一种新型路灯控制器的研制

 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。