CN201234380Y - 路灯节电自动控制器 - Google Patents

Abstract

一种路灯节电自动控制器，包括浪涌抑制部分、输入电压采样部分、键盘控制部分、时钟部分、单片机中心控制部分、低压直通控制、降压调节部分、时钟及电压显示、GPRS接口和输出电压采样部分，浪涌抑制部分并联在控制器电压输入端；输入电压采样部分和输出电压采样部分分别并联在路灯供电电压的输入和输出端；降压调节部分由整流和开关电路构成，并联在路灯工作电压的输入端；运用PWM斩波技术对路灯的工作电压进行降压调节，实现人多时路灯工作电压较高，路灯较亮，人少时路灯工作电压较低，路灯较暗，从而达到节电的目的，并用GPRS无线传输技术来实现对路灯远距离监控。

Description

路灯节电自动控制器

技术领域

本实用新型涉及一种用于路灯照明节电的自动控制装置。

背景技术

电网供电系统中，为了避免送电过程中线路的损耗及用电高峰时造成的末端电压过低，往往都是以较高的电压传输，特别是午夜后用电低谷时，电网电压更高，路灯设计也更多地考虑了线路末端灯具的电压与亮度，而上述高电压只会带来灯具的加速损坏及更高的电费支出，同时电网电压在用电高峰时(晚6点—11点)波动较为频繁。

灯具的工作电压要求：气体放电灯只是在启动时，需要较高的电压，而点燃后适当降低并且稳定供电电压(经长期的实验确定，210—220V电压为灯具使用的最佳状态)，既可以保持正常照度，又能有效节电，还能延长灯具使用寿命。

气体放电灯的老化过程：所有气体放电灯在使用前期，其亮度都比设计值(寿命终止时的亮度)高出20％--40％，当灯具达到最终寿命时，亮度正好达到目标设计值。

人的视觉灵敏度：人的眼睛对照度的灵敏度不是线性关系，而是对数关系，根据视觉与光强的对数理论，光强降低10％，视觉降低1％。

照度、功耗、寿命与电压的关系：现在市场上流行的许多照明节电器都不具备稳定电压的功能，仅仅只是降低电压。这种节电器的弊端：当电网稍有波动，要么节电器的输出电压变高，不再节电；要么节电器的输出电压降的更低，灯具很容易自动熄灭，“稳压＂功能是路灯节电自动控制器必须具备的一项功能。

根据用户电网电压的波动情况，照明负载的性质，对路灯实行智能稳压供电，随时给路灯提供一个既稳定又能节电，还不会影响照明效果的供电电压，这一直是人们所期望的。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以自动调节路灯工作电压的路灯节电自动控制器，以解决目前道路照明普遍存在的不合理能源浪费问题。

本实用新型的技术方案是：一种路灯节电自动控制器，包括浪涌抑制部分、输入电压采样部分、键盘控制部分、时钟部分、单片机中心控制部分、低压直通控制、降压调节部分、时钟及电压显示、GPRS接口和输出电压采样部分，浪涌抑制部分并联在控制器电压输入端；输入电压采样部分和输出电压采样部分分别并联在路灯供电电压输入和输出端；键盘控制部分完成输出电压的设定；时钟部分采用时钟芯片；单片机中心控制部分完成PWM波形的产生、电压的采样以及和GPRS接口之间的通信工作；低压直通控制是当电网电压较低时，实现输入电压直通输出电压，其控制由单片机中心控制部分完成；降压调节部分由整流和开关电路构成，并联在路灯工作电压的输入端。

本实用新型具有积极的效果：(1)本实用新型的路灯节电自动控制器，采用整流和开关组合方式利用PWM控制技术实现降压。(2)本实用新型的路灯节电自动控制器利用GPRS技术可以远距离控制路灯工作电压。(3)本实用新型的路灯节电自动控制器，结构简单，成本低廉。

附图说明

图1为实施例1总体结构图。

图2为实施例1的降压调节部分原理图。

图3为实施例1的开关管两端电压输出波形。

图4为实施例1的程序流程图。

具体实施方式

实施例1

见图1、图2图3和图4，本实施例的路灯节电自动控制器包括浪涌抑制部分1、输入电压采样部分2、键盘控制部分3、时钟部分4、单片机中心控制部分5、低压直通控制6、降压调节部分7、时钟及电压显示8、GPRS接口9和输出电压采样部分10，路灯节电自动控制器可以根据用户自己的需要，自行设置输出的节电电压，对照明负载的运行时间和供电方式进行编程，最大限度地降低照明灯具的功耗。

图1中为总体结构图，浪涌抑制部分1并联在控制器电压输入端，消除浪涌冲击，可以选用高压放电管并联在电路中；输入电压采样部分2和输出电压采样部分10分别并联在电压输入和输出端，以采集输入和输出电压，电压的采集可以选用电阻分压或电压互感器方式将高电压降为低电压；键盘控制部分3主要完成输出电压的设定等功能；时钟部分4采用时钟芯片DS12C887自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息；单片机中心控制部分5主要完成PWM波形的产生、电压的采样以及和GPRS接口9之间的通信等工作，单片机可以选用51系列或AVR系列，也可以选用ARM嵌入式芯片；低压直通控制6主要是当电网电压较低时，实现输入电压直通输出电压的功能，其控制由单片机中心控制部分5完成，直通控制可以选用交流接触器或磁保持继电器作为开关；降压调节部分7主要完成降压功能，其主要由整流和开关构成，并联在路灯工作电压的输入端；时钟及电压显示8主要用于显示当前电网电压、输出电压和当前的时间，显示可以采用LED或LCD；GPRS接口9主要完成远距离控制功能。

图2中的降压调节部分7主要由四个二极管D1-D4和一个开关管K1组成，L1和L2起到滤波作用，R为负载(路灯)。其降压原理是较高的电压通过斩波后其电压的有效值减少，具体过程是：因为是交流电，当电流从上面进入时，即通过D1电流再向下进入K1转到D4，电流再向上走，最后进路灯，从另外一路线出，形成一个完整的交流通路。反之如果电流从下面流进时，电流通过路灯先经过D2，向下进入K1，再进入D3最后向上从上面一路线出，形成一个完整的交流通路。斩波的实现是由IGBT实现的，由一个工频周期内输入IGBT的栅极高电平时间的长短来控制IGBT源极与漏极的导通，以此来调节输出电压的高低。斩波的频率在100KHZ—210KHZ之间，PWM的占空比越大IGBT源极与漏极的导通时间越长，即输出电压越高；PWM的占空比越小IGBT源极与漏极的导通时间越短，即输出电压越低，PWM的占空比的大小可以由单片机程序直接控制，IGBT的栅极通过驱动电路及光耦隔离与单片输出PWM信号输出端连接，开关管K1两端的波形如图3所示。

单片机程序设计包括电网电压采集A/D转换子程序、LCD显示子程序、键盘控制子程序、数字信号处理子程序、控制输出子程序、串行通信子程序六个部分，采用C语言编写。系统上电后，先对单片机的内部资源进行初始化，包括设置堆栈指针、中断的禁止及优先级的决定、设置各个定时/计数器的工作方式等；然后对单片机的外部设备进行初始化，包括LCD、时钟芯片以及串口。初始化之后系统开始工作，首先采样电网电压，并且进行计算，根据相应的算法控制电网电压；对键盘和LCD显示器接口进行查询，显示各设定值，并且进行设定；适时读取时间芯片的时间值，并且根据不同的时间段对电网分等级调控，用中断方式将数据从串口上传，主程序流程图如图4所示。程序设计采用模块化设计方法，主程序在完成了单片机片内各存储器、寄存器的初始化和其外部设备的初始化设定之后，其主要功能是控制和协调各个功能模块的工作顺序。由于是在线检测与控制，通常电网电压值波动不是很大，所需传送的数据量也不是很大，将单片机与上位机的RS-232C串口通信设为中断方式，从而节省单片机的资源，使之更好的作用于对现场数据的处理上。只有当电网电压变化超过某个设定值时或者间隔一定的工作时间，单片机才产生一次中断，触发串口通信，将数据信号上传，所以在主程序中并未体现串口通信的函数。

Claims (2)

1、一种路灯节电自动控制器，其特征在于，包括浪涌抑制部分(1)、输入电压采样部分(2)、键盘控制部分(3)、时钟部分(4)、单片机中心控制部分(5)、低压直通控制(6)、降压调节部分(7)、时钟及电压显示(8)、GPRS接口(9)和输出电压采样部分(10)，浪涌抑制部分(1)并联在控制器电压输入端；输入电压采样部分(2)和输出电压采样部分(10)分别并联在路灯供电电压的输入和输出端；键盘控制部分(3)完成输出电压的设定；时钟部分(4)采用时钟芯片；单片机中心控制部分(5)完成PWM波形的产生、电压的采样以及和GPRS接口(9)之间的通信工作；低压直通控制(6)是当电网电压较低时，实现输入电压直通输出电压，其控制由单片机中心控制部分(5)完成；降压调节部分(7)由整流和开关电路构成，并联在路灯工作电压的输入端。

2、如权利要求1所述的路灯节电自动控制器，其特征在于，时钟部分(4)采用时钟芯片DS12C887。

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