書局。
- 7.全例說Altium Designer，張義和編著，新文京書局。
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