專利名稱：智能路燈節(jié)能控制器及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是ー種路燈控制裝置及其控制路燈的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有路燈控制裝置，根據(jù)一年四季變化規(guī)律，應用經(jīng)緯度算法計算日出日落時間，對開關(guān)時間進行微調(diào)。在天氣陰睛情況下自動調(diào)整開啟時間，滿足行人的需要。采用電網(wǎng)エ頻電壓供電，使用接觸器控制電源的通斷，接觸器吸合路燈開啟，接觸器關(guān)斷路燈熄滅。主回路串接電感線圈，采用電磁調(diào)節(jié)技術(shù)，調(diào)節(jié)電 感量的大小實現(xiàn)路燈調(diào)節(jié)電壓的目的，達到調(diào)節(jié)照度、節(jié)能目的。當自動控制系統(tǒng)故障時，采用旁路控制實現(xiàn)對接觸器的控制，以保證路燈照常工作。但是，現(xiàn)有的路燈控制裝置存在以下缺陷(I)在開啟與關(guān)閉過程中使用接觸器通斷，因此主回路的電弧很大，接觸器使用壽命短、維護量大。(2)主回路串接電感量的大小調(diào)節(jié)有限，接觸器通斷過程中，路燈兩端電壓從零到固定值，燈管預熱和冷卻過程短，因此燈管壽命縮短。(3)主回路串接電感量的大小調(diào)節(jié)有限，路燈兩端電壓調(diào)節(jié)有限，特別是在夜間電網(wǎng)電壓升高后，行人稀少，路燈照度需要相應降低，但是目前的路燈控制裝置無法實現(xiàn)這ー功能，而路燈電耗與電壓的平方成正比，因此節(jié)能效果差。(4)主回路串接電感自身有損耗，浪費有色金屬。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了ー種使用壽命長、維修量小、能夠延長路燈使用壽命、節(jié)能的智能路燈節(jié)能控制器。本發(fā)明是通過以下手段完成上述技術(shù)目的的。ー種智能路燈節(jié)能控制器，包括控制器電源開關(guān)，以及分別與控制器電源開關(guān)相連、并依次電連接的單片機、D/A轉(zhuǎn)換器、觸發(fā)器和晶閘管主控器，所述觸發(fā)器與晶閘管主控器之間還設置有轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述電源開關(guān)與主回路電相連，所述晶閘管主控器包括反并聯(lián)的第一晶閘管和第二晶閘管、并串聯(lián)在主回路中。優(yōu)選地，所述晶閘管主控器還包括分別與第一晶閘管和第二晶閘管并聯(lián)的壓敏電阻。優(yōu)選地，所述主回路上還串聯(lián)有第一熔斷器及第ニ熔斷器。優(yōu)選地，所述主回路中設置有市電指示燈、主回路指示燈、輸出端指示燈，所述控制器電源開關(guān)處還設置有電源指示燈。優(yōu)選地，所述晶閘管主控器與所述觸發(fā)器之間設置ー轉(zhuǎn)換開關(guān)。所述智能路燈節(jié)能控制器控制路燈的方法，包括以下步驟(a)初始化單片機進行初始化；
(b)按下START按鈕后，定時開始；(C)單片機的計數(shù)器從I開始計數(shù)，當計數(shù)值TC < 100時,D/A轉(zhuǎn)換器將當前計數(shù)值TC用關(guān)系式10* (100-TC)轉(zhuǎn)化為模擬量，并驅(qū)動觸發(fā)器，第一晶閘管和第二晶閘管的觸發(fā)角從最大開始觸發(fā)，路燈兩端的電壓從0開始逐步上升，計數(shù)器的計數(shù)值TC為100吋，路燈兩端的電壓達到100%，實現(xiàn)軟啟動，完成路燈的無級升壓的啟動過程；(d)當計數(shù)器的計數(shù)值TC處于100至200之間時，D/A轉(zhuǎn)換器將當前的計數(shù)值TC用關(guān)系式10* (TC-100)轉(zhuǎn)化為模擬量，并驅(qū)動觸發(fā)器，實現(xiàn)路燈兩端的電壓從100%逐漸變小，當計數(shù)值為TC為200時路燈兩端的電壓達到0%，實現(xiàn)路燈無級降壓的停止過程。(e)路燈啟動后，按DOWN按鈕后，直接輸送給計數(shù)器ー個固定值600，D/A轉(zhuǎn)換器使用關(guān)系式10* (TC-100)將當前的計數(shù)值TC轉(zhuǎn)化為模擬量，并控制觸發(fā)器，使路燈兩端的電壓為固定值。 (f)路燈啟動后，按RSET按鈕復位后，直接輸送給計數(shù)器ー個固定值0，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化后控制觸發(fā)器，使路燈兩端的電壓為0伏，人為熄滅路燈。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(I)開啟與關(guān)閉過程中，使用晶閘管導通控制，因此主回路無電弧，延長了接觸器的使用壽命、減小了維護量。(2)主回路串接晶閘管，實現(xiàn)了路燈兩端電壓的09^100%控制。啟動時電壓從OV逐漸提高直至所設置電壓，電壓從09^100%變化，關(guān)閉時電壓從所設置電壓逐步到0V，電壓從100%、％變化，燈管具有較長的預熱和冷卻過程，并且避免了由于熱脹冷縮，在開關(guān)過程中引發(fā)的燈絲損壞現(xiàn)象，因此能夠延長燈管壽命。(3)主回路串接晶閘管，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓的無級變化。特別是在夜間，行人稀少，能夠調(diào)低電壓以降低路燈的照度，因此節(jié)能效果良好。設電網(wǎng)額定電壓為220V，而夜間電網(wǎng)負荷減輕，電網(wǎng)電壓可達到230V以上，路燈耗電量明顯增加，壽命明顯減少。本發(fā)明能實現(xiàn)電壓在09^100%范圍內(nèi)變化，假定夜間路燈兩端的電壓為150V，既能滿足行人的需要，則能夠通過人為調(diào)節(jié)將路燈兩端的電壓調(diào)至150V。如此，節(jié)能效果也最為明顯，高達55%以上。同吋，路燈正常運行電壓與額定電壓相比較，至少降低了 10%，那么燈泡的壽命將提高2倍以上。(4)利用主回路的晶閘管無觸點控制實現(xiàn)旁路控制，工作電流小，功耗低，效果理想。


圖I為本發(fā)明所述智能路燈節(jié)能控制器結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明所述智能路燈節(jié)能控制器電路圖。圖3為本發(fā)明所述單片機軟件控制流程圖。
具體實施例方式為了更清楚的說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進ー步詳細的介紹。如圖I所示，本發(fā)明所述的智能路燈節(jié)能控制器，包括控制器電源開關(guān)，以及分別與控制器電源開關(guān)相連、并依次電連接的單片機、D/A轉(zhuǎn)換器、觸發(fā)器和晶閘管主控器，所述觸發(fā)器與晶閘管主控器之間還設置有轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述電源開關(guān)與主回路電相連，所述晶閘管主控器串聯(lián)在主回路中，所述晶閘管主控器包括反并聯(lián)的第一晶閘管和第二晶閘管，如圖2所示。本發(fā)明中，將第一晶閘管SCR1，第二晶閘管SCR2反并聯(lián)連接與負載串聯(lián)到市電電源上。當市電電源電壓正半周開始時觸發(fā)第一晶閘管SCR1，負半周開始時觸發(fā)第二晶閘管SCR2，形同一個無觸點開關(guān)，允許頻繁操作，無電弧，壽命長。若正負半周以同樣的移相角a觸發(fā)第一晶閘管SCRl和第二晶閘管SCR2，則負載電壓有效值能夠隨a角而改變，實現(xiàn)交流調(diào)壓。單片機控制觸發(fā)器實現(xiàn)主回路的晶閘管交流調(diào)壓，完成路燈交流電壓從o°/rioo%的變化。所述單片機采用STC89v51RD2單片機，利用單片機自身定時器，通過程序設置，能夠?qū)崿F(xiàn)無級升壓的緩慢啟動過程、無級降壓的緩慢停止過程，保證燈絲有足夠的預熱和冷卻時間。在使用過程中，能夠通過單片機控制路燈兩 端的電壓，實現(xiàn)人為的設置路燈的照度等級，已達到節(jié)能的目的。進ー步地，為了保護所述第一晶閘管SCRl和第二晶閘管SCR2，還設置有分別與第一晶閘管SCRl和第二晶閘管SCR2并聯(lián)的壓敏電阻，作為保護器件。為了提高主回路的安全性，在所述主回路上串聯(lián)第一熔斷器FUl及第ニ熔斷器FU2。為了便于觀察運行狀態(tài)，所述主回路中分別設置有市電指示燈、主回路指示燈、輸出端指示燈，所述電源開關(guān)處設置有用于指示所述電源開關(guān)運行狀態(tài)的電源指示燈。具體地，智能路燈節(jié)能控制器的電路圖如圖2所示，主回路包括第一晶閘管SCRl與第二晶閘管SCR2反并聯(lián)組成的晶閘管主控器，LD1、LD2、LD3……LDn (n為正整數(shù))等若干路燈，第一熔斷器FU1，第二熔斷器FU2以及壓敏電阻等器件；觸發(fā)器、單片機以及D/A轉(zhuǎn)換器等組成控制回路；所述電源開關(guān)，單片機控制按鈕START、DOWN、RSET，轉(zhuǎn)換開關(guān)KKl、市電指示燈HD1、主回路指示燈HD2、輸出端指示燈HD3以及電源指示燈HD4等組成輔助電路。為了避免控制回路故障而不能實現(xiàn)主回路電源的控制，在所述晶閘管主控器與所述觸發(fā)器之間設置ー轉(zhuǎn)換開關(guān)KKl。當控制回路出現(xiàn)故障時，仍然使用第一晶閘管SCRl和第二晶閘管SCR2，形成一個無觸點開關(guān)來控制主回路電源的接通和關(guān)斷，即旁路控制。當所述電源開關(guān)接通時，將轉(zhuǎn)換開關(guān)KKl接通KGl和KG2，全壓接通主回路，保證了路燈的正常使用；當所述電源開關(guān)斷開時，將轉(zhuǎn)換開關(guān)KKl與KGl和KG2斷開，從而斷開主回路電源，路燈熄滅。此種控制方案具有兩種優(yōu)點，ー是在弱電控制系統(tǒng)故障時，能正常確保路燈正常啟停；ニ是避免了用刀閘或接觸器等常規(guī)電器控制路燈時產(chǎn)生電弧的缺陷，即避免了在開啟和關(guān)斷過程中產(chǎn)生電火花現(xiàn)象，減少故障率，能夠延長電器設備的壽命。如圖3所示，本發(fā)明所述智能路燈節(jié)能控制器控制路燈的方法包括以下步驟(a)初始化單片機進行初始化；(b)按下START按鈕后，定時開始；(C)單片機的計數(shù)器從I開始計數(shù)，當計數(shù)值TC < 100時,D/A轉(zhuǎn)換器將當前計數(shù)值TC用關(guān)系式10* (100-TC)轉(zhuǎn)化為模擬量，并驅(qū)動觸發(fā)器，第一晶閘管和第二晶閘管的觸發(fā)角從最大開始觸發(fā)，路燈兩端的電壓從0開始逐步上升，計數(shù)器的計數(shù)值TC為100吋，路燈兩端的電壓達到100%，實現(xiàn)軟啟動，完成路燈的無級升壓的啟動過程；(d)當計數(shù)器的計數(shù)值TC處于100至200之間時，D/A轉(zhuǎn)換器將當前的計數(shù)值TC用關(guān)系式10* (TC-100)轉(zhuǎn)化為模擬量，并驅(qū)動觸發(fā)器，實現(xiàn)路燈兩端的電壓從100%逐漸變小，當計數(shù)值為TC為200時路燈兩端的電壓達到0%，實現(xiàn)路燈無級降壓的停止過程。 (e)路燈啟動后，按DOWN按鈕后，直接輸送給計數(shù)器ー個固定值600，使用關(guān)系式10* (TC-100),經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為模擬量，并控制觸發(fā)器，使路燈兩端的電壓為固定值，人為設定路燈兩端的電壓，實現(xiàn)路燈的降壓節(jié)能的目的。(f)路燈啟動后，按RSET按鈕復位后，直接輸送給計數(shù)器ー個固定值0，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化后控制觸發(fā)器，使路燈兩端的電壓為0伏，實現(xiàn)人為停止路燈。利用單片機定時器的中斷響應實現(xiàn)計數(shù)器控制，將計數(shù)器的值轉(zhuǎn)化為模擬量，實現(xiàn)路燈兩端電壓的控制。在路燈啟動和停止的過程中 路燈的燈絲有足夠的預熱和冷卻時間，從而達到了延長燈絲使用壽命的目的。以上實施方式為本發(fā)明的個別實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所作出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.智能路燈節(jié)能控制器，其特征在于，包括控制器電源開關(guān)，以及分別與控制器電源開關(guān)相連、并依次電連接的單片機、D/A轉(zhuǎn)換器、觸發(fā)器和晶閘管主控器，所述觸發(fā)器與晶閘管主控器之間還設置有轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述電源開關(guān)與主回路電相連，所述晶閘管主控器包括反并聯(lián)的第一晶閘管和第二晶閘管、并串聯(lián)在主回路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能路燈節(jié)能控制器，其特征在于，所述晶閘管主控器還包括分別與第一晶閘管和第二晶閘管并聯(lián)的壓敏電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能路燈節(jié)能控制器，其特征在于，所述主回路上還串聯(lián)有第一熔斷器及第二熔斷器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能路燈節(jié)能控制器，其特征在于，所述主回路中設置有市電指示燈、主回路指示燈、輸出端指示燈，所述控制器電源開關(guān)處還設置有電源指示燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能路燈節(jié)能控制器，其特征在于，所述晶閘管主控器與所述觸發(fā)器之間設置一轉(zhuǎn)換開關(guān)。
6.權(quán)利要求1-5任一項所述的智能路燈節(jié)能控制器控制路燈的方法，其特征在于，包括以下步驟 Ca)初始化單片機進行初始化； (b)按下START按鈕后，定時開始； (c)單片機的計數(shù)器從I開始計數(shù)，當計數(shù)值TC< 100時，D/A轉(zhuǎn)換器將當前計數(shù)值TC用關(guān)系式10* (100-TC)轉(zhuǎn)化為模擬量，并驅(qū)動觸發(fā)器，第一晶閘管和第二晶閘管的觸發(fā)角從最大開始觸發(fā)，路燈兩端的電壓從O開始逐步上升，計數(shù)器的計數(shù)值TC為100時，路燈兩端的電壓達到100%，實現(xiàn)軟啟動，完成路燈的無級升壓的啟動過程； (d)當計數(shù)器的計數(shù)值TC處于100至200之間時，D/A轉(zhuǎn)換器將當前的計數(shù)值TC用關(guān)系式10* (TC-100)轉(zhuǎn)化為模擬量，并驅(qū)動觸發(fā)器，實現(xiàn)路燈兩端的電壓從100%逐漸變小，當計數(shù)值為TC為200時路燈兩端的電壓達到0%，實現(xiàn)路燈無級降壓的停止過程。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，還包括以下步驟 Ce)路燈啟動后，按DOWN按鈕后，直接輸送給計數(shù)器一個固定值600，D/A轉(zhuǎn)換器使用關(guān)系式10* (TC-100)將當前的計數(shù)值TC轉(zhuǎn)化為模擬量，并控制觸發(fā)器，使路燈兩端的電壓為固定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，還包括以下步驟 Cf)路燈啟動后，按RSET按鈕復位后，直接輸送給計數(shù)器一個固定值0，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化后控制觸發(fā)器，使路燈兩端的電壓為O伏，人為熄滅路燈。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能路燈節(jié)能控制器及控制方法，所述智能路燈節(jié)能控制器包括控制器電源開關(guān)，以及分別與控制器電源開關(guān)相連、并依次電連接的單片機、D/A轉(zhuǎn)換器、觸發(fā)器和晶閘管主控器，所述觸發(fā)器與晶閘管主控器之間還設置有轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述電源開關(guān)與主回路電相連，所述晶閘管主控器包括反并聯(lián)的第一晶閘管和第二晶閘管、并串聯(lián)在主回路中。本發(fā)明延長了接觸器、燈管的使用壽命，減小了維護量，具有節(jié)能的效果。
文檔編號H05B37/02GK102769974SQ201210247670
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者孫寧宇, 徐一凡 申請人:華北電力大學