CN104519648B - 一种路灯节能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电路领域，特别涉及一种路灯节能控制系统。包括插座、整流器、补偿电容、用于控制路灯开关的触发器和用于控制路灯启动所耗费时间的单灯节能控制器；所述单灯节能控制器包括三个输出端，一端与所述整流器串联后连接插座的火线，另一端与所述触发器串联后连接插座的零线；所述路灯和所述补偿电容分别与所述触发器并联连接。本发明的节能控制系统是通过电子开关缩短路灯开启时间的方案来实现节能的目的，具有节电率高、各种成本低、可靠性高、便于维护等优点，同时通过加装载波通信模块可实现远程抄表、远程节电率控制、远程故障报警，大幅提高了本发明的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域，特别涉及一种路灯节能控制系统。
背景技术
城市路灯系统在营造宜居环境、为人民提供生活便利的同时，也消耗着大量的电力能源。而现有路灯系统功率几乎是固定不变的，不能根据电网的波动、照度需求、照明时段进行实时调整，导致目前城市路灯照明的电能利用率还不到65％，电能浪费非常严重，所以存在很大的节能空间。而目前市面上的路灯节能系统主要是通过串联节能环(电感)，调整电流来实现，但是这种节能方案存在节电率低、硬件成本高、改造维护成本高等很多缺点，因此需要开发一种适用性广泛的新的路灯节能控制系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种路灯节能控制系统，解决了现有技术的路灯节能系统节电率低、硬件成本高、改造维护成本高的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种路灯节能控制系统，包括插座、整流器、补偿电容、用于控制路灯开关的触发器和用于控制路灯启动所耗费时间的单灯节能控制器；所述单灯节能控制器包括三个输出端，一端与所述整流器串联后连接插座的火线，另一端连接到所述插座的零线，第三端与所述触发器串联后连接到所述插座的零线；所述路灯和所述补偿电容分别与所述触发器并联连接。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，所述单灯节能控制器包括工作电源电路、检测控制电路和主回路控制电路，所述工作电源电路向所述检测控制电路输出同步整流电流并向所述主回路控制电路输出电压；所述检测控制电路用于检测所述路灯的电压，并经AD转换后输出到所述主回路控制电路，控制路灯的开启时间；所述主回路控制电路用于控制所述路灯的关断。
进一步的，所述工作电源电路包括三端稳压器U3、整流桥PR1和整流桥PR2；所述三端稳压器U3包括接地端、输出端和输入端，所述三端稳压器U3的输出端连接所述主回路控制电路的输入端，所述三端稳压器U3的输入端连接所述整流桥PR1的接口3，所述整流桥PR1的接口4接地，所述整流桥PR1的接口1和接口2分别连接稳压二极管D1的两端；所述整流桥PR1的接口2还依次与电容C1、电阻R3串联后与插座的零线连接，所述整流桥PR1的接口1还依次与电容C2、电阻R4串联后与插座的火线连接；所述整流桥PR2的接口1和接口2分别连接电阻R10的两端，所述电阻R10的一端与电阻R1串联后连接所述插座的火线，所述电阻R10的另一端与电阻R2串联后连接所述插座的零线；所述整流桥PR2的接口4接地，接口3向所述检测控制电路输出同步整流电流。
进一步的，所述主回路控制电路包括光电耦合器U2和双向晶闸管SC1；所述光电耦合器U2的输入接口1与电阻R9串联后连接到5伏电源，所述光电耦合器U2的输出接口6连接所述双向晶闸管SC1的控制级G极，所述光电耦合器U2的输出接口4与电阻R11串联后连接所述双向晶闸管SC1的第一阳极，所述双向晶闸管的第二阳极与所述路灯串联；所述光电耦合器U2的输入接口2与所述检测控制电路的信号输出端相连接。
进一步的，所述检测控制电路包括单片机U1和光电耦合器U4；所述光电耦合器U4为四端光电耦合器，包括接口1、接口2、接口3和接口4，所述接口1连接到外围接口J1，所述接口2与电阻R18串联后连接到外围接口J1，所述接口3分别和电阻R17、电容C8串联后接地，且所述接口3还与所述单片机U1的GP1接口相连接，所述接口4连接5伏电源；所述单片机U1的GP2端与电阻R7串联后连接到5伏电源，且所述单片机U1的GP2端与三极管Q1的集电极相连接；所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极依次与电阻R5、二极管D3、电阻R12串联后连接到所述单片机U1的GP0端，用于将检测到的路灯两端的电压值发送给所述单片机U1；且所述三极管Q1的基极还与电阻R6串联后接地；所述单片机U1的GP5端连接所述主回路控制电路，向所述主回路控制电路发送用于控制路灯开启时间的控制信号。本实施例的检测控制电路用于检测到路灯两端的电压，通过检测电压的高低控制路灯的开启时间，从而控制路灯的亮度，比如当检测到一盏路灯的电压较低，则可以优先选择开启该盏路灯，从而让该盏路灯先亮。
进一步的，所述主回路控制电路还包括用于关闭路灯延时开关功能的继电器控制电路，所述继电器控制电路包括继电器K1，场效应管Q2和场效应管Q3，所述场效应管Q3的源极接地，所述场效应管Q3的栅极与电阻R16串联后连接到所述检测控制电路中单片机U1的输出端GP4，所述单片机U1通过输出端GP4向所述继电器控制电路输出开关信号；所述场效应管Q3漏极连接所述场效应管Q2的栅极，且所述场效应管Q3漏极还与电阻R15串联后连接到5伏电源；所述场效应管Q2的源极接地；所述场效应管Q2的漏极连接继电器K1，且所述场效应管Q2的漏极与二极管串联后连接12伏电源；所述继电器K1包括两个转换触点，其中一个转换触点用于断开所述继电器控制电路，另一个转换触点与所述光电耦合器U2的输出端6和所述双向晶闸管SC1第一阳极之间的结点相连接。所述继电器控制电路的输入端与检测控制电路的一个输出端相连接，当不需要进行节能时，所述检测控制电路向所述继电器控制电路发送检测信号，所述继电器控制电路直接连接到双向晶闸管，通过双向晶闸管控制路灯开启，从而关闭路灯延时开关功能。
进一步的，所述单片机U1上还设有交流载波通信模块和远程通信接口。
本发明的有益效果是：本发明的节能控制系统可以按时段固定调整节能比或者通过远程控制模块在后台总控中心调整节能比，从而实现单灯开关，并通过电子开关缩短路灯开启时间的方案来实现节能的目的，具有节电率高、各种成本低、可靠性高、便于维护等优点，同时通过加装载波通信模块可实现远程抄表、远程节电率控制、远程故障报警，大幅提高了本发明的应用范围。
附图说明
图1为本发明路灯节能控制系统的电路连接示意图；
图2为本发明单灯节能控制器的电路连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明路灯节能控制系统的电路连接示意图，包括插座、整流器、补偿电容、用于控制路灯开关的触发器和用于控制路灯启动所耗费时间的单灯节能控制器；所述单灯节能控制器包括三个输出端，一端与所述整流器串联后连接插座的火线，另一端连接到所述插座的零线，第三端与所述触发器串联后连接到所述插座的零线；所述路灯和所述补偿电容分别与所述触发器并联连接。
本发明的单灯节能控制器包括工作电源电路、检测控制电路和主回路控制电路，所述工作电源电路向所述检测控制电路输出同步整流电流并向所述主回路控制电路输出电压；所述检测控制电路用于检测所述路灯的电压，并经AD转换后输出到所述主回路控制电路，控制路灯的开启时间；所述主回路控制电路用于控制所述路灯的关断，如图1所示。
本实施例中，所述工作电源电路包括三端稳压器U3、整流桥PR1和整流桥PR2；所述三端稳压器U3包括接地端、输出端和输入端，所述三端稳压器U3的输出端连接所述主回路控制电路的输入端，所述三端稳压器U3的输入端连接所述整流桥PR1的接口3，所述整流桥PR1的接口4接地，所述整流桥PR1的接口1和接口2分别连接稳压二极管D1的两端；所述整流桥PR1的接口2还依次与电容C1、电阻R3串联后与插座的零线连接，所述整流桥PR1的接口1还依次与电容C2、电阻R4串联后与插座的火线连接；所述整流桥PR2的接口1和接口2分别连接电阻R10的两端，所述电阻R10的一端与电阻R1串联后连接所述插座的火线，所述电阻R10的另一端与电阻R2串联后连接所述插座的零线；所述整流桥PR2的接口4接地，接口3向所述检测控制电路输出同步整流电流。
本实施例中，所述主回路控制电路包括光电耦合器U2和双向晶闸管SC1；所述光电耦合器U2的输入接口1与电阻R9串联后连接到5伏电源，所述光电耦合器U2的输出接口6连接所述双向晶闸管SC1的控制级G极，所述光电耦合器U2的输出接口4与电阻R11串联后连接所述双向晶闸管SC1的第一阳极，所述双向晶闸管的第二阳极与所述路灯串联；所述光电耦合器U2的输入接口2与所述检测控制电路的信号输出端相连接。
本实施例中，所述检测控制电路包括单片机U1和光电耦合器U4；所述光电耦合器U4为四端光电耦合器，包括接口1、接口2、接口3和接口4，所述接口1连接到外围接口J1，所述接口2与电阻R18串联后连接到外围接口J1，所述接口3分别和电阻R17、电容C8串联后接地，且所述接口3还与所述单片机U1的GP1接口相连接，所述接口4连接5伏电源；所述单片机U1的GP2端与电阻R7串联后连接到5伏电源，且所述单片机U1的GP2端与三极管Q1的集电极相连接；所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极依次与电阻R5、二极管D3、电阻R12串联后连接到所述单片机U1的GP0端，用于将检测到的路灯两端的电压值发送给所述单片机U1；且所述三极管Q1的基极还与电阻R6串联后接地；所述单片机U1的GP5端连接所述主回路控制电路，向所述主回路控制电路发送用于控制路灯开启时间的控制信号。
本实施例中，所述主回路控制电路还包括用于关闭路灯延时开关功能的继电器控制电路，所述继电器控制电路包括继电器K1，场效应管Q2和场效应管Q3，所述场效应管Q3的源极接地，所述场效应管Q3的栅极与电阻R16串联后连接到所述检测控制电路中单片机U1的输出端GP4，所述单片机U1通过输出端GP4向所述继电器控制电路输出开关信号；所述场效应管Q3漏极连接所述场效应管Q2的栅极，且所述场效应管Q3漏极还与电阻R15串联后连接到5伏电源；所述场效应管Q2的源极接地；所述场效应管Q2的漏极连接继电器K1，且所述场效应管Q2的漏极与二极管串联后连接12伏电源；所述继电器K1包括两个转换触点，其中一个转换触点用于断开所述继电器控制电路，另一个转换触点与所述光电耦合器U2的输出端6和所述双向晶闸管SC1第一阳极之间的结点相连接。本实施例中，所述继电器控制电路的输入端与检测控制电路的一个输出端相连接，当不需要进行节能时，所述检测控制电路向所述继电器控制电路发送检测信号，所述继电器控制电路直接连接到双向晶闸管，通过双向晶闸管控制路灯开启，从而关闭路灯延时开关功能。
本实施例中，所述工作电源电路的三端稳压器U3型号为78M05，整流桥PR1、整流桥PR2型号均为MB6S，所述主回路电路的光电耦合器U2型号为MOC3052，继电器型号为YDL4100DC，所述检测控制电路中单片机型号为PIC16F675，三极管Q1型号为8050，光电耦合器U4为PC817。在其他实施例中，所述单片机上还设有交流载波通信模块和远程通信接口，则可实现远程抄表、远程节电率控制、远程故障报警等远程功能。
本发明的节能控制系统是通过电子开关缩短路灯开启时间的方案来实现节能的目的，所延迟的开关时间小于1.2US，能够节能60％～80％，具有节电率高、各种成本低、可靠性高、便于维护等优点，同时通过加装载波通信模块可实现远程抄表、远程节电率控制、远程故障报警，大幅提高了本发明的应用范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种路灯节能控制系统，其特征在于：包括插座、整流器、补偿电容、用于控制路灯开关的触发器和用于控制路灯启动所耗费时间的单灯节能控制器；所述单灯节能控制器包括三个输出端，一端与所述整流器串联后连接插座的火线，另一端连接到所述插座的零线，第三端与所述触发器串联后连接到所述插座的零线；所述路灯和所述补偿电容分别与所述触发器并联连接；
所述单灯节能控制器包括工作电源电路、检测控制电路和主回路控制电路，所述工作电源电路向所述检测控制电路输出同步整流电流并向所述主回路控制电路输出电压；所述检测控制电路用于检测所述路灯的电压，并经AD转换后输出到所述主回路控制电路，控制路灯的开启时间；所述主回路控制电路用于控制所述路灯的关断；
所述工作电源电路包括三端稳压器U3、整流桥PR1和整流桥PR2；所述三端稳压器U3包括接地端、输出端和输入端，所述三端稳压器U3的输出端连接所述主回路控制电路的输入端，所述三端稳压器U3的输入端连接所述整流桥PR1的接口3，所述整流桥PR1的接口4接地，所述整流桥PR1的接口1和接口2分别连接稳压二极管D1的两端；所述整流桥PR1的接口2还依次与电容C1、电阻R3串联后与插座的零线连接，所述整流桥PR1的接口1还依次与电容C2、电阻R4串联后与插座的火线连接；所述整流桥PR2的接口1和接口2分别连接电阻R10的两端，所述电阻R10的一端与电阻R1串联后连接所述插座的火线，所述电阻R10的另一端与电阻R2串联后连接所述插座的零线；所述整流桥PR2的接口4接地，接口3向所述检测控制电路输出同步整流电流；
所述主回路控制电路包括光电耦合器U2和双向晶闸管SC1；所述光电耦合器U2的输入接口1与电阻R9串联后连接到5伏电源，所述光电耦合器U2的输出接口6连接所述双向晶闸管SC1的控制级G极，所述光电耦合器U2的输出接口4与电阻R11串联后连接所述双向晶闸管SC1的第一阳极，所述双向晶闸管的第二阳极与所述路灯串联；所述光电耦合器U2的输入接口2与所述检测控制电路的信号输出端相连接；
所述检测控制电路包括单片机U1和光电耦合器U4；所述光电耦合器U4为四端光电耦合器，包括接口1、接口2、接口3和接口4，所述接口1连接到外围接口J1，所述接口2与电阻R18串联后连接到外围接口J1，所述接口3分别和电阻R17、电容C8串联后接地，且所述接口3还与所述单片机U1的GP1接口相连接，所述接口4连接5伏电源；所述单片机U1的GP2端与电阻R7串联后连接到5伏电源，且所述单片机U1的GP2端与三极管Q1的集电极相连接；所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的基极依次与电阻R5、二极管D3、电阻R12串联后连接到所述单片机U1的GP0端，用于将检测到的路灯两端的电压值发送给所述单片机U1；且所述三极管Q1的基极还与电阻R6串联后接地；所述单片机U1的GP5端连接所述主回路控制电路，向所述主回路控制电路发送用于控制路灯开启时间的控制信号。
2.根据权利要求1所述的路灯节能控制系统，其特征在于：所述主回路控制电路还包括用于关闭路灯延时开关功能的继电器控制电路，所述继电器控制电路包括继电器K1，场效应管Q2和场效应管Q3，所述场效应管Q3的源极接地，所述场效应管Q3的栅极与电阻R16串联后连接到所述检测控制电路中单片机U1的输出端GP4，所述单片机U1通过输出端GP4向所述继电器控制电路输出开关信号；所述场效应管Q3漏极连接所述场效应管Q2的栅极，且所述场效应管Q3漏极还与电阻R15串联后连接到5伏电源；所述场效应管Q2的源极接地；所述场效应管Q2的漏极连接继电器K1，且所述场效应管Q2的漏极与二极管串联后连接12伏电源；所述继电器K1包括两个转换触点，其中一个转换触点用于断开所述继电器控制电路，另一个转换触点与所述光电耦合器U2的输出端6和双向晶闸管SC1第一阳极之间的结点相连接。
3.根据权利要求2所述的路灯节能控制系统，其特征在于：所述单片机U1上还设有交流载波通信模块和远程通信接口。
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