路灯控制器范文

路灯控制器范文第1篇

[关键词]路灯 自主研究 智能 路灯控制器 劳动强度

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0074-01

我台地处偏远山区，台区面积大，路灯分布相对分散，路灯使用时间也存在很大的不同，有的需要夜间常亮，有的则不需要。为了节约电力资源。我们一方面通过采用节能光源；另一方面是采用我们自主设计的智能路灯控制器。

智能路灯控制器电路中有智能控制芯片，通过自己设计的软件控制系统，使控制器具备时间控制、自然光控制及时光控制的功能。使控制器不仅能控制路灯傍晚开启、黎明关闭，开关灯的起控照度可调，还可以半夜开关灯。 智能芯片采用单片机STC89C52RC可擦写芯片为控制核心，写入编写的时间控制程序，成功实现了我台路灯自动控制。

一、智能路灯控制器电路原理图设计

使用protel软件，把所设计的元器件和单片机STC89C52RC可擦写芯片，添加到protel软件中，最后生成电路原理图。

二、工作原理

本控制器主要有电源部分、光控电路、时钟电路、驱动电路等组成。原理图如图1所示，本控制器利用单片机的比较器检测环境亮度，R2、R3分压作基准电压，送比较器的同相输入端P3.4，光敏软件GM1与电位器RT1分压输出的环境亮度信号，送比较器的反相输入端P3.5。自然环境亮度高时，GM1阻值小，P3.4电位低于P3.5，隐含输出口P3.2输出低电平，P3.4电位高于P3.5输出高电平。单片机根据P3.2的电平判断自然环境亮度。当自然环境亮度变化时，进入自然环境亮度真伪启动，5分钟分析判断程序，排除干扰信号。对真实自然环境亮度变化，从P3.7输出继电器控制路灯点亮或熄灭。对于夜间的雷鸣和闪电、汽车照射的光等的干扰，设计了抗干扰程序。P3.6驱动智能控制器工作指示，指示电路工作状态。指示灯LED1通过熄灭、点亮指示智能控制器的多种工作状态。开关K2是单片机的手动复位开关，上电时单片机自动复位。P2.7接另一个开关K1，K1有双重功能，在智能控制器断开电源开关的情况下，按住开关K1，合上断开的电源开关，控制器就会进行环境亮度光控点调整状态，此时K1为设置开关；当智能控制器工作正常指示灯亮后，开关K1每按一次，路灯的工作状态便翻转一次，此时开关K1是手动操作开关。当执行手动操作时来控制路灯的工作状态，智能控制器的自动控制的功能失效。当值值班员一定要注意，在手动状态下，指示灯应当处于不停闪烁，但是输出状态的不同，指示灯的闪烁快慢不同，路灯点亮状态下指示灯的闪烁速度快，熄灭状态下指示灯的闪烁速度慢。要退出手动操作，可有两个方法：一是按住开关K1，指示灯一直闪烁4次后停止闪烁，松开开关K1，控制器回到自动控制状态，且按当时的时间执行相应的控制。二是按开关K2，（K2是智能控制器的复位按钮），控制器重新开始执行程序。

单片机容量有限，为了充分利用每个空间，设置了一个非易失性储存器，用于保存设置的信息。为了便于用户的操作，采用输入/输出（I/O）口接地或开路来实现不同的功能和工作时间的设置。P1.7接地和不接地设置为“双时间工作”和“单时间工作”，单时间工作是天黑点亮广告灯后开始计时，计时时间到，灯光熄灭，直到第二天天黑才能再次工作；双时间工作是，分两段时间进行路灯的开启和关闭。如：当18；00点路灯亮计时，4小时候路灯熄灭。当凌晨1点后路灯再次点亮计时，路灯又一次进入工作状态，直到环境亮度控制起作用。第二天重复上述程序。

开灯时间由P1.3、P1.2、P1.1、P1.0决定。关闭灯光的延时时间由P2.3、P2.2、P2.1、P2.0决定。由上述两组4个输入/输出（I/O）口组成4位二进制的8、4、2、1码，共有16种数字组合，0001表示1段时间，…000F表示15段时间，每段时间定时编程为0.5小时，所以开关路灯的时间设定最小为0.5小时，最大为7.5小时。对于天黑点亮和第二天天亮前再次点亮的两次开灯的路灯使用，时间上也能满足要求。当关灯时间设置成0000时，可以连续开灯，开灯时间为开灯时间设置的两倍，即最大连续开灯时间为15个小时；当开灯时间设置成0000时，设定时间无穷大，路灯的开灯和关闭都是通过光敏元件来控制，此时，该控制器成为有良好的抗干扰性的光控开关，即天黑点亮，天亮熄灭。

三、智能路灯控制器智能芯片介绍

采用STC公司89C52RC单片机作控制器。 选用STC的理由：降低成本，提高性能。STC89C52RC单片机具有在系统可编程（ISP）特性，ISP的好处是：省去购买通用编程器，单片机在用户系统上即可下载/烧录用户程序，而无须将单片机从已生产好的产品上拆下，再用通用编程器将程序代码烧录进单片机内部。有些程序尚未定型的产品可以一边生产，一边完善，减小了新产品由于软件缺陷带来的风险。

三、智能路灯控制器的优点

我台自主设计研发的智能路灯控制器具有如下优点：1、降低了购买设备的成本，同时实现了本台的路灯自动控制。2、设置简单易学，性能可靠。3、具有抗高频干扰的能力。4、时间设置范围宽，可实现时间多种组合模式。5、可扩展行也很强，可根据我台路灯设计的需要，进行扩展。

四、结语

智能路灯控制器避免了在自然光线充足的情况下浪费电力，充分考虑不同季节的影响，可以选择不同的控制方式，如夏天雷雨季节较多，昼长夜短，有时白天下雨造成天气变黑，出现突发事故走路不便，可采用光控的方式。冬季昼短夜长，天气较好，可用时间控制的方式。在充分考虑到安全播音的情况下，合理利用我台电力资源。目前我台已广泛应用，自投入使用以来，运行稳定可靠，既免除了人工开关灯的麻烦，又达到了节电节能的目的。

参考文献：

[1] 康华光.电子技术基础.北京.高等教育出版社，2006.

路灯控制器范文第2篇

本文探索和讨论了在LabVIEW 编程环境下对路灯控制器的仿真研究。通过运用LabVIEW图形编程语言设计出智能路灯控制系统，实现对路灯的高效、精确的控制，降低路灯的能源消耗以适应未来社会的能源需求。

关键字：路灯控制器 ，能源 ，LabVIEW

中图分类号：TM571文献标识码： A

1 绪论

本课题来源于浙江工商大学计算机仿真实验室在LabVIEW平台上的初步应用和探索。由于普通的硬件设备不可避免地会出现误差，用它构建的测试系统性能不可能太高。而运用虚拟仪器与计算机结合能有效避免这些误差从而提高工作效率，所以我们希望在此平台上设计一个高效的智能路灯控制系统。

1.1背景与意义

1.1.1背景

21世纪是一个能源紧缺的时代，能源危机已直接影响到全球经济的发展。尤其在中国，资源紧缺已成为制约国家经济发展的重要瓶颈。怎样才能解决能源危机呢?有两种途径，一是开发新能源，二是节约现有资源。但新能源的开发限于技术水平尚处于小规模研究阶段，大规模的应用还有着很长的路要走，所以如何有效利用现有资源就成了我们当前亟待解决的问题。

现在全世界都在号召人们节约能源。2005年美国公布了新的能源法案（EPACT，2005），立法促进消费者节约能源。美国政府将降低能源企业税收（减税总额为146亿美元）以鼓励企业的节能措施，此外还将给予相关节能企业总额不超过50亿美元的补助以提高能效。德国采用能耗标签制度，尽最大可能节约电能。能耗标签制度规定，所使用的电器一定要贴有欧盟统一标准的能源标签。日本将节能措施运用到了生活的方方面面，制定了完善的政策。从1983年至今，日本的工业产量提高了四倍，但是其能耗却几乎与以前一样保持不变。我国现在也积极投身节能事业当中，号召大家低碳环保生活。

在巨大的能源消耗当中，照明占据了较大的比例，照明节电已成为节约能源的一个重要方面。路灯照明系统无疑是不可或缺的重要基础设施，也是美化城市环境的重要景观，许多城市的道路照明都是城市的一道靓丽的风景。但路灯照明系统在营造城市宜居环境、为人民提供便利的同时，也消耗着大量的电力资源。据估计，一个100万人口的中型城市，每年仅在路灯照明上消耗的电能就高达2000万千瓦时以上，每年在路灯照明上白白浪费的电能就高达600万千瓦时以上。

1.1.2意义

传统的路灯控制方法多为“钟控”。钟控不能随天气变化或季节变化而改变路灯打开和关闭的时间，有可能会出现光线较强时还开着路灯、光线较暗时反而关闭路灯的情况。这样不仅可能会造成电能的大量浪费还有可能对社会治安和交通安全带来隐患。

智能路灯控制系统可以根据每天太阳升起和落下时间的不同，随季节的变化控制路灯的开启和关闭，对路灯实行精细化管理。由于路灯照明的前半夜车辆、行人较多需要打开全部路灯，而后半夜车辆、路人较少，只需要开一部分灯或者适当调低电压降低亮度，这样就可以有效减少电能的浪费，提高路灯用电效率、节约能源。

1.2 研究现状

1.2.1国内研究现状

国内许多城市都对路灯照明系统进行了集中改造，从上世纪90年的开始，经过近20年的发展，基本建立起了自己的路灯照明系统。国家在2010年也出台了相关的节能标准。但是我国路灯系统建设还远远跟不上城市发展的步伐，各种路灯监控系统的技术水平也参次不齐。路灯照明系统的完善还面临着巨大的挑战，国内许多大学和公司正积极开展研究，也取得了一些成就。

大连市采用大连高科技发展有限公司研制的城市路灯监控管理系统，其基本功能是通过光控和时控对接触器进行控制。可检测到每条路段的亮灯率，可有效控制全夜灯或半夜灯，可有效对供电变压器短路或者开路进行报警。

杭州湾跨海大桥照明系统采用了世界独创的单灯控制系统，大桥上的每盏灯上都安装了单灯控制模块，它与每一个路灯都能进行单独通信，能向每一盏灯发送指令。根据大桥上的实际车流量来调整路灯的亮度和路灯开启的数量。而且大桥上配备了桥梁“健康诊断”系统，如果路灯出现什么问题，传感器就能感应到“病症”并反馈给控制中心。工作人员再也不需要到实地去一个一个地排查，通过计算机就可以知“对症下药”。这样就减少了人工操作，降低了运行成本,提高了路灯控制中心在路灯管理上的效率，节约了电能。

上海世博会采用的灯光照明及控制系统――基于物联网技术的无线路灯控制系统，可以根据不同的需要对特定的数据进行采集从而完成对路灯的控制。该系统由二部分组成：路灯控制模块和无线传输模块。路灯控制模块根据采集到的数据（如电流、电压、功率等）控制路灯开、关或半亮。无线传输模块将所有的数据通过helicomm的终端设备与监控中心连接。监控连接互联网就可以监测和控制每一端路灯的状态。

但目前我国路灯控制系统还是存在许多不足，其主要缺点有:

（1）反应比较慢，对环境变化的感测能力不强。不能有效监测环境的变化，根据环境变化实时控制路灯开关

（2）电压不稳时对灯具的保护不够，造成灯具的破坏。

（3）工作效率低下等问题。

总之，国内路灯控制系统取得了一定的发展。但在智能控制方面，许多技术还不够成熟，功能还不完善，需要对路灯控制器进行更深入的研究。

2 路灯控制系统

2.1路灯控制系统功能

路灯控制系统应具备如下功能：

（1）定时开关

控制中心按照一年中太阳升起和落下的时间自动控制路灯的开关以及每天前半夜可后半夜路灯的不同运行状态。如果没有特殊情况，各路灯段按照时间表运作。

（2）气象联动

监测道路实时天气状况，在出现恶劣的天气情况（如突然的雷雨天气）时自动开启应急路灯。

（3）单灯控制

可实现单点单灯的控制，在路灯出现状况是能及时监测和定位，以便及时更换损坏的元器件。

（4）实时监测

对路灯的实时状态进行监测，确保路灯正常运行。对路灯故障能及时报警并做相应记录。

（5）系统维护和管理

系统时间设定、数据库维、数据备份和修复。

2.2 路灯控制系统的总体结构

路灯控制系统的不同组件，如图2-1所示：

2-1 运动控制系统的不同组件

应用软件――可以使用应用软件监测路灯运行状态并根据实时道路和天气情况选择控制路灯方案，这里我们用的是LabVIEW2011版软件。

路灯控制器――路灯控制器作为系统的大脑，控制路灯的开关。监控道路和天气实时状况如天气的明暗程度、突然的雷雨天气等，根据采集的数据控制路灯的开关。

放大器或驱动器――放大器（又称驱动器）从控制器取得命令、生成驱动。

反馈设备――反馈设备通常是一个象限编码器，用于感知路灯运行状态并将结果汇报给控制器，从而构成闭环。

路灯控制系统的工作原理：如图2-1所示，路灯控制系统的“大脑”――路灯控制器，是路灯监测和控制的核心。路灯控制器接受路灯信息和道路状况的数据，这些数据包括当前时间信息、道路车流量信息、实时天气信息、路灯功能状态信息，并对这些数据进行分析、处理、保存，实现路灯的开关控制。

2.3本章小结

本章主要对设计与实现路灯控制系统所涉及到的一些原则和需要具有的功能做了一定的介绍。其中原理部分主要介绍了其抗干扰能力、故障诊断与处理能力；系统功能主要介绍了系统应对天气变化和道路车流量变化所具有的处理能力。本章最后还介绍了路灯控制系统的结构图和控制原理。

3 LabVIEW语言的编程思想

由于计算机技术的高速发展，传统仪器与计算机的结合越来越密切，由此诞生了新的仪器概念――虚拟仪器。它是以计算机为核心，将测试系统与计算机软件技术有机结合起来的系统。

3.1 虚拟仪器技术

3.1.1 虚拟仪器的概念

虚拟仪器[2](VI)计算机技术与仪器技术通过应用程序密切结合的产物。计算机与仪器设备的结合主要有两种方式。其中一种是将计算机“装入”仪器，最典型的例子就是我们现在正广泛应用的智能化仪器，随着计算机技术的快速发展，计算机的体积越来越小而功能却越来越强大，所以让仪器含有嵌入式系统成为了可能。另一种是将仪器装入计算机，以统一的计算机硬件标准为依托，利用各种软件来代替传统仪器实现各种功能，我们通常意义上的虚拟仪器主要就是指这种方式。

对数据的采集、分析、判断、显示和数据存储都是通过计算机的图形界面来操作。传统的仪器主要是靠硬件电路来实现，虚拟仪器突破了传统仪器的模式，用户可以自己定义或设计特定的仪器以满足多样化的需求，用户在对被测量进行测量时就如同在控制一台真实的传统仪器。下面的框图3-1显示了常见的虚拟仪器方案。

图3-1 虚拟仪器方案

3.1.2 虚拟仪器的特点

虚拟仪器是计算机与仪器相结合的富有生命力的仪器，与传统的电子仪器相比其主要特点可以概括为以下几个方面:

1)高性能。由于虚拟仪器强调“软件就是仪器”[3]，突破了传统仪器以硬件为主的模式，软件就是虚拟仪器的核心，硬件只是辅助信号的输入与输出。用户可以利用软件的灵活性将先进的算法和智能的系统集成到仪器中，使仪器的整体水平得到大大地提高。

2)扩展性强。用户可以自定义虚拟仪器的功能，用户能根据需要添加新的功能而不用购买新的仪器。我们只需要进行软件的升级就可以改进整个系统，这样就减少了硬件的投入从而节约了成本。

3)研发周期短。得益于应用软件的灵活性，用户在配置、创建系统时能快速的找到高性能、低成本的解决方案。

4)统一的标准。虚拟仪器的硬件和软件都制定了统一的标准，硬件方面如数据采集电路都被集成为数据采集卡能即插即用；软件方面开发了许多模块，建立了许多函数库、类库。因为有了虚拟仪器的统一标准，用户在系统的设计和管理统一到虚拟仪器标准，这样就提高了仪器的可利用率。

3.2虚拟仪器的构建方法

虚拟仪器由两部分组成：硬件和软件。

3.2.1虚拟仪器的硬件构成

计算机是虚拟仪器硬件平台[4]的核心，各种传感器、数据采集卡、信号调理器构成了虚拟仪器硬件的其他模块。按照硬件接口总线的不同虚拟仪器可以分为以下几种方案，如图3-2所示：

图3-2 虚拟仪器的硬件构成

（1）基于PC总线的虚拟仪器

基于PC总线的虚拟仪器可以充分发挥计算机的作用，使测试系统更加灵活而且具有扩展性,利用通用的数据采集卡可以轻松构建基于计算机的虚拟仪器，实现一机多用。

（2）GPIB通用接口总线虚拟仪器

GPIB通用接口总线既计算机与仪器标准通信协议，但GPIB的数据传输速度较低（一般情况下低于500kbit/s），不能满足对系统速度有较高要求的应用，所以基于GPIB通用接口总线虚拟仪器一般应用于中低端测试领域

（3）基于VXI总线的虚拟仪器

VXI是在VME基础上扩展而成的，VXI系统最多可以包含256个装备，主要组成部分为：主机、控制器、多功能模块仪器和应用软件。系统的各个功能模块能随意更换，能即插即用。

（4）基于PXI总线的虚拟仪器

PXI总结了VXI总线的先进技术并整合了高速PCI总线的优势，可以满足大规模、多用途的系统设计要求

4 基于LabVIEW的路灯控制系统程序设计

利用LabVIEW设计一个适用于城市路灯控制的智能系统并进行仿真。模拟天气变化，根据实时的天气变化和道路状况来控制路灯的开启和关闭，并通过显示器显示出来。由于LabVIEW自身的图形化编程平台，使得路灯控制系统的设计变得相对简单，显示的结果更形象、直观，操作而且也更方便，还可以轻松地实现功能增减。

4.1 基于LabVIEW的智能路灯控制系统

该设计的思路是：模拟输入可能影响路灯开启和关闭的因素，如太阳在不同季节中升起和落下的时间、突然的雷雨天气、道路的车流量等。根据输入的条件对道路状况进行分析和判断，当太阳落下或遭遇突然的雷雨天气时开启路灯；当后半夜车流量较少、行人稀疏时关闭部分路灯；当太阳升起之后关闭全部路灯。程序的流程图如图4-1所示：

图4-1 基于LabVIEW的路灯控制程序流程图

4.1.1系统前面板

4.1.2程序框图分析与解释

主程序框图是由一个while循环[8]和一个事件结构组成，其中事件结构有6个分支，即前面板上可能发生的各个事件。

（1）分支1-当前显示

程序运行后，获取计算机当下的时间。

（2）分支2-时间设定

（3）分支3-季节变化

根据不同季节选择不同的路灯控制方案。

春夏季节路灯点亮时间为18：30：00~05：30：00；其中，18：30：00~19：30：00和04：30：00~05：30：00路灯半开(开一部分)19：30：00~04：30：00路灯全开。

秋冬季节路灯点亮时间为17：00：00~06：00：00；其中，17：00：00~18：00：00和05：00：00~06：00：00路灯半开(开一部分)18：00：00~05：00：00路灯全开。

（4）分支4-雷雨显示

模拟天气变化（如突然的雷雨天气）。当遇到雷雨天气时，控制器自动打开路灯；当天气正常时，路灯按照时间表运作。

（5）分支5-光强监测

模拟显示一天的光强随时间的变化而变化，随机数模拟光强波动并在前面板中显示波形用以监测实施光强。

（6）车流量

当深夜时街道车流量低于某一数值时路灯关闭。

4.2程序测试与运行

（1）初始化：

默认值为04：29：55（在春夏季模式下04：30：00为路灯半开与全开的界定时间）

（2）时间设定

开始时设定为默认时间，当前显示将显示为设置杀时间，5s后即可观察全开到半开的变化。

变化前：

变化后：

（3）季节选择

根据不同季节太阳升起和落下的规律选择不同的路灯控制方案。

春夏季5：40时的路灯开关情况：

秋冬季5:40时的路灯开关情况：

（4）突然的雷雨天气

正常天气情况下：

雷雨天气情况下：

（5）光强度

当光强度低于某个值时，路灯开启（系统假设为600）

5总结和讨论

5.1 LabVIEW程序使用经验

由于LabVIEW的G[9]语言采用图形化编程语言，使软件设计变得较为简单，同时由于可以直接采用导入的模块，统筹了设计的开发周期。

由于虚拟仪器是基于计算机的仪器，LabVIEW与PC很好结合。设计的软件具有良好的人机交互界面、提示清晰。

在编程过程中无须错误检查和漫长的调试过程，以功能为单位，编程过程直接明了，就像是在画程序流程图。

5.2 课题的发展方向及待解决的问题

虚拟仪器技术必将成为未来仪器技术的发展趋势。本课题在开发路灯控制系统时只完成了路灯在不同季节的定时控制、雷雨天气控制、光强显示等。实验所有数据都是模拟输入，没有运用数据采集器采集真实的实时数据。在以后的工作中，我们需要做进一步的改进，使系统更加的完善。

改进工作可以从以下几个方面进行：

（1）增加数据采集卡。运用高性能的数据采集卡采集实时的被测数据，提供真实、可靠的数据以保证结果的准确性。

（2）创建数据库。对收集的数据（如一年中太阳升起和落下的时间）进行数据库管理，对以后的系统控制方案提供参考。

（3）远程控制。将控制系统连接互联网[10]，实现远程的监测和控制

参考文献

[1] 纪玲玲. 路灯控制系统控制方法研究 [J]. 广西物理，2009(03):0038-03.

[2] 蔡文智，陈德为. LabVIEW及其在电气控制方面的应用现状 [J]. 电气开关，2007(05): 0046-06.

[3] 顾斌. LabVIEW环境下温度测控系统的深入研究与实现 [D]. 上海：东华大学，2008.

[4] 张健. 基于虚拟仪器实验教学系统的设计与实现 [D]. 河北：河北工业大学，2002.

[5] 张重雄. 虚拟仪器技术分析与设计 [M]. 北京:电子工业出版社，2007.

[6] 肖凤云. 高精度大直径测量系统的数据采集与控制研究 [D]. 合肥：合肥工业大学，2004.

[7] 程学庆，房晓溪，韩薪莘等. LabVIEW图形化编程与实例应用 [M]. 北京:中国铁道出版社，2005.

[8] 浦昭邦，王宝光. 测控仪器设计 [M]．北京：机械工业出版社，2001.

[9] National Instruments. Getting Started with NI SoftMotion Development Module[EB/OL]. .

路灯控制器范文第3篇

【关键字】 嵌入式 LED路灯控制 远程控制

一、路灯控制系统设计

本文所涉及的路灯控制系统的组成是由3-4个控制层和2-3个通讯层组成的。在实际操作的过程中，操作人员能够通过监控软件实现将数据从手机端或PC端向路灯控制器之间的传送。路灯主控器在接收到相关数据之后，便能够在内部进行数据的分析和处理，在通过其自组无线网络实现数据在节点控制器之间的传递，然后节点控制器再将数据进行反馈，从而实现路灯操作系统的数据传递。在主控器的安排和选择上，本文所选择的主控模块为ATmega128、通讯模块分别选择CDMA互联网网络通讯和ISM无线网络通讯。

1、主控模块。在主控模块的选择上，本文采用的是AVARATMEGA128。该芯片是一个高性能低功耗的八位微处理器，其运行速度良好，能够实现对指令的快速应对。对于该主控芯片而言，其寿命能够达到10000次写擦周期。而且该芯片具有独立锁定位，能够选择启动代a。而且通过对芯片内部的启动程序就能够实现对系统内部的变成。在对锁定为进行变成的时候，还能够实现对软件数据的加密。其独具的JTAG接口，能够保障程序实现线上的下载或调试。

2、CDMA模块。就通讯模块而言，CDMA模块的内部协议能够保障其在远距离的无线传输性能良好，保障主控器与控制中心之间的通讯道路通畅，保障数据的传递和反馈路径良好，保障数据双向传输能够同时进行。对于CDMA模块来说，其与主控器之间的沟通较为密切，在主控器沟通来说，本文的设局主要采用了UART1保障双向数据的传送。在本模块的能耗问题上，CDMA模块的采用的是5V供电，能耗问题相对较低。

3、ISM通信模块。在路灯内部实现数据从控制器到节点之间的传递路径，就是我们这里所要谈到的ISM通讯模块。在该模块的设计过程中，本文主要选择NRF24l01作为无线通讯模块的手法芯片，该芯片能够实现在2.5ghz世界通用频段。在无线收发器的设计上，主要包括了，频率发生器、增强型模式控制器、晶体振荡器、调制调节器、频道选择和协议设置。

二、节点控制器设计

在上文中我们提高了，节点控制器的主要作用在于对数据进行执行以及对操作情况进行反馈。对于节点控制器的设计而言，就需要在满足上述要求的条件下进行。因此在本文章的节点控制器包括：MCU控制模块、调光模块、无线通讯模块。笔者就对控制模块以及调光模块的设计进行阐述：

1、MCU控制模块。对于控制模块的设计选择上，该模块本文选择的是STC89C52芯片。该芯片具有高性能低功耗的性能，是一个良好的CMO8位微控制器。而且其能够在系统可以进行编程储存。在使用高密度高储存低失忆储存器上，能够实现与现阶段众多工业产品指令的完美兼容。而且在储存器的编程过程中，可以仅通过使用常规的编程器。

2、调光模块。在对于调光模块的设计上，主要是在于感光和调光这两个功能。首先对于光敏电阻在黑暗环境中高阻值这一个特性，随着光照的到来其阻值会呈下降趋势，而且与光照的强弱成正祥光。因此在对调光模块的感光传感器选择上，应当以光敏电阻为主。在有控制器内部通过相关编程将灯具的工作参数进行编程，并对其参数进行分析和判断从而实现控制信号的发出，从而实现对LED灯光的亮度控制。

本文中，笔者主要采用了DNO112芯片来设计调光模块，因为DN0112芯片具有良好的直流连续触摸性。能够通过输出PWM将光亮度在3%-100%之间的调节。

总结：在本文设计中，主要对路灯的控制器以及节点控制器进行研究，通过将互联网路与无线网络之间的设计，实现了数据从控制中心到控制器再到节点和节点道控制器再到控制中心的双向传递。在本文研究中，通过对光强弱的掌控，在加入光敏电阻作为光强弱的感应器，实现了对光敏度的控制，在对调光设计问题上，通过采用新型的芯片技术，实现对传感数据的手机、嵌入式数据的传输、以及嵌入式技术的引进和发展。通过实验证明，在采用嵌入式路灯控制系统之后，能够实现智能控制并且在节能方面有着十分良好的成效。

参 考 文 献

[1]张营，邵凤兰，，陈立锋，程杰，马汉华. 基于物联网嵌入式技术的LED路灯控制器研究[J]. 济宁学院学报，2011，03：36-39.

[2]. 基于物联网嵌入式技术的LED路灯控制器设计[J]. 硅谷，2011，20：115-116.

[3]刘博阳. 基于ZigBee和SOPC的智能光伏路灯控制系统的研究与设计[D].山东大学，2012.

[4]郭园. 基于ZigBee和GPRS的LED路灯智能照明控制系统的研究[D].青岛科技大学，2012.

路灯控制器范文第4篇

太阳能路灯控制器最重要的控制功能表现在如下三个方面：(1)控制太阳能电池向蓄电池充电；(2)控制蓄电池向负载系统供电；(3)控制整个路灯系统的其他部件稳定地运行。

我们设计的控制器基于AT89C52单片机，通过对太阳能电池板和蓄电池电量进行检测，防止蓄电池过充与过放，延长了蓄电池的使用寿命，通过系统时钟确定路灯负载情况，使路灯工作更加人性化，从而延长系统的使用寿命，节约能源，具有较高的实用价值。

太阳能路灯控制器设计原理

太阳能路灯系统控制框图如图1所示。太阳能路灯系统必备组件包括：太阳能电池板、蓄电池、控制器和负载。其中，以AT89C52为核心的控制器控制着蓄电池的充放电。

1　太阳能电池板

太阳能电池板是将光能转化为电能的装置。太阳能电池端口具有电压检测装置，可以防止蓄电池的过电压充电，而且能有效地判断是否天黑，起到了光控原件的作用。

2　铅酸蓄电池

铅酸蓄电池充放电管理方式表述为：根据蓄电池剩余容量的数学模型和蓄电池的端口电压来确定其剩余电量，然后再自动地调整蓄电池的充电方式或者负载使用时间和工作强度，使负载始终与铅酸蓄电池剩余电量相匹配，以确保蓄电池不会过放电，从而延长铅酸蓄电池的寿命。

3　LED灯具的工作特性

LED具有对电压敏感的特性。当正向电压达到3.4V以后，只要稍微改变电压，正向电流呈指数形式变化。因此，LED采用的驱动方式为电流驱动。

太阳能路灯控制器硬件设计

1　太阳能路灯控制器总体设计框图

太阳能路灯控制器总体设计框图如图2所示。

2　太阳能路灯控制器各个模块

①主控芯片的选择

微处理器是整个控制器的智能核心。考虑到成本和性能，本系统选用AT89C52单片机。AT89C52是一个低电压，高性能8位单片机，片内含8K B的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256B的随机存取数据存储器(RAM)。器件采用ATMEL~司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和F1ash存储单元，在电子行业中有着广泛的应用。

②电压采样模块的设计

在本系统中，所需要采样的电压主要是蓄电池的端口电压和太阳能电池的端口电压。本系统选用LM331作为A／D转换芯片，其原理框图如图3所示。

③系统时钟模块

本控制器可以根据季节的变化和昼夜的变化来调整负载的工作情况。采用DSl2C887作为系统时钟芯片，其能自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息。DS12C887时钟芯片带有128B的RAM，其中11B用来存储时间信息，4B的RAM用来存储控制信息，剩下113B通用RAM供给用户使用。

④蓄电池温度采样模块的设计

本系统选用的温度传感器为DS18820。它采用单总线协议，以数字码方式串行输出，大大简化了传感器与温度处理器的接口。DSl8820与单片机的连接如图4所示。

太阳能路灯控制器软件设计方案

根据控制器系统所要实现的功能，系统软件主要设计思路如下：首先由系统时钟芯片判断此时的季节，装载相应的季节参数。然后，再由系统的时钟芯片判断此刻的时间，按照时间装载相应的时间参数。接着，进行太阳能电池板的电压检测和蓄电池端口电压的温度检测和蓄电池环境温度检测，判断是否可以充电，进入充电控制子程序。最后，再次检测蓄电池的端口电压，进入到放电控制子程序中，控制蓄电池对负载的放电。对太阳能电池、蓄电池电压采样和蓄电池环境温度的采样方案：采样周期10s，采样30次，共计5分钟。判断所采的电压值是否达到相应的临界值，若达到则进行相应的子程序进行处理。

1　总体软件流程图

软件总体流程如图5所示。

2　主要子程序设计思路

时间判定子程序：由于日照时间长短与季节的变化有关。系统首先根据时钟芯片判断时间，设定相应的负载工作模式。时刻判定子程序如图6所示。

若无特殊情况，白天不开灯，太阳能电池给蓄电池充电，在傍晚，路人较多，采用双灯负载供给照明；在深夜，路人较少，采用单灯负载。此种负载工作方式考虑了人们的生活习惯，既满足照明需要，又达到了节约能源的目的。

充电控制子程序：为了使蓄电池达到最大充电效果，本系统采用脉宽调制的充电方式，充电方式如图7所示。通过单片机控制固态继电器在一个周期内导通与关断，从而达到脉宽调制充电的目的。系统首先进行太阳能电池板、蓄电池端口电压和环境温度的检测，然后根据蓄电池的荷电状态来确定太阳能电池给蓄电池的充电方式。具体实现方案是：检测蓄电池端口电压和周围环境温度，然后进行相应的计算处理，当蓄电池的剩余容量SOC80％时，采用充电方式2；蓄电池的剩余容量SOC>95％时，停止充电。充电控制子程序流程图如图8所示。

放电控制子程序：通过单片机与负载驱动电路的配合控制负载的工作状态。系统通过检测太阳能电池板电压来判断是否天黑，然后判断时间，装载相应的季节参数后进行蓄电池端口电压检测，再进行蓄电池荷电状态计算，根据负载状态进入相应的工作模式。此种放电方式优点在于保证蓄电池不会过放电，并且最大程度节约了能源。太阳能电池和蓄电池电压的检测方法：采用定时的方式，通过定时器1和2进行定时，太阳能电池电压每10s进行一次采样，然后判断太阳能电池电压是否达到临界电压。放电控制子程序流程图如图9所示。

结论

路灯控制器范文第5篇

【关键词】单片机 光伏发电 控制系统

1 控制器研究设计的实现方案

AT89C51，它是一种携带4KB闪存存储器的高性能、低电压的8位微处理器。AT89C51单片机提供如下标准功能：4K字节的Flash闪存存储器，32个I/O端口，128字节内部RAM，两级中断结构，时钟电路及片内振荡，一个全双工串行通信接口。AT89C51能够实现大部分的控制和功能，完成太阳能路灯的智能化和自动化控制。在电流过充过放的设计电路中使用继电器完成对电路的充电保护，如果电池电压低于设置值则认为电池处于过放状态，此时需要停止继续供电，起到过放保护的作用；如果电池电压高于设置值则认为电池处于过充状态，此时需要停止充电，起到过充保护的作用。

在考虑蓄电池电容的选择时通常应遵循如下原则：在满足夜间照明的前提下，蓄电池应当尽量把太阳能电池组件在白天吸收的能量储存下来，同时还应当有足够多的电能来提供连续阴雨天气的夜间照明所需的能量。若蓄电池的容量太小，将无法满足夜间照明的需要，若蓄电池的容量太大，将会使蓄电池一直处于亏电状态，大大衰减蓄电池的寿命。常见的铅酸蓄电池维护繁杂，使用寿命不长，自动恢复能力不强，因此正渐渐被胶体蓄电池取代。胶体蓄电池具有使用寿命长、回充电性能强、抗干扰性强、内阻低自放电小、电解液不会分层、抗高温耐低温等诸多优点，综合考虑，优先考虑使用胶体蓄电池。

发光二极管的简称LED，LED具有光效高、工作电压低、寿命长、不需要逆变器等优点，为了使系统性能最优化，采用LED作为光源。

2 太阳能光伏发电的理论分析

实际上太阳能电池板就是一个面积很大的p-n结，通过吸收阳光的能量在其中产生大量的电子空穴对，电子和空穴这两者的电极性相反，前者带负电，后者带正电。在半导体p-n中的静电场作用下，这两种电极性不相同的载流子被分开，在p区聚集了大量的由太阳光激发的空穴，在n区聚集了大量由太阳能激发的电子，于是p区带有正电而n区带有负电。由此在p-n结的两边产生了由太阳光激发产生的电动势，也就是太阳能电池。电子和空穴分别朝着太阳能电池的正极和负极聚集，把太阳能电池接入到负载中就会有电流流过，从而有电功率输出。

光电池板组件安装角度的不同、光照强度、光电池板表面温度、光电池板面积等因素都会对光生电流产生影响。太阳能电池的发电效率由光生电流决定，所以合适的光电池组件安装角度至关重要，角度略有偏差都会使光电流下降不少。

3 控制器设计理论研究

控制器如同人体中的大脑，控制着整个系统的活动，太阳能路灯控制器决定了整个设计的好坏以及系统性能的优劣。除了防止蓄电池过放过充之外，控制器还需要有时控和光控的功能，以便于完成智能化和自动化控制，在阴雨的天气里能实现正常的照明工作。

检测太阳能电池板电压是控制模块实现控制的基本思想，白天时，太阳能电池板电压高，此时对蓄电池进行充电，LED不工作；在夜间，太阳能电池板电压低，控制电路被开启，LED进行照明工作。控制器同时还会检测蓄电池的电压，判断其充电的方式和对负载的供电方式。

太阳能控制器的主要功能：

（1）蓄电池的过充电、过放电保护；

（2）电池组件的反接保护、防反充保护；

（3）智能充电（恒压控制）；

（4）负载过压保护。

4 控制器设计理论计算

太阳能路灯无疑是非常理想的照明光源，而实际上，许多太阳能路灯无法满足普通照明的需要，尤其是在连续阴雨的天气。进行太阳能路灯设计所需要的相关设计：

4.1 太阳能路灯安装地点的经纬度

通过地理位置可以了解到一个地区的日照情况、气候特点、平均气温等，由此可确定安装太阳能电池板的方位角、倾斜角以及太阳能标准峰值时数。

4.2 系统所使用的照明光源的功率

4.3 光源在夜间照明的时长（H）

根据光源的夜间照明时长估算出负载每天消耗的电能以及太能点电池需要提供的电流。

4.4 路灯能够在连续阴雨的天气下工作的天数（d）

通过这一参数估计出蓄电池的容量和在天气放晴后蓄电池恢复电池容量需要的电池组件功率。

4.5 遇到两个连续阴雨天所间隔的天数（D）

假设需要安装一些太阳能路灯，LED光源的功率为9W，需要照明的时间为每天11个小时，能够维持照明工作的最大连续阴雨天数为7天。此地区的东经为114度，北纬为23度，年平均的日照太阳辐射为3.82KW.h/m2，年平均月气温为20度，连续两个阴雨天的间隔时长为25天。通过以上数据，计算出太阳能光电池组件的安装倾斜角为26度，标准光照峰值的小时数为4个小时左右。

（1）照明光源每天消耗的电量：

Q=W*H/U=9x11÷12=8.25Ah

其中U是蓄电池的标称电压值。

（2）照明光源日常使用情况下太阳能电池组件的充电电流：

I1=Q*1.05/h/0.85/0.9=2.83A

其中1.05是太阳能在充电过程中的综合损失系数，h是标准光照峰值小时数，0.85是蓄电池的充电效率，0.9是控制器的效率。

（3）蓄电池容量：

C=Q*（d+1）/0.75*1.2=8.25x8÷0.75x1.2=105.6Ah

其中0.75是蓄电池的放电深度，1.2是蓄电池的安全系数。

（4）连续阴雨天气过后蓄电池容量需要恢复所需要的太阳能电池组件充电电流：

I2=C*0.75÷h÷D=105.6x0.75÷4÷25=0.792A

其中0.75是蓄电池的放电深度。

（5）太阳能电池组件的功率：

P=（I1+ I2）*18=（2.83+0.792）x18=65.2Wp

其中18是太阳能电池的工作电压。

5 总结

本文是以运用单片机实现太阳能路灯控制为目的，介绍了其试验方案、理论研究、理论计算等方面，这些研究都能够为基于单片机的太阳能路灯控制器的设计打下基础。

参考文献

[1]李向欣.单片机的太阳能路灯控制器研究[C]//峡两岸第十六届照明科技与营销研讨会专题报告暨论文集.2014：15-19.

[2]吴正茂.基于单片机的太阳能路灯控制器研究[J].中国科技财富，2013（04）：36-38.

作者单位

路灯控制器范文第6篇

关键词:太阳能路灯 单片机 PWM 锂电池

中图分类号: 文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)03-0000-00

1 引言

太阳能是地球上最直接最普遍最清洁的可再生能源。随着能源问题的日益突出和太阳能光伏技术的发展进步,太阳能路灯的应用正受到日益广泛的重视。太阳能路灯主要由太阳能光电池组件、蓄电池、控制器和照明灯具组成。其中控制器是太阳能路灯的核心部分,主要负责蓄电池的充放电控制。本文设计了一种基于单片机的太阳能路灯控制器。

2 锂蓄电池

路灯蓄电池选用锂离子电池。锂电池具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点,因而得到了普遍应用。锂电池的能量密度很高,它的容量是同重量的镍氢电池的1.5~2倍,而且具有很低的自放电率。此外,锂离子电池几乎没有“记忆效应”以及不含有毒物质等优点也是它广泛应用的重要原因。但对于锂电池的充电过程,要求是比较严格的。

锂电池的充电曲线如下图1。

锂电池的充电过程:1.如果开始充电时,电池电量很低(例如低于13V),那么必须用小电流(大概为0.24A)开始充电,即涓流充电。如果电压高于13V就不必进行这个步骤。2.当电池电压大于13V可以开始大电流充电,恒流充电。随着充电的进行,电池电压逐渐升高。3. 当电池电压达到或接近充满电压(如16.8V左右)时,则要开始转入恒压充电;当电流减少到大概0.25A左右,则停止充电。由此可见,对于锂电池充电过程的控制,电压电流的检测是非常关键的。

2.1 电压的检测

利用一个电位器把电池的电压降低,输进模数转换器(如ADC0809)的第一个通道中,然后通过单片机(如STC89C52)来计算电压。

2.2 电流的检测

检测比较大的直流电流的方法不多,这里采用一个小电阻R(0.05欧姆)来检测电流,小电阻两端的电压通过运放放大,经模数转换后输入单片机中,测得电压U0后除以放大倍数Auf 得到实际的电压U, 再根据欧姆定律(U=I*R)计算出电流I的大小。

用一个小电阻来检测电流存在的问题是:小电阻的阻值会发生变化。实际上绝对线性的电阻是不存在的。例如,绝大多数金属导体的电阻都随温度的升高而升高,当电流通过金属导体时,将电能转化为热能,使金属导体的温度升高,阻值就不是常数,而是随着电流或电压变化。本系统中检测出来的充电电流跟实际的充电电流不一样,但存在一个规律是:电流越大检测出来的电流跟实际电流的偏差就越大,它们成线性的关系。这是由于小电阻阻值随温度变化而造成的。以下是实验采集的单片机测得电流和实际电流的一些数据如表1所示。

这两组数存在着线性的关系,利用Matlab对第一列的数据进行处理,首先求出它的关系式,假设关系式为:

y1=a(1)*x+a(2);

使用Matlab求出系数a(1)和a(2):

a(1)= 0.0100a(2)= 0.2100 所以这组数据可以用关系式y1=0.01*x+0.21――――(1)来表示。采集的数据和线性拟合后的曲线如图2。

对第二列的数据进行处理,首先求出它的关系式,也假设关系式为:

y2=a(1)*x+a(2);

使用Matlab求出系数a(1)和a(2):

a(1)= 0.0147a(2)= 0.2109 所以这组数据可以用关系式y2=0.0147*x+0.2109――――(2)来表示。采集的数据和线性拟合后的曲线如图3。

结合关系式(1)和(2)便可得出两列数据的关系式y1=0.680272*(y2-0.2109)+0.21,其中y1表示实际的电流,y2表示单片机检测出来的电流,单片机检测出来的电流y2通过上式的转换后变成y1,便是实际的电流。

3 充放电控制电路及原理

3.1 充电控制

充放电控制电路如图4,本方案采用PWM脉冲调制控制保护技术,不仅能有效地保护蓄电池,防止过充电现象的发生,还能快速、平稳地为蓄电池充电。所谓PWM控制就是控制输出波形的占空比,周期并不改变,通过开关管的导通与闭合来控制充放电。锂电池的充电曲线图如图1,具体的控制电路如图4,蓄电池的电压低于13V时,单片机输出一个相应占空比的脉冲,控制三极管(Q1)通和断的时间,从而控制场效应管IRFZ44(Q3)的通和断,使到充电的电流为0.24A左右,此时处于预充状态。蓄电池的电压高于13V时,单片机输出一个高电平(相当

于PWM占空比为1),三极管(Q1)导通,场效应管IRFZ44(Q3)处于截断状态,此时太阳能电池板以最大的电流为蓄电池充电--恒流充电。当蓄电池电压接近或等于16.8V时,通过控制占空比,也使场效应管IRFZ44(Q3)实现通断控制,使充电状态处于恒压浮充状态。当电流小于一个值(0.24A)时,单片机就输出一个低电平,使场效应管IRFZ44(Q3)完全导通,停止给蓄电池充电。

3.2 放电照明部分的控制

照明灯亮和灭的控制原理如图4,当单片机控制照明灯的控制脚输出高电平(5V)的时候,三极管Q2就会导通,三极管Q2集电极E的电压变低(约为0V),此时加到场效应管(Q4)栅极的电压就会变低,场效应管就截止,流过照明灯的电流减少到0。相反,当单片机控制照明灯的控制脚输出低电平(0V)的时候,三极管Q2就会截止,三极管Q2集电极E的电压高,此时加到场效应管(Q4)栅极的电压也就高,场效应管就导通,流过照明灯的电流大,照明灯打开。

4 结语

充放电控制器是太阳能路灯的核心部件,针对锂蓄电池充电的特殊要求,本文巧妙地采用简单电路检测充放电电压电流、软件补偿用于检测的小电阻的温度效应,省却硬件补偿的费用,降低了成本。由单片机根据采集到的充放电电压电流参数,发出各种控制信号,实现充放电控制,使充放电系统能稳定有效地运行,更好地保护了锂电池,延长了整个太阳能路灯系统的使用年限。因而,本文设计的太阳能路灯充放电控制器具有较高的实用价值,对太阳能路灯的推广起到了促进作用,是有益的尝试。

参考文献

[1] 李安定.《太阳能光伏发电系统工程》.北京工业大学出版舍,2001年10月第一版.

[2] 张艳红等.一种新型光伏发电充放电控制器.可再生能源,2006.5(总第129期).

[3] 刘虹,沈天行.L E D 进入普通照明市场的预测及照明节电分析[J].照明工程学报.

[4] PANKANTI S, BOLLE R M, JA IN A K. Biometrics; the future of identification[J].IEEE Computer,2000.

[5] 杨金焕等.一种独立光伏系统设计的新方法.太阳能学报,1995.

路灯控制器范文第7篇

【关键词】节能；单片机；液晶；时钟；继电器

引言

随着我国经济社会持续快速发展，能源供应紧张的问题日益凸显，特别在用电高峰期，电力缺乏更加严重。而道路照明用电占了相当的比重，是消耗电能的一个重要方面。照明节能正在成为一个节约能源、保护环境的重要措施，本文研究设计的控制器正是应用于路灯照明节能领域[1]。

1.控制器节能原理

1.1 分时段节能

单片机通过时钟芯片获取准确的时间信息，从而分时段控制继电器的通断状态，比如到了夜间23点，车辆稀少了，此时继电器断开，路灯熄灭，熄灭的时间点可任意设定。安装时，每隔一盏路灯装一个，这样的话不至于夜间漆黑一片，同时又达到了节能目的。

1.2 车辆行驶时的安全性考虑与设计

加入声音传感器，感知是否有车辆经过。当有车辆驶来时，传感器探到声音，向单片机输出低电平，单片机立即触发继电器闭合，熄灭的路灯被点亮；当车辆驶离时，声音消失，传感器向单片机输出高电平，单片机触发继电器断开，路灯再次熄灭，继续节能。

2.硬件设计

2.1 系统硬件框图和实物图

系统硬件框图和实物图如图1所示，包括单片机、时钟芯片、声音传感器、按键、12864型液晶屏、继电器、系统电源等。

芯片及电子元器件选型简介：

1）单片机型号为AT89S52，是一种基于CMOS工艺的低功耗、高性能8位微控制器，具有8K片内程序存储器。

2）时钟芯片型号DS1302，可以提供年、月、日、时、分、秒、星期等时间信息，通过三个简单的串行接口与单片机进行同步串行通信。

3）液晶显示模块型号为12864型，内部含有国标一级、二级简体中文字库，显示分辨率为128*64，构成本控制器的人机交互界面。

4）继电器采用固态直流控交流型，控制端的触发电压为3V至32V直流信号，输出端接入220V市电交流回路，固态型的控制端与输出回路采用光耦可靠隔离，开关噪声非常小，不影响单片机控制系统的正常工作。

5）声音传感器：采用驻极体作为拾音器，经过LM393的电压比较输出高低电平信号，检测到声音时输出低电平，反之输出高电平，灵敏度可调节。

2.2 单片机与时钟芯片DS1302的接口电路设计

时钟芯片接口电路原理图如图2所示。DS1302的X1、X2端通过两个30pf瓷片电容跨接32.768KHz晶振，为其工作提供时钟节拍。VCC1端为外接锂电池引脚，该引脚接3V锂电池正极，一般采用2032式纽扣电池，以节省电路板空间。CLK、I/O、REST分别接单片机的3个通用I/O口，以实现单片机对DS1302的内部寄存器读写操作，这三个引脚构成了SPI 式通信电路。

3.程序设计

路灯节能控制器的程序设计主要包括三大部分：DS1302时钟芯片读写程序、液晶读写操作程序、继电器动作程序[2]。

3.1 DS1302时钟芯片写操作程序

}

3.2 继电器动作程序

^电器1对应开启220V电压，继电器2对应开启170V电压，继电器3对应开启185V电压。继电器控制端获得高电平时，输出端闭合，否则输出端断开[3]。

4.结束语

本文研究了路灯节能控制器软硬件设计问题，设计了控制器的硬件电路，并对关键的程序代码做了阐述，同时搭建了硬件系统，经过试验达到了预期效果，为将来在电气控制领域开展进一步研究打下了扎实的基础。

参考文献：

[1] 杨申仲，杨炜，朱同裕.行业节能减排技术与能耗考核[M].北京：机械工业出版社，2011-07.

[2] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京：电子工业出版社，2009-01.

[3] 王月姣，朱家驹. 固态继电器在单片机测控系统中的应用[J].中南民族大学学报（自然科学版），2005年第1期.

作者简介：

路灯控制器范文第8篇

关键词：节能 自耦变压器 无触点调压 固态继电器

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0024-01

1 高压钠灯

目前，几乎 80%以上的路灯照明均是采用高压钠灯，它的发光效率还是很高，可高达32Im/W，放电稳定时，灯内钠蒸气的分压可以强达到106Pa的钠灯。使用时发出金白色光，具有发光效率高、耗电少、寿命长、透雾能力强和不诱虫等优点。

2 路灯节能控制器结构框图

（图1）以自耦变压器为基础的路灯节能控制系统由驱动主电路、检测电路、控制单元以及电源组成。驱动主电路由自耦变压器、固态继电器组成的无触点开关、旁路保护开关、限流电阻组成；检测电路包含电压互感器、采样电路以及过零检测单元；控制单元由主控制回路、固态继电器触发单元和时间控制单元等组成。

自耦变压器是只有一个绕组的变压器，本设计中让它作为降压变压器使用，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组，通过改变自耦变压器输出端的输出抽头，可以输出不同的电压值，各个抽头相对应不同的变比，当电网电压升高时，通过接通各个抽头实现降压的作用，这样就可以达到降压节能的目的。自耦变压器不但容量大、损耗小、而且造价低，所以得到了广泛的应用。

固态继电器（亦称固体继电器）简称SSR。它是一种用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件，固态继电器工作可靠，寿命长，无噪声，无火花，无电磁干扰，开关速度快，抗干扰能力强，且体积小，耐冲击，耐振荡，防爆、防潮、防腐蚀、能与TTL、DTL、HTL等逻辑电路兼容，能以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载。设计将电力电子无触点开关引入到节能调压系统中来，设计使用新型电力电子分接开关固态继电器，实现无触点的分级调压。

无触点调压稳压，可以根据电网高峰低谷波动情况，随时稳定输出电压。无触点调压是基于电力电子开关器件迅速发展的基础上，它技术是利用微处理器控制技术和电力电子技术，通过控制电力电子器件的导通角或者通断，可以实现调节电压，从而达到电压稳定输出的目的。无触点调压技术可以分为两种方式，一种是无级调压技术，另一种是分级调压技术。无级调压技术可以实现连续调压，通过控制电力电子器件的导通角可以使电压平滑连续的变化。分级调压技术是通过控制电力电子器件的关断，变换分接头来进行调压的，它的调压范围有一定级数。

3 结语

目前路灯能耗问题引起了很大的重视，新路灯、新技术不断地涌现，路灯控制系统也有了长足的发展，向着智能化、系统化、自动化的方向迈进。智能路灯控制系统不仅节约了人工，减轻了维护工作负荷的同时，还可以对路灯照明系统进行二次节能调节，为环境保护做出贡献。

参考文献

[1]张万奎，丁跃浇.城市道路照明节电的供电电压及最优控制[J].电力需求侧管理，2007， 9（1）：37～ 38

[2]徐殿国，王议锋，张相军，刘晓胜.照明电子技术发展现状[J].照明工程学报，2007，18 （4）：60～ 6

[3]袁占生，白瑞锋，杨豫闽.电气照明节能技术研究.内蒙古民族师院学报（自然科学版），2000（10）：197一199.

[4]胡兴军.发展中的智能照明系统.光源与照明，2004（3）：44～46.

[5]仇齐武.关于照明节能的措施和方法讨论.当代建设，2000（4）：18一19.

[6]陈敢峰，姚集新.变压器分接开关实用技术.北京：中国水利水电出版社，2002.10一41.

[7]李晓明，王碗晴，张水长，吴俊.一种无弧快速有载调压模型及仿真.高电压技术，2006年2月，32（2）：24一26.

路灯控制器范文第9篇

前言

公共照明系统广泛采用高压钠灯（high pressure sodium lamp）或金属卤化物灯（metallic halide lamp），传统照明系统经常采用电感镇流器，照明灯具采用统一开关控制方案。

随着数字技术和网络技术的发展，公共照明数字化和网络化已经成为一种必然趋势。节约能源、保证灯具寿命、提高照明管理水平、美化城市夜量和保证城市夜间出行安全等，已经成为对公共照明系统的一项基本要求。本文将介绍基于镇流器的全数字公共照明系统。该系统在国内首次实现了远程单个路灯节点的任意监控，并重点介绍了系统的核心设备——组群控制器的作用、组成、工作原理是以及主要软件结构框图。

1 数字路灯照明系统

图1给出了数字路灯系统的系统组成原理图。在该系统中，每个路灯节点采用全数字化电子镇流器，可以实现0%、50%、80%、100%功率输出，可以随时发送路灯的电流、电压信息，并具有开路、断路和路灯老化报警功能。每一个路灯节点内包含一个电力载波通信（PLC）模块，利用电力载波模块实现路灯节点之间以及路灯节点与组群控制器之间信息通信。组群控制器采用双CPU结构，负责日常系统的正常运行控制，并可以随时响应上位管理计算机发出的指令。组群控制器与照明管理计算机通过GSM/GPRS短信方式实现正常情况下的通信。在组群控制器发生故障的情况下，照明管理计算机可以通过GSM/GPRS直接实现路灯线路的开关控制，实现系统安全双保险。照明管理计算机采用地理信息系统（GIS）技术，实现图形化动态实时监控管理。

图2

2 组群控制器工作原是与系统组成

2．2 组群控制器系统组成

图2给出了一种组群控制器设计方案。它包括CPU模块、线路状态检测模块、交流接触器驱动模块、后备电源模块、时钟模块、控制策略模块、电能计量模块、温湿度检测模块、GSM通信模块和电力载波通信模块。CPU模块采用CPU结构。主微控制器采用高性能、8位、40引脚、具有8KBFlash、多路8位A/D的RISC单片机PIC16F877，负责与GSM通信模块和电力载波模块通信，与交流接触器驱动控制，与实时时钟的读取和校准以及根据照明控制策略发送控制指令等功能。从微控制器采用与主微控制器同一系列的高性能8位、28引脚、多路8位A/D、具有4KB Flash的RISC单片机PIC16F873。该控制器负责管理电能计量模块、后备电源及监控模块、温湿度监控模块和线路状态检测模块等。

图3

2.3 双CPU通信方法与RS-485通信

虽然PIC16F87x系列单片机通信接口丰富，但是，整个系统通信复杂，接口资源仍然很紧张。主从CPU的可靠通信，是组群控制器可靠工作的关键之一。

根据资源分配，主微控制器PIC16F877与从微控制器PIC16F873采用SPI接口，并以主从方式通信。根据系统端口配置需要，PIC16F873采用硬件SPI接口方式，PIC16F877采用普通I/O口RB1～RB3来模拟硬件SPI口，即软件SPI接口。PIC16F877的SPI硬件资源分配给E2PROM 24C64使用。PIC16F873的SPI接口工作在从模式下，PIC16F877需要选用一个普通I/O口（这里是RB4）与PIC16F873的SPI通信控制端RA4/SS相连，控制SI通信的发起与结束，如图3所示。每次通信都是由PIC16F877发起，PIC16F873响应。

图4

电能计量模块为单独模块，能够测量供电线路的电压、电流、功率、功率因数等参数，并具有标准的RS-485接口。为此，PIC16F873利用硬串口RC6/TX和RC7/RX，通过RS485接口变换，与电能计量模块JP1相连。这里MAX485芯片作为485总线接口转换芯片，用RC2作为RS-485总线通信输入/输出使能控制端，控制信号的读入和送出。

2．4 交流接触器控制与状态保持

组群控制器的一项重要任务是通过固体继电器SSR和交流接触器实现照明线路供电控制。固体继电器为DC3～24V输入，AC220V输出，其输入由NPN型三极管9013驱动。由于系统实际运行过程中存在各种干扰，若则相关引脚很可能会出现跳变信号或三态，造成交流接触器误动作。因此“锁定”复位前状态，对保证系统可靠性非常重要。这里采用了由1个D触发器、1个光耦、3个电阻和3个I/O引脚组成的采样/保持电路，如图4所示。D触发器复位端R和置位端S分别接地，数据端D接CPU的数据控制端RE0，时钟端CLK通过光耦TIP521接CPU的时钟产生控制端RE1和RE2。保持电路的关键在于RE0、RE1、RE2单个引脚误动作无法产生有效时钟和控制指令。即使CPU发生复位，由RC0脚读回固态继电器当前工作状态，并将RE0输出（D触发器输入）置成该状态，进而保证SSR不产生误动作。电阻R32为上拉电阻，保证RE2出现三态时光耦不产生误导通。电阻R33起限流作用。实际证明该电路是有效的。

图5

2．5 时钟与控制策略

要实现自动定时控制，系统时钟和系统预存控制策略是关键。组群控制器采用DS1302时钟芯片，为系统提供实时时钟。DS1302是一种带备份电源的、8脚、具有I2C串行通信功能的高性能、低功耗时钟芯片，提供秒、分、时、日、周、月、年日历功能。I2C串行总线SCL和SDA分别需要一个上拉电阻。主微控制器PIC16F877采用硬件I2C接口（RC3/SCL和RC4/SDA）与DS1302通信，如图5所示。组群控制器可以实现远程时钟校准。

图6

组群控制器将每日控制策略时间表Table1、季节划分时间表Table2、季节控制策略时间表Table3和节假日控制时间表Table4存储在E2PROM 24C64中。24C64是容量为8KB、支持两线的I2C串行通信、1000000次擦写的E2PROM。主微控制器PIC16F877采用2个普通I/O口（RD1和RD2）模拟I2C串行总线，即实现软件I2C总线接口。组群控制器根据读得的日历信息和时间信息，对照各种控制策略时间表，开关灯及调光控制指令。

2．6 软件实现

组群控制器软件分为主微处理器软件和从微处理器软件。主微控制器一方面负责通过GSM与照明管理计算机（简称上位机）通信，接收、解析和执行上位机发来的各种命令，并将执行结果发送给上位机；另一方面，主控制器在没有GSM信息的情况下，完成其它一些任务，软件流程图如图6所示。图7给出了从微控制器软件的简要流程图。

结语

城市路灯照明系统是城市街道、高速

路灯控制器范文第10篇

[关键词]路灯控制器的作用 设计理念 应用分析

中图分类号：V214.19 文献标识码：V 文章编号：1009914X（2013）34054401

引言

路灯照明所消耗的电量在我国电量消耗总额中所占的比例是非常大的，所以，照明领域控制技术的进步对我国经济建设和社会发展来说是十分重要的。国家每年在照明领域方面的投资超过了100亿，这样的巨资消耗加快了照明事业的发展速度，同时也引起了很多照明领域机构和研究体系对路灯照明节能问题的高度关注。设计出亮度高、耗电少的节能体系是当前社会众多研究人员的共同目标，路灯节能控制器就是在这样的社会目标中产生的。

1.路灯节能控制器的作用

路灯控制器利用分时控制体系。例如，将误差控制在较小的范围内把一年分为三个不同的阶段：拥挤期、正常期和低谷期。在拥挤期时，路灯照明对电压的需求较高，将电压调至额定电压的93%，保证路灯可以高标准状态地工作。光源耐用时间的长短取决于它的工作的电压，电压升高就意味着光源寿命的减少，但是，当电路电压为额定电压的93%时，路灯的寿命就会被提升高为平时的二倍，而且对光线亮度的影响也是极小的。既节省了电量，又满足了人们对照明的需求，这就是路灯高标准工作的状态。而在正常期和宽松期路灯的电压只要达到额定电压的88%和80%，就可以保证路灯正常工作。设计中采用了以下方法来避免压力档位的频繁切换：当路灯运行于1～2档时刻之间，需使电压维持在208～236 V之间，这里采用COUNT，COUNT H，COUNT L三个计数器来检测电压。COUNT从0开始，每分钟加1，5 min后清零。COUNT H从0开始，比较每分钟当前电压与电压上限值的大小，大于压力上限值则将COUNTH加1，在每次COUNT清零之前，若COUNT H值等于5，则认为连续5 min电压超出上限运行，相应地将路灯运行档位切换至低一档运行；若COUNT H值小于5，则认为是电网的波动，不进行切换。电压下限监测同理。每5 min将三个计数器同时清零。电压监控实际上就是辅佐分时控制系统正常运行的一种控制体系。路灯控制器还有一个故障自诊断及报警功能。虽然只是简单的报警系统，但也能在发生故障时快速的报警，并在数码管上显示出报警信息和故障发生地，有利于人们快速的找到准确位置进行维修。

2.节能装置控制系统整体设计和硬件设计

结合现代化设计理念，可采用控制晶闸管的导通角，将电网输入的正弦波电压斩掉一部分从而降低了输出电压的平均值，达到控制输出电压斩波调压技术的方法来节约电能。按照电量检测正常进行，时间记录准确，通讯设备良好，有效地降低对电力消耗的思路，制定出一系列节能装置控制系统的整体设计方案，研究制作出符合经济和社会发展要求的路灯节能控制器，并投入到社会中使用，这样为我国大量节省了电力资源的消耗。节能控制装置的整体设计理念是时代进步的体现，是众多照明领域和研究机构共同努力完成的成果，其目标在于加快我国经济建设的步伐。

控制电路的硬件设计是十分重要的。一个控制电路必须由电量检测器、实时时钟显示器、键盘显示器、铁电储存器、数字量输入输出系统和通讯接口等部分组成。每个元件都有属于其自己的作用，每个元件对整个路灯节能控制器的使用都起到十分关键的作用。例如，电量检测就是测量电压、电流和电功在控制器中的有效值，方便人们控制路灯控制器的启动。控制器每时每刻都需要读取一些电工参数进行保存，而且控制器必须知道当时的准确时间，美国DALLAS公司的串行带报警功能的实时时钟芯片DS1305，满足控制器所需的要求，可以准确的对时间进行保存。同时工作人员可以通过128?64LCD显示器修改电压、时间等人为制定的各个参数，有利于人们控制路灯控制器。数字量输入输出系统则可以控制连接器的开启和关闭，检测控制电路工作时的状态，可以用控制器内置的发光二极管来指示接触器的工作状态。路灯控制器不仅仅要控制路灯工作状态，还需要时刻将时间、电压、电流等参数就近传到监控室的计算机中，随时记录随时保存。所以路灯节能控制器必须具备可以与监控室联系的设备。由于控制器和监控室之间有很长的距离，所以采用美国国家半导体公司生产的FSK制式的调制解调芯片LM1893集成芯片实现电力载波通信的技术使控制器与监控室保持正常联系。只有在控制器的各个元件都正常工作的状态下，路灯节能控制器才能发挥其作用，在保证照明的基础上节约能源。

3.应用后节能效果的分析

路灯节能控制器的优点就是极大的减少了我国资源的消耗。例如，1kwh路灯在205V电压时耗电量为0.87kWh；当电压降为193V时，路灯的耗电量也减少为0.77kWh。所以说，在达到人们对照明需求的同时降低路端电压，可以大大减少电量的消耗，可节约将近20%的能源。同时在行人稀少的时间段适当的将电压再次调至170～180V时，对电能的消耗的将会再次减少，节约能源可达40%。将路灯节能控制器这样的节能装置投放到社会中，可降低国家在路灯照明领域的投资，每年可为国家财力消耗节省超过25000元。国家对照明机构的投资量大，能源浪费量多是我国以前照明领域的弊端，现在保证了路灯照明的要求的同时，又能节约电能消耗，节省资源，这就是新型路灯节能控制器的优越之处。通过各个机构的研究和实践得出设计理念从而制作出控制器，再投放到社会中使用，就能让照明领域为国家节能事业贡献出一份薄力。如果路灯节能控制器能广泛应用于社会，会对我国社会经济发展产生十分重要的作用。

4.结语

路灯节能控制器是满足人们在一年四季不同阶段对照明的需求，迎合目前的社会节能理念而设计出来的。它的设计理念和应用都能保证社会对节约能源的需求。它不仅能控制一盏灯的电压，而且还可以根据人们的需要而控制整个一条线路上路灯的电压。路灯控制器的出现，实现了对不同地方，不同线路上路灯的同时监控，是值得广泛应用于社会的一种节能装置。既满足人们需求同时又能节约能源的路灯控制器在未来社会中将会得到更广阔的发展。

参考文献

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[4] 张俊斌.欧盟有关禁用低效家用光源法规的解析（下）.中国照明电器.2009

[5] 刘三梅.程韬波.胡战虎.基于GPRS/WEBGIS路灯节能监控系统的设计与实现[J].计算机工程与设计.2008（1）

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