專利名稱：智能照明節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型所述的智能照明節(jié)電器涉及一種照明設(shè)備使用的節(jié)電器。
背景技術(shù)：
目前供電電壓隨時間的變化成不規(guī)則的波浪狀態(tài)，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12325_ 2003規(guī)定的范圍是在198 235V之間，而實際供電狀態(tài)值往往大于這個范圍， 因此調(diào)整本來波動的電壓，高時自動調(diào)低，使電壓保持原本存在的波谷狀態(tài)， 即不影響使用，又能節(jié)約大量電能。較高的電壓不能使燈具光效增加，反而轉(zhuǎn) 化成熱能，縮短了燈具壽命，增加了電路損耗，有百害而無一利。在不影響照 明設(shè)備正常使用和保證照明效果的前提下，智能照明節(jié)電器自動輸出一個最優(yōu) 照明電壓值，實現(xiàn)照明設(shè)備節(jié)能、延長燈具使用壽命。針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所 存在的問題，研究設(shè)計一種新型的智能照明節(jié)電器，從而克服瑰有技術(shù)中所存 在的問題是十分必要的。 發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本實用新型的目的是研究設(shè)計一種新 型的智能照明節(jié)電器，目的是提供一種根據(jù)現(xiàn)場電網(wǎng)電壓來調(diào)節(jié)輸出電壓的智 能照明節(jié)電器，特別是對于氣體燈，節(jié)電效果更加明顯。從而解決由于電源電 壓波動，電壓升高，造成燈具發(fā)熱而損壞等問題。
本實用新型所述的智能照明節(jié)電器是由強電部分和控制器部分所組成。強 電部分是電網(wǎng)接入到本設(shè)備的電網(wǎng)電壓輸入端子，由該端子分別連接到主路空 開和旁路空開，主路空開的輸出連接到調(diào)壓變壓器的輸入端。旁路空開的輸出 連接到設(shè)備的輸出端子。調(diào)壓變壓器的輸出端連接到設(shè)備的輸出端子。調(diào)壓變 壓器的檔位控制端連接到檔位控制接觸器的觸點。 一個檔位控制接觸器的線圈 通過其他檔位控制接觸器的輔助常閉出點連接。電網(wǎng)的L3相連接到電壓傳感器， 電壓傳感器連接到控制器。三個電流傳感器分別套接在設(shè)備輸出端的三相連接 線上，電流傳感器的輸出連接到控制器。電網(wǎng)的Ll相經(jīng)過EMI濾波器連接到 控制器的電源輸入端。本實用新型所述的控制器是由數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6、微處理器系統(tǒng)芯片UO、看門狗、監(jiān)視和存儲模塊芯片U2、驅(qū)動模塊芯片U1、 U4 和芯片U7以及中間繼電器K1、 K2、 K3、 K4、 K5和穩(wěn)壓二極管DIO、人機界面 模塊的輕觸按鈕SK1、 SK2、 SK3、 20PIN連接器和128X64點陣液晶顯示器、 以及電源模塊所組成。其連接關(guān)系是看門狗、監(jiān)視和存儲模塊芯片U2的引腳 SO、 SI、 SCK、 /CS、 RST分別和微處理器系統(tǒng)芯片UO的引腳39、 38、 37、 36、 9相連。輕觸按鈕S1和電阻RR并聯(lián)后一端和U2的RST引腳相連， 一端與電 源的VCC相連；數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6的引腳/CS、 DOUT、 DIN、 I/OCLK分別 和微處理器系統(tǒng)芯片U0的引腳35、 34、 33、 32相連，數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6 的引腳AIN0、 AIN1、 AIN2、 A頂3分別和外部的霍爾電流\電壓傳感器的輸出端 相連；數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6的REF-、 REF+引腳和電源的GND、 VCC相連。人機 界面模塊的20PIN連接器的引腳8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 5、 6、 7和 微處理器系統(tǒng)芯片UO的引腳1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 10、 11、 14相連。20PIN 連接器的引腳18經(jīng)電阻RK4與驅(qū)動模塊芯片U7的引腳11相連。輕觸按鈕SK1、 SK2、 SK3的一端共同連接到電源的GND，另一端分別連接電阻RK1、 RK2、 RK3以 及微處理器系統(tǒng)芯片U0的28、 27、 26引腳相連，電阻RK1、 RK2、 RK3的另一端 共同連接到電源的VCC。微處理器系統(tǒng)芯片U0的引腳21、 22、 23、 24、 25、 15、 16分別和驅(qū)動模塊芯片U1、 U4的引腳3、 5、 7、 9、 11、 14、 3相連，驅(qū)動模塊 芯片U1的引腳2、 4、 6、 10、 12、 15、 2和芯片U7的引腳1、 2、 3、 4、 5、 6、 7相連，驅(qū)動模塊芯片U7的引腳16、 15、 14、 13、 12分別和中間繼電器K1、 K2、 K3、 K4、 K5線圈的一端相連，中間繼電器K1、 K2、 K3、 K4、 K5線圈的另 一端共同與電源的-12V相連，中間繼電器K1、 K2、 K3、 K4、 K5常開觸點的兩 端分別連接到端子J220的引腳1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10上，分別控制 主電路的五個控制接觸器的線圈。
本實用新型所述的數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6采用TLC2543、微處理器系統(tǒng)芯片 U0采用89C52、看門狗、監(jiān)視和存儲模塊芯片U2采用X5045、驅(qū)動模塊芯片 Ul 、 U4采用4049和芯片U7采用ULN2003 。
本實用新型所述的智能照明節(jié)電器的核心部分是控制器，節(jié)電和保護功能 由控制器具體實現(xiàn)。實現(xiàn)的方法是控制器的嵌入式計算機系統(tǒng)根據(jù)用戶的節(jié)電 模式設(shè)定和現(xiàn)場電網(wǎng)電壓進行節(jié)電操作。控制器的各模塊的連接關(guān)系是電源模塊分別連接到人機界面模塊，微處理 器系統(tǒng)，看門狗、監(jiān)視和存儲模塊，數(shù)據(jù)采樣模塊，驅(qū)動模塊。微處理器系統(tǒng) 連接到人機界面模塊，看門狗、監(jiān)視和存儲模塊，數(shù)據(jù)采樣模塊，驅(qū)動模塊。
微處理器系統(tǒng)的芯片U0采用89C52，是典型的嵌入式計算機，是整個設(shè)備
的核心，智能化的體現(xiàn)是根據(jù)特定的算法進行節(jié)電和保護操作。
看門狗、監(jiān)視和存儲模塊的芯片U2的功能是監(jiān)視程序的正常運行、工作電
壓的穩(wěn)定和掉電后存儲用戶數(shù)據(jù)，也可以不關(guān)斷設(shè)備的情況下進行人工復(fù)位， 重啟系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)采樣模塊的芯片U6的功能是完成輸出電流和電壓電壓數(shù)據(jù)的采集，本 系統(tǒng)采用的是串行A/D轉(zhuǎn)換芯片，精度是12位，轉(zhuǎn)換時間是12微秒。電網(wǎng)的 Ll相電壓和三相輸出電流經(jīng)霍爾電流\電壓傳感器，轉(zhuǎn)換成0-5V的直流電壓后， 經(jīng)中間的整形濾波電路后，送到該芯片進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)串行數(shù) 據(jù)線，送入到微處理器系統(tǒng)(UO)，微處理器系統(tǒng)根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行節(jié)電和保護操
人機界面模塊的輕觸按鈕SK1、 SK2、 SK3， 20PIN連接器和128X64點陣 液晶顯示器組成。這部分的元件安裝在電路板的背面。
驅(qū)動模塊的功能是對嵌入式計算機發(fā)出的驅(qū)動信號進行功率放大，驅(qū)動外 部的接觸器KM1、 KM2、 KM3、 KM4、 KM5。由芯片Ul、 U4、 U7、中間繼電器K1、 K2、 K3、 K4、 K5和穩(wěn)壓二極管D10組成。
本實用新型采用霍爾電流\電壓傳感器是應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理的新一代電流\ 電壓傳感器，能在隔離的條件下測量交流的電壓和電流信號。
本實用新型采用三相電流實時檢測，可以起到靈活缺相保護的功能。以往 的缺相保護采用電子電路只采樣中性點電壓的偏移，在短時間缺相不是十分嚴(yán) 重的情況下，發(fā)生保護關(guān)斷設(shè)備，影響用戶的使用。本實用新型的缺相保護直 接采樣三相電流，根據(jù)缺相嚴(yán)重程度和時間長度，由內(nèi)部的嵌入式計算機系統(tǒng) 根據(jù)特定算法進行保護，盡可能的保護設(shè)備不受損壞、不影響照明設(shè)備的使用， 另外本設(shè)備保護動作，不是關(guān)斷設(shè)備，失去照明，而只是發(fā)生照明設(shè)備照度降 低的情況，對于某些氣體燈具影響極小。
霍爾電壓傳感器的輸入端，連接電網(wǎng)的L1相，由微處理器系統(tǒng)的嵌入式計算機系統(tǒng)隨時檢測電網(wǎng)電壓的波動，根據(jù)內(nèi)部算法進行檔位切換，達到節(jié)電和 不影響用戶使用的目的。
本實用新型所述的智能照明節(jié)電器的工作原理，是由系統(tǒng)的嵌入式計算機
控制調(diào)壓變壓器的輸出電壓；若電網(wǎng)電壓波動時間達到30分鐘，則提高或降低
設(shè)定的工作檔位。對于氣體照明設(shè)備，啟動后，降低供電電壓不會影響其照度。 本實用新型所述的智能照明節(jié)電器的工作過程，是設(shè)備啟動(合上空開)
后，調(diào)壓變壓器工作在第l檔，工作8分鐘后，調(diào)壓變壓器工作在第2檔，以 后每隔5分鐘，檔位依次降低，直到達到設(shè)定的檔位。若電網(wǎng)電壓波動時間達 到30分鐘，則提高或降低l檔。 本實用新型的優(yōu)點在于
1、 獨特的微電腦控制技術(shù)與先進可靠的電抗器硬件有機整合，安全可靠。
2、 柔性調(diào)節(jié)，輸出無突變，能平衡穩(wěn)定三相電壓輸出。
3、 采用非相調(diào)控方式，不產(chǎn)生任何高次諧波，并有助于抑制電網(wǎng)中高次諧 波，是真正的環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品。
4、 單回路模塊的設(shè)計，可根據(jù)負(fù)荷大小靈活選擇匹配。
5、 安裝、調(diào)試簡單，節(jié)電檔位一次調(diào)節(jié)，自動調(diào)功省電。
6、 可實現(xiàn)手動/自動切換，方便靈活，運行十分可靠。
7、 對電感整流器的燈光負(fù)載系統(tǒng)，節(jié)電效果顯著，節(jié)電率率可達20 30%。
8、 系統(tǒng)效率在98%以上，自身消耗微乎其微。
9、 能延長燈管(泡)、燈具的使用壽命2 3倍，節(jié)省維修費和減少維修工 作量。投資省，見效快，投資回收期短。
10、 嵌入式計算機系統(tǒng)自動控制，不用人工調(diào)節(jié)。

本實用新型共有四幅附圖，其中
圖1是智能照明節(jié)電器強電部分線路圖2是智能照明節(jié)電器控制器部分框圖3是智能照明節(jié)電器控制器部分線路連接圖4是智能照明節(jié)電器驅(qū)動模塊線路連接圖。
具體實施方式

本實用新型的具體實施例如附圖所示，是由強電部分(如圖1所示)和控
制器部分(如圖2、 3、 4)所組成。
本實用新型所述的強電部分是電網(wǎng)接入到本設(shè)備的電網(wǎng)電壓輸入端子，由 該端子分別連接到主路空開和旁路空開，主路空開的輸出連接到調(diào)壓變壓器的 輸入端；旁路空開的輸出連接到設(shè)備的輸出端子。調(diào)壓變壓器的輸出端連接到 設(shè)備的輸出端子。調(diào)壓變壓器的檔位控制端連接到檔位控制接觸器的觸點。一 個檔位控制接觸器的線圈通過其他檔位控制接觸器的輔助常閉出點連接。電網(wǎng) 的L3相連接到電壓傳感器，電壓傳感器連接到控制器。三個電流傳感器分別套 接在設(shè)備輸出端的三相連接線上，電流傳感器的輸出連接到控制器。電網(wǎng)的L1 相經(jīng)過EMI濾波器連接到控制器的電源輸入端。
本實用新型所述的控制器是由數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6、微處理器系統(tǒng)芯片 U0、看門狗、監(jiān)視和存儲模塊芯片U2、驅(qū)動模塊芯片U1、 U4和芯片U7以及 中間繼電器K1、 K2、 K3、 K4、 K5和穩(wěn)壓二極管DIO、人機界面模塊的輕觸按鈕 SK1、 SK2、 SK3、 20PIN連接器和128X64點陣液晶顯示器、以及電源模塊所 組成。其連接關(guān)系是看門狗、監(jiān)視和存儲模塊芯片U2的引腳SO、 SI、 SCK、 /CS、 RST分別和微處理器系統(tǒng)芯片UO的引腳39、 38、 37、 36、 9相連。輕觸按鈕 S1和電阻RR并聯(lián)后一端和U2的RST引腳相連， 一端與電源的VCC相連。數(shù) 據(jù)采樣模塊芯片U6的引腳/CS、 DOUT、 DIN、 I/OCLK分別和微處理器系統(tǒng)芯 片U0的引腳35、 34、 33、 32相連，教據(jù)采樣模塊芯片U6的引腳AINO、 AIN1、 AIN2、 AIN3分別和外部的霍爾電流X電壓傳感器的輸出端相連。數(shù)據(jù)采樣模塊芯 片U6的REF-、 REF+引腳和電源的GND、 VCC相連。人機界面模塊的20PIN連接 器的引腳8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 5、 6、 7和微處理器系統(tǒng)芯片U0的 引腳l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 10、 11、 14相連。20PIN連接器的引腳18經(jīng)電 阻RK4與驅(qū)動模塊芯片U7的引腳11相連。輕觸按鈕SK1、 SK2、 SK3的一端共 同連接到電源的GND，另一端分別連接電阻RK1、 RK2、 RK3以及微處理器系統(tǒng)芯 片U0的28、 27、 26引腳相連，電阻RK1、 RK2、 RK3的另一端共同連接到電源的 VCC。微處理器系統(tǒng)芯片UO的引腳21、 22、 23、 24、 25、 15、 16分別和驅(qū)動模 塊芯片U1、 U4的引腳3、 5、 7、 9、 11、 14、 3相連，驅(qū)動模塊芯片U1的引腳2、 4、 6、 10、 12、 15、 2和芯片U7的引腳1、 2、 3、 4、 5、 6、 7相連，驅(qū)動模 塊芯片U7的引腳16、 15、 14、 13、 12分別和中間繼電器K1、 K2、 K3、 K4、 K5 線圈的一端相連，中間繼電器Kl、 K2、 K3、 K4、 K5線圈的另一端共同與電源 的-12V相連，中間繼電器K1、 K2、 K3、 K4、 K5常開觸點的兩端分別連接到端 子J220的引腳1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10上，分別控制主電路的五個控 制接觸器的線圈。
電源模塊分別給人機界面模塊，微處理器系統(tǒng)，看門狗、監(jiān)視和存儲模塊， 數(shù)據(jù)采樣模塊，驅(qū)動模塊送入直流電源。
本實用新型所述的控制器是由數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6采用TLC2543、微處理 器系統(tǒng)芯片U0采用89C52、看門狗、監(jiān)視和存儲模塊芯片U2采用X5045、驅(qū) 動模塊芯片Ul、 U4采用4049和芯片U7采用ULN2003。電源模塊采用 BRIDGE2、 7800、 7卯0芯片。
權(quán)利要求1、一種智能照明節(jié)電器，由強電部分和控制器部分所組成；強電部分是電網(wǎng)接入到本設(shè)備的電網(wǎng)電壓輸入端子，由該端子分別連接到主路空開和旁路空開，主路空開的輸出連接到調(diào)壓變壓器的輸入端；旁路空開的輸出連接到設(shè)備的輸出端子；調(diào)壓變壓器的輸出端連接到設(shè)備的輸出端子；調(diào)壓變壓器的檔位控制端連接到檔位控制接觸器的觸點；一個檔位控制接觸器的線圈通過其他檔位控制接觸器的輔助常閉出點連接；電網(wǎng)的L3相連接到電壓傳感器，電壓傳感器連接到控制器；三個電流傳感器分別套接在設(shè)備輸出端的三相連接線上，電流傳感器的輸出連接到控制器；電網(wǎng)的L1相經(jīng)過EMI濾波器連接到控制器的電源輸入端；其特征在于所述的控制器是由數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6、微處理器系統(tǒng)芯片U0、看門狗、監(jiān)視和存儲模塊芯片U2、驅(qū)動模塊芯片U1、U4和芯片U7以及中間繼電器K1、K2、K3、K4、K5和穩(wěn)壓二極管D10、人機界面模塊的輕觸按鈕SK1、SK2、SK3、20PIN連接器和128×64點陣液晶顯示器、以及電源模塊所組成；其連接關(guān)系是看門狗、監(jiān)視和存儲模塊芯片U2的引腳SO、SI、SCK、/CS、RST分別和微處理器系統(tǒng)芯片U0的引腳39、38、37、36、9相連；輕觸按鈕S1和電阻RR并聯(lián)后一端和U2的RST引腳相連，一端與電源的VCC相連；數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6的引腳/CS、DOUT、DIN、I/OCLK分別和微處理器系統(tǒng)芯片U0的引腳35、34、33、32相連，數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6的引腳AIN0、AIN1、AIN2、AIN3分別和外部的霍爾電流\電壓傳感器的輸出端相連；數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6的REF-、REF+引腳和電源的GND、VCC相連；人機界面模塊的20PIN連接器的引腳8、9、10、11、12、13、14、15、5、6、7和微處理器系統(tǒng)芯片U0的引腳1、2、3、4、5、6、7、8、10、11、14相連；20PIN連接器的引腳18經(jīng)電阻RK4與驅(qū)動模塊芯片U7的引腳11相連；輕觸按鈕SK1、SK2、SK3的一端共同連接到電源的GND，另一端分別連接電阻RK1、RK2、RK3以及微處理器系統(tǒng)芯片U0的28、27、26引腳相連，電阻RK1、RK2、RK3的另一端共同連接到電源的VCC；微處理器系統(tǒng)芯片U0的引腳21、22、23、24、25、15、16分別和驅(qū)動模塊芯片U1、U4的引腳3、5、7、9、11、14、3相連，驅(qū)動模塊芯片U1的引腳2、4、6、10、12、15、2和芯片U7的引腳1、2、3、4、5、6、7相連，驅(qū)動模塊芯片U7的引腳16、15、14、13、12分別和中間繼電器K1、K2、K3、K4、K5線圈的一端相連，中間繼電器K1、K2、K3、K4、K5線圈的另一端共同與電源的-12V相連，中間繼電器K1、K2、K3、K4、K5常開觸點的兩端分別連接到端子J220的引腳1、2、3、4、5、6、7、8、9、10上，分別控制主電路的五個控制接觸器的線圈。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能照明節(jié)電器，其特征在于所述的控制器是由 數(shù)據(jù)采樣模塊芯片U6采用TLC2543、微處理器系統(tǒng)芯片U0采用89C52、看門 狗、監(jiān)視和存儲模塊芯片U2采用X5045、驅(qū)動模塊芯片U1、 U4采用4049和 芯片U7采用ULN2003 。
專利摘要本實用新型所述的智能照明節(jié)電器涉及一種照明設(shè)備使用的節(jié)電器，是由強電部分和控制器部分所組成。強電部分包括主路空開、調(diào)壓變壓器和檔位控制接觸器。控制器部分包括數(shù)據(jù)采樣模塊、微處理器系統(tǒng)、看門狗、監(jiān)視和存儲模塊、驅(qū)動模塊、人機界面模塊以及電源模塊所組成?？刂破鞯母髂K的連接關(guān)系是電源模塊分別連接到人機界面模塊，微處理器系統(tǒng)，看門狗、監(jiān)視和存儲模塊，數(shù)據(jù)采樣模塊，驅(qū)動模塊。微處理器系統(tǒng)連接到人機界面模塊，看門狗、監(jiān)視和存儲模塊，數(shù)據(jù)采樣模塊，驅(qū)動模塊。本實用新型的核心部分是控制器，節(jié)電和保護功能由控制器具體實現(xiàn)。實現(xiàn)的方法是控制器的嵌入式計算機系統(tǒng)根據(jù)用戶的節(jié)電模式設(shè)定和現(xiàn)場電網(wǎng)電壓進行節(jié)電操作。
文檔編號H05B37/02GK201374840SQ200920011829
公開日2009年12月30日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者張家敏, 陳井良 申請人:三科新能科技(大連)有限公司