專利名稱：節(jié)能型照明自動控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于自動控制裝置，是指自動控制照明的裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在城市用電不均衡，用電高峰時末端電壓過低。城市的用電負(fù)荷波動導(dǎo)致電網(wǎng)電壓也波動較大，燈具所發(fā)出的光照度，并不正比于饋給燈具的電壓，在高于額定電壓以上時，更多的轉(zhuǎn)化為熱量散失掉，造成燈具發(fā)熱，增加了線路的損耗，縮短了燈具的使用壽命。城市道路照明亦是如此?，F(xiàn)有的路燈控制器，采用交流接觸器和機(jī)械式開關(guān)來控制路燈的開啟或關(guān)閉，控制準(zhǔn)確性較差，同時交流接觸器的觸頭因長期分?jǐn)啻箅娏鲗?dǎo)致觸電電蝕，造成接觸不良，容易發(fā)熱，故障率較高。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種時鐘計(jì)數(shù)控制、半導(dǎo)體電子開關(guān)、自動調(diào)壓等功能于一體的節(jié)能型照明自動控制器，包括同步信號部分、時鐘計(jì)數(shù)控制部分、功率放大部分、半導(dǎo)體開關(guān)、穩(wěn)壓控制PI調(diào)節(jié)器和保護(hù)電路，其中，同步信號部分由電阻R1、2只光電耦合器O1A、O1B及2只或非門U3B、U3C、U3D組成；時鐘計(jì)數(shù)控制部分由單穩(wěn)電路U5A、電阻R47、三極管Q0、電阻R4、R5、R6、電容C2、發(fā)光二極管LD4、電位器W4(電位器W4用來調(diào)節(jié)最低輸出頻率)組成的電壓—頻率轉(zhuǎn)換器和由計(jì)數(shù)器U2、電阻R63組成延時器構(gòu)成；功率放大部分由與非門U8、光電耦合器O2A、O2B、電阻R45、R46及二極管D13、D14組成；半導(dǎo)體開關(guān)是由兩只可控硅Q1、Q2組成大功率半導(dǎo)體模塊，由兩只性能接近的大功率半導(dǎo)體器件封裝在一起；調(diào)節(jié)器部分由穩(wěn)壓控制PI調(diào)節(jié)器(P指比例運(yùn)算，I指積分運(yùn)算)和限流控制、電流設(shè)定、電壓設(shè)定、電流反饋、電壓反饋等部分組成，其中，穩(wěn)壓控制PI調(diào)節(jié)器由運(yùn)算放大器U1A、電阻R10和電容C3組成，限流控制由運(yùn)算放大器U1B、電阻R13、電容C4和電位器W5組成，電流設(shè)定采用電位器W5分壓取樣，電壓設(shè)定由電位器W2調(diào)節(jié)，電流反饋由二極管全波整流模塊D11、電容C17、電阻R38和電阻R49組成，電壓反饋由二極管全波整流模塊D15、電容C16、電阻R35和電阻R36組成；保護(hù)電路分過流保護(hù)和過壓保護(hù)，過壓保護(hù)由單穩(wěn)電路U4A、電阻R11、R27、R31和發(fā)光二極管LD1組成，過流保護(hù)由單穩(wěn)電路U4B、電阻R29、R30、R62、二極管D1和發(fā)光二極管LD1組成。
主要工作過程如下同步信號直接取自市電，經(jīng)電阻R1限流及2只光電耦合器O1A、O1B隔離轉(zhuǎn)換，再由2只或非門U3C、UCD進(jìn)行脈沖整形后，輸出2個相位互差180°、占空比略小于50％的矩形波同步信號；同步信號對計(jì)數(shù)器U2進(jìn)行復(fù)位后，對電壓—頻率轉(zhuǎn)換器的輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，每計(jì)滿256個脈沖，計(jì)數(shù)器U2便輸出一個延時脈沖(因計(jì)數(shù)脈沖的頻率是受Vk控制的，故電壓—頻率轉(zhuǎn)換器輸出信號的周期隨穩(wěn)壓控制PID調(diào)節(jié)器的輸出電壓Vk而線性變化)；計(jì)數(shù)器U2輸出的延時脈沖信號與同步信號送到與非門U8A、U8B進(jìn)行運(yùn)算，再經(jīng)過與非門U8C、U8D整形，增加帶負(fù)載能力，經(jīng)過光電耦合器O2A、O2B隔離后輸出，為避免干擾和線路高壓對光電耦合器造成損壞，用二極管D13、D14隔離反向電壓，電阻R45、R46限流；半導(dǎo)體開關(guān)中的可控硅Q1、Q2的導(dǎo)通時間受光電耦合器O2A、O2B控制，對應(yīng)于正弦交流電的正、負(fù)半周，可控硅Q1、Q2導(dǎo)通時間的長短，將改變負(fù)載上得到電壓的有效值，即實(shí)現(xiàn)降壓、穩(wěn)壓的目的。
自動保護(hù)過程如下反饋電流經(jīng)整流、濾波后，通過電位器W1調(diào)節(jié)后分成兩路，一路經(jīng)電阻R22送至限流控制的運(yùn)算放大器U1B，一路經(jīng)電阻R31送到單穩(wěn)模塊U4A的2腳，電流設(shè)定值由電位器W5調(diào)節(jié)送入運(yùn)算放大器U1B的同相端，運(yùn)算放大器U1B將設(shè)定與輸出反饋的差值進(jìn)行比例、積分運(yùn)算后輸出。當(dāng)負(fù)載短路時，由于穩(wěn)壓控制PI調(diào)節(jié)器的延時作用，電路輸出電壓并不能馬上降低，此時單穩(wěn)模塊U4A將立即切斷輸出，同時發(fā)光二極管LD1被點(diǎn)亮。
反饋電壓經(jīng)整流、濾波后，經(jīng)電位器W3調(diào)節(jié)后分成兩路，一路送到穩(wěn)壓控制，一路經(jīng)電阻R30送到單穩(wěn)模塊U4B的反相端(12腳)，電壓設(shè)定值由電位器W2調(diào)節(jié)送入運(yùn)算放大器U1A的同相端，運(yùn)算放大器U1A將設(shè)定與輸出反饋的差值進(jìn)行比例、積分運(yùn)算后輸出。在穩(wěn)壓調(diào)節(jié)器失效時，單穩(wěn)模塊U4B將輸出切斷，避免對燈具造成損壞，同時點(diǎn)亮發(fā)光二極管LD2。
單穩(wěn)模塊U4A的1腳與單穩(wěn)模塊U4B的13腳輸出接在一起，送到單穩(wěn)模塊U5B的8腳和12腳，用來控制計(jì)數(shù)器U2的計(jì)數(shù)控制端，在過流、過壓有一個動作時單穩(wěn)模塊U5B的9腳將輸出高電平，封鎖計(jì)數(shù)器，即封鎖輸出，使輸出電壓降為零。
本節(jié)能型照明自動控制器的優(yōu)點(diǎn)是1、在城市電網(wǎng)波動時自動將電壓穩(wěn)定在燈具的額定電壓內(nèi)；2、在深夜時自動降低燈具的供電電壓，減少功耗，能兼顧人們對燈具亮度的要求，又能減少不必要的浪費(fèi)。


圖1是節(jié)能型照明自動控制器方框圖。
圖2是節(jié)能型照明自動控制器電原理圖。
圖3是半導(dǎo)體電子開關(guān)電原理圖。
具體實(shí)施方式
參見附圖，本實(shí)用新型是一節(jié)能型照明自動控制器，包括同步信號部分1、時鐘計(jì)數(shù)控制部分2、功率放大部分3、半導(dǎo)體開關(guān)4、穩(wěn)壓控制PI調(diào)節(jié)器5和保護(hù)電路，其中，同步信號部分1由電阻R1、2只光電耦合器O1A、O1B及2只或非門U3B、U3C、U3D組成；時鐘計(jì)數(shù)控制部分2由U5A、電阻R47、三極管Q0、電容C2、發(fā)光二極管LD4、電位器W4組成的電壓—頻率轉(zhuǎn)換器7(其中，三極管Q0、電阻R4、R5、R6、電容C2、電位器W4組成一反向器，它對電壓—頻率轉(zhuǎn)換器提供所需電壓)和由計(jì)數(shù)器U2、電阻R63組成延時器8構(gòu)成；功率放大部分3由與非門U8、光電耦合器O2A、O2B、電阻R45、R46及二極管D13、D14組成；半導(dǎo)體開關(guān)4是由兩只可控硅Q1、Q2組成大功率半導(dǎo)體模塊；穩(wěn)壓控制PI調(diào)節(jié)器5由穩(wěn)壓控制8和限流控制9、電流設(shè)定10、電壓設(shè)定11、電流反饋12、電壓反饋13等部分組成，其中，穩(wěn)壓控制8由運(yùn)算放大器U1A、電阻R10和電容C3組成，限流控制9由運(yùn)算放大器U1B、電阻R13、電容C4和電位器W5組成，電流設(shè)定10采用電位器W5分壓取樣，電壓設(shè)定11由電位器W2調(diào)節(jié)，電流反饋12由二極管全波整流模塊D11、電容C17、電阻R38和電阻R49組成，電壓反饋13由二極管全波整流模塊D15、電容C16、電阻R35和電阻R36組成；保護(hù)電路分過流保護(hù)61和過壓保護(hù)62，過壓保護(hù)61由單穩(wěn)電路U4A、電阻R11、R27、R31和發(fā)光二極管LD1組成，過流保護(hù)61由單穩(wěn)電路U4B、電阻R29、R30、R62、二極管D1和發(fā)光二極管LD1組成。
市電串接電阻R1及2只光電耦合器O1A、O1B，2只光電耦合器O1A、O1B輸出端分別與2只或非門U3C、U3D輸入端連接，2只或非門U3C、U3D輸出端與或非門U3B輸入端連接，或非門U3B輸出端連接計(jì)數(shù)器U2復(fù)位端(第2腳)，計(jì)數(shù)器U2輸出端(第13腳)和與非門U8A、U8B輸入端連接，與非門U8A、U8B另一輸入端分別與或非門U3C、UCD輸出端連接，與非門U8A、U8B輸出端分別和與非門U8D、U8C輸入端連接，與非門U8D輸出端經(jīng)電阻43與光電耦合器O2A連接，光電耦合器O2A次級經(jīng)電阻45、二級管D13與半導(dǎo)體開關(guān)4連接，與非門U8C輸出端經(jīng)電阻44與光電耦合器O2B連接，光電耦合器O2B次級經(jīng)電阻46、二級管D14與半導(dǎo)體開關(guān)4連接；電位器W5分壓抽頭經(jīng)電阻47與運(yùn)算放大器U1B輸入端連接，運(yùn)算放大器U1B另一輸入端經(jīng)電阻R22、R32與電位器W1分壓抽頭連接，運(yùn)算放大器U1B輸出端經(jīng)電阻R48、二極管D12接運(yùn)算放大器U1D輸入端，電位器W2分壓抽頭經(jīng)電阻8與運(yùn)算放大器U1A輸入端連接，運(yùn)算放大器U1A另一輸入端經(jīng)電阻R20、R22與電位器W1分壓抽頭連接，運(yùn)算放大器U1A輸出端經(jīng)電阻R26、R23接運(yùn)算放大器U1D另一輸入端，運(yùn)算放大器U1D輸出端經(jīng)電阻17與運(yùn)算放大器U1C輸入端，運(yùn)算放大器U1D另一輸入端與運(yùn)算放大器U1D輸出端及單穩(wěn)模塊U5A控制端(第3腳)連接；三極管Q0、電阻R4、R5、R6、電容C2、電位器W4組成一反向器，三極管Q0收集極連接單穩(wěn)模塊U5A傳送保持端(第2腳)，三極管Q0收集極并連發(fā)光二極管LD4及電阻R4后，與單穩(wěn)模塊U5A第1、6腳連接，單穩(wěn)模塊U5A輸出端(第5腳)連接計(jì)數(shù)器U2輸入端(第3腳)；單穩(wěn)模塊U5B輸出端(第9腳)連接計(jì)數(shù)器U2控制端(第14腳)；電位器W1分壓抽頭與單穩(wěn)模塊U4A傳送保持端(第2腳)連接，單穩(wěn)模塊U4A第5腳經(jīng)電阻R11與發(fā)光二極管LD1連接；電位器W3分壓抽頭與單穩(wěn)模塊U4B傳送保持端(第12腳)連接，單穩(wěn)模塊U4B第9腳經(jīng)電阻R12與發(fā)光二極管LD2連接，單穩(wěn)模塊U4B第23腳與單穩(wěn)模塊U4A第1腳連接，并經(jīng)二極管D3與單穩(wěn)模塊U5B第8、12腳相連。
本節(jié)能型照明自動控制器采用大功率電力半導(dǎo)體器件作為開關(guān)控制器件，無觸點(diǎn)，無噪音，完全排除機(jī)械式開關(guān)因觸點(diǎn)電蝕所至發(fā)熱、接觸不良等現(xiàn)象，使用壽命長。本照明自動控制器具有自動穩(wěn)壓調(diào)功的功能，當(dāng)供電電壓超過220V時，可自動限壓，使電壓穩(wěn)定在220±％1V，保證燈具不超壓使用，延長了燈泡的使用壽命，減少維護(hù)工程費(fèi)用?？稍O(shè)定強(qiáng)制降壓、限壓，進(jìn)而節(jié)電20～40％，延長燈泡使用壽命40％。節(jié)電效果實(shí)測結(jié)果如下

即每月平均節(jié)電33.4％。延長了燈具的使用壽命和減少維護(hù)費(fèi)用。
權(quán)利要求1.一種節(jié)能型照明自動控制器，其特征在于由同步信號部分(1)、時鐘計(jì)數(shù)控制部分(2)、功率放大部分(3)、半導(dǎo)體開關(guān)(4)、穩(wěn)壓控制PI調(diào)節(jié)器(5)和保護(hù)電路組成，其中，同步信號部分(1)由電阻R1、2只光電耦合器01A、01B及2只或非門U3B、U3C、U3D組成；時鐘計(jì)數(shù)控制部分(2)由U5A、電阻R47、三極管Q0、電容C2、發(fā)光二極管LD4、電位器W4組成的電壓—頻率轉(zhuǎn)換器(7)和由計(jì)數(shù)器U2、電阻R63組成延時器(8)構(gòu)成；功率放大部分(3)由與非門U8、光電耦合器02A、02B、電阻R45、R46及二極管D13、D14組成；半導(dǎo)體開關(guān)(4)是由兩只可控硅Q1、Q2組成大功率半導(dǎo)體模塊；穩(wěn)壓控制PI調(diào)節(jié)器5由穩(wěn)壓控制(8)和限流控制(9)、電流設(shè)定(10)、電壓設(shè)定(11)、電流反饋(12)、電壓反饋(13)等部分組成，其中，穩(wěn)壓控制(8)由運(yùn)算放大器U1A、電阻R10和電容C3組成，限流控制(9)由運(yùn)算放大器U1B、電阻R13、電容C4和電位器W5組成，電流設(shè)定(10)采用電位器W5分壓取樣，電壓設(shè)定(11)由電位器W2調(diào)節(jié)，電流反饋(12)由二極管全波整流模塊D11、電容C17、電阻R38和電阻R49組成，電壓反饋(13)由二極管全波整流模塊D15、電容C16、電阻R35和電阻R36組成；保護(hù)電路分過流保護(hù)(61)和過壓保護(hù)(62)，過壓保護(hù)(61)由單穩(wěn)電路U4A、電阻R11、R27、R31和發(fā)光二極管LD1組成，過流保護(hù)(61)由單穩(wěn)電路U4B、電阻R29、R30、R62、二極管D1和發(fā)光二極管LD1組成。
2.按權(quán)利要求1所述的節(jié)能型照明自動控制器，其特征在于組成照明自動控制器各個部件連接關(guān)系如下市電串接電阻R1及2只光電耦合器01A、01B，2只光電耦合器01A、01B輸出端分別與2只或非門U3C、U3D輸入端連接，2只或非門U3C、U3D輸出端與或非門U3B輸入端連接，或非門U3B輸出端連接計(jì)數(shù)器U2第2腳，計(jì)數(shù)器U2第13腳和與非門U8A、U8B輸入端連接，與非門U8A、U8B另一輸入端分別與或非門U3C、UCD輸出端連接，與非門U8A、U8B輸出端分別和與非門U8D、U8C輸入端連接，與非門U8D輸出端經(jīng)電阻43與光電耦合器02A連接，光電耦合器02A次級經(jīng)電阻45、二級管D13與半導(dǎo)體開關(guān)4連接，與非門U8C輸出端經(jīng)電阻44與光電耦合器02B連接，光電耦合器02B次級經(jīng)電阻46、二級管D14與半導(dǎo)體開關(guān)4連接；電位器W5分壓抽頭經(jīng)電阻47與運(yùn)算放大器U1B輸入端連接，運(yùn)算放大器U1B另一輸入端經(jīng)電阻R22、R32與電位器W1分壓抽頭連接，運(yùn)算放大器U1B輸出端經(jīng)電阻R48、二極管D12接運(yùn)算放大器U1D輸入端，電位器W2分壓抽頭經(jīng)電阻8與運(yùn)算放大器U1A輸入端連接，運(yùn)算放大器U1A另一輸入端經(jīng)電阻R20、R22與電位器W1分壓抽頭連接，運(yùn)算放大器U1A輸出端經(jīng)電阻R26、R23接運(yùn)算放大器U1D另一輸入端，運(yùn)算放大器U1D輸出端經(jīng)電阻17與運(yùn)算放大器U1C輸入端，運(yùn)算放大器U1D另一輸入端與運(yùn)算放大器U1D輸出端及單穩(wěn)模塊U5A第3腳連接；三極管Q0、電阻R4、R5、R6、電容C2、電位器W4組成一反向器，三極管Q0收集極連接單穩(wěn)模塊U5A第2腳，三極管Q0收集極并連發(fā)光二極管LD4及電阻R4后，與單穩(wěn)模塊U5A第1、6腳連接，單穩(wěn)模塊U5A第5腳連接計(jì)數(shù)器U2第3腳；單穩(wěn)模塊U5B第9腳連接計(jì)數(shù)器U2第14腳；電位器W1分壓抽頭與單穩(wěn)模塊U4A第2腳連接，單穩(wěn)模塊U4A第5腳經(jīng)電阻R11與發(fā)光二極管LD1連接；電位器W3分壓抽頭與單穩(wěn)模塊U4B第12腳連接，單穩(wěn)模塊U4B第9腳經(jīng)電阻R12與發(fā)光二極管LD2連接，單穩(wěn)模塊U4B第23腳與單穩(wěn)模塊U4A第1腳連接，并經(jīng)二極管D3與單穩(wěn)模塊U5B第8、12腳相連。
專利摘要本實(shí)用新型是一節(jié)能型照明自動控制器，它由同步信號部分、時鐘計(jì)數(shù)控制部分、功率放大部分、半導(dǎo)體開關(guān)、穩(wěn)壓控制PI調(diào)節(jié)器和保護(hù)電路組成，其中，時鐘計(jì)數(shù)控制部分由電壓—頻率轉(zhuǎn)換器和延時器構(gòu)成；半導(dǎo)體開關(guān)是由兩只可控硅Q1、Q2組成大功率半導(dǎo)體模塊；穩(wěn)壓控制PI調(diào)節(jié)器由穩(wěn)壓控制和限流控制、電流設(shè)定、電壓設(shè)定、電流反饋、電壓反饋等部分組成。本節(jié)能型照明自動控制器的優(yōu)點(diǎn)是1.輸入輸出均采用光電隔離，具有抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定、可靠性高；2.在城市電網(wǎng)波動時自動將電壓穩(wěn)定在燈具的額定電壓內(nèi)；3.在深夜時自動降低燈具的供電電壓，減少功耗，延長了燈具的使用壽命并減少費(fèi)用。
文檔編號H05B37/02GK2715464SQ20042007796
公開日2005年8月3日 申請日期2004年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月20日
發(fā)明者秦強(qiáng) 申請人:秦強(qiáng)