CN112584582A - 一种路灯控制电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种路灯控制电路及其控制方法，控制电路包括：控制器、译码器、自耦变压器、多个接触器和路灯，译码器设有输入端和多个输出端，自耦变压器的绕组上设有多个输入触头和一个输出触头，任意两个输入触头对应的变压器变比均不相同，接触器的个数与输入触头的个数相同，且多个接触器与多个输入触头一一对应，接触器的个数还与译码器的输出端的个数相同，且多个接触器与译码器的多个输出端一一对应，各个输入触头分别通过对应的接触器的主触点连接至电源，自耦变压器的输出触头与路灯电连接，译码器的各个输出端分别与对应的接触器的辅助触点电连接，译码器的输入端与控制器电连接。本发明的路灯控制电路不会产生谐波，且结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种路灯控制电路及其控制方法。
背景技术
众所周知，路灯作为重要的道路基础设施，在美化城市和保障道路交通安全等方面有着重要作用，随着城市建设的不断推进，路灯的数量不断增加，路灯的耗电量也越来越高，为了节能，现有技术中常通过控制路灯电压的方式来降低路灯的耗电量。
目前，常基于可控硅斩波原理，通过晶闸管或可控硅的导通角对电网输入的电压正弦波进行斩波，降低输出电压的平均值，实现控制电压的目的。但是斩波会使输出电压无法实现正弦波输出，会出现大量谐波，对电网系统造成谐波污染，危害很大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何减少电路中的谐波，提供一种路灯控制电路及其控制方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
第一方面，本发明提供的一种路灯控制电路，包括：控制器、译码器、自耦变压器、多个接触器和路灯，所述译码器设有输入端和多个输出端，所述自耦变压器的绕组上设有多个输入触头和一个输出触头，任意两个所述输入触头对应的变压器变比均不相同，所述接触器的个数与所述输入触头的个数相同，且多个所述接触器与多个所述输入触头一一对应，所述接触器的个数还与所述译码器的输出端的个数相同，且多个所述接触器与所述译码器的多个输出端一一对应，所述自耦变压器的各个所述输入触头分别通过对应的所述接触器的主触点连接至电源，所述自耦变压器的所述输出触头与所述路灯电连接，所述译码器的各个输出端分别与对应的所述接触器的辅助触点电连接，且所述译码器的输入端与所述控制器电连接。
本发明的路灯控制电路的有益效果是：控制器输出控制信号，译码器将控制信号转换为多路输出，分别控制各个接触器吸合或断开，当一个接触器吸合时，自耦变压器输入端接入电源，通过自耦变压器进行变压，为路灯提供电源，由于不同的输入触头对应不同的变压器变比，因此接通不同的接触器，可以为路灯提供不同的输入电压。本发明的技术方案通过控制各个接触器吸合或断开，进而调节自耦变压器的变压器变比，能够根据需要调节路灯两端的电压，自耦变压器的输出为正弦波信号，不会产生谐波，且结构简单。
进一步，还包括多个放大电路，所述放大电路的个数与所述译码器的输出端的个数相同，且多个所述放大电路与所述译码器的多个输出端一一对应，所述译码器的各个输出端分别通过对应的所述放大电路连接至对应的所述接触器的辅助触点。
上述进一步方案的有益效果是：放大电路放大译码器输出的信号，使其能驱动接触器吸合，实现自耦变压器输入电压等级的切换。
进一步，所述放大电路包括三极管、二极管和电阻，所述三极管的集电极与所述二极管的阳极电连接，所述二极管的阴极与直流电源电连接，所述电阻与所述二极管并联，所述三极管的基极与对应的所述译码器的输出端电连接，所述三极管的发射极与对应的所述接触器的辅助触点电连接。
进一步，还包括用于提供实时时间的实时时钟装置，所述实时时钟装置与所述控制器的输入端电连接。
上述进一步方案的有益效果是：实时时钟装置用于提供精准的实时时间，便于可根据实时时间控制路灯两端的电压。
进一步，还包括电量检测电路，所述电量检测电路用于检测所述路灯两端的电压和/或流经所述路灯的电流，所述电量检测电路的输出端与所述控制器的输入端电连接。
上述进一步方案的有益效果是：电量检测电路用于检测路灯两端的电压或流经路灯的电流，可根据检测的电压或电流来调节路灯的输入电压，避免路灯过压或过流导致耗电量增加。
进一步，所述电量采集电路包括电压互感器、电流互感器和电量计量装置，所述电压互感器的检测端和所述电流互感器的检测端分别连接所述路灯的两端，所述电压互感器的输出端和所述电流互感器的输出端分别与所述电量计量装置的输入端电连接，所述电量计量装置的输出端与所述控制器的输入端电连接。
进一步，还包括存储器，所述存储器用于存储所述电量检测电路采集的电量信号，所述存储器与所述控制器电连接。
上述进一步方案的有益效果是：存储器用于存储电量检测电路检测的电量信号等。
进一步，还包括载波通信装置，所述载波通信装置与所述控制器电连接。
上述进一步方案的有益效果是：设置载波通信装置，便于控制器与上位机等设备通信。
第二方面，本发明提供了一种路灯控制方法，基于如上所述的路灯控制电路，所述路灯控制电路包括实时时钟装置，所述实时时钟装置与所述控制器的输入端电连接，所述路灯控制方法包括：
获取所述实时时钟装置输出的实时日期和实时时间；
将所述实时日期分别与预设的多个日期段进行对比，确定所有所述日期段中与所述实时日期对应的当前日期段，每个所述日期段分别对应多个时间段；
将所述实时时间分别与所述当前日期段对应的多个所述时间段进行对比，确定所有所述时间段中与所述实时时间对应的当前时间段，所述路灯在每个所述时间段内均配设有一个对应的输入电压；
根据所述当前时间段对应的所述输入电压控制对应的接触器吸合。
本发明的路灯控制方法的有益效果是：首先确定实时日期对应的当前日期段，每个日期段对应多个时间段，再确定实时时间对应的当前时间段，由于每个时间段对应一个输入电压，就可确定实时时间的路灯输入电压，最后根据该输入电压控制对应的接触器吸合，为路灯提供对应的输入电压。通过分日期段和分时间段控制路灯两端的输入电压，能够实现对路灯电压的精确控制，降低路灯的耗电量。
进一步，所述路灯控制电路还包括用于检测所述路灯两端电压的电量检测电路，所述电量检测电路的输出端与所述控制器的输入端电连接，所述路灯在每个所述时间段内均配设有一个对应的电压阈值范围，不同的所述接触器闭合时为所述路灯提供不同的所述输入电压，所述路灯控制方法还包括：
获取所述电量检测电路检测的所述路灯两端的实时电压；
确定所述实时电压是否在所述当前时间段对应的所述电压阈值范围内；
若是，则不做动作；
若所述实时电压大于所述电压阈值范围，则控制当前闭合的所述接触器断开，并控制电压值小于所述实时电压的任一所述输入电压对应的所述接触器闭合；
若所述实时电压小于所述电压阈值范围，则控制当前闭合的接触器断开，并控制电压值大于所述实时电压的任一所述输入电压对应的接触器闭合。
附图说明
图1为本发明实施例的一种路灯控制电路的电路连接示意图；
图2为本发明实施例的自耦变压器的连线示意图；
图3为本发明实施例的放大电路示意图；
图4为本发明实施例的控制器连线示意图；
图5为本发明实施例的一种路灯控制方法的流程示意图。
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和图2所示，本发明实施例提供的一种路灯控制电路，包括：控制器、译码器、自耦变压器、多个接触器和路灯，所述译码器设有输入端和多个输出端，所述自耦变压器的绕组上设有多个输入触头和一个输出触头，任意两个所述输入触头对应的变压器变比均不相同，所述接触器的个数与所述输入触头的个数相同，且多个所述接触器与多个所述输入触头一一对应，所述接触器的个数还与所述译码器的输出端的个数相同，且多个所述接触器与所述译码器的多个输出端一一对应，所述自耦变压器的各个所述输入触头分别通过对应的所述接触器的主触点连接至电源，所述自耦变压器的所述输出触头与所述路灯电连接，所述译码器的各个输出端分别与对应的所述接触器的辅助触点电连接，且所述译码器的输入端与所述控制器电连接。
本实施例中，控制器输出控制信号，译码器将控制信号转换为多路输出，分别控制各个接触器吸合或断开，当一个接触器吸合时，自耦变压器输入端接入电源，通过自耦变压器进行变压，为路灯提供电源，由于不同的输入触头对应不同的变压器变比，因此接通不同的接触器，可以为路灯提供不同的输入电压。本发明的技术方案通过控制各个接触器吸合或断开，进而调节自耦变压器的变压器变比，能够根据需要调节路灯两端的电压，自耦变压器的输出为正弦波信号，不会产生谐波，且结构简单。
具体地，自耦变压器是指初级线圈和次级线圈在同一条绕组上的变压器，本实施例的自耦变压器的绕组上引出多个输入触头和一个输出触头，控制器可采用型号为AT89C51的单片机，译码器可采用型号为74LS155的二-四译码器，可与AT89C51单片机的P1.4和P1.5引脚电连接。自耦变压器的各个输入触头分别通过对应的接触器连接至电源，例如图2中所示的自耦变压器有四个输入触头，其中一个通过接触器KM1连接火线L，一个通过接触器KM2连接火线L，一个通过接触器KM3连接火线L，一个通过接触器KM4连接火线L，N为零线，四个输入触点分别对应不同的变压器变比，连通不同的接触器时自耦变压器的输出电压互不相同，假设L对应的电源为220V，则当接触器KM1吸合时，自耦变压器的输入电压为额定电压220V，当接触器KM2吸合时，自耦变压器的输出为额定电压的93％，即204V，当接触器KM3吸合时，自耦变压器的输出为额定电压的88％，即193V，当接触器KM4吸合时，自耦变压器的输出为额定电压的83％，即182V，经过自耦变压器的变压，输出的电压就是路灯的输入电压。
优选地，还包括多个放大电路，所述放大电路的个数与所述译码器的输出端的个数相同，且多个所述放大电路与所述译码器的多个输出端一一对应，所述译码器的各个输出端分别通过对应的所述放大电路连接至对应的所述接触器的辅助触点。
具体地，放大电路放大译码器输出的信号，使其能驱动接触器吸合，实现自耦变压器输入电压等级的切换。
优选地，如图3所示，所述放大电路包括三极管Q、二极管VD和电阻R，所述三极管Q的集电极与所述二极管VD的阳极电连接，所述二极管VD的阴极与24V直流电源电连接，所述电阻R与所述二极管VD并联，所述三极管Q的基极与对应的所述译码器的输出端电连接，所述三极管Q的发射极与对应的所述接触器的辅助触点电连接。
优选地，如图4所示，还包括用于提供实时时间的实时时钟装置，所述实时时钟装置与所述控制器的输入端电连接。
具体地，实时时钟装置可采用型号为DS1302的实时时钟芯片，可与AT89C51单片机的P1.6和P1.7引脚电连接，实时时钟装置用于提供精准的实时时间，便于可根据实时时间控制路灯两端的电压，例如：可通过实时时钟装置设置路灯的开灯时段和关灯时段，控制器在开灯时段控制路灯点亮，在关灯时段控制路灯熄灭。
优选地，还包括电量检测电路，所述电量检测电路用于检测所述路灯两端的电压和/或流经所述路灯的电流，所述电量检测电路的输出端与所述控制器的输入端电连接。
具体地，电量检测电路用于检测路灯两端的电压或流经路灯的电流，可根据检测的电压或电流来调节路灯的输入电压，避免路灯过压或过流导致耗电量增加。
优选地，所述电量采集电路包括电压互感器、电流互感器和电量计量装置，所述电压互感器的检测端和所述电流互感器的检测端分别连接所述路灯的两端，所述电压互感器的输出端和所述电流互感器的输出端分别与所述电量计量装置的输入端电连接，所述电量计量装置的输出端与所述控制器的输入端电连接。
具体地，电压互感器用于采集路灯两端的电压，电流互感器用于采集流经路灯的电流，电量计量装置可采用型号为ATT7028的三相电能计量芯片，可与AT89C51单片机的P1.1、P1.2和P1.3引脚电连接，适用于三相三线和三相四线线路，能够测量各相以及合相的有功功率、有功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，还能将电压互感器采集的电压信号和电流互感器采集的电流信号转换成控制器可处理的数字信号。
优选地，还包括存储器，所述存储器用于存储所述电量检测电路采集的电量信号，所述存储器与所述控制器电连接。
具体地，存储器可采用型号为AT24C02的铁电存储器，可与AT89C51单片机的P2.6和P2.7引脚电连接，存储数据不易丢失，并且能够提供有功电能历史记录等数据的查询。
优选地，还包括载波通信装置，所述载波通信装置与所述控制器电连接。
具体地，载波通信装置可采用型号为LM1893的通信芯片，LM1893芯片是FSK(Frequency-shift keying，频移键控)制式的调制解调芯片，能够实现可靠的串行数据的半双工电力线通信，具有发送数据和接收数据两种工作模式，能够与AT89C51单片机相兼容，其调制解调数据输入端DATAIN与AT89C51的串行输出接口TXD电连接，输出端DATAOUT与AT89C51的串行输入接口RXD电连接。LM1893的TX/RX发送接收控制端与单片机的P1.0端电连接，高电平为发送状态，低电平为接收状态。控制器接收到外部数据信息后，先对接收的数据的报文头和地址进行判断，当报文头正确，且地址为本机地址时，执行相应的动作，执行完进入发送状态。
如图5所示，本发明实施例提供的一种路灯控制方法，基于如上所述的路灯控制电路，所述路灯控制电路包括实时时钟装置，所述实时时钟装置与所述控制器的输入端电连接，所述路灯控制方法包括：
100，获取所述实时时钟装置输出的实时日期和实时时间；
200，将所述实时日期分别与预设的多个日期段进行对比，确定所有所述日期段中与所述实时日期对应的当前日期段，每个所述日期段分别对应多个时间段；
300，将所述实时时间分别与所述当前日期段对应的多个所述时间段进行对比，确定所有所述时间段中与所述实时时间对应的当前时间段，所述路灯在每个所述时间段内均配设有一个对应的输入电压；
400，根据所述当前时间段对应的所述输入电压控制对应的接触器吸合。
本实施例中，首先确定实时日期对应的当前日期段，每个日期段对应多个时间段，再确定实时时间对应的当前时间段，由于每个时间段对应一个输入电压，就可确定实时时间的路灯输入电压，最后根据该输入电压控制对应的接触器吸合，为路灯提供对应的输入电压。通过分日期段和分时间段控制路灯两端的输入电压，能够实现对路灯电压的精确控制，降低路灯的耗电量。
具体地，由于地球自转和公转的影响，地球上经纬度不同的各个位置的日出日落时间和日照时间均不相同，可根据日出日落时间将对应位置的一年划分为多个日期段，例如将1月11日到3月12日划分为第一日期段，3月13日到5月12日划分为第二日期段，5月13日到7月13日划分为第三日期段，7月14日到9月12日划分为第四日期段，9月13日到11月8日划分为第五日期段，11月9日到1月10日划分为第六日期段。可将各个日期段内路灯的启停时间设置为与日出日落时间一致，日落时打开路灯，日出时，关闭路灯。夜晚路灯点亮的时间可根据夜间车流量分为多个时间段，例如若日落时到21:30对应车流量高峰，则将该时段划分为第一时间段，若21:30到23:30对应正常车流量，则将该时段划分为第二时间段，若23:30到2:00对应车流量低谷，则将该时段划分为第三时间段。根据不同的时间段调整路灯两端的电压，例如在第一时间段车流量高峰时，控制继电器KM1吸合，使路灯在全压220V下工作，保证路面的照明；在第二时间段正常车流量时，控制继电器KM1断开、继电器KM2吸合，控制路灯在204V下工作；在第三时间段车流量低谷时，控制继电器KM2断开、继电器KM3吸合，控制路灯在193V下工作。针对不同的时间段，分时段控制电压在对应的电压下工作，对路灯电压进行精确控制，能够在保证路面照明的情况下，尽量降低路灯的耗电量，节能环保。
优选地，所述路灯控制电路还包括用于检测所述路灯两端电压的电量检测电路，所述电量检测电路的输出端与所述控制器的输入端电连接，所述路灯在每个所述时间段内均配设有一个对应的电压阈值范围，不同的所述接触器闭合时为所述路灯提供不同的所述输入电压，所述路灯控制方法还包括：
获取所述电量检测电路检测的所述路灯两端的实时电压；
确定所述实时电压是否在所述当前时间段对应的所述电压阈值范围内；
若是，则不做动作；
若所述实时电压大于所述电压阈值范围，则控制当前闭合的所述接触器断开，并控制电压值小于所述实时电压的任一所述输入电压对应的所述接触器闭合；
若所述实时电压小于所述电压阈值范围，则控制当前闭合的接触器断开，并控制电压值大于所述实时电压的任一所述输入电压对应的接触器闭合。
具体地，将电量检测电路检测的电压与存储的对应的电压阈值范围进行对比，当电压高于电压阈值范围时，切换至对应的低输出电压的接触器，例如从KM1切换至KM2；当电压低于电压阈值范围时，切换至对应的高输出电压的接触器，如从KM3切换至KM2。
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 (10)
1.一种路灯控制电路，其特征在于，包括：控制器、译码器、自耦变压器、多个接触器和路灯，所述译码器设有输入端和多个输出端，所述自耦变压器的绕组上设有多个输入触头和一个输出触头，任意两个所述输入触头对应的变压器变比均不相同，所述接触器的个数与所述输入触头的个数相同，且多个所述接触器与多个所述输入触头一一对应，所述接触器的个数还与所述译码器的输出端的个数相同，且多个所述接触器与所述译码器的多个输出端一一对应，所述自耦变压器的各个所述输入触头分别通过对应的所述接触器的主触点连接至电源，所述自耦变压器的所述输出触头与所述路灯电连接，所述译码器的各个输出端分别与对应的所述接触器的辅助触点电连接，且所述译码器的输入端与所述控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的路灯控制电路，其特征在于，还包括多个放大电路，所述放大电路的个数与所述译码器的输出端的个数相同，且多个所述放大电路与所述译码器的多个输出端一一对应，所述译码器的各个输出端分别通过对应的所述放大电路连接至对应的所述接触器的辅助触点。
3.根据权利要求2所述的路灯控制电路，其特征在于，所述放大电路包括三极管、二极管和电阻，所述三极管的集电极与所述二极管的阳极电连接，所述二极管的阴极与直流电源电连接，所述电阻与所述二极管并联，所述三极管的基极与对应的所述译码器的输出端电连接，所述三极管的发射极与对应的所述接触器的辅助触点电连接。
4.根据权利要求1所述的路灯控制电路，其特征在于，还包括用于提供实时时间的实时时钟装置，所述实时时钟装置与所述控制器的输入端电连接。
5.根据权利要求4所述的路灯控制电路，其特征在于，还包括电量检测电路，所述电量检测电路用于检测所述路灯两端的电压和/或流经所述路灯的电流，所述电量检测电路的输出端与所述控制器的输入端电连接。
6.根据权利要求5所述的路灯控制电路，其特征在于，所述电量采集电路包括电压互感器、电流互感器和电量计量装置，所述电压互感器的检测端和所述电流互感器的检测端分别连接所述路灯的两端，所述电压互感器的输出端和所述电流互感器的输出端分别与所述电量计量装置的输入端电连接，所述电量计量装置的输出端与所述控制器的输入端电连接。
7.根据权利要求6所述的路灯控制电路，其特征在于，还包括存储器，所述存储器用于存储所述电量检测电路采集的电量信号，所述存储器与所述控制器电连接。
8.根据权利要求1至7任一项所述的路灯控制电路，其特征在于，还包括载波通信装置，所述载波通信装置与所述控制器电连接。
9.一种路灯控制方法，其特征在于，基于如权利要求1至8任一项所述的路灯控制电路，所述路灯控制电路包括实时时钟装置，所述实时时钟装置与所述控制器的输入端电连接，所述路灯控制方法包括：
获取所述实时时钟装置输出的实时日期和实时时间；
将所述实时日期分别与预设的多个日期段进行对比，确定所有所述日期段中与所述实时日期对应的当前日期段，每个所述日期段分别对应多个时间段；
将所述实时时间分别与所述当前日期段对应的多个所述时间段进行对比，确定所有所述时间段中与所述实时时间对应的当前时间段，所述路灯在每个所述时间段内均配设有一个对应的输入电压；
根据所述当前时间段对应的所述输入电压控制对应的接触器吸合。
10.根据权利要求9所述的路灯控制方法，其特征在于，所述路灯控制电路还包括用于检测所述路灯两端电压的电量检测电路，所述电量检测电路的输出端与所述控制器的输入端电连接，所述路灯在每个所述时间段内均配设有一个对应的电压阈值范围，不同的所述接触器闭合时为所述路灯提供不同的所述输入电压，所述路灯控制方法还包括：
获取所述电量检测电路检测的所述路灯两端的实时电压；
确定所述实时电压是否在所述当前时间段对应的所述电压阈值范围内；
若是，则不做动作；
若所述实时电压大于所述电压阈值范围，则控制当前闭合的接触器断开，并控制电压值小于所述实时电压的任一所述输入电压对应的所述接触器闭合；
若所述实时电压小于所述电压阈值范围，则控制当前闭合的接触器断开，并控制电压值大于所述实时电压的任一所述输入电压对应的接触器闭合。
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| CN202011349115.3A Pending CN112584582A (zh) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | 一种路灯控制电路及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112584582A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5528110A (en) * | 1994-12-14 | 1996-06-18 | Archdekin; James M. | Apparatus for control of load power consumption |
| CN1874633A (zh) * | 2006-05-19 | 2006-12-06 | 李文萍 | 一种照明省电装置 |
| CN201854477U (zh) * | 2010-10-07 | 2011-06-01 | 李彬斌 | 一种自耦式路灯节电控制装置 |
| CN103025026A (zh) * | 2012-12-24 | 2013-04-03 | 华北电力大学 | 跟随电网电压波动的调压型节能控制装置及控制方法 |
| CN109302080A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-02-01 | 湖南工业大学 | 铁路信号电源稳压装置 |
-
2020
- 2020-11-26 CN CN202011349115.3A patent/CN112584582A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| US5528110A (en) * | 1994-12-14 | 1996-06-18 | Archdekin; James M. | Apparatus for control of load power consumption |
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