CN106162984A - 双光传感器led路灯控制系统 - Google Patents

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郭若楠
白清城
胡敬儒
缪思恩
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Zhejiang University ZJU
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Zhejiang University ZJU
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    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双光传感器路灯控制系统，包括安装在路灯灯头上部用于测量环境亮度的第一光传感器，安装在灯杆下部且在路灯照射范围内用于测量路面亮度的第二光传感器；安装在路灯灯头上的控制电路板，所述的控制电路板包括单片机以及远程电脑通信模块；所述的第一光传感器、第二光传感器、远程电脑通信模块均分别与单片机相连。本发明的双光传感器路灯控制系统可智能调节路灯亮度，即使在不同环境亮度，或者环境亮度与路面亮度不同时，使路面亮度始终维持在设定范围内，可同时实现满足亮度需求且能耗最低。

Description

双光传感器LED路灯控制系统
技术领域
本发明涉及一种双光传感器LED路灯控制系统，该系统可将路面亮度始终控制在合适范围内。
背景技术
PWM脉宽调制控制LED路灯亮度是一种已经很成熟的技术。由于LED本身是二极管，允许开关速度达到微秒以上，因此只要将其电源改为脉冲源，用改变脉宽的方法，即可改变其亮度。
近几年来，LED路灯以其节能、控制方便等众多优点已逐渐成为路灯行业的重要组成部分。传统的LED智能路灯一般只检测此时的环境亮度，据此控制路灯的发射亮度。实际生活中，常常会有如下问题：路面亮度过高(如路灯安装过密导致)浪费电能、路灯亮度过低(如雾天导致)影响道路安全等，需要将路面亮度始终控制在最佳范围内，以同时达到能耗低且满足需求的目的。。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种双光传感器LED路灯控制系统，该系统可实时检测环境亮度及路面亮度，从而有效地调节路灯实时亮度以满足需求且使得能耗最低。
本发明的双光传感器LED路灯控制系统，包括安装在路灯灯头上部用于测量环境亮度的第一光传感器，安装在灯杆下部且在路灯照射范围内用于测量路面亮度的第二光传感器；安装在路灯灯头上的控制电路板，所述的控制电路板包括单片机以及远程电脑通信模块；所述的第一光传感器、第二光传感器、远程电脑通信模块均分别与单片机相连。
上述技术方案中，所述的路灯灯杆上还安装有用于选择手动控制或自动控制的模式选择开关、手动调光模块；所述的手动调光模块包括手动调光旋钮，通过调节该手动调光旋钮可调节单片机产生PWM脉宽调制信号的占空比。
应用上述的双光传感器LED路灯控制系统进行控制的方法，具体如下：第一光传感器将实时采集的环境亮度信息light1、第二光传感器将实时采集的路面亮度信息light2均传输至单片机，单片机将light1与预先设定的白天黑夜环境亮度分界值L3进行比较，当light1>L3，则认为是白天，单片机产生占空比D(0<＝D<＝100，占空比是指脉冲信号的通电时间与通电周期之比)为0的PWM脉宽调制信号，控制路灯发射亮度为0；当light1<L3，则认为是黑夜，单片机将light2与预先设定的路面最佳亮度下限L1及上限L2进行比较，调整占空比从而调整路灯亮度。
具体而言，当light2>L2时，D减少一定值△d，即占空比减小一定值；当light2<L1时，D增加一定值△d，即占空比增加一定值；当L1<light2<L2时，占空比不变。不同的PWM脉宽调制占空比信号可控制路灯发射亮度变化，路灯发射亮度又会改变此时的light2大小，如此循环，最终会使得L1<light2<L2，即路面亮度在设定的最佳范围，此时路灯发射亮度稳定，直到外界因素改变路面亮度，重复循环，再次达到稳定。
远程电脑通信模块可以将单片机与远程电脑相连接，单片机将环境亮度light1，路面亮度light2，占空比D发送给远程电脑，用于实时监测；远程电脑可以输入数据给单片机。该数据包括：设定的路面最佳亮度范围L1～L2，白天与黑夜的环境亮度分界值L3。
本发明的有益效果是：本发明的系统通过设置两个光传感器可以将路面的亮度始终控制在设定的最佳范围内，可以有效解决1)路面亮度过高浪费电能的问题：路灯安装过密导致路面亮度过高；路灯夜晚所处环境过亮导致路面亮度过亮，如处于常亮建筑外；路灯处在路面拐弯内侧，内侧路面过亮；等等。2)路面亮度过低，如雾天导致，影响道路安全等问题。同时，该系统采用比较循环控制，只需校准第一、二光传感即可，方便安装测试，平时全自动控制方便路灯使用。而且该系统兼顾手动控制与远程监示控制，方便路灯的运行管理与实时控制。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图；
图2是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1、2所示，本发明包括安装在路灯灯杆上的模式选择开关1；安装在路灯灯杆上的手动调光模块2；安装在路灯灯头上部的第一光传感器3，用于测量环境亮度light1；安装在灯杆上，接近地面且在路灯照射范围内的第二光传感器4，用于测量实时的路面亮度light2；安装在路灯灯头上的控制电路板5。
具体的控制流程如下：
通过模式选择开关，将此时模式的选择信号输入到控制电路板中，用于选择此时的控制模式，即手动控制或自动控制。
在自动控制模式下，第一光传感器接收到此时的环境亮度light1，将环境亮度信号传至控制电路板的单片机内，单片机将此时的环境亮度与设定值L3(L3>L2，为设定的白天与黑夜的环境亮度分界值)，若light1>L3，则认为是白天，此时，单片机产生占空比D(0<＝D<＝100，占空比是指脉冲信号的通电时间与通电周期之比)为0的PWM脉宽调制信号，控制路灯发射亮度为0。若light1<L3，则认为是黑夜，此时第二光传感器采集接收到此时的路面亮度light2。通过light2比较循环控制此时的PWM脉宽调制模块的占空比D，从而控制此时的路灯发射亮度。具体而言，当light2>L2时，D减少一定值△d，即占空比减小一定值；当light2<L1时，D增加一定值△d，即占空比增加一定值；当L1<light2<L2时，占空比不变。不同的PWM脉宽调制占空比信号通过场效应管控制路灯发射亮度变化，路灯发射亮度又会改变此时的light2大小，如此循环，最终会使得L1<light2<L2，即路面亮度在设定的最佳范围，此时路灯发射亮度稳定，直到外界因素改变路面亮度，重复循环，再次达到稳定。
在手动控制模式下，调节手动调光模块的调光旋钮，输入相应模拟信号至控制电路板，通过AD转化变为数字信号，计算出相应的占空比，通过PWM脉宽调制模块控制路灯亮度变化。
远程电脑通信模块将单片机与远程电脑相连接。单片机将环境亮度light1，路面亮度light2，占空比D发送给远程电脑，用于实时监测；远程电脑可以输入数据给单片机。该数据包括：设定的路面最佳范围L1～L2，白天与黑夜的环境亮度分界值L3。

Claims (5)

1.一种双光传感器LED路灯控制系统，其特征在于：包括安装在路灯灯头上部用于测量环境亮度的第一光传感器(3)，安装在灯杆下部且在路灯照射范围内用于测量路面亮度的第二光传感器(4)；安装在路灯灯头上的控制电路板(5)，所述的控制电路板(5)包括单片机以及远程电脑通信模块；所述的第一光传感器(3)、第二光传感器(4)、远程电脑通信模块均分别与单片机相连。
2.根据权利要求1所述的双光传感器LED路灯控制系统，其特征在于，所述的路灯灯杆上还安装有用于选择手动控制或自动控制的模式选择开关(1)，模式选择开关与单片机相连。
3.根据权利要求2所述的双光传感器LED路灯控制系统，其特征在于，所述的路灯灯杆上还安装有手动调光模块(2)，所述的手动调光模块包括手动调光旋钮，通过调节该手动调光旋钮可调节单片机产生PWM脉宽调制信号的占空比。
4.应用如权利要求1所述的双光传感器LED路灯控制系统进行控制的方法，其特征在于，该方法具体如下：第一光传感器将实时采集的环境亮度信息light1、第二光传感器将实时采集的路面亮度信息light2均传输至单片机，单片机将light1与预先设定的白天黑夜环境亮度分界值L3进行比较，当light1>L3，单片机产生占空比D为0的PWM脉宽调制信号，控制路灯发射亮度为0；当light1<L3，单片机将light2与预先设定的路面最佳亮度下限L1及上限L2进行比较，调整占空比从而调整路灯亮度。
5.如权利要求4所述的双光传感器LED路灯控制系统进行控制的方法，其特征在于，当light1<L3，比较light2与L1、L2，具体如下：当light2>L2时，单片机控制占空比D减少一定值△d；当light2<L1时，单片机控制占空比D增加一定值△d；当L1<light2<L2时，单片机控制占空比维持不变。
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