, , , 智能节能路灯控制系统设计 第页共页 , 绪论 概述 近年来，随着经济的发展，城市道路照明的重要性同益增大。所以，保证道路 照明设备的有效性与安全性，得到了越来越多的重视。此外，城市亮化工程也是城市 现代化建设的重要内容，为营造优美舒适的投资环境，提升城市形象，我国城市照明 工程发展迅猛，从而大大增加了城市的用电量，导致政府承担巨额的财政支出，同时 也加剧了我国日趋紧张的能源供需矛盾。随着路灯照明规模的不断扩大，传统的技术 方式下管理部门的维护成本也高速增长。因此，提高路灯系统的管理水平，在满足城 市道路照明要求的同时，实现智能化的节能照明，在客观上有迫切要求，也是解决城 市美化与能源紧张最佳选择。节能路灯不仅为城市交通提供种科学有效的方案，保 证路灯照明的有效性与安全性而且有效利用电力资源，尽量避免电力资源的浪费 还提高了城市基础设施管理水平,在改善城市道路照明质量的同时，节省人力财力物 力。 课题设计的主要研究内容是针对目前路灯照明中存在的问题，结合国内外各种路 灯节能的研究成果，设计种基于可变电抗器的新型路灯节能系统。课题研究的主要 内容是基于可变电抗技术的功率单元系统结构设计和路灯节能控制系统硬件设计智能节能路灯控制系统设计 第页共页 方案论证与选择 智能路灯节能控制系统的方案是对系统的总体结构和每部分的构成及功能做 出简要介绍。系统核心为智能控制器和可变电抗器两部分智能控制器主要进行数据 处理，号则智能节能路灯控制系统设计 第页共页 使功率变换单元按要求改变晶闸管的导通情况。晶闸管的导通情况不同直接决定了可 变电抗变换器二次线圈的电压或电流发生变化，由于电磁感应，使电抗器次侧电抗 值发生变化即可变电抗变换器，进而改变路灯的输入电压，使路灯不仅可以实现软 起动，也可以按要求进行自行调压控制其照度。 智能控制器 智能控制器通过对采集信号的处理，输出实时需要的控制信号。与控制器相连的 传感器是光学传感器，光线的明暗经过光学传感器转变成模拟信号，智能控制器通过 对该信号的处理输出对路灯是否开启或关断的控制决策 每只灯控制逻辑关系图 每只灯控制逻辑关系她如图所示，在规定的时间条件成立的条件下，当 明暗条件成立的情况下开灯。 系统硬件总体划分 整个系统可以分为传感器智能控制器可变电抗器和路灯四个部分。系统硬 件总体框图如图所示 图系统硬件总体框图 智能控制器总体设计 智能控制器硬件主要由光学传感器单片机与转换电路和各个辅助电路组成，其智能节能路灯控制系统设计 第页共页 工作原理为光电式传感器实时检测路面光照度，并将其转变成模拟电信号，经 转换送入，实现系统的开启和关闭，系统硬件结构图如图所示。 图智能控制器结构图 智能路灯节能控制系统各电路部分设计 系统硬件设计分为智能控制器的设计和可变电抗器的设计。智能控制器采用了上 下位机的形式，主要功能有人机交互设备和电压过零检测等可变电抗器设计包括晶 闸管同步触发控制以及电流检测过流保护等最后还介绍了系统的供电电路，这些构 成了智能控制系统的硬件部分。 硬件系统的工作原理为光电传感器将光信号转变成模拟电信号，通过转 换后送入智能控制器，实现系统的开启和关闭时间信号通过转换器变成电信号， 通过模糊控制算法实时处理交通流量信息，调节路灯照度，实现节能控制。 环境光控制电路的设计 利用光敏电阻的阻值与光照度呈反比例关系，采样其两端的电压信号，利用采 样的电压信号通过施密特触发器输出的电平来控制灯的开关。电路可靠，有 效地避免由于短时间光照剧烈变化引起的误动作，操作者可以通过电位器方便的进行 调试。电路图如所示智能节能路灯控制系统设计 第页共页 定时器介绍 定时器内部结构图定时器的简图 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻电容，就可以实现多谐振 荡器单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它内部包括两个电压比 较器，三个等值串联电阻，个触发器，个放电管及功率输出级。它提供 两个基准电压和 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制触 发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当脚悬空时，则电压比较器 的同相输入端的电压为，的反相输入端的电压为。若触发输入端智能节能路灯控制系统设计 第页共页 的电压小于，则比较器的输出为，可使触发器置，使输出 端。如果阈值输入端的电压大于，同时端的电压大于 ，则的输出为，的输出为，可将触发器置，使输出为电平。 它的各个引脚功能如下表 引脚功能 外接电源负端或接地，般情况下接地 低触发端 输出端 是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论 处于何电平，时基电路输出为，该端不用时应接高电平。 为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基 准电压，当该端不用时，应将该端串入只电容接地，以防 引入干扰。 高触发端 放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 外接电源，双极型时基电路的范围是， 型时基电路的范围为。般用。 在脚接地，脚未外接电压，两个比较器基准电压分别为的情况下， 时基电路的功能表如表示。 清零端高触发端 低触发端放电管功能 导通直接清零 导通置 截止置 不变保持 的应用 构成施密特触发器，用于系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等 构成多谐振荡器，组成信号产生电路如下图 本科毕业论文 题目智能节能路灯控制系统设计 学院工学院 专业农业电气化与自动化 毕业届别届 姓名杨亮亮 指导教师刘武 职称讲师 安徽工业大学教务处制 二〇年六月智能节能路灯控制系统设计 第页共页 目录 摘要 绪论 概述 方案论证与选择 智能路灯节能方案概述 智能路灯节能控制系统结构设计 可变电抗器 智能控制器 每只灯控制逻辑关系图 系统硬件总体划分 智能控制器总体设计 智能路灯节能控制系统各电路部分设计 环境光控制电路的设计 时钟电路 横流驱动电路 故障检测电路 电源电路的设计 报警电路的设计 控制部分设计 单片机系统介绍 整个系统的控制流程 显示装置流程图 总结与展望 总结 展望 参考文献 附图智能节能路灯控制系统设计 第页共页 智能路灯节能控制系统设计 杨亮亮 安徽工业大学工学院农业电气化与自动化级 摘要随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长。电力资源已成为紧缺资 源。如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。 本文研究的智能路灯节能控制系统是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗 而开发的基于单片机的新型节能控制系统，集稳压控制软起动功能自动起停智能调 压控制于体。智能路灯节能控制系统将晶闸管功率变换单元和智能控制系统相结合，利 用可变电抗器隔离高压和低压，将可变电抗器的次绕组高压与路灯相串联，将二次绕 组与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联，通过改变其低压绕组上的电压来控制高 压绕组上电压的变化，从而达到改变路灯端电压的效果，以实现路灯的软起动和调压节 能。 本文对基于单片机的智能路灯节能控制系统进行了深入分析和研究。讨论了智能路灯 节能控制系统的构思设计方案，介绍了该装置的系统设计工作原理，详细分析了以 为主控单元的硬件电路设计，以及电气连接。 关键词单片机智能路灯 , , , , 智能节能路灯控制系统设计 第页共页