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行业新闻

一种新型路灯控制器的研制

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 目前,中小城市的路灯一般采用单相变压器专供,到了深夜用电负荷减轻,电网电压升高,这将大大降低灯泡的使用寿命。此外,由于电压过高,致使深夜路灯变得很亮。而人眼在黑暗中经过一定时间就有了适应黑暗的能力,深夜时亮度只需刚刚天黑的70%就有相同的“感觉亮度”。因此,路灯在深夜过高电压下运行会大大浪费电能。所以,科学地控制路灯电压,不仅能满足人们行路行车的安全,还能节约电能及延长灯具的使用寿命,从而减轻维修工作量和减少运行费用。 1硬件设计硬件设计中,我们采用单片机作为控制器的核心,仪器硬件简单、功能多。单片机的品种规格很多,选取的原则是尽量使设备简单、性能可靠、成本低。 我们选用Intel的8031单片机,其内含128字节的RAM、32条I/O线、个8位常数可自动重装的8位定时器/记数器。控制器原理如所示。 在电路中,需要检测交流电压的过零时刻,为单片机所控制的调压电路提供准确的过零脉冲,使触发脉冲信号与晶闸管主电路、电源严格保持同步。 为交流电源过零检测器的波形图。光耦器件可有效抑制噪声干扰,且响应时间很短。 单片机通过I/O接口芯片815驱动数码管(共阴极)与键盘。815内含256字节的RAM存储量,还有可编程的两个并行8位并行口PA、PB和一个6位并行口PC,而且8155可直接与MCS-51单片机接口相连,不需要加任何的硬件逻辑。显示采用扫描方式,数码管间隔显示系统时间及负载工作状态与电压值。定时时钟由单片机内部定时器产生,软件记数。 所接键盘可设定灯具开关时间、降压时间段及降压值、启动时间以及系统时间修改等操作。时钟芯片选用DS12887AH,带有锂电池,且有114字节RAM,在掉电情况下,仍能保护存储信息和时钟的继续,且不受外接电源有无的影响。 单片机输出脉冲经隔离及功率放大后可直接接至可控硅控制极,控制可控硅。为降低来自电网的干扰,由单片机VO线产生的触发脉冲,必须经隔离后送至可控硅的控制电路中。 中国照明电器整个系统通过反馈电路构成闭环系统。不论何种原因引起输出交流电压的变化,通过电压控制器检测出电压变化,从而使反馈量发生变化。单片机根据给定值与反馈量的偏差情况,改变触发脉冲的控制角,使输出交流电压保持恒定不变。 2软件设计软件采用汇编语言编写。为主程序流程图。 过零检测信号作为INTO的输入信号,在INTO中断允许情况下,8031响应中断进入中断服务程序。其中两个定时器T0、T1中,T0用来控制单片机的输出脉冲,T1用来控制数码管的显示。将交流电的相位角的数值编码为定时器的计数初值。当定时计数溢出时,8031的P1.0P1. 5引脚输出一个正脉冲。该正脉冲经隔离及功率放大后触发晶闸管。定时器的初值决定晶闸管的导通时刻。因此,单片机只要根据给定电压和反馈电压的偏差情况来改变计数的初值,便可维持输出电压恒等于给定电压,实现稳压的作用。 键盘处理采用3个列表,列表1,列表2为时间列表,列表3为状态及输出电压列表。在程序中,考虑到三相电源相位在360度向1度转变时,电压会出现轻微的波动,所以,对此相位做了稍微的处理。另外,由于A/D转换的时间差,会造成时间延迟,因而在程序中也采取了多种措施来降低误差。比如:多次检测、容许电压很少的波动和时间延迟等。 为了避免系统硬启动对灯具可能造成的影响,专门设计了一个子程序来处理灯具的开机过程。此外,为了保证系统的安全性与可靠性,程序也对掉电和高压等情况作了一一考虑。 3结束语该控制器设计原理新颖、硬件简单、稳定可靠,有很好的节能效果。经实际使用证明,平均节电五分之一左右。供给灯具的平均电压有所下降,功耗明显降低。因此达到了节电与延长灯具使用寿命目的。另外,该控制仪还能有效地降低灯的启动电压,减少甚至消除频闪现象。该控制器还可适用于供电电压不太稳定的其它照明设施,可起稳压和调压的作用。

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