專利名稱：電力線載波遠(yuǎn)程群控照明節(jié)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及公共場所照明供電設(shè)施中節(jié)能設(shè)備的改進(jìn)，具體地說是針 對公共場所尤其是教室、辦公室等長明燈現(xiàn)象的一種電力線載波遠(yuǎn)程群控照明 節(jié)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一些公共場所例如教室、辦公室等，時常存在長明燈現(xiàn)象，尤其是在學(xué)校 休息時間或下課后，經(jīng)常存在人走燈不熄的情況，不僅給國家造成巨大的電能 浪費，而且縮短燈泡等電器設(shè)備的使用壽命，帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。目前， 有安裝在各個教室內(nèi)的節(jié)電控制設(shè)備，但是，照明時間的調(diào)整大都需要逐臺進(jìn) 行，使用極不方便。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種利用電力線載波傳 送控制信號，實現(xiàn)集群照明節(jié)電控制的電力線載波遠(yuǎn)程群控照明節(jié)電系統(tǒng)。 本實用新型的目的是由如下技術(shù)方案實現(xiàn)的
這種電力線載波遠(yuǎn)程群控照明節(jié)電系統(tǒng)，由與電力線連接的主控器和在各 用電場所分別設(shè)有的分控器組成，其特點是所述的主控器由微處理器，與微處 理器連接的顯示電路、日歷時鐘電路、監(jiān)控電路和按鍵以及載波信號發(fā)射電路 組成；所述的分控器由電源電路、載波信號檢測電路、二次開關(guān)電路和輸出驅(qū) 動電路組成。
所述的主控器中的微處理器采用AT89C51微處理器；日歷時鐘電路采用 DS12887日歷及時鐘芯片；監(jiān)控電路采用MAX813L監(jiān)控電路；載波信號發(fā)射 電路由音頻譯碼器NE56、光電耦合器N35和三極管組成的電子開關(guān)和中周變 壓器組成，中周變壓器經(jīng)電感器、電容器與電力線連接。所述的載波信號發(fā)射電路，可以是u相載波信號發(fā)射電路、v相載波信號 發(fā)射電路、w相載波信號發(fā)射電路等三相載波信號發(fā)射電路。
AT89C51是主控器的核心處理器，它內(nèi)嵌編制好的程序并按程序發(fā)出相應(yīng) 邏輯及數(shù)字信號，根據(jù)作息時間等需要控制的照明時間，預(yù)先通過按鍵設(shè)定照 明時段。AT89C51微處理器將根據(jù)設(shè)定好的照明時段，在需要關(guān)閉照明的時刻， 產(chǎn)生相應(yīng)的邏輯信號控制載波信號發(fā)射電路發(fā)出控制載波信號，此載波信號經(jīng) 過電力線傳送到分設(shè)在各個用電場所的分控器，分控器分別控制各個用電場所 停止供電。
所述的分控器中的電源電路，由橋式整流電路、平波電容器、濾波電容器 和穩(wěn)壓管組成。將照明線路上的220V交流電經(jīng)過整流后變成脈動直流電，再經(jīng) 過濾波、穩(wěn)壓后，得到12V直流電源，供分控器各電路使用；載波信號檢測電 路，由電容、電感、中周變壓器組成并聯(lián)諧振選頻電路，符合此諧振頻率的信 號耦合到音頻譯碼器NE56上，當(dāng)載波信號頻率與NE56的中心頻率相同時， NE56使二次開關(guān)電路工作；二次開關(guān)電路，由時基電路NE555及其周圍電路 構(gòu)成，二次開關(guān)電路工作后電信號送入輸出驅(qū)動電路；輸出驅(qū)動電路，由光電 耦合器MOC308 、雙向可控硅ICC03組成，光電耦合器MOC308的輸出電信 號控制雙向可控硅ICC03工作，使各用電場所的電燈等用電器具失電。
這種照明節(jié)電系統(tǒng)，當(dāng)安裝在配電室內(nèi)的主控器發(fā)出停電控制信號時，利 用電力線傳送停電控制信號；安裝在各個用電場所的分控器接收到停電控制信 號后，分別同時統(tǒng)一控制各個用電場所關(guān)斷電源；需要調(diào)整作息時間，或根據(jù) 天氣季節(jié)等原因，改變調(diào)整用電時間等操作，只需對主控器進(jìn)行，從而達(dá)到集 群控制的目的，操作十分方便。如果個別用電場所仍然需要用電時，可以通過 安裝在該用電場所中的分控器上的開關(guān)按鈕，觸發(fā)分控器中的二次開關(guān)電路重 新接通電源。
本實用新型的照明節(jié)電系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝調(diào)節(jié)方便、對 原供電線路改動及影響極小、利用電力線遠(yuǎn)程傳送、可實現(xiàn)多點群控等優(yōu)點， 可廣泛應(yīng)用在學(xué)校、機(jī)關(guān)、車站貨場、路燈、部隊等需統(tǒng)一管理控制用電時間 達(dá)到節(jié)電目的的場合，具有極大的推廣價值，推廣應(yīng)用后必將產(chǎn)生較大社會效 益和經(jīng)濟(jì)效益。


圖l是本實用新型的組成框圖。
圖2是本實用新型中主控器的原理框圖。
圖3是本實用新型中分控器的原理框圖。
圖4是本實用新型一種實施例的主控器的電路圖。
圖5是圖4中載波信號發(fā)射電路的電路圖。
圖6是本實用新型一種實施例的分控器的電路圖。
圖中0三相四線電力線，Ol單相電力線；
l主控器，ll微處理器，12顯示電路，13日歷時鐘電路，14監(jiān)控電 路，15按鍵，16U相載波信號發(fā)射電路，17V相載波信號發(fā)射電路，18 W相 載波信號發(fā)射電路；
2分控器，21電源電路，22載波信號檢測電路，23二次開關(guān)電路， 24輸出驅(qū)動電路。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和給出的實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述。 本實施例是用于某學(xué)校一棟樓的電力線載波遠(yuǎn)程群控照明節(jié)電系統(tǒng)。 參照圖l、 2、 3,這種電力線載波遠(yuǎn)程群控照明節(jié)電系統(tǒng)，由與三相四線電 力線0連接的主控器1和在各用電場所的單相電力線01上分別設(shè)有的分控器2 組成。主控器安裝在這棟樓的配電箱附近， 一幢樓只需安裝1臺，分控器安裝 在這棟樓里的各個教室內(nèi)，每個教室安裝l臺。主控器由微處理器ll，與微處 理器連接的顯示電路12、日歷時鐘電路13、監(jiān)控電路14和按鍵開關(guān)15以及U 相載波信號發(fā)射電路16、 V相載波信號發(fā)射電路17、 W相載波信號發(fā)射電路 18等三相載波信號發(fā)射電路組成。分控器由電源電路21、載波信號檢測電路22、 二次開關(guān)電路23和輸出驅(qū)動電路24組成。
下面結(jié)合圖4、 5、 6細(xì)述本實用新型這一實施例的結(jié)構(gòu)及工作過程。 主控器是本系統(tǒng)的核心控制部分，它是控制信號的發(fā)出部分，參照圖4，主 控器包括AT89C51微處理器、DS12887日歷及時鐘芯片、MAX813L監(jiān)控電路、 LED顯示電路，U、 V、 W三相載波信號發(fā)射電路等幾部分。AT89C51微處理 器是主控器的核心處理器，它內(nèi)嵌編制好的程序并按程序發(fā)出相應(yīng)邏輯及數(shù)字信號，根據(jù)作息時間預(yù)先通過按鍵設(shè)定照明時段，AT89C51微處理器將根據(jù)設(shè) 定好的照明時段在需要關(guān)閉照明的時刻，產(chǎn)生相應(yīng)的邏輯信號，控制U、 V、 W 三相載波信號發(fā)射電路，同時發(fā)出關(guān)閉照明的信號。載波信號發(fā)射電路發(fā)出的 關(guān)閉照明的信號，經(jīng)過電力線傳送到各個分控器。載波信號發(fā)射電路的最遠(yuǎn)傳 送距離可達(dá)500米，完全可以達(dá)到一座10層樓房中的各個房間。
主控器中的AT89C51微處理器，選用的是ATMEL公司生產(chǎn)的增強(qiáng)型8位 微處理器，內(nèi)置4K片內(nèi)電可擦EEPROM用來存放編制好的用戶程序。本實施 例的節(jié)電要求是"在中午、下午、晚間的下課及放學(xué)時間發(fā)出關(guān)閉照明信號關(guān) 斷各教室內(nèi)的電源。若室內(nèi)有人仍需要用電時，可以通過教室內(nèi)安裝的分控器 上的開關(guān)，重新接通電源。這樣便可以防止室內(nèi)無人的長明燈現(xiàn)象"。
使用時可按照上述節(jié)電要求編制相應(yīng)的時鐘程序及邏輯判斷程序，并將程 序經(jīng)編譯調(diào)試好后寫入到AT89C51的片內(nèi)EEPROM中。AT89C51將根據(jù)此程 序，通過時鐘DS12887芯片預(yù)置時間、査詢時間，并按程序要求在需要關(guān)閉照 明電源的時刻，通過P1.5、 P1.4、 P1.3 口產(chǎn)生相應(yīng)的邏輯電平，從而控制U、 V、 W三相載波信號發(fā)射電路發(fā)出關(guān)閉照明的信號。
DS12887日歷時鐘芯片是美國DALLS公司設(shè)計生產(chǎn)的日歷時鐘芯片，具 有微功耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。DS12887時鐘芯片 的數(shù)據(jù)地址復(fù)用總線AD0 AD7和AT89C51的P0相連；片選信號CS與 AT89C51的P2.7相連；中斷請求信號IRQ與AT89C51的P3.3相連，用以提 供中斷信號；寫信號R/W與AT89C51的WR相連；讀信號DS與AT89C51的 RD相連；地址鎖存信號ALE與AT89C51的ALE相連，提供低8位地址鎖存 信號。
時間顯示電路利用AT89C51的串行口 RXT、 TXD及P1.7控制8片串入并 出寄存器74LS164芯片，并驅(qū)動8片LED來實現(xiàn)，能顯示正常運行及設(shè)定用的 時間"日、月、時、分"。此電路使用較少的LED驅(qū)動器件，因而成本很低。
MAX813L監(jiān)控電路的工作原理是在單片機(jī)AT89C51工作時，由于線路 存在各種各樣的干擾，可能引起程序的跑飛，造成死機(jī)或程序的非正常運行， 必須及時恢復(fù)，以免造成損失。在程序正常運行時由AT89C51的P1.6 口定期 發(fā)出一脈沖使監(jiān)控芯片MAX813L內(nèi)計數(shù)器清零，若程序跑飛，則AT89C51的P1.6 口不能向MAX813L發(fā)出脈沖，MAX813L內(nèi)計數(shù)器會一直計滿至溢出，其 RESET 口向AT89C51發(fā)出復(fù)位信號，使AT89C51復(fù)位，重新開始運行程序。
載波信號發(fā)射電路的電路圖參照圖5,載波信號發(fā)射電路由音頻譯碼器 NE56、光電耦合器N35和三極管T2組成的電子開關(guān)和中周變壓器Bl組成， 中周變壓器經(jīng)電感器L1、 L2、電容器C1、 C2與電力線連接。由AT89C51的 P1.5、 P1.4、 P1.3 口分別控制U、 V、 W各相載波發(fā)射電路的接通，各相載波發(fā) 射電路的結(jié)構(gòu)相同，都以具有"鎖相環(huán)"電路的音頻譯碼器NE56為核心組成 載波振蕩發(fā)生器，調(diào)電阻RW1可改變載波頻率。其工作原理如下當(dāng)P1.5、 P1.4、 PL3由1變0時，光電耦合器N35導(dǎo)通，三極管T2導(dǎo)通，NE56的"7" 腳得電，中周變壓器B1得電，NE56開始振蕩，其振蕩頻率可通過RW1調(diào)整， 振蕩信號經(jīng)NE56的"5"腳輸出，再經(jīng)Tl、 Bl調(diào)諧放大后，經(jīng)Ll和Cl、 L2 和C2耦合至220V電力線上，這便是主控器發(fā)出的關(guān)閉照明的載波信號。Ll、 L2兩只電感用以隔離電力線對諧振回路的影響。
當(dāng)主控器需要發(fā)送"關(guān)閉照明"信號時，AT89C51先向其端口 P1.5、 P1.4、 P1.3 口發(fā)送"寫1"命令，使這三個端口信號由1變0,則光電耦合器N35導(dǎo) 通，N35和三極管T2組成的電子開關(guān)導(dǎo)通，NE56的"7"腳接到+ 12V上，于 是NE56得電開始工作，由NE56的"5"腳輸出載波信號，經(jīng)Tl、 Bl調(diào)諧放 大，并經(jīng)L1、 Cl、 L2、 C2耦合至220V電力線上。
分控器安裝在各個教室中，分控器接收到載波信號發(fā)射電路發(fā)來的"關(guān)閉 照明"信號時，通過分控器中的二次開關(guān)電路關(guān)斷照明電源。
分控器的電路圖參照圖6，分控器包括電源電路21、載波信號檢測電路22、 二次開關(guān)電路23和輸出驅(qū)動電路24。 '
電源電路由整流橋、平波電容C7、濾波電容C8、穩(wěn)壓管組成，將照明線 路上220V交流電經(jīng)過整流后變成脈動直流電，再經(jīng)過濾波、穩(wěn)壓后得到12V 直流電，供整個分控器使用。
載波信號檢測電路，由電容C9、 CIO、電感L3、 L4、中周變壓器B2組成 并聯(lián)諧振選頻電路，符合此諧振頻率的信號經(jīng)R9 、 C15耦合并經(jīng)二極管限幅 后再經(jīng)RIO、 Cll 、 C12、 Rll并經(jīng)二極管限幅后耦合到NE56的"6"腳上， NE56的"3"腳與"4"腳之間接一可調(diào)電阻RW2可以調(diào)整NE56的中心頻率。當(dāng)載波信號頻率與NE56的中心頻率相同時，NE56的"1"腳由高電平變低電 平，經(jīng)過非門IC3、 二極管、電阻R23后，與二次開關(guān)電路中的三極管T2的基 極相連，使T2導(dǎo)通。
二次開關(guān)電路以時基電路NE555為核心構(gòu)成，NE555.的"2"腳接到三極 管T2的集電極上，并經(jīng)電阻R18接到12V電源上,；NE555的"6"腳經(jīng)過電阻 R19接到電源地上，另一端經(jīng)開關(guān)按鈕SB接到12V電源上，開關(guān)按鈕SB安裝 在教室中易于操作的合適位置；NE555的"3"腳經(jīng)電阻R20接到輸出驅(qū)動電 路中的光電耦合器MOC308上。當(dāng)載波信號檢測電路未檢測到"關(guān)閉照明"載 波信號時，T2處于截止?fàn)顟B(tài)，NE555的"2"腳為高電平，此時若開關(guān)按鈕SB 未按下，則"6"腳為低電平，NE555的"3"腳輸出高電平，光電耦合器MOC308 輸入端不導(dǎo)通；若此時按下開關(guān)按鈕SB，則NE555的"6"腳為高電平，NE555 的"3"腳電平翻轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑怆婑詈掀鱉OC308輸入端導(dǎo)通，因MOC308 的內(nèi)部含有過零觸發(fā)電路，在電力線220V電壓為零或接近零時，輸出端觸發(fā)導(dǎo) 通，進(jìn)而觸發(fā)雙向功率晶閘管，電燈等用電器具得電接通。當(dāng)載波信號檢測電 路檢測到"關(guān)閉照明"載波信號時T2導(dǎo)通，NE555的"2"腳變?yōu)榈碗娖?，NE555 的"3"腳電平再次翻轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，光電耦合器MOC308輸入端關(guān)斷，使輸 出驅(qū)動電路關(guān)斷，電燈等用電器具失電。
輸出驅(qū)動電路由光電耦合器MOC308 、雙向可控硅ICC03組成。MOC308 的輸出端通過電阻R21接到雙向可控硅ICC03的門極上，雙向可控硅陽極串接 電燈等用電器具、熔絲后接到220V照明線路的火線上，雙向可控硅的陰極接到 220V照明線的零線上。雙向可控硅陽極與陰極間并聯(lián)電阻R22、電容C24組成 阻容吸收電路。
若某個教室內(nèi)有人仍然需要用電時，可以通過安裝在該教室內(nèi)的分控器上 的開關(guān)按鈕SB，觸發(fā)分控器中的二次開關(guān)電路，重新接通照明電源
本實用新型的照明節(jié)電系統(tǒng)適用于同一電力變壓器二次側(cè)的供電范圍內(nèi)使 用。利用電力線進(jìn)行載波，能充分利用現(xiàn)有的電力線資源，實現(xiàn)信息的傳輸和 遙控，具有很好的開發(fā)前景和應(yīng)用價值。本實施例經(jīng)內(nèi)部試用顯示，具有可靠 性高、安裝使用方便、成本低、節(jié)電效果明顯等優(yōu)點，效果理想。
權(quán)利要求1、電力線載波遠(yuǎn)程群控照明節(jié)電系統(tǒng)，由與電力線連接的主控器和在各用電場所分別設(shè)有的分控器組成，其特征在于主控器由微處理器，與微處理器連接的顯示電路、日歷時鐘電路、監(jiān)控電路和按鍵以及載波信號發(fā)射電路組成；所述的分控器由電源電路、載波信號檢測電路、二次開關(guān)電路和輸出驅(qū)動電路組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力線載波遠(yuǎn)程群控照明節(jié)電系統(tǒng)，其特征在于 主控器中的微處理器采用AT89C51微處理器；日歷時鐘電路采用DS12887日 歷及時鐘芯片；監(jiān)控電路采用MAX813L監(jiān)控電路；載波信號發(fā)射電路由音頻 譯碼器NE56、光電耦合器N35和三極管組成的電子開關(guān)和中周變壓器組成， 中周變壓器經(jīng)電感器、電容器與電力線連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力線載波遠(yuǎn)程群控照明節(jié)電系統(tǒng)，其特征 在于載波信號發(fā)射電路，是U相載波信號發(fā)射電路、V相載波信號發(fā)射電路、 W相載波信號發(fā)射電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力線載波遠(yuǎn)程群控照明節(jié)電系統(tǒng)，其特征在于 分控器中的電源電路，由橋式整流電路、平波電容器、濾波電容器和穩(wěn)壓管組 成；載波信號檢測電路，由電容、電感、中周變壓器組成并聯(lián)諧振選頻電路， 當(dāng)載波信號頻率與NE56的中心頻率相同時，NE56使二次開關(guān)電路工作；二次 開關(guān)電路，由時基電路NE555及其周圍電路構(gòu)成；輸出驅(qū)動電路，由光電耦合 器MOC308 、雙向可控硅ICC03組成，光電耦合器MOC308的輸出電信號控 制雙向可控硅ICC03工作，使各用電場所的用電器具失電。
專利摘要電力線載波遠(yuǎn)程群控照明節(jié)電系統(tǒng)，由與電力線連接的主控器和在各用電場所的分控器組成，主控器由微處理器、顯示電路、日歷時鐘電路、監(jiān)控電路和按鍵以及載波信號發(fā)射電路組成；分控器由電源電路、載波信號檢測電路、二次開關(guān)電路和輸出驅(qū)動電路組成。本實用新型利用電力線遠(yuǎn)程傳送主控器發(fā)出的停電控制信號，分控器接到信號后同時控制各用電場所停電。調(diào)整控制時間只需對主控器進(jìn)行，從而達(dá)到集群控制和節(jié)電的目的。具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝調(diào)節(jié)方便、對原供電線路改動及影響極小等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用在學(xué)校、機(jī)關(guān)、車站貨場、路燈、部隊等需統(tǒng)一控制用電時間的場合，具有極大的推廣價值，推廣應(yīng)用后必將產(chǎn)生較大社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號H04B3/54GK201134954SQ200720094898
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者周振雄, 琳 王 申請人:北華大學(xué)