毕业论文：智能节能路灯控制系统设计.doc文档23页全文免费阅读

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。

图如图所示。

证输出最佳的照明系统工作电压，具有以下优点优化电力质量，节约照明用电针对电网电压偏高和波动等现象，调控装置可根据用户现场实际需求，实时在线调控输出最佳照明工作电压，并能将其稳定在士以内，有效提高电力质量，从而达到节电的效果。

智能路灯节能控制系统结构设计智能控制器信号流程图如图所示系统工作时在固定的时间内，通过设置在路面的光传感器检测路面光照状况，并送入智能控制器，智能控制器判断路灯照明系统是否需要起动。

如果需要，则控制功率变换单元完成路灯系统的软起动。

路灯节能控制系统主要由路灯节能控制系统主要由可变电抗器智能控制器等几部分组成。

路灯节能系统结构框如果需要，则控制功率变换单元完成路灯系计智能控制器信号流程图如图所示系统工作时在固定的时间内，通过设置在路面的光传感器检测路面光照状况，并送入智能控制器，智能控制器判断路灯照明系统是否需要起动。

部分内容简介控装置采用单片机控制系统，实时采集输出输入电压信号与最佳照明电压比较，通过计算进行自动调节，从而保证输出最佳的照明系统工作电压，具有以下优点优化电力质量，节约照明用电针对电网电压偏高和波动等现象，调控装置可根据用户现场实际需求，实时在线调控输出最佳照明工作电压，并能将其稳定在士以内，有效提高电力质量，从而达到节电的效果。

智能路灯节能控制系统结构设计智能控制器信号流程图如图所示系统工作时在固定的时间内，通过设置在路面的光传感器检测路面光照状况，并送入智能控制器，智能控制器判断路灯照明系统是否需要起动。

如果需要，则控制功率变换单元完成路灯系统的软起动。

路灯节能控制系统主要由可变电抗器智能控制器等几部分组成。

路灯节能系统结构框图如图所示。

图中，环境光信号和时间信号送入智能控制器进行相应处理，智能控制器负责对检测信号做出处理给出控制信号控制可变电抗器，由可变电抗器触发晶闸管导通角调节路灯两侧电压，达到实时控制和节能的目的。

可变电抗器可变电抗器由可变电抗变换器和功率变换器构成，是对传统电抗器的次结构性创新。

它在传统电抗器中引入了二次线圈，二次线圈与电力电子功率变换器连接。

通过智能控制器控制电力电子功率变换器，改变可变电抗变换器二次侧的电流，从而改变可变电抗变换器的次侧的电流，当输入电压不变时，即实现可变电抗器阻抗的改变。

基于功率变换的可变电抗器的结构框图如图所示。

图中，可变电抗变换器的次绕组直接与路灯负载相接，在变换器中增加二次线圈，将二次线圈与功率变换器以及智能控制器连接。

通过智能控制器与电力电子功率变换单元来控制可变电抗器的二次绕组，达到改变可变电抗变换器次阻抗的目的，进而改变路灯的输入电压，使路灯既可实现软起动又可以对其进行调节。

功率变换单元由电力电子功率器件触发控制器信号检测与处理器等组成。

通过对晶闸管控制角的调整来控制可变电抗变换器二次线圈电流的大小进而使得路灯的端电压发生变化来改变路灯的照明亮度，它的基本工作原理如图所示。

图中，触发装置收到来自于智能控制器的控制信号，触发板输出脉冲信号则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。

表管脚描述引脚说明晶振端接地复位端口输入输出接口同步时钟脉冲端主电源和备份电源的控制部分与微处理器进行数字交换时，首先由微处理器向电路发送命令字节，命令字节最高位必须为逻辑，如果，则禁止写，即写保护，指定时钟数据指定数据指定输入或输出的特定寄存器最低位为逻辑，指定写操作输入制定读操作输出。

在的时钟日历或进行数据传送时，必须首先发送命令字节。

若进行单字节传送，位命令字节传送结束之后，在下个周期的上升沿输入数据字节，或在下个周期的下降沿输出数据字节。

与相关的寄存器分为两类类是单个单元，共个，每个单元组态为个位的字节，其命令控制字为，其中其数为读操作，偶数为写操作再类为突发方式下的寄存器，在此方式下可次性读写所有的的个字节。

数据输入时，时钟的上升沿数据必须有效，数据的输出在诗中的下降沿。

如果为低电平，那么所有的数据传送将被终止且引脚变为高阻态。

上电时，在之前，必须为逻辑。

当把驱动至逻辑状态时，必须为逻辑。

单字节数据输入跟随在写命令字节的个周期之后，早控制指令字输入后的下个时钟的上升沿时，数据被写入，数据输入从低位即位开始。

同样，在紧跟位的控制指令字后的下个脉冲的下降沿读出的数据，读出数据时从低位位到高位。

横流驱动电路利用三端可调稳压集成块，实现恒流输出。

其电路图如图所示图横流驱动电路的引脚功能说明表的引脚说明引脚说明输入端调整端输出端的内部结构的内部电路有比较放大器，偏置电路，电流源电路和带隙基准电压等，它的公共端改接到输出端，器件本身无接地端。

所以消耗的电流都从输出端流出，内部的基准电压接至比较器的同相端和调整端之间，若接上外部的调整电阻，后，输出电压为故障检测电路利用脉宽调制法来控制灯，可以精确的控制灯的亮度和功率，而且灯在从暗到亮的变化中过度平滑。

可以选用单片机内部集成有两路脉宽，能方便的产生所需要的脉宽调制信号。

图故障检测电路电源电路的设计本设计电源电路主要为主控电路提供稳定的电压，由于单片机的工作电压时，所以电源电路设计采用来生成所需电压。

下面先介绍下这种芯片。

系列集成三端稳压器系列集成电路的外形如图所示，芯片上自带孔散热片，使用时应用螺钉将其固定在铝质散热片上，以利散热。

图使系列的典型应用电路，这个电路非常简单，在电路的输入和输出关系比较明确的情况下，般在在电路图中不再标明集成块的引脚序号。

为输入电容，般情况下可省去不接，但当集成块远离整流滤波电路时，应接入只左右的电容器，其作用是改善纹波和抑制输入的过电压。

为输出电容器，只要接抑制左右的电容器就可以改善负载的瞬态响应，在实际应用电路中，往往使用大容量的电解电容，目的是使输出直流电压更加平滑，但此时如果集成块的输入端出现短路故障，输入端上的大电容储存的电荷将通过集成块内部的输出调整管得发射机基极结放电，瘾大电容释放的能量较大有可能会造成集成块的损坏。

为解决这矛盾，可在集成块的输入端与输出端之间反接只二极管，见图中的。

这个二极管可在电路出现输入端短路故障时为电容提供放电通路，以保护集成稳压器。

电源电路的设计本设计采用交流供电，由于在本设计中需要直流电，电源电路设计如图所示图电源电路的交流电进入本电路中，首先经过变压器进行变压，由于交流