本實用新型涉及一種照明控制器，尤其是涉及一種列車客室照明智能控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著公共交通事業(yè)的發(fā)展，城市地鐵已經(jīng)成為了市民出行的最常用方式之一，各地政府也越來越重視城市地鐵的建設(shè)和維護投入。

車廂照明系統(tǒng)擔(dān)負著在亮度不足的環(huán)境中保障旅客安全的重要任務(wù)，在列車客運服務(wù)中占據(jù)了重要的地位。目前國內(nèi)大多數(shù)列車車廂的照明系統(tǒng)存在著控制方式陳舊和信息管理手段落后等問題，例如，列車在白天行駛時，車廂開著燈又浪費能源，如果不開燈當(dāng)列車行駛進入隧道時又影響乘客的安全、舒適，所以現(xiàn)在的列車車廂照明系統(tǒng)己經(jīng)不能滿足列車在目前中國鐵路大發(fā)展的新形勢下安全運行和節(jié)約能源的需要。

現(xiàn)有的車廂照明系統(tǒng)雖然有部分設(shè)置了光強采集模塊，但是也存在一些問題，例如：

1、雖然部分列車在控制回路中通過實現(xiàn)安裝在兩頭司機室的光控制器的通訊功能，實現(xiàn)了全列車完全駛出隧道后關(guān)閉客室常用照明的功能，但是，由于其控制閾值單一且延時時間不夠，在進出地面站臺或長度較短的隧道或橋洞時，同樣會出現(xiàn)客室照明短時間內(nèi)頻繁開啟和關(guān)閉的現(xiàn)象，因此，在實際運營中也未開啟該功能進行節(jié)能。

2、現(xiàn)有車廂照明系統(tǒng)由于閾值設(shè)置單一，且基本沒有延時等原因，列車在進出地面站臺或長度較短的隧道或橋洞時，會出現(xiàn)客室照明短時間內(nèi)頻繁開啟和關(guān)閉的現(xiàn)象，頻繁的開關(guān)照明會造成客室內(nèi)乘客的舒適度下降，容易引起投訴等，降低運營服務(wù)質(zhì)量。

3、一般光控制器檢測到大于閾值的照度，會直接關(guān)閉客室常用照明，然而此時由于列車長度較長，大部分列車處于隧道內(nèi)，隧道客室內(nèi)照度將明顯降低，影響舒適度，等等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種列車客室照明智能控制裝置，具有延時控制功能，避免客室照明短時間內(nèi)頻繁開啟和關(guān)閉的現(xiàn)象，節(jié)能效益好。

本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種列車客室照明智能控制裝置包括光敏傳感器、光照采集電路、光照信號放大隔離電路、單片機、移位寄存器、時鐘電路和電源電路，所述光敏傳感器設(shè)于列車車頭處，并連接光照采集電路的輸入端，所述光照采集電路的輸出端連接光照信號放大隔離電路的輸入端，所述光照信號放大隔離電路的輸出端連接單片機的光照信號輸入端，所述單片機的照明控制信號輸出端連接移位寄存器的輸入端，所述移位寄存器的并行輸出端對應(yīng)連接各車廂的照明燈，所述時鐘電路連接單片機的時鐘信號輸入端，所述電源電路為其他模塊提供工作電壓。

所述光照采集電路包括第一運算放大器和NPN型三極管，所述光敏傳感器的輸出端連接第一運算放大器的輸入端，所述第一運算放大器的輸出端連接NPN型三極管的基極，所述NPN型三極管的發(fā)射極連接光照信號放大隔離電路的輸入端。

所述光照信號放大隔離電路包括相連接的第二運算放大器和第一光電隔離器，所述第二運算放大器的輸入端連接光照采集電路的輸出端，所述第一光電隔離器的輸出端連接單片機的光照信號輸入端。

所述電源電路包括直流濾波器、開關(guān)電源芯片、變壓器、第二光耦隔離器、半橋整流電路和穩(wěn)壓芯片，所述直流濾波器的輸入端連接直流輸入電源，直流濾波器的輸出端分別連接開關(guān)電源芯片的控制端和變壓器的輸入端，所述變壓器的輸出端連接半橋整流電路的輸入端，所述半橋整流電路的輸出端分別連接第二光耦隔離器的一端和穩(wěn)壓芯片的輸入端，所述第二光耦隔離器的另一端連接開關(guān)電源芯片的電源端，所述穩(wěn)壓芯片的輸出端輸出工作電壓。

所述光敏傳感器為多個，多個光敏傳感器均布設(shè)置在列車車頭處。

該裝置還包括控制面板，以及分別設(shè)于控制面板上的復(fù)位按鈕和工作狀態(tài)指示燈，所述復(fù)位按鈕和工作狀態(tài)指示燈均連接單片機。

該裝置還包括485通信接口電路，所述485通信接口電路通過第四光耦隔離器連接單片機的通信信號傳輸端。

該裝置還包括用于數(shù)據(jù)備份的數(shù)據(jù)存儲卡，所述數(shù)據(jù)存儲卡連接單片機。

所述單片機采用PIC16F877型單片機。

所述移位寄存器采用74HC595型移位寄存器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

1、單片機通過光敏傳感器的光照信號采集與移位寄存器的照明燈控制信號發(fā)送，實現(xiàn)在列車進入地面或進入地下時能夠及時將各車廂的照明燈信號順序依次關(guān)閉或開啟，使得列車客室的照明更加節(jié)能、人性化。

2、通過多個均布設(shè)置的光敏傳感器，光照采集電路可以準確獲取列車進入地面或者進入地下的光照強度均值，避免出現(xiàn)因周圍列車經(jīng)過、遮擋部分光線而導(dǎo)致頻繁控制照明燈開啟關(guān)閉的現(xiàn)象。

3、光照信號放大隔離電路對采集的光照信號進一步放大且隔離干擾信號，提高裝置工作的可靠性。

4、單片機選用PIC16F877型單片機，有著豐富的外設(shè)可以實現(xiàn)多種功能的應(yīng)用，同時可以外擴存儲器，具有功耗低等優(yōu)點。

5、外置的時鐘電路可以為控制裝置提供高精度時鐘，以保證車廂內(nèi)照明燈的控制時間的準確度。

6、通過設(shè)置復(fù)位按鈕可以實現(xiàn)裝置死機時的強制復(fù)位工作，同時工作狀態(tài)指示燈可實現(xiàn)裝置的正常工作狀態(tài)指示以及故障報警指示，使得智能控制裝置實用性強。

7、485通信接口電路實現(xiàn)單片機與上位機的串行通信，便于測試與維修。

8、數(shù)據(jù)存儲卡使得控制裝置具有數(shù)據(jù)冗余功能，在原存儲芯片損壞后，節(jié)能數(shù)據(jù)不會丟失。

9、由于列車采用的是傳統(tǒng)熒光燈，如果頻繁的開關(guān)容易造成燈管損耗加劇，壽命嚴重縮短，增加運營的維護成本。使用本智能控制裝置后避面了傳統(tǒng)熒光燈管損耗加劇的現(xiàn)象發(fā)生，減少運營的維護成本。

10、頻繁的開關(guān)照明會造成客室內(nèi)乘客的舒適度下降，容易引起投訴等，降低運營服務(wù)質(zhì)量，運用本智能控制裝置后使得客室照明處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，提升了乘客的舒適度，相當(dāng)?shù)奶岣吡诉\營服務(wù)質(zhì)量。

11、本智能控制裝置采用的是單個司機室設(shè)置方式，相比雙司機室類光控制器，結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，易于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為光照采集電路的示意圖；

圖3為光照信號放大隔離電路的示意圖；

圖4為電源電路中直流濾波器的電路示意圖；

圖5為電源電路中DC-DC變換輸出12V部分的電路示意圖；

圖6為電源電路中DC-DC變換輸出5V部分的電路示意圖；

圖7為單片機以及周圍電路的示意圖；

圖8為時鐘電路的示意圖；

圖9為移位寄存器的電路示意圖；

圖10為485通信接口電路的示意圖。

圖中：101、光敏傳感器，102、光照采集電路，103、光照信號放大隔離電路，104、單片機，105、移位寄存器，106、時鐘電路，107、電源電路，108、照明燈，109、485通信接口電路，110、上位機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1所示，一種列車客室照明智能控制裝置包括光敏傳感器101、光照采集電路102、光照信號放大隔離電路103、單片機104、移位寄存器105、時鐘電路106和電源電路107，光敏傳感器101設(shè)于列車車頭處，并連接光照采集電路102的輸入端，光照采集電路102的輸出端連接光照信號放大隔離電路103的輸入端，光照信號放大隔離電路103的輸出端連接單片機104的光照信號輸入端，單片機104的照明控制信號輸出端連接移位寄存器105的輸入端，移位寄存器105的并行輸出端對應(yīng)連接各車廂的照明燈108，時鐘電路106連接單片機104的時鐘信號輸入端，電源電路107為其他模塊提供工作電壓，當(dāng)光敏傳感器101采集的光照信號超過光照閾值，單片機104控制移位寄存器105發(fā)送照明燈108控制信號，實現(xiàn)在列車進入地面或進入地下時能夠及時將各車廂的照明燈108信號順序依次關(guān)閉或開啟，使得列車客室的照明更加節(jié)能、人性化。

如圖2所示，光照采集電路102包括第一運算放大器U1、NPN型三極管Q1以及電阻R1-R6、電容C1、二極管D1，本實施例中光敏傳感器101采用光敏二極管LEA，第一運算放大器U1的型號為LF412，光敏二極管LEA的正極連接電源電路107提供的5V電壓，光敏二極管LEA的負極連接第一運算放大器U1的第2引腳，第一運算放大器U1的第3引腳經(jīng)電阻R5連接NPN型三極管Q1的基極，NPN型三極管Q1的發(fā)射極經(jīng)二極管D1連接光照信號放大隔離電路103的輸入端，光照采集電路102輸出的信號標(biāo)記為OUTMA。

光敏傳感器101為多個，多個光敏傳感器101均布設(shè)置在列車車頭處，通過多個均布設(shè)置的光敏傳感器101，光照采集電路102可以準確獲取列車進入地面或者進入地下的光照強度均值，避免出現(xiàn)因周圍列車經(jīng)過、遮擋部分光線而導(dǎo)致頻繁控制照明燈108開啟關(guān)閉的現(xiàn)象，本實施例中在列車車頭的擋風(fēng)玻璃處對稱設(shè)置兩個光敏傳感器101。

如圖3所示，光照信號放大隔離電路103對采集的光照信號進一步放大且隔離干擾信號，包括第二運算放大器U2、第一光電隔離器U3以及電阻R7-R12，本實施例中第二運算放大器U2的型號為LM358，第二運算放大器U2的第3引腳經(jīng)電阻R7連接光照采集電路102的輸出端，即光照采集電路102輸出的信號OUTMA輸入第二運算放大器U2，第一光電隔離器U3的第1引腳經(jīng)電阻R11連接第二運算放大器U2的第1引腳，第一光電隔離器U3的第3引腳連接單片機104的光照信號輸入端，本實施例中一路的光照信號放大隔離電路103輸出的信號標(biāo)記為AD1A，另一路的輸出的信號標(biāo)記為AD2A。

如圖4-6所示，電源電路107依次包括三部分：直流濾波器、DC-DC變換輸出12V部分和DC-DC變換輸出5V部分，圖4中，直流濾波器包括電阻R13-14、電容C2-C9、電感L1-L2和二極管D2，列車上的直流輸入電源110V依次經(jīng)過直流濾波器輸出直流電壓±DC，圖5中，DC-DC變換輸出12V部分包括開關(guān)電源芯片U5、變壓器T1、第二光耦隔離器U6、半橋整流電路以及電容C10-C24、二極管D3-D8、電阻R15-R21、電感L3-L5、三極管Q3，其中變壓器T1的次級繞組輸出端連接的二極管D6構(gòu)成半橋整流電路，開關(guān)電源芯片U5的型號為VIP22A，DC-DC變換輸出5V部分包括穩(wěn)壓芯片U7以及二極管D9、電容C25-C26、電感L6，穩(wěn)壓芯片U7的型號為LM2575，直流濾波器輸出的直流電壓+DC經(jīng)二極管D3、D4、電容C13連接變壓器T1的初級繞組和開關(guān)電源芯片U5的第5-8引腳，變壓器T1的次級繞組經(jīng)半橋整流電路的二極管D6分別第二光耦隔離器U6的第2引腳和穩(wěn)壓芯片U7的第1引腳，第二光耦隔離器U6的第3引腳連接開關(guān)電源芯片U7的第3引腳，穩(wěn)壓芯片U7的第2引腳輸出工作電壓+5V，二極管D6與穩(wěn)壓芯片U7之間的電路用于實現(xiàn)直流濾波，最終由穩(wěn)壓芯片U7輸出高精度的工作電壓+5V，該工作電壓+5V為其他模塊電路提高電平VC等。

如圖7所示，本實施例中單片機104采用PIC16F877型單片機芯片U8，芯片U8的第2、3引腳作為光照信號輸入端，光照信號AD1A和AD2A經(jīng)過電阻R22、R23、C27-C30連接單片機104的光照信號輸入端，第15引腳作為復(fù)位信號端，第23、27、28引腳為照明控制信號輸出端，第24-26引腳為通信信號傳輸端，第16-18引腳為時鐘信號輸入端。PIC16F877型單片機104芯片U8有著豐富的外設(shè)可以實現(xiàn)多種功能的應(yīng)用，同時可以外擴存儲器，具有功耗低等優(yōu)點。

如圖8所示，時鐘電路106包括時鐘芯片U9、電池VB、電容C31-32、晶振X1、電阻25-R27，其中時鐘芯片U9的型號為DS1302，外置的時鐘電路106可以為控制裝置提供高精度時鐘，以保證車廂內(nèi)照明燈108的控制時間的準確度。

圖9所示為移位寄存器105以及其周圍電路，包括74HC595型移位寄存器105芯片U10、電阻R28-R35，芯片U10的第11、12、14引腳連接單片機104的照明控制信號輸出端，第3-7引腳則連接各車廂內(nèi)的照明燈108，實現(xiàn)各車廂內(nèi)的照明燈108依次順序延時開啟，達到節(jié)能環(huán)保的效果，圖9中LED1-LED5表示各車廂內(nèi)的照明燈108。

該裝置還包括控制面板和設(shè)于控制面板上的復(fù)位按鈕SW1和工作狀態(tài)指示燈，復(fù)位按鈕SW1和工作狀態(tài)指示燈均連接單片機104，如圖7所示，復(fù)位按鈕SW1的一端經(jīng)電阻R24連接高電平VC，復(fù)位按鈕SW1的另一端連接單片機104的復(fù)位信號端，通過設(shè)置復(fù)位按鈕SW1可以實現(xiàn)裝置死機時的強制復(fù)位工作，同時工作狀態(tài)指示燈可實現(xiàn)裝置的正常工作狀態(tài)指示以及故障報警指示。

該裝置還包括485通信接口電路109，485通信接口電路109通過第四光耦隔離器連接單片機104的通信信號傳輸端，485通信接口電路109如圖10所示，包括光耦隔離器U11-U13、串口傳輸芯片U14，電阻R36-R46、二極管D10-D12，串口傳輸芯片U14采用MAX487芯片，光耦隔離器U11-U13的型號為6N137，實現(xiàn)單片機104與上位機110的串行通信，便于測試與維修，列車由地下線路駛?cè)氲孛婢€路時，智能控制裝置應(yīng)延時關(guān)閉客室常用照明，確保列車全部車廂駛?cè)氲孛鏁r才關(guān)閉客室常用照明，延時時間可根據(jù)實際需求在0-180秒之間通過上位機110調(diào)整，同時光照閾值也可以通過上位機110調(diào)整，圖10中V485和G485分別表示485通信接口電路109內(nèi)的高電平和地端。

該裝置還包括用于數(shù)據(jù)備份的數(shù)據(jù)存儲卡，數(shù)據(jù)存儲卡連接單片機104，數(shù)據(jù)存儲卡使得控制裝置具有數(shù)據(jù)冗余功能，在原存儲芯片損壞后，節(jié)能數(shù)據(jù)不會丟失。