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1、光能路灯控制器的设计 摘要近年来能源及与之相关的环境成为全世界各国最为关注的热点，各国都在从自己本国的国情出发来解决能源与环境问题。对我国来说，由于人均能源资源短缺（尤其是油、气、水），环境容量（亦是资源）有限，西部生态脆弱，这个问题尤为严重，它将极大的制约我国的可持续发展以及为中华民族子孙万代生生息息留有生存空间。近年来，我国 GDP 每年以 10%的速度发展，能源消耗急骤增加，环境、生态日益恶化。这种对自然无序的、掠夺性索取的发展模式已难以为继，实际上已造成当前十分严重的、不可逆转的后果，大自然的惩罚已经不断地凸现出来，并还要继续加重。在这样的严峻形势下，节能成为了社会生活的主题。随着人们
2、生活水平的不断提高，世界范围内对电力的需求猛争，而现阶段，我国电能供应总量不足，每年用电高峰期都会出现电荒，特别是部分经济发达地区情况尤为严重，只能靠拉闸限电解决燃眉之急。作为市政用电大户城市照明系统电能耗费特别大。城市公共照明在我国照明耗电中占 30的均电价065 元kWh 计算，一年开支 285 亿元。比例，约 439 亿 kWh。九十年代以来，夜景照明建设成为都市市政设施建设的一个重要环节，各地也取得了相应的成绩，但是市政开支普遍紧张与增设夜景照明形成了很大的矛盾c 以沿海某开放城市为例，大批路灯在安装后迫于财政紧张的压力，支付不起沉重的照明电费开支，又不得不关掉近一半的灯，结果近年新装
3、的部分路灯形同摆设，造成变相浪费。关键词：太阳能路灯 太阳能庭院灯 草坪灯ABSTRACTThe street lamp ballasts in the field of control, power-hungry (low power factor), without stall regulation affecting lamp life (high voltage impulse voltage) and a series of long-term hardship unable to overcome shortcomings, electronic ballasts wireless
4、 module into the mix New street lighting controller for the above problem solved! Our wireless streetlights control system, built a powerful four remote (telemetry, remote control, remote, remote tune) wireless network to enable local fault monitoring module automatically restart, RMON management a
5、reality! This dynamic intelligent management is a concentrated expression of some of the worlds least developed countries are respected and the use of the so-called TPO (Time / Place / Occasion) management concepts and methods. At the same time, lines of the system simple, easy installation, easy ma
6、intenance, saving large wire consumption, lower investment costs and maintenance management costs and shorten the installation time limit (about 25 percent), improve the rate of return on investment. Key words: electronic ballasts wireless modules, four remote control (telemetry, remote control, rem
7、ote, remote tune) wireless network, the local fault monitoring module automatically restart, RMON management, TPO第一章 绪论1.1 研究的目的和意义近年来，由于化石能源（煤、石油、天然气）的价格不断攀升，其资源逐步枯竭的“前景”也略显端倪，由化石能源使用的环境污染、生态退化、全球变暖亦日益严重，因而人们都把眼光投向可再生能源。可再生能源的根本特点是能量密度低、随机性大、不可控因素多，和一个国家、一个地区的经济、资源分布、人口分布、人均占有量、用能形式、技术水平、社会发展阶段等有十分
8、紧密的联系，适用的技术和所起的作用必然是各不相同。所以，可再生能源的应用一定要从国情，从各地区的具体情况出发，千万不能套用国外的模式。对我国来说，虽然都在谈论可再生能源的重点发展，但从各种能源（煤、水、油、气、核）的配合，可再生能源应该有的地位并不清楚，没有一个和其他能源取长补短、相互配合、发挥各自优势的战略布局，而是各提指标，“各打各的仗”，“各吹各的号”。一个国家的能源系统是一个整体，是一个各种不同能源的转换，各种不同能源的输送，以各种不同形式（交流电、直流电、高温热、低温热、机械能等）服务于不同的终端用户的庞大复杂系统。若把可再生能源当做一种有份额的一次能源“插入”到整个能源系统中，必须
9、对整个能源系统作相应的调整，使之各得其所，发挥各自的长处。这是需要我们深入研究的。不然的话，费了很大人力、物力、财力去发展可再生能源，表面上看起来轰轰烈烈，但从国家能源系统的整体来看，却收益不大。所以说，因地制宜，因不同的需求制宜是一个原则，或者说，从国家高度一定要把“合适的能源放在合适的地方”。可再生能源种类繁多，从其所能提供的能量，在总的能源平衡可以起相当份额作用的角度看，一般是指风能、太阳能和生物质能。2.1.方案一原理框图图 4.1电路图如图 2.1图 2.1电路简述 本电路为一声光自动控制白炽灯开关。白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。电路主要由 555
10、集成电路和声控专用集成电路 BHSK-1 组成。白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路是否接通，取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。2.2.方案二原理框图原理简述：声源产生的声音信号，经声电转换器后转换成微弱的电信号，该信号经放大后送处理器处理，处理器将幅度、频率不尽相同的一群声波信号转换成一次状态改变的控制信号，该信号经延时处理电路达到设计要求时间与设计要求功能，经执行机构直接控制负载动作，处理电路如下
11、图：2.1声光控路灯控制器电路原理图 2.2：图 2.2电路简述 本电路为一声光自动控制白炽灯开关。白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。电路主要由 555 集成电路和声控专用集成电路 BHSK-1 组成。白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。电路是否接通，取决于声音信号强度。当声强达到一定程度时，电路自动接通，点亮白炽灯，并开始延时，延时时间到，开关自动关断，等待下一次声音信号触发。2.3.方案比较方案一和方案二的原理基本相同，但考虑到电源的稳压性能，和器材的价格，觉得方案
12、二比较适合。三单元电路设计与分析3.1 电源设计电源电路的种类繁多，如变压器降压；桥式整流全波整流；Lc、Rc 滤波；三端稳压器稳压等。具体采用什么电路合适，则根据主体电路及执行机构不同和可靠、价廉、有效益等要求进行选用。电源的设计结构如下：降压稳流部分由降压稳流部分由 R1C1、全桥、全桥 QD 和滤波电容和滤波电容 C2 组成，组成， DW 稳压后得到稳压后得到 +9V 的的电压，为电灯控制电路提供了工作电压。电压，为电灯控制电路提供了工作电压。电源电路 3.13.2 信号放大整形电路设计放大电路实现方法很多，除分立器件实现之外，还可采用运放，也可采用门电路等来实现。本系统放大整形电路设计
13、结构信号放大整形电路图 3.2拾音器采用电压蜂鸣器 HTD3514 他的压电效应，既当有音响作用到压点陶瓷片上时，声震导致的绕曲变形就会产生相应的电效应。由于声电效应较小，设计了 VT1，VT2，直耦式音频放大器，将信号放大，并由 D2，D3，C7 倍压整流再经 T3 倒相放大，触发单稳态电路。3.3 延时处理电路单稳态电路的设计555 和 R9、C8、VT4、VT5 等组成光控单稳态电路。所谓光控就是利用光敏三极管对不同光照呈现的阻抗不同，对时基电路 555 的四脚进行高低电平的控制，或处于等待触发状态，或处于强制复位状态。白天光照 VT5 呈低阻，VT2正偏置而饱和倒通。其集电极电位，即
14、555 的 4 脚被钳制在 0.3V 左右，从而是555 处于强制复位状态，此时不管 2 脚有多大的触发电平，555 均不会翻转置位。可控硅不会触发倒通，电灯无电不亮。夜晚光暗，此时 VT5 呈高阻而截止，VT4无偏置电流，呈截止状态。555 的 4 脚呈高位，使 555 触发器处于单稳态触发状态，此时如果有声响，经拾音，放大，倍压整流后，正极性信号使 VT3 饱和倒通，下跳变信号加之 555 的二脚使 555 翻转置位。3 脚由原来的低电平变为高电平（约+8.5V） ，经 R3 限流后触发双向可控硅 SCR并倒通，电灯 H 得电点亮。电灯点亮的时间即单稳态电路触发后高电平持续的时间（稳态时间
15、） ，他取决于单稳态电路的时间常数，其大小为，Td=1.1（R9） （C8）图示电路的单稳态时间为 120s，即电灯点亮后 2 分钟熄灭。本电路装配无须调试，但元器件的选择很重要，拾音器的选用直径较大的压电陶瓷片，HTD35A-1,目的是拾取教多的声压，他的谐振频率较低 2.8Kh，对淬发的声音声压较好。V1 管选用 C485， 的值不少于 150 倍。光敏三极管 VT5 选用暗电流 Id 较小,光电流 Ic 较大 3UD， 降压电容选用耐压400V 以上的金属化纸介电容器，全桥整流的 QD 的反向击穿电压选用 1A300V 以上的器件，以确保安全。延时处理电路单稳态电路图 3.3四、电路仿真
16、4.1声光控制开关电路原理图声光控制开关电路原理图 5.14.2当白天时，回路没有接通，路灯不亮，仿真为4.3电灯处电压的波形为电源电压波形，但没有回路电灯不亮仿真如图：4.4当夜晚时候，有外界声源，回路接通，路灯点亮，仿真为：4.5电灯处原电压的波形为电源电压波形，但因继电器没有闭合没有回路电灯不亮仿真如图：4.6而线路接通后的电灯处的波形图为下图可作比较，仿真图 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、高速公路、机场、火车站、标志性建筑、景观性建筑等处的重要系统。建立一个实用的、
