节能路灯控制系统设计本科论文 .doc

引言 在现代城市的管理中，城市照明管理是资金、科技含量较高、难度较大的一项工作，它需要投入大量的人力和物力。而节能系统和自动化监控系统的启用为城市照明建设和管理构筑起一个新的平台。在很大程度上为我市的城市照明管理工作发挥着重大的作用，也具有其深远的社会效应和经济意义。照明工程师社区@:s*N7d;Z+BU8n`投入节能装置以后，不仅可以节省用电量，还能延长灯具及电器配件的使用寿命、减少维修费用、工人的强度和提高管理水平。这样，在创造了良好社会效益的同时也具有明显的经济效益。这套系统是根据公式，其中，则，由以上公式可知灯泡的功耗与电压的平方成正比，电压参数的偏高，势必增大灯具的能量损耗，增大了用电量。由于电压每升高1%，则用电量便会成倍增加，这样，一年的用电量就比额定范围内增加18%-30%。这既造成能源的浪费，也使灯泡及电器配件的使用寿命大大缩短，从而增加维修工作量和路灯运行成本，也增加了电量的损耗。由于路灯管理维修项目费用成本主要是电费和维修费，我市电网供出的电压普遍偏高，而且还随用电负荷的不同而波动，大部分电压在晚上10点以前较稳定，约为220V-230V，而10点以后普遍升高10%V以上，约为230V-250V，特别是12点以后，有些地方甚至达到265V以上，电压参数的偏高，势必增大电能的损耗，也增大了用电量，从而增加了经济成本。 （2）光敏电阻传感器的工作原理； （3）单片机数据采集系统的设计； （4）可控硅控制导通角原理； （5）按照要求控制路灯开关； （6）测试环境光强的变化，用于自动控制路灯亮灭； （7）根据环境光强的不同范围控制路灯的亮度，可以分几个范围； （8）设定手动开关路灯； （9）设定光强大于一定值手动开关无效。 总体设计 图1-1列出了节能路灯控制系统的构成，它主要由6个部分组成：单片机控制模块、可控硅控制模块、稳压电源模块、光敏电阻传感器模块、路灯与键盘、光耦隔离模块。首先利用稳压电源模块将220V、50HZ市电转换为系统工作的直流5V电压。光敏电阻传感器上的数据通过信号转换后，被采集到单片机自带ADC模块中，单片机通过数据对可控硅导通角进行控制。同时可以根据用户实际需要通过按键手动进行路灯光强改变。为防止系统跑偏，单片机与外界控制时需要光电耦合器进行光电隔离。单片机控制可控硅工作根据其编写的控制程序。 图1-1系统硬件构成框图 方案论证 路灯控制方案 2.1.1路灯控制器的选择 方案1：继电器控制法：该方法采用作为元件，可控硅是P1、N1、P2、N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成。当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流Ib2流过，经BG2放大，其集电极电流Ic2=β2Ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以Ib1=Ic2。此时，电流Ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使Ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 可控硅的响应速度很快微秒级接触器的速度是百多毫秒接触器是当有电压时就吸合可控硅是当电压升高到一定时才通断可以连续调节用做无级调节方面比较多不管可控硅的外形如何它们的管芯都是由P型硅和N型硅组成的四层P1、N1、P2、N2结构。见图。它有三个PN结（J1、J2、J3），从J1结构的P1层引出阳极A，从N2层引出阴级K，从P2层引出控制极G，所以它是一种四层三端的半导体器件 图2-1可控硅的结构意图 可控硅是P1、N1、P2、N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图所示 图2-2可控硅工作原理等效图　　当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。如果从控制G输入一个正向触发信号，BG2便有基流b2流过，经BG2放大，其集电极电流。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以。此时，电流再经BG1放大，于是BG1的集电极电流、分别是BG1、BG2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，条件才能转化晶闸管阳极与阴极间的电压和阳极电流的关系称为晶闸管伏安特性，如图2-3所示。 图2-3晶闸管伏安特性曲线 晶闸管的伏安特性包括正向特性（第一象限）和反向特性（第