專利名稱：節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到一種智能控制系統(tǒng)，尤其是應(yīng)用于路燈照明的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的路燈照明中，一般來說，路燈在白天是不會開啟的，當(dāng)遇上惡劣天氣造成道路光照度不足的時候，路燈不及時開啟就容易發(fā)生意外交通事故；而在傍晚天色暗下時，如果路燈不能夠及時開啟，也會使道路能見度降低，給行車和行人帶來安全隱患；在白天天亮后如果不及時關(guān)閉路燈，會造成能源和資源的浪費；而在后半夜，電網(wǎng)用電量大大減少，路燈的供電電壓升高，如果不對路燈電壓進(jìn)行降壓控制，路燈就會變得特別的亮，而這段時間道路上行車和行人稀少，不但造成能源浪費，路燈也因為長時間承受過高電壓而縮短壽命。
現(xiàn)有技術(shù)中的節(jié)能路燈的控制方式較為單一，只使用聲音控制、感光控制或者時間控制中的一種，這些方式僅僅能解決當(dāng)前節(jié)能路燈出現(xiàn)的某一方面問題，但總體控制效果仍不能令人滿意。比如在后半夜電網(wǎng)電壓升高、路上行人稀少的時間段內(nèi)，大部分節(jié)能路燈都沒有降壓控制，這樣會造成電能的浪費。有些通過路燈的串并聯(lián)組合變化，或者間隔關(guān)閉一半路燈的方法來節(jié)約電能，但這樣會減少節(jié)能路燈的使用壽命，不夠科學(xué)合理；還有少部分采用聲音時間組合控制、感光時間組合控制的，但都不能科學(xué)合理地設(shè)計路燈的控制規(guī)律，這些組合控制都無法在電網(wǎng)電壓升高時穩(wěn)定和降低路燈的電壓，于是，在半夜以后，節(jié)能路燈上電壓過高，道路上行人稀少，不但造成電能的浪費，而且縮短了節(jié)能路燈的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，通過優(yōu)化組合不同的控制方案，使得節(jié)能路燈能通過判斷光線的明暗來自動開啟或關(guān)閉，以節(jié)約電路，延長路燈的使用壽命，提供一種節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)。
為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采取了以下的技術(shù)方案一種節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)，包括有數(shù)據(jù)采集顯示電路，其一端與主控制電路連接；時鐘控制電路，其一端與主控制電路連接，另一端與節(jié)能路燈連接；調(diào)壓電路，其一端與主控制電路連接并互為傳遞電信號，一端與時鐘控制電路連接，一端與節(jié)能路燈連接；光控電路，其一端與主控制電路連接并互為傳遞電信號，另一端與節(jié)能路燈連接。
所述光控電路包括有光敏電阻和運算放大器。光敏電阻根據(jù)外界光照的強(qiáng)弱來改變電阻值的大小，根據(jù)大小來判斷當(dāng)前路面的光照情況，將其光照情況傳回給主控制電路，由主控制電路來判斷是否開啟或關(guān)閉路燈。設(shè)定對應(yīng)的電阻值之后，不管白天還是晚上，只要光照不足，路燈都能夠提供有效的照明，保證行車和行人的安全。其工作原理是首先是將外界的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后將采集到的電信號送入到由運算放大器構(gòu)成的滯環(huán)比較電路中，使被判斷的電壓信號范圍變寬，這樣可以避免微小光線變化引起的誤動作，使得路燈工作更加穩(wěn)定。光控電路輸出高電平或者低電平送給主控制電路，從而判斷節(jié)能路燈開啟或者關(guān)閉。
調(diào)壓電路主要由數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和調(diào)壓模塊構(gòu)成。其工作原理是由主控制電路(可采用89S 52單片機(jī))接收調(diào)節(jié)電壓的條件信號，這些條件信號分別是來自光控電路的電壓信號、電壓采集電路的電網(wǎng)電壓信號、時鐘電路的時間信號，通過對數(shù)字信號進(jìn)行處理，并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片MAX 527轉(zhuǎn)化為模擬信號，輸入到調(diào)壓模塊。調(diào)壓器為單相全隔離一體化交流調(diào)壓器，調(diào)壓模塊根據(jù)0至5伏控制信號線性控制0至220伏的電壓信號，該主控制電路時刻保持接收光控電路傳來的電壓信號，一旦光照有變化，主控制電路就會通過接收到的電平信號判斷此時是否該開啟或者關(guān)閉路燈。與此同時，主控制電路會不停的判斷當(dāng)前的時間，當(dāng)指定調(diào)壓時間到來時，它會根據(jù)要求將數(shù)字信號傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，送到調(diào)壓器中，調(diào)壓器根據(jù)輸入信號的大小對應(yīng)成比例的調(diào)整路燈上的電壓。于是，調(diào)節(jié)模塊可以根據(jù)輸入的控制信號靈活地調(diào)整節(jié)能路燈上的電壓，使得路燈可以提供合適的照明亮度。
在白天，道路處于使用高峰，天氣良好的時候自然光線已經(jīng)可以提供足夠的照明；在傍晚，應(yīng)該根據(jù)光照的情況開啟路燈，天黑的早應(yīng)該早開，天黑的晚可以晚開；在晚上零點以后，行人行車減少，可以降低路燈的照明亮度；晚上2點以后，行人行車更加稀少，可以讓路燈進(jìn)行低亮度照明。不過，如果白天出現(xiàn)十分惡劣的天氣，導(dǎo)致路面光線太暗，應(yīng)該開啟路燈至最亮，避免路面在人流車流的高峰期發(fā)生交通意外。本實用新型提出了的基于人們生活習(xí)慣的分段組合式優(yōu)化控制程序，采用自然光照亮度與時間作為組合條件，設(shè)計出分段組合的優(yōu)化控制算法。
該節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)將單片機(jī)技術(shù)、自動調(diào)壓技術(shù)、光電傳感技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)節(jié)能路燈的智能化控制。系統(tǒng)的硬件主要由光控電路、調(diào)壓電路、數(shù)據(jù)采集顯示電路、主控制電路四個部分構(gòu)成。
本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具備以下的優(yōu)點本實用新型的節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)在陰雨或者多霧的白天，可通過判斷光線的明暗來自動開啟或關(guān)閉路燈，并使路燈的亮度適合于陰雨天氣的照明；可在晚上適當(dāng)?shù)臅r候開啟，并按照不同時段人們的生活習(xí)慣對應(yīng)的亮度需求進(jìn)行照明亮度控制，特別是在后半夜行車行人稀少的時候，供電網(wǎng)卻在非用電高峰時期，電網(wǎng)電壓升高，需要將路燈上的電壓穩(wěn)定和控制在指定亮度的電壓值上，避免因為電網(wǎng)電壓上升造成路燈電壓過高的問題，一方面盡最大可能節(jié)約電能，另一方面延長節(jié)能路燈的使用壽命，同時保障汽車和行人的安全。
圖1為本實用新型節(jié)能路燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本實用新型光控電路結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本實用新型感光檢測流程圖； 圖4為本實用新型調(diào)壓電路框圖； 圖5為本實用新型調(diào)壓電路原理圖； 圖6為本實用新型分段組合式電壓優(yōu)化控制流程圖； 圖7為本實用新型分段組合式電壓優(yōu)化控制曲線； 圖8為本實用新型數(shù)據(jù)采集顯示電路框圖； 圖9為本實用新型數(shù)據(jù)采集顯示電路原理圖； 圖10為本實用新型線性調(diào)壓電路曲線圖； 圖11為本實用新型時鐘控制電路原理圖； 圖12為本實用新型主控制電路的電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實施例一 請參閱圖1所示，一種節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)，包括有數(shù)據(jù)采集顯示電路102，其一端與主控制電路連接101；時鐘控制電路103，其一端與主控制電路101連接，另一端與節(jié)能路燈104連接；調(diào)壓電路105，其一端與主控制電路101連接并互為傳遞電信號，一端與時鐘控制電路103連接，一端與節(jié)能路燈104連接；光控電路106，其一端與主控制電路101連接并互為傳遞電信號，另一端與節(jié)能路燈104連接。
圖2為光控電路結(jié)構(gòu)圖，其包括有光敏電阻R1、運算放大器U1、多個電阻和電容以及滯環(huán)比較電路201，該滯環(huán)比較電路201包括運算放大器U2和電阻R3、電阻R4、電阻R5，運算放大器U1是電壓跟隨并起到隔離的作用。
電容C1的一端接地，其另一端與光敏電阻R2的連接點與電阻R1連接，電阻R1的另一端接直流5V電源，光敏電阻R2的另一端接地，其電阻R1與光敏電阻R2的連接點與運算放大器U1的正向輸入端3連接，該放大器U1的接地端4接地，其第8輸出端輸出與5V直流電源連接，并通過電容C2接地，其反向輸入端2與輸出端1的連接點與滯環(huán)比較電路201中的運算放大器U2的方向輸入端6連接，該放大器U2的正向輸入端接電阻R3的一端，電阻R3的另一端與放大器U2的輸出端8連接后接直流5V電源，放大器U2的正向輸入端5還與電阻R4連接后接地，電阻R5的一端連接在電阻R3和R4之間，其另一端與放大器U2的輸出端7連接并輸出到路燈。
本實施例中運算放大器U1和U2均采用LM358芯片。
為避免瞬時光線瞬間的變化引起路燈的頻繁開、停，本實施例設(shè)計了檢測光線變化的驗證流程，保證在光線穩(wěn)定變化以后再改變路燈的照明狀態(tài)。檢測的流程如圖3所示，該檢測流程由主控制電路來實現(xiàn)，據(jù)此判斷是需要提供高亮度照明還是應(yīng)該關(guān)閉路燈。
圖4為調(diào)壓電路框圖，圖5為調(diào)壓電路原理圖，為了使得路燈的亮度滿足人們生活習(xí)慣的要求，本實施例設(shè)計了基于人們生活習(xí)慣的分段組合式優(yōu)化控制算法，方便地根據(jù)所設(shè)計的亮度需求控制路燈電壓到指定數(shù)值。另一方面，為了使得路燈在電網(wǎng)電壓波動時，尤其是在下半夜電網(wǎng)供電電壓升高較多的時候，能夠?qū)⒙窡綦妷悍€(wěn)定在所設(shè)計的亮度對應(yīng)的電壓數(shù)值，本實施例設(shè)計了抑制電網(wǎng)電壓波動的路燈電壓大范圍穩(wěn)定控制算法。基于以上兩個算法的結(jié)合，節(jié)能路燈的智能控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地控制路燈的電壓。
如圖6所示基于人們生活習(xí)慣的分段組合式優(yōu)化控制流程圖，通過該算法的控制，本實施例可方便系統(tǒng)在感光控制和時間控制兩種方式中切換。如圖7所示為本實用新型分段組合式電壓優(yōu)化控制曲線流程圖；從圖7所示曲線可見白天自然光照充足時，節(jié)能路燈關(guān)閉；白天遇到大雨大霧等惡劣天氣，自然光照不足時，節(jié)能路燈開啟，節(jié)能路燈電壓調(diào)至最高電壓220伏；夜晚0點以前，人流高峰時，節(jié)能路燈處于開啟狀態(tài)，電壓為220伏；半夜0點以后，人流減少，節(jié)能路燈降壓至200伏；半夜2點以后，人流稀少，節(jié)能路燈降壓至180伏；傍晚或者黎明，節(jié)能路燈根據(jù)光照度的變化自動開啟或者關(guān)閉節(jié)能路燈，而且在開啟路燈時，為了避免大電流對路燈的沖擊，采用無級電壓調(diào)節(jié)電路控制路燈緩慢升壓達(dá)到指定值。其中的各段電壓數(shù)值可以通過程序設(shè)置靈活地改變。
不過，基于人們生活習(xí)慣的分段組合式優(yōu)化控制電路是基于電網(wǎng)電壓是理想的220伏穩(wěn)定電壓而設(shè)計的。實際上，電網(wǎng)電壓并不穩(wěn)定，在用電高峰，電網(wǎng)電壓不斷波動，在用電低峰，電網(wǎng)電壓升高很多，電網(wǎng)電壓的波動不但會影響節(jié)能路燈的使用壽命，而且會浪費資源。為了穩(wěn)定路燈電壓至指定數(shù)值，本實施例設(shè)計了抑制電網(wǎng)電壓波動的路燈電壓大范圍穩(wěn)定控制算法，使得路燈在電網(wǎng)電壓在大范圍變化時，系統(tǒng)依然能夠?qū)⒙窡綦妷嚎刂圃谥付ǖ臄?shù)值。
所設(shè)計的抑制電網(wǎng)電壓波動的路燈電壓大范圍穩(wěn)定控制算法可以通過PWM調(diào)制和線性電壓控制方式實現(xiàn)無級調(diào)壓控制。為了降低成本，本實施例采用線性調(diào)壓控制。如圖10所示來實現(xiàn)無級調(diào)壓控制。
線性調(diào)壓主要采用調(diào)壓器來實現(xiàn)。調(diào)壓器接收控制板輸出的0至5伏的模擬控制信號，輸出0至實時最大電網(wǎng)電壓值。由于最大和最小段都留有0.7伏的余量，實際線性調(diào)壓范圍為0.7至4.3伏。
圖8為數(shù)據(jù)采集顯示電路框圖，其包括有接受路燈電壓的電壓/電流互感器，接受電網(wǎng)電壓的電壓/電流互感器，互感器的作用是將接在原邊的電網(wǎng)和路燈上的高電壓，感應(yīng)到副邊成低電壓，使得低電壓符合電能芯片的輸入量程。電能芯片的作用是將采集到的路燈和電網(wǎng)上的瞬時電壓值計算為有效值，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，傳輸給主控制電路的數(shù)字信號，主控制電路的將電壓值顯示在數(shù)碼管上； 圖9為數(shù)據(jù)采集顯示電路原理圖。數(shù)據(jù)采集顯示電路主要是由單片機(jī)、電壓采集芯片、電壓/電流互感器、數(shù)碼管等構(gòu)成。由兩個電流互感器分別采集路燈上實際電壓和電網(wǎng)電壓，并傳輸給電能芯片ATT 7022B，它對采集到的兩路數(shù)據(jù)同時處理并輸送給單片機(jī)，單片機(jī)對數(shù)據(jù)再進(jìn)行處理后將采集到的路燈電壓值通過數(shù)碼管顯示出來，采集到的電網(wǎng)電壓值通過串行通訊的方式輸送給另外一塊單片機(jī)。
如圖11所示，本實施例還包括有時鐘控制電路，該電路的主要作用是從晚上八點至早晨六點之間控制單片機(jī)運行，在指定時間給單片機(jī)信號，單片機(jī)會相應(yīng)調(diào)整路燈上電壓。
上列詳細(xì)說明是針對本實用新型可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求1、一種節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)，其特征在于包括有數(shù)據(jù)采集顯示電路，其一端與主控制電路連接；
時鐘控制電路，其一端與主控制電路連接，另一端與節(jié)能路燈連接；
調(diào)壓電路，其一端與主控制電路連接并互為傳遞電信號，一端與時鐘控制電路連接，一端與節(jié)能路燈連接；
光控電路，其一端與主控制電路連接并互為傳遞電信號，另一端與節(jié)能路燈連接。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述光控電路包括有光敏電阻、運算放大器和滯環(huán)比較電路。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述滯環(huán)比較電路包括有運算放大器。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)壓電路包括有數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和調(diào)壓模塊。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集顯示電路包括有電壓采集芯片、電壓/電流互感器、數(shù)碼管。
專利摘要本實用新型公開了一種節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)，包括有數(shù)據(jù)采集顯示電路，其一端與主控制電路連接；時鐘控制電路，其一端與主控制電路連接，另一端與節(jié)能路燈連接；調(diào)壓電路，其一端與主控制電路連接并互為傳遞電信號，一端與時鐘控制電路連接，一端與節(jié)能路燈連接；光控電路，其一端與主控制電路連接并互為傳遞電信號，另一端與節(jié)能路燈連接。這種節(jié)能路燈智能控制系統(tǒng)在陰雨或者多霧的白天，可通過判斷光線的明暗來自動開啟或關(guān)閉路燈，并使路燈的亮度適合于陰雨天氣的照明；可在晚上適當(dāng)?shù)臅r候開啟，并按照不同時段人們的生活習(xí)慣對應(yīng)的亮度需求進(jìn)行照明亮度控制，一方面節(jié)約電能，另一方面延長節(jié)能路燈的使用壽命。
文檔編號G04G15/00GK201174803SQ200820045359
公開日2008年12月31日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者萬鴻基 申請人:萬鴻基