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路灯控制器范文1
【关键词】AVR单片机;PWM;太阳能;控制器
引言
太阳能LED路灯白天充电、晚上使用，无需铺设复杂、不消耗常规能源及使用寿命长等优点，可大量节省电费和施工费，属于当今社会大力提倡利用的绿色能源产品。目前市场上很多太阳能路灯控制器，都是采用直充方式充电，没有对蓄电池进行控制与保护，导致能源利用率不高，可靠性不强。本文设计一个以AVR单片机为核心的控制器，采用了PWM技术进行蓄电池充电，并加强对蓄电池在使用过程的监控;可提高蓄电池的有效容量和延长蓄电池的使用寿命，从而提高太阳能光伏系统的可靠性。
1.系统总体设计
太阳能路灯控制系统主要由太阳能电池板、控制器、阀控蓄电池和LED路灯构成，其中控制器影响着整个系统的工作，因此本文设计的控制器具有以下功能：采用PWM充电技术，实现多阶段式智能充电，负载过流及短路保护，蓄电池过放电和反接保护，太阳电池板过压保护，以及温度补偿功能。控制器采用Atmega88微控制器来实现太阳能充电控制器的全部功能。
2.充电控制电路
电路采用了太阳能电池、蓄电池正极相连的接法，微控制器的电源由79L05负电压稳压模块提供，不同的接地端对应着不同的电源电压;这样的处理方便各种被测电压的采集，具体电路见图1所示。图中RV1是太阳电池板过压保护，当由一些原因，如雷击或光伏阵列串接错误等，使得太阳能电池板过压输出到控制器中，此时压敏电阻阻值迅速下降，把限制过压进入控制器电路，D11和F1构成蓄电池反接保护。R21、R22和C3组成太阳能板电压检测电路，在PC0处采样到的测量值送入单片机模数转换输入引脚;用于控制太阳能板工作指示灯和启停路灯。R33、R34和C10构成蓄电池电压检测电路，测量值同样送入单片机进行模数转换处理。
图1
充电电路由Q3、Q5、Q6、C4、R27、R28及D10组成，其中Q3在此作开关用，对太阳能板具有防反接作用;Q6是用于充电方式的控制。单片机根据PC1检测到的蓄电池电压，通过PD7脚的信号来控制充电的方式。太阳能电池板对蓄电池的充电分为直充、浮充和涓流充电三个阶段，每一个阶段都有一个充放电电压点。蓄电池的这些电压点是会随温度变化而改变的，因此，温度的补偿由R35、R36、C1和负温度系数电阻RT1组成的电路实现。
3.放电控制电路
放电电路主要由Q1、Q2、R3、R5和D2组成，见下图2所示。单片机会根据太阳电池板的电压判断是否要开启或熄灭LED路灯;同时，单片机会根据蓄电池的电压判断是否过放而切断负载。在放电电路中，还需有一定措施保护蓄电池，防止负载短路、过流，保证整个系统的稳定运行。电路通过检测电阻R7的电压来进行判断是否短路、过流，R7为阻值为0.01欧、过电流能力在10A以上的康铜丝，它的取样电压最多不超过0.2V，因此，需要运放LM358对其进行放大，经U2A放大后送入单片机PC3和U2B，当放电电流超过1.2倍额定电流30S时过载保护动作。短路时（大于额定电流3倍）单片机发出关断指令，同时电压比较器翻转关断场效应管Q2，负载断电得到护。短路保护采用硬件加软件的形式，具有反应速度快。
图2
4.结语
本文充分利用了单片机的软硬件资源设计一款太阳能路灯控制器，实现对蓄电池充、放电的智能化管理。采用PWM充电方式，提高了蓄电池的使用寿命。该控制器具有可靠的保护措施，但由于充电采用直充方式，影响充电效率，有待于进一步改善。
参考文献
路灯控制器范文2
关键词：LED路灯；控制系统；单片机；单元控制器；智能控制
中图分类号：TU2 文献标识码： A
引言
当前，能源短缺已成为人类经济社会发展面临的重要挑战，国家“十二五”规划纲要提出，节能环保产业作为七大战略性新兴产业之首被委以重任。城市路灯工程让现代化大都市日益靓丽，交通出行更加便利。但是，很多城市路灯控制存在亮灯的时间管理不够科学，不能根据季节的变化及时调整路灯的控制模式，造成电能的浪费。
LED灯1 LED灯2
图1 路灯控制系统示意图
1路灯控制系统方案的选择
图1是路灯控制系统的示意图，经过查阅大量文献资料，发现目前的国内外路灯控制系统都是基于各种有线和无线网络的嵌入式应用，主要实现方案有以下几种：方案一：基于GSM、GPRS、ZigBee无线网络的路灯管理，它具有施工方便的优点，并且利用了现有的网络基础实施，管理方便，便于查询和存储数据，管理效率高，但是这些技术方案实现成本普遍较高。
方案二：采用工业以太网、LonWorks、CAN总线等有线网络的路灯管理系统和无线网络相比，施工布线复杂，后期的维护成本高。
方案三：采用低廉的RS-485有线网络方式构建路灯管理系统，突出的优点是成本低，技术上更易于实现。
经过综合考虑，决定采用方案三构建LED路灯管理系统。
2系统方案设计
（1）系统的总体设计
本路灯模拟系统由一个支路控制器和四个单元控制器组成。支路控制器和四个单元控制器组成。支路控制器和单元控制器都采用MSC-51单片机为主控制器，它们之间采用RS-485的数据通信方式。支路控制器通过RS-485实现对各单元路灯的开关定时、灯光亮度调节、时间显示、光线检测、故障检测、从机数目查询、各单元控制器的工作状态显示等，系统方案如图2所示。
（2）单元控制器的方案设计
单元控制器主要由处理器模块、光线检测模块、移动物体检测模块、路灯故障检测模块、路灯调节驱动模块组成，如图3所示。单元控制器将传感器检测到的环境光线信号和移动物体的方向，经过当前设置的工作模式的控制，产生相应的PWM信号，通过单片机I/O口来实现开、关路灯以及路灯灯光亮度的调节。
3单元控制器的硬件电路设计
（1）环境光线检测电路
环境光线检测电路如图4所示，该电路主要根据光照情况来检查白天和黑夜。此部分电路采用高性价比的光敏电阻作为光学传感器件，其亮阻为5kΩ左右，暗组值100kΩ左右。将它与一个电阻相连，将光信号转换为电信号的高低电平，供单片机处理，电路简单，成本低。
（2）故障检测电路
故障检测电路主要检测路灯应该发光却不发光存在的故障。因此可以在路灯的下方附近安装一个光敏电阻，此光敏电阻在晚上天黑的时候只接受本路灯发出的光照呈现亮阻，如果路灯坏了不发光，则光敏电阻呈现暗阻，从而可判断出路灯的损坏情况。该电路原理和上述光敏检测电路结构相似，不再重述。
（3）移动物体检测电路
移动物体检测电路如图5所示，它能根据路上的人流量来开启和关闭路灯，当检测到有人走来时，前方的路灯随着人的向前移动逐次点亮；同时，后方的路灯逐次熄灭，由于减少了路灯的亮灯时间，达到节能的效果。
（4）白光LED驱动电路
路灯控制系统试验过程中采用1W的白光LED作为路灯，经测试，该灯泡最大功率工作时需要流过约350mA的电流，当流过的电流不同时，亮度也跟着改变，只有恒流驱动时，灯光亮度才不会闪烁，达到照明的要求。因此，路灯的正常发光需要一个恒流驱动电路，考虑到路灯亮度的调节范围，对应要求路灯的恒流源电流也要在20%-100%范围内变化，并能可靠工作。
最常用的路灯驱动方案有：基于运放和大功率三极管或场效应管构成的恒流源；利用稳压源和大功率三极管构成恒流源；采用专用的大功率白光LED驱动集成电路。
由于本系统采用的LED功率不大，因此，采用一个常用的LM7805和S8050三极管就可以驱动，并且电路简单、成本低廉，因而被采用。
利用单片机定时中断的方式产生PWM脉冲，对一只NPN型的8050三极管通断控制。当PWM的频率超过50Hz时，人眼觉察不到灯的闪烁，并且利用PWM的脉宽变化实现了路灯的亮度调节，此电路可达到对PWM脉冲宽度步进1%进行控制，实现了对路灯亮度的20%-100%的可调。实验证明，该方案性能稳定可靠。具体电路如图6所示。
4单元控制器的软件设计
通电后，单元控制器执行完初始化程序，就处于监听状态，主要是接受支路控制器的查询和设置，从而选择自己的工作模式，并一直工作在这种模式，直到支路控制器发来新的命令。在天黑点亮路灯的时候，单元控制器还一直检测路灯的工作状态，发生故障时，能够主动通知支路控制器。在光电模式中，单元控制器必须能够及时获得它两侧光电开关的检测信号，借以决定当前路灯的开和关。系统流程图如图7所示。
图7单元控制器流程图
5系统调试
系统调试使用数字万用表及GWS-2202双通道示波器，对本控制系统所用的白光LED灯进行测试，测试结果如表1所示。
表1单颗粒LED的测量值（单位：A/v/w）
PWM
占空比 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
电流
（A） 0.08 0.11 0.15 0.19 0.23 0.27 0.32 0.36 0.40
电压
（V） 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
功率
（W） 0.4 0.55 0.75 0.95 1.15 1.35 1.60 1.80 2.0
通过测量分析，可见该系统实现了路灯亮度的有效调节功能。另外，还对进行移动物体检测、环境光线检测、故障检测等功能验证及测试，实现了LED路灯系统多模式智能控制。
6结 论
本系统通过实验、测试，成功开发了一种智能LED路灯控制系统单元控制器。系统控制方便，运行稳定，达到最初设计要求。系统设计电路简捷，成本低廉，性价比高。
参考文献：
黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京：电子工业出版社，2005.
白林，梁宏宝.大功率自光LED路灯发光板设计与驱动技术[J].发光学报，2009，30（4）：487-494.
路灯控制器范文3
【关键词】路灯控制节能减耗降本增效光控开关时控开关经纬度路灯控制器
一、概述
随着世界工业经济的发展、人口的剧增、人类欲望的无限上升和生产生活方式的无节制，世界气候面临越来越严重的问题，以低能耗、低污染、低排放为标志的低碳经济时代已如约而至，正在深刻地改变着我们的生活。
1.1了解国内外路灯控制技术现状及发展趋势
据调查目前国内外路灯主要采用无线监控系统来进行控制。监控系统采用无线专网或移动公网进行通信。可实现远程遥控、遥视、遥测、遥调、遥信、报警等多种功能。大大提高了路灯的管理水平，既提高了工作效率同时又降低了管理成本，将是未来路灯管理的发展趋势。但该系统价格成本高，少则几十万元，多则上百万元。而且其系统技术还未完全成熟，若投入使用反而造成了资金成本的浪费。
1.2认识中原油田路灯控制现状
现在中原油田的路灯全部采用微电脑时控开关控制方式，基本工作原理是根据人为设定的亮灯、灭灯时间来对路灯进行控制；其最大的弊端是全年每天的天黑、天亮的时间不一样，如不能及时调整路灯时间，将导致电能的无谓浪费；如果按照局“三电办”的统一调整路灯时间，全年调整路灯时间工作次数至少为26次，平均每两星期一次。同时也相应加大了工作安全风险。
二、实现路灯控制器改造过程
根据中原油田路灯控制现状和我单位的实际情况，我们针对路灯控制改造进行了探究试验，使路灯控制根据每天日出日落时间的变化，实现自动、准确点亮以及熄灭。这样能大大减少电能浪费。
2.1使用光控开关控制
首先，我们想到的是采用光控开关控制路灯的亮灭，光控开关主要由光敏电阻和集成电路等组成。当白天光照较强，光敏电阻呈现低阻状态，使集成电路的继电器不工作，路灯不亮，而到了傍晚光照减弱，光敏电阻呈现高电阻，继电器吸合路灯亮，从而实现路灯自动控制和节约电能目的。但通过现场安装测试发现如果发生偶然间天色阴暗，树叶等物短暂遮挡感光元件，或手电筒、汽车、及其它灯光照射感光元件，光控开关都会造成误开误关的现象，对环境的要求条件较高。
2.2通过加装时控开关解决光控开关的缺陷
根据光控开关的特点以及现有路灯控制设备的条件，我们决定将光控开关和时控开关进行组合，实现优缺点互补。将光控开关进一步改进，加进延时功能，解决了短暂遮挡、照射感光元件而造成的误动作。将时控开关开关时间设定为一年下来最大时间间距，即最早亮灯时间和最晚灭灯时间，这样解决了光控开关未到时间误开误关的现象。但是安装环境要求高的问题依然没有很好的解决。
2.3使用经纬度路灯控制器实现最佳控制目的
我们结合遇到的技术问题，进行不断探索实践，发现经纬度路灯控制器能很好的解决路灯自动、准确点亮和熄灭的问题，不存在光控安装环境要求高，时控操作管理繁冗的问题。它采用先进的嵌入式微型计算机控制技术，可根据一年四季变化规律，结合当地经纬度和当前日期计算出日出日落时间，自动确定路灯开关时间。而全球任何一个地区的经纬度均是唯一的，克服了普通时控开关需经常人工调整开关灯时间的缺点。于是我们购买了一个型号为ZNK-1的经纬仪路灯控制器，价格为200元，并在玉兰小区进行了实地安装试验。
三、验证路灯控制改造成效，实现节能减耗降本增效目标
2012年3月，我们在玉兰小区选择了控制区域小、路灯数量少的控制箱，安装了经纬仪开关，是在现有的设备现状基础上与时控开关串联使用。然后开展试验数据的采集，包括每天亮、灭灯的时间、分段工作情况、安装使用情况等，最后根据收集到的所有观测数据与统计的过去一年同日期调整的时间段进行对比，与记录的日出日落时间对比，验证了经纬仪开关的准确率。自从安装使用后，只要设定使用地的经、纬度以及当前日期和时间，即可自动计算出每一天的开灯、关灯时间，不需人工再次调整路灯时间。
路灯控制器范文4
关键词：数字电路 汽车尾灯 控制器 设计
中图分类号:TN79 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)01-0005-02
1、功能指标
一般汽车尾灯控制电路具有这样的功能：汽车尾部左右两侧各有3个指示灯，汽车正常运行时，指示灯全灭；左转弯时，左侧3个指示灯按左循环顺序点亮；右转弯时，右侧3个指示灯按右循环顺序点亮；刹车时；所有指示灯同时点亮。用3个开关控制指示灯的点亮状态，其中2个是转向控制开关，1个是模拟脚踏制动(刹车)开关[1]。而本控制电路具有的功能更加完善，与实际汽车尾灯显示状态更加接近，具体是：(1)当汽车正常直行时，汽车6个尾灯全灭；(2)当汽车向右拐弯时，汽车右面3个尾灯从左到右顺序亮灭；(3)当汽车向左拐弯时，汽车左面3个尾灯从右到左顺序亮灭[2]；(4)当汽车夜间直行时，汽车左、右两面3个尾灯同时由里向外顺序亮灭；(5)当汽车雨天、雾天或遇紧急情况直行时，汽车6个尾灯同时亮、灭闪烁；(6)当汽车刹车时，汽车6个尾灯全亮。
2、电路组成和工作原理
本汽车尾灯控制器如图1所示，它由模式控制电路、振荡电路、三进制计数器、译码器和驱动显示电路五个部分组成。
2.1 振荡电路
振荡电路是由555定时器和外接元件R1、R2、C1、C2构成的多谐振荡器。输出脉冲的频率为：f≈1.43/[(R1+2R2)C1]≈1Hz，即1秒[3]。输出的脉冲一路驱动触发器U2B、U2A进行循环计数；另一路送到模式控制电路，使汽车在雨天、雾天或遇紧急情况直行时，汽车6个尾灯同时亮、灭闪烁。
2.2 三进制计数器
选用双JK边沿触发器74LS112构成三进制同步加法计数器。当CP接555定时器的输出脉冲时，触发器U2B、U2A的输出端按00011000…循环输出脉冲，驱动译码器U3B、U3A进行译码，按模式要求驱动汽车尾灯工作。
2.3 译码器
选用双二线-四线译码器74LS139进行译码，其功能是当=1时，Y0Y1Y2Y3=1111；当=0，同时BA=00011000…时，输出端Y0Y1Y2Y3=0111101111010111…，该输出信号输送给驱动显示电路，使汽车尾灯按模式要求显示。
2.4 驱动显示电路
汽车尾灯用发光二极管模拟，尾灯显示驱动电路的任务是在控制信号作用下驱动发光二极管的亮和灭。6只发光二极管分为左右两组，分别经过200Ω的限流电阻后接地，它们与6个四输入与非门（3块74LS20）一起构成驱动显示电路。
2.5 模式控制电路
模式控制电路主要由四个开关K1、K2、K3、K4和与非门U7A、U7B组成。
(1)当汽车正常直行时，开关K1、K2、K3接高电平，K4接低电平，K1、K2的高电平使译码器U3A、U3B的所有输出端为高电平；K4的低电平使与非门U7A、U7B输出高电平，这样6个四输入与非门的所有输入端全部为高电平，输出端全部为低电平，则汽车6个尾灯全灭。
(2)当汽车直行向右拐弯时，K2、K4接低电平，K1、K3接高电平，译码器U3B正常译码，在U2B、U2A输出00011000…循环脉冲驱动下，输出端Y0、Y1、Y2依次循环输出低电平，通过与非门U5B、U6A、U6B依次循环输出高电平驱动L4、L5、L6依次循环点亮，即汽车右面3个尾灯从左到右循环顺序亮灭；而左面3个尾灯与直行状态一样处于灭状态。
(3)当汽车直行向左拐弯时，K1、K4接低电平，K2、K3接高电平，译码器U3A正常译码，在U2B、U2A输出00011000…循环脉冲驱动下，输出端Y0、Y1、Y2依次循环输出低电平，通过与非门U5A、U4A、U4B依次循环输出高电平驱动L1、L2、L3依次循环点亮，即汽车左面3个尾灯从右到左循环顺序亮灭；而右面3个尾灯与直行状态一样处于灭状态。
(4)当汽车夜间直行时，K1、K2、K4接低电平，K3接高电平，汽车左面3个尾灯与汽车左拐弯时状态一样从右到左循环顺序亮灭；汽车右面3个尾灯与汽车右拐弯时状态一样从左到右循环顺序亮灭，即汽车左、右两面3个尾灯同时由里向外循环顺序亮灭。如果这时左拐弯，则把K2接高电平；如果右拐弯，则把K1接高电平即可。
(5)当汽车雨天、雾天或遇紧急情况直行时，K1、K2、K3接高电平，K4接振荡电路的输出脉冲，这时译码器U3A、U3B不译码，输出全为高电平，而秒脉冲经与非门U7A、U7B倒相后再经6个四输入与非门倒相，分别驱动汽车6个尾灯同时亮、灭闪烁。这时如果汽车左拐弯，即把K1接低电平，其它开关状态不变，这时与非门U7B输出为高电平，锁住了秒脉冲，致使汽车右面3个尾灯L4、L5、L6全灭，汽车左面3个尾灯是同时亮、灭闪烁和左拐弯时从右到左循环顺序亮灭的叠加；如果汽车右拐弯，则把K2接低电平，其它开关状态不变，这时与非门U7A输出为高电平，锁住了秒脉冲，致使汽车左面3个尾灯L1、L2、L3全灭，汽车右面3个尾灯是同时亮、灭闪烁和右拐弯时从左到右循环顺序亮灭的叠加。这样尽管在紧急状态行驶时，也能及时告诉后车司机知道前车的转弯状态。
(6)当汽车刹车时，K3接低电平，则6个四输入与非门输出全为高电平，分别驱动汽车6个尾灯全亮。
3、结语
随着人们生活水平的不断提高，越来越多的家庭拥有了汽车，这给人们的出行带来了方便。汽车尾灯的主要作用是显示汽车的运行状态，汽车尾灯控制器的好坏将直接影响汽车尾灯功能的发挥，因而倍受人们的关注，而本汽车尾灯控制器电路结构简单，控制原理清晰，功能比较完善，容易制作，希望能得到汽车行业的关注。
参考文献
[1]赵家松,严伟榆,张海涛.基于Multisim 10的汽车尾灯控制电路设计与仿真[J].苏州大学学报(工科版),2011,31(2):30-34.
[2]刘雅琨,冷刘伟.汽车尾灯智能控制电路设计[J].科技经济市场,2011,(5):9-10.
[3]赵应泽,龙江.篮球比赛24秒倒计时电路的设计与制作[J].电子制作,2007:42-43.
作者简介
张大平（1965-），男，副教授，研究方向：电子技术、自动控制。
基金项目
路灯控制器范文5
【关键词】金卤灯；电子镇流器；二级拓扑；小功率
1.引言
随着科技进步，人类对照明的需求也与时俱进，经历了白炽灯、荧光灯两代照明产品之后，人类开辟了照明史的新纪元，进入了金属卤化物灯的照明时代[1]。较之前两代产品，金卤灯的启动过程更为繁琐，在此过程中需要电子镇流器的参与。所以对镇流器的研究成了光源照明技术发展过程中必不可少的环节。最初研究镇流器主要面临的技术难题是“声谐振”现象。随着研究的深入，可采用低频方波技术能有效的解决这个问题，使电子镇流器应用于金卤灯获得了极其重要的进展。
在传统的电子镇流器的设计中，往往采用三级电路拓扑，包括率因数校正（PFC）电路、DC/DC电路和C/AC逆变电路[2]。但是电路级数越多使用的器件越多并且使产品设计愈显复杂。因此为了节约设计成本简化电路设计，本文提出一种电子镇流器二级拓扑结构的设计思想。
2.镇流器的电路拓扑结构
2.1 三级电路拓扑结构
在电子镇流器的设计中，最常采用的设计电路为传统的三级拓扑，系统结构由功率因数校正（PFC）电路、DC/DC电路和DC/AC电路组成，三部分电路相互独立且各自完成相应的功能。第一级的功率因数校正电路，可选用的拓扑为BOOST型和反激型的功率因数校正电路。第二级电路为DC/DC电路，其主要功能是控制灯启动过程中的电流和功率，稳定灯的工作点，这一级电路最常采用的拓扑为BUCK电路。第三级电路为DC/AC逆变电路，其主要功能是为灯提供一个交变的工作电流和电压，常用拓扑为半桥和全桥电路[3]。传统的三级电路每一级电路独立执行相应的功能。控制相对简单，系统的可靠性较好。但是，传统的三级低频方波电路存在电路复杂、成本高、效率低等缺点。
2.2 二级电路拓扑结构
近年来两级低频方波电子镇流器得到了很大的发展，主要有两种功能组合方式：
（1）将功率因数校正环节（PFC）和DC/DC进行合并，合并后的电路既要完成功率因数校正的功能，又需要控制灯的启动过程中的电流，控制较三级电路复杂。
（2）将DC/DC和逆变电路进行合并，整个电路省去了DC/DC环节，逆变电路进行PWM调制，起到控制灯电流大小和换向的作用[4]。此种方法主要有PFC级+全桥DC/AC级和PFC级+半桥DC/AC级两种，但是，由于半桥双BUCK低频方波变换器开路输出电压低灯信号取样困难控制电路复杂等，所以采用PFC级+全桥DC/AC级电路。
3.镇流器各级电路的控制策略
电子镇流器本身，实际上是一种AC/DC/AC的特种电源。采用二极管整流、电容滤波的整流环节会使输入电流严重畸变[5]。特别是大量使用时对电网产生严重的谐波污染且功率因数较低。对于这种使用数量大的中小功率单相电源系统，最理想的方法是在电源内部采取功率因数校正措施，从根本上消除谐波源。通常功率因数校正方法有两种：有源功率因数校正（APFC）和无源功率因数校正（PPFC）。但无源功率因数校正（PPFC）的功率因数不是很高，只能达到0.8～0.9之间，很难接近1，并且电路中电感体积大且重，给电路设计带来一定麻烦。而有源功率因数校正（APFC）技术被认为是合适的选择，很多公司也推出了各种成熟的功率因数校正芯片。此次设计我们采用的功率因数校正芯片就是TI公司最近新推出的UCC28019。
3.1 有源功率因数校正（APFC）电路
UCC28019是一款在连续工作模式下，采用平均电流控制策略，以固定频率输出PWM波控制开关管的通断，实现功率因数校正，该芯片具有软启动、欠/过压保护、过流保护、开路保护以及峰值电流限制等功能。
UCC28019通过调节BOOST电路的开关管的占空比来稳定输出电压，在电路输出端通过电阻分压得到电压反馈，将反馈电压送入芯片内部误差比较器和基准电压进行比较，芯片内部振荡器调节输出PWM的占空比实现输出稳压。
3.2 全桥DC/AC逆变电路
上电过程是在金卤灯点火击穿以前，灯负载相当于与开路，为了使得点火阶段能够正常，必须要有足够高的开路电压。这个电压通过启动电路供给灯足够高的电压脉冲，击穿灯管。
点火过程金卤灯需要3-5KV的电压，同时这个脉冲要保持几十微妙的时间，脉冲上升时间越短越好。在高压脉冲的激励下，经过一次或几次灯就会启动，进入下一阶段。
瞬间产生高压通常采取DC/AC逆变电路实现。常见的逆变电路分为半桥逆变和全桥逆变。全桥逆变电路是逆变器中得到最广泛应用的拓扑形式，其器件承受的电压较低，控制灵活，在自换流或者负载换流模式下都可以工作，不依赖变压器参与逆变，因此采用全桥逆变的控制策略。
为了节约成本，数控芯片我们采用AT89S52单片机，对于金卤灯电子镇流器来说，存在所谓的“声谐振”，当稳态时工作频率超过1kHz时，金卤灯的工作状态就会变得不稳定，这种不稳定表现为共鸣。为了避免生这种现象，我们在逆变过程中产生的PWM波不能超过1KHz，使用AT89S52单片机产生PWM波完全满足设计需求，但是单片机输出电压过低，逆变过程需要用驱动芯片来升高单片机产生的PWM波电压。我们选用IR2110芯片，IR2110是美国国际整流器公司（International Rectifier Company）利用自身独有的高压集成电路及无门锁CMOS技术，是目前使用较广的大功率MOSFET和IGBT专用栅极驱动集成电路芯片，已在电源变换、马达调速等功率驱动领域中获得了广泛的应用。由单片机产生PWM波，输送给IR2110，经过升压后控制MOS关开关产生交变电流，逆变产生的交流电经过1：10的升压变压器变压后即可满足金卤灯的开启电压。
4.总结
上述仅是基于单片机设计的金卤灯电子镇流器二级电路拓扑的基本研究方法。本文采用二级拓扑电路代替传统的三级拓扑结构，采用PFC级和全桥DC/AC级电路，省去了DC/DC级电路，降低了金卤灯的生产成本，但能够正常实现小功率金卤灯的稳定启动，解决灯在被击穿后出现的负阻特性，有利于金卤灯在光源照明领域的广泛应用。
参考文献
[1]吴继侠，张小娣，柳钰.基于单片机的金卤灯电子镇流器研制[J].现代电子技术，2009（17）：171-173.
[2]林国庆.HID灯用低频方波电子镇流器数字控制策略研究[J].电工电能新技术，2010（03）：72-75.
[3]郑园圆，林国庆，唐建山.基于数字控制的两级金卤灯电子镇流器研究[J].电力电子技术，2010（08）：91-92.
路灯控制器范文6
关键词：多智能体技术节能路灯控制系统
中图分类号：TE08 文献标识码：A
目前我国城市照明的年用电量约占全国总发电量的 7%～8%，随着“十二五”规划及节能减排综合性30自动化与仪表 2012(12)工作方案等国家政策的出台，照明节电已成为除动力节电外的另一重大节电项目[1]。 实际上道路的照明水平一般是由外部因素决定的， 如道路交通流量、周围环境亮度和天气状况。 在不同季节或不同的夜晚时间，这些因素都可能有很大变化，如在行人和车辆都较少的后半夜，如照明还维持在交通高峰时的水平，将造成能源浪费。 此外，由于道路照明设计都会考虑到维护系数的影响，故新安装上路灯的道路的照度水平会超过实际需要的 20%，随着照明系统的光衰减才逐步接近实际所需的照度，这种过度照明不仅造成能源浪费，还会产生光污染[2]。 因此，对路灯照明节能系统的研究对实现国家节能减排目标、推动城市现代化建设具有重要意义。围绕上述问题，基于多智能体系统架构，本文提出一种新的分布式智能路灯节能控制系统，将路灯的监控和节能结合起来， 实现对路灯的遥测、遥信、遥调、遥视功能；通过多智能体间的协同通信，依据路灯周边环境亮度的统计数据对路灯进行开/关灯控制及照度调节，从而达到良好的节能效果。
1 总体设计方案
智能体（Agent）是指能够思想的，作用于自身和环境的物理的或抽象的实体[3]。 多智能体系统 MAS（multi-agent system）就是由多个可计算的智能体组成的一个松散的多智能体群，群内成员的活动是自治和独立的[4]。本文提出的路灯控制系统是建立在多智能体系统组织架构基础上的。 系统的组织结构可以是完全自治的平等式结构，也可是具有主从关系的层次式结构[5]。 不同的组织结构行为方式不同，对应的系统性能也不相同。 在层次式结构中，系统成员只需保存下一级成员的相关信息，适合紧密协调的工作方式，而且在这种结构下，可减少智能体间的非必要通信，从而降低系统的复杂性。 依据道路照明的需求特点，本系统采用层次式结构，由路灯节点控制器、区域控制终端以及城市路灯监控中心三层结构组成，如图 1 所示。基于多智能体技术的智能路灯节能控制系统以单个路灯节点控制器为基础，根据道路分布特点划分不同控制片区，每个片区设立区域路灯控制终端。 在同一片区域下，即同一区域路灯控制终端下，所有节点控制器都是平等关系，各路灯节点控制器的活动都是自治独立的，对路灯具有实时控制能力，可根据现场环境照度实现灵活、有效的单灯控制，保证每盏灯电压稳定，同时能跟同一片区域内的路灯节点彼此通信、协作，将自身的数据信息发送给区域控制终端。 区域路灯控制终端作为一个区域路灯的控制和管理单元，通过无线、有线或电力线载波等多种方式与区域内每一节点控制器通信，负责整片区
域的统筹控制，同时与其他区域路灯控制终端通过GPRS 网络互相通信，以协调区域间的道路照明。 监控中心作为整个路灯节能控制系统的控制和管理中心， 通过 GPRS 网络或有线通信方式与各地的区域路灯控制终端通信，监督和管理多智能体间的通讯调度，实时反映各区域路灯运作情况，按需进行手动远程控制，并提供异常检测及自动报警等功能。
2 各级智能体模块设计
2.1 路灯节点控制器路灯节点控制器是智能路灯节能控制系统的基本单元。 传统路灯控制主要依靠经纬仪来对同一区域或多个区域的路灯开关时间进行统一调整，这种集中式的、功能单一的控制并不能满足不同路况和环境的照度需求。 应用多智能体技术的路灯节点控制器具备自主性和智能性，可实现实时单灯监控和环境信息采集。 与传统路灯控制器比较，
本文提出的路灯节点控制器具有以下功能：
（1）感应当前环境亮度信息；
（2）与同级节点控制器、上级区域路灯控制终端之间进行通信；
（3）结合上级指令和节点自身状态调节路灯；
（4）自动稳压、调压，克服线路压降造成灯具供电电压不均的现象；
（5）单灯故障检测，坏灯自动报警，可主动为相邻失效设备提供照度补偿。根据上述特点，设计路灯节点控制器模块结构。测量模块 包括环境亮度检测和电压电流测量两部分。 环境亮度检测部分主要由光感元件构成，负责感应路灯周围的环境亮度信息，控制路灯照度的主要依据， 并为群体决策提供相应的依据；电压电流测量部分负责实时监测路灯供电电源的
电流电压数据，为稳压调压提供依据。控制模块 是路灯节点控制的核心，依据测量模块反馈的数据信息，结合上级区域控制终端指令形成控制决策，实现单灯照度控制、调压稳压、故障报警等功能。通讯模块 负责与同级节点控制器、上级区域路灯控制终端之间进行通信，根据区域路灯分布特点选择无线、有线或电力线载波等通讯方式。规则库 为控制模块形成决策提供相应的控制规则。电源模块 为整个路灯节点控制器供电。2.2 区域路灯控制终端区域路灯控制终端在系统中起到桥梁的作用，是连接路灯监控中心和各区域路灯节电控制器的必要设备。 控制终端主要由电量采集控制模块、通讯模块、电源模块和户外安装机箱组成。 一般是在每个路灯变压器段配置一个区域路灯控制终端，负责监控和管理所属区域的路灯专用变压器及路灯节点控制器。 通过区域控制终端，可了解到其管理区域内的所有路灯运作状态和路灯节点控制器的工作状态。 相邻区域路灯控制终端之间还可进行无线网络通讯，以协调区域间的路灯照明，有效避免道路照度不均匀的情况。 同时，区域路灯控
制终端可实时将其区域路灯运作状况传至路灯监控中心，也可跟手提电脑、智能手机等移动终端通过无线网络联网，方便工作人员进行设备维护维修。
3 节能工作原理
本系统的节能工作原理主要是通过系统的实时通信网络，协调各级智能体以路面的实际照度管理为目标， 控制流过路灯的电流或路灯两端的电压，调节灯泡的输出功率，实现灯光照度的按需供给，以减少不必要的电能浪费。 本系统的节能技术主要包括：统计式环境亮度控制技术 通过路灯节点控制器的环境亮度检测信息，统计得出当前路面实际照度，依据实际照明需要调节路灯照度，在交通和人流高峰期，路灯保持高照度；在夜深人静、车流量
较小时段适当降低路灯照度，以减少电能损耗。自动稳压技术 一般来说，路灯配电系统属于长线配电，电缆末端会出现电压偏低现象；而在深夜，电网电压普遍升高，电压一般可达 245 V～250 V，如此高的路灯电压将增加路灯电能损耗。 本系统具有自动稳压功能，通过单灯节电控制器、区域路灯控制终端对单灯电压及区域电压进行有效地控制调节，单灯节点控制器可对远端及近端的路灯进行电压调节，防止线路末端低压现象；区域路灯控制
终端对区域路灯供电进行稳压调节，有效降低电压波动带来的电能损耗。
4 结语
本文介绍了基于多智能体技术的智能路灯节能控制系统，引入人工智能技术对路灯进行有效的分布式单灯控制，使其可依据周围实际环境亮度自动调节照度，解决了道路照度不均的问题，在阴雨天气等突发状况也能自动提供充足照度，还可有效避免道路过度照明的情况，达到了良好的节能效果。
参考文献：
[1] 李琪.城市路灯照明存在的问题及节能对策[J].科技信息 ，2011（17）：64，102.
[2] 王建平，邓云塘，钱公权.道路照明[M].上海：复旦大学出版社，2005.
[3] Moghadam M H，Mozayani H. A street lighting control systembased on holonic structures and traffic system [C]//ComputerResearch and Development （ICCRD）2011，3rd International
Conference，2011（1）：92-96.
[4] 刘金琨，尔联洁.多智能体技术应用综述[J].控制与决策，2001，16（2）：133-140.
[5] 承向军 ，杜鹏 ，杨肇夏.基于多智能体的分布式交通信号协调控制方法[J].系统工程理论与实践，2005（8）：130-135.
