專利名稱：庭院燈路燈智能節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及自動控制器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是庭院燈路燈智能節(jié)電器技木。
背景技術(shù)：
城鎮(zhèn)道路及社區(qū)路燈、庭院燈等耗電量很大，這不僅是多花電費(fèi)的問題，還帶來其他它能源消耗，環(huán)境污染等諸多問題。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，對路燈、庭院照明燈等進(jìn)行節(jié)電控制有重大意義。從實(shí)際情況看，庭院燈、路燈在夜深人靜時，因用電負(fù)荷減少，カロ到燈上的電壓升高，這不僅造成燈的功耗明顯増大，而且燈壽命也顯著降低，所以，在后半夜，調(diào)低過高的電壓是完全必要的。若將施加燈上的電壓由額定值減低5% 10%左右，其照度變化不大，人眼感覺不明顯，但燈功耗卻顯著減少，而燈壽命也會延長很多，這就為節(jié)能控制提供了理論依據(jù)。目前，路燈、庭院燈照明用的節(jié)電器已有多種類型、各種規(guī)格的產(chǎn)品。但不少仍采用可控硅移相式進(jìn)行調(diào)節(jié)的，由于正弦波形被削波，故其諧波含量大且濾除不易，因此不宜推廣使用。也有采用繼電器(或接觸器)切換多抽頭自耦變壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)的，此類存在電壓閃動、浪涌電流等沖擊，也是不宜推廣使用。還有，采用柱式接觸調(diào)壓器加補(bǔ)償變壓器進(jìn)行調(diào)壓，如電カ補(bǔ)償穩(wěn)壓器，是ー種無級連續(xù)較精密調(diào)壓方式，但存在調(diào)節(jié)較慢、碳刷易磨損等問題。而目前較好的方法是采用晶閘管零流開關(guān)去調(diào)節(jié)多個小功率補(bǔ)償變壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)，但它是有級調(diào)節(jié)，精度稍差些。我們就是采用這種方式的精簡改進(jìn)電路進(jìn)行節(jié)電控制。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出了庭院燈路燈智能節(jié)電器。本實(shí)用新型庭院燈路燈智能節(jié)電器，包括主電路和測控電路，測控電路的控制輸出端連接到主電路控制輸入端，其主電路包括兩個補(bǔ)償變壓器、四個晶閘管、過電壓抑制電阻陣列及濾波電容，兩個補(bǔ)償變壓器次級繞組串聯(lián)連接，四個晶閘管兩兩串接后分別與補(bǔ)償變壓器初級繞組的一端相連，過電壓抑制電阻陣列分別與補(bǔ)償變壓器初級繞組及晶閘管并聯(lián)連接，濾波電容與補(bǔ)償變壓器次級繞組相連接。所述的主電路還包括繼電器觸點(diǎn)及直接供電繼電器，繼電器觸點(diǎn)串接于市電電源及主電路之間，直接供電繼電器跨接于兩個補(bǔ)償變壓器次級繞組。所述的測控電路包括直流電源，電壓采樣電路、光控電路、微處理器、晶閘管過零觸發(fā)電路；直流電源為測控電路提供12V及穩(wěn)壓6V電源；電壓采樣電路輸出端連接到微處理器的A/D端；光控電路的輸出端連接到微處理器的供電電源；微處理器的輸出端連接到晶閘管過零觸發(fā)電路。所述的光控電路包括時基集成電路NE555、光敏電阻及可變電阻，按施密特觸發(fā)器方式連接。所述的微處理器采用PIC12F683芯片。本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案，通過微處理器自動跟蹤電源電壓變化，控制晶閘管零流開關(guān)，調(diào)整主電路中補(bǔ)償變壓器的磁通變化實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，以減少多余電流，達(dá)到節(jié)電目的；通過設(shè)置有瞬態(tài)電壓抑制器陣列與多重諧波濾波器，限制各種過電壓，防止浪涌電流沖擊造成設(shè)備與燈的損壞，消除諧波電流干擾及額外損耗；能有效地減少過剩功率的多余損耗，節(jié)電10 35%左右，同時使燈的使用壽命延長2 3倍以上。

圖I是本實(shí)用新型庭院燈路燈智能節(jié)電器的主電路圖；圖2是本實(shí)用新型庭院燈路燈智能節(jié)電器的測控電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖I或2所示，本實(shí)用新型庭院燈路燈智能節(jié)電器，其包括主電路和測控電路，測控電路的控制輸出端連接到主電路控制輸入端，其主電路包括兩個補(bǔ)償變壓器Tl及T2、四個晶閘管VfV4、過電壓抑制電阻陣列RvfRvS及濾波電容C(TC2，兩個補(bǔ)償變壓器次級繞組N2、N4串聯(lián)連接，四個晶閘管VI、V2及V3、V4兩兩串接后分別與補(bǔ)償變壓器初級繞組NI及N3的一端相連，過電壓抑制電阻陣列RvfRvS分別與主電路輸入、輸出端以及補(bǔ)償變壓器Tl、T2的初級繞組NI、N3及晶閘管Vf V4并聯(lián)連接，濾波電容C(TC2與補(bǔ)償變壓器Tl、T2的次級繞組N2、N4相連接。所述的主電路還包括繼電器觸點(diǎn)Jl及直接供電繼電器J2，繼電器觸點(diǎn)Jl串接于市電電源及主電路之間，直接供電繼電器J2跨接于兩個補(bǔ)償變壓器Tl、T2的次級繞組N2、N4。所述的測控電路包括直流電源1，電壓采樣電路2、光控電路3、微處理器4、晶閘管過零觸發(fā)電路5 ;直流電源I為測控電路提供12V及穩(wěn)壓6V電源；電壓采樣電路2輸出端連接到微處理器4的A/D端；光控電路3的輸出端連接到微處理器4的供電電源；微處理器4的輸出端連接到晶閘管過零觸發(fā)電路5。所述的光控電路3包括時基集成電路NE555、光敏電阻Rs及可變電阻Rp2，按施密特觸發(fā)器方式連接。所述的微處理器4采用PIC12F683芯片。下面就本實(shí)施例各電路部分進(jìn)行詳細(xì)說明。I、主電路及其工作原理圖I為主電路電氣原理圖，具體連接圖中已表明。它由繼電器Jl觸點(diǎn)，補(bǔ)償變壓器Tl、T2、調(diào)節(jié)節(jié)電檔位用的晶閘管Vl V4，諧波濾波器，過電壓抑制陣列RVl RV8、及直接供電繼電器J2，防涌流電阻RO及保險絲FU等構(gòu)成。I. I電壓補(bǔ)償調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)按圖I電路接法，由2個補(bǔ)償變壓器T1、T2與四個晶閘管零流開關(guān)Vl V4，可實(shí)現(xiàn)電源直通與三個節(jié)電檔位補(bǔ)償調(diào)節(jié)。a )直通檔UO=Ui ;用于燈初始啟動點(diǎn)亮。當(dāng)晶閘管VI、V3導(dǎo)通，V2、V4截止時，補(bǔ)償變壓器T2中初級繞組N3 (BE間)與次級繞組N4 (BC間)的同名端各自連接，這樣N3與N4繞組中的磁通相互抵消，N4繞組ニ端電壓VB2=0，似被短接。同理，Tl中NI繞組(AD間)與N2繞組(AB間)因BC已短接，故NI與N2繞組中的磁通也相互抵消，即UB1=0。因此，UO=Ui0b )節(jié)電檔位I :U0=Ui-UBl，用于上半夜節(jié)電控制。當(dāng)晶閘管保持V3導(dǎo)通，V4截止，則UB2=0，令Vl截止，V2導(dǎo)通，則Tl變壓器被接成自耦變壓器降壓形式，在N2繞組中產(chǎn)生ーUBl補(bǔ)償電壓，因此，UO=Ui-UBl0c )節(jié)電檔位2 :U0=Ui_UB2，也是用于上半夜節(jié)電控制。同理，若使晶閘管Vl導(dǎo)通，V2截止，據(jù)上述分析N2似被短接則UBl=O,這時若令V4導(dǎo)通、V3截止。則T2變壓器被接成自耦變壓器降壓形式，N4繞組中產(chǎn)生ーUB2補(bǔ)償電壓，所以輸出電壓U0=Ui-UB2。d)節(jié)電檔位3 :U0=Ui-UBl_UB2。用于后半夜(零點(diǎn)以后)節(jié)電控制，這時，應(yīng)令V2、V4導(dǎo)通，VI、V3截止，這樣變壓器Tl的NI與N2繞組，以及T2變壓器的N3與N4繞均被接成自耦變壓器降壓形式，即N2繞組產(chǎn)生一 UBl電壓，N4繞組產(chǎn)生一 UB2電壓，所以輸出電壓U0=Ui-UBl-UB2oI. 2瞬態(tài)過電壓保護(hù)在本節(jié)電器主電路的輸入端、輸出端以及補(bǔ)償變壓器Tl、T2的初級繞組NI、N3兩端并接有RVl RV4壓敏電阻，在晶閘管Vl V4兩端也并接有RV5 RV8壓敏電阻，這些陣列式布置的壓敏電阻，用來限制吸收由供電線路侵入的過電壓，以及由節(jié)電器中自身開關(guān)操作和晶閘管換流時所產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓，抑制了浪涌電流對設(shè)備及燈負(fù)載造成的損壞，保護(hù)電器使用安全。I. 3高次諧波濾除由補(bǔ)償變壓器Tl，T2的次級繞組電感與濾波電容CO、Cl、C2等組成雙Π型LC濾波器，可濾除高次諧波，防止諧波電流干擾造成的損害與額外的能量損耗。CO C2也有益功率因素改善。I. 4直接輸出供電設(shè)有直接輸出繼電器J2，當(dāng)節(jié)電器發(fā)生故障保險絲熔斷吋，J2動作觸點(diǎn)閉合，將輸入電能直接送往燈負(fù)載，并發(fā)出聲光告警信號。2、測控器及工作原理圖2為測控器電原理圖。它由直流電源1，電壓采樣電路2、光控電路3、微處理器(MPU) 4、晶閘管過零觸發(fā)電路5，以及故障檢測報警與供電執(zhí)行繼電器電路等組成。2. I、直流電源I由降壓變壓器T3，整流橋ZL，隔離ニ極管D1、集成穩(wěn)壓塊U8及濾波電容C4 C6等組成12V，以及穩(wěn)壓的6V直流電源，供測控電路使用。2. 2、電壓采樣電路2 輸入供電電壓經(jīng)T3、ZL降壓整流后，形成100HZ脈動電壓，經(jīng)引導(dǎo)ニ極管D2，由電阻Ri與電位器RPl分壓及C8、C9濾波平滑后作為采樣電壓，輸入到MPU的A/D端ロ。2. 3、光控電路3由NE555 (U2)、RG、RP2等組成施密特光控開關(guān)電路，白天因光敏電阻RG阻值很小，與RP2分壓后，U26腳的電壓高于2/3VC，U2被復(fù)位3腳輸出低電平。其輸出作為MPU(Ul)的供電電源。由于MPU沒電源供給，故整個節(jié)電器處于不工作狀態(tài)。但到了夜晚，因RG阻值變得很大，與RP2分壓后，使U2的2腳的電壓低于1/3VC，則U2被觸發(fā)置位，3腳輸出高電平，此時MPU得電程序開始執(zhí)行。為了提高光控電路的可靠性，設(shè)置了 R2、C10抗瞬間光照(如閃電，車燈等)干擾抑制電路。2. 4微處理器(MPU) 4與晶閘管過零觸發(fā)電路5MPU采用MicrOchip公司生產(chǎn)的PIC12F683，僅有8個引腳，但功能卻很強(qiáng)。片上內(nèi)置可編程RC振蕩器及掉電復(fù)位(BOR)電路，具有3584B Flash程序存儲器、256B的E2PR0M、128B SRAM,4路10位A/D轉(zhuǎn)換器，還具有2個8位定時器、I個16位定時器與ー個看門狗(WDT)定時器。6個I/O ロ引腳有較強(qiáng)的帶載(20mA)能力。同時還具有在線編程的功能，所以是ー款性價比較高的微處理器。MPU PIC12F683由光控得電后，開始運(yùn)行已編制好的程序，工作過程為啟動T0、Tl定時器并置定時值，如TO定時15分鐘，Tl定時6小時，對輸入電壓采樣及A/D轉(zhuǎn)換，對I/O ロ進(jìn)行操作使繼電器Jl及晶閘管Vl V4投入工作。具體如下a )由GPl輸出高電平使Ql導(dǎo)通，于是繼電器Jl動作，其觸點(diǎn)閉合，這樣主電路接入市電電源節(jié)電器投入運(yùn)行。 b)同時，令GP5、GP3輸出低電平，GP4、GP2輸出高電平，這樣過零型觸發(fā)光耦U3、U5導(dǎo)通工作，U4、U6截止，不工作，于是晶閘管V1，V3被觸發(fā)導(dǎo)通，V2，V4截止。據(jù)前面I. I電壓補(bǔ)償調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)中所述，此時投入直通檔即輸出電壓UO等于輸入電壓Ui，即讓燈在全輸入電壓下啟動點(diǎn)亮。c )設(shè)置定時器TO定時15分鐘，在15分鐘之內(nèi)節(jié)電檔位一直保持直通檔即UO=Ui,以便燈正常啟動并進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。d )T0定時15分鐘過后，須根據(jù)A/D采樣值大小，即輸入電源電壓Ui與額定電壓UN進(jìn)行比較，若偏低些就投入節(jié)電檔位I.即UO=Ui-UBl,若偏高些，就投入節(jié)電檔位2即U0=Ui-UB2。在Tl定時6小時到之前就依此方式進(jìn)行投檔。e )當(dāng)Tl定時6小時到了之后，這時已夜深人靜，用電負(fù)荷減輕，電源電壓較大升高，此時應(yīng)投入節(jié)電檔位3即U0=Ui-UBl-UB2。后半夜節(jié)電器在節(jié)電檔位3 —直工作到天亮，此時光控電路自動關(guān)閉MPU供電，繼電器Jl失電則節(jié)電器停止工作。2. 5故障保護(hù)電路晶閘管VI、V2及V3、V4串接小阻值功率電阻RO與熔斷器FU連接到輸出端L. N線上。當(dāng)節(jié)電器上電、斷電(Jl觸點(diǎn)開/關(guān)時)或晶閘管換流吋，電壓、電流上升率du/dt與di/dt太高，會導(dǎo)致晶閘管瞬間共態(tài)導(dǎo)通，產(chǎn)生很大浪涌電流，RO將瞬間浪涌電流限制在管子所能經(jīng)受的值之內(nèi)，以保護(hù)晶閘管。此外，當(dāng)電路發(fā)生故障，或晶閘管損壞引起熔斷器FU燒斷吋，則交流檢測光耦U7由C3供電而工作，至使晶體管Q2導(dǎo)通，繼電器J2動作，J2觸點(diǎn)閉合，電源直接經(jīng)J2觸點(diǎn)輸出供電。同時，發(fā)出聲光報警信號，提醒用戶注意，需要維修。用戶若需要具有更多補(bǔ)償檔位、更精確電壓調(diào)節(jié)的節(jié)電器，可再増加ー級補(bǔ)償變壓器與ニ個晶閘管，接法可參考圖I擴(kuò)展。并且將微處理器(MPU)換成14腳的PIC16F684，再増加一路輸出電壓采樣進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并依此判斷是否還需作進(jìn)一歩調(diào)節(jié)控制，這樣程序軟件只須做些擴(kuò)充就能實(shí)現(xiàn)8個節(jié)電檔位的精確調(diào)節(jié)，比原設(shè)計4檔增加了一倍。此外、主電路還有多種連接方式，如采用ニ個變壓器8個晶閘管；3個變壓器8個晶閘管等等，這里不再贅述，其目的是增加調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)臋n位與精度，還有具有低電壓，升壓補(bǔ) 償功能。
權(quán)利要求1.庭院燈路燈智能節(jié)電器，其包括主電路和測控電路，測控電路的控制輸出端連接到主電路控制輸入端，其特征在干其主電路包括兩個補(bǔ)償變壓器、四個晶閘管、過電壓抑制電阻陣列及濾波電容，兩個補(bǔ)償變壓器次級繞組串聯(lián)連接，四個晶閘管兩兩串接后分別與補(bǔ)償變壓器初級繞組的一端相連，過電壓抑制電阻陣列分別與補(bǔ)償變壓器初級繞組及晶閘管并聯(lián)連接，濾波電容與補(bǔ)償變壓器次級繞組相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的庭院燈路燈智能節(jié)電器，其特征在于所述的主電路還包括繼電器觸點(diǎn)及直接供電繼電器，繼電器觸點(diǎn)串接于市電電源及主電路之間，直接供電繼電器跨接于兩個補(bǔ)償變壓器次級繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的庭院燈路燈智能節(jié)電器，其特征在于所述的測控電路包括直流電源，電壓采樣電路、光控電路、微處理器、晶閘管過零觸發(fā)電路；直流電源為測控電路提供12V及穩(wěn)壓6V電源；電壓采樣電路輸出端連接到微處理器的A/D端；光控電路的輸出端連接到微處理器的供電電源；微處理器的輸出端連接到晶閘管過零觸發(fā)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的庭院燈路燈智能節(jié)電器，其特征在于所述的光控電路包括時基集成電路NE555、光敏電阻及可變電阻，按施密特觸發(fā)器方式連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的庭院燈路燈智能節(jié)電器，其特征在于所述的微處理器采用PIC12F683 芯片。
專利摘要本實(shí)用新型提供了庭院燈路燈智能節(jié)電器，包括主電路和測控電路，測控電路的控制輸出端連接到主電路控制輸入端，主電路包括兩個補(bǔ)償變壓器、四個晶閘管、過電壓抑制電阻陣列及濾波電容；通過微處理器自動跟蹤電源電壓變化，控制晶閘管零流開關(guān)，調(diào)整主電路中補(bǔ)償變壓器的磁通變化實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，以減少多余電流，達(dá)到節(jié)電目的；通過設(shè)置有瞬態(tài)電壓抑制器陣列與多重諧波濾波器，限制各種過電壓，防止浪涌電流沖擊造成設(shè)備與燈的損壞，消除諧波電流干擾及額外損耗；能有效地減少過剩功率的多余損耗，節(jié)電10～35%左右，同時使燈的使用壽命延長2～3倍以上。
文檔編號H05B37/02GK202435670SQ201120562598

公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者王登林, 鄭學(xué)平, 陳建明 申請人:揚(yáng)州市華晨電子有限公司, 福州迪亞瑞節(jié)能科技有限公司