路灯控制器范例(3篇)
路灯控制器范文
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.LED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]PANKANTIS,BOLLERM,JAINAK.Biometrics;thefutureofidentification[J].IEEEComputer,2000.
路灯控制器范文
关键词：路灯管理；智能化；监控
一、引言
公共路灯照明系统是城市建设的重要组成部分，保证城市路灯处于良好状态，不仅关系着人民生活、生产发展、交通安全和社会治安，而且对提供良好的投资环境，吸引外商投资，促进经济发展，起着非常重要的作用。传统的路灯控制常采用定时器或光控器，让路灯在规定的时间内亮灭，无法做到与路灯管理室的通信，不便于远程监控和管理。路灯巡检常采用“晚上巡灯，白天巡线”这种人工方法巡视来获得设备的运行状况，不仅耗费大量的人力和物力，而且实时性很差，处理故障的效率也很低，很难满足现代高亮灯率的要求。近年来，计算机技术迅速发展，应用计算机技术推动各项事业发展，取得了显著成效。通过改变现行落后的照明控制方式来节约能源是建立节约型社会的重要组成部分。【1】
二、项目技术方案
项目总体思路及实施方案总体思路：结合嵌入式技术和智能控制技术利用其通讯接口．建立分布式监控系统，实现对所有灯具的数字化集中管理和监控。【2】
1、整个系统为3层：
（1）现场监控终端：采用的嵌入式技术，再配之主流的通讯协议，实现现场监控终端与路灯智能电源模块间的通讯。各智能电源模块与监控终端连接，负责采集路灯各种信号。现场监控终端既可与远程控制中心脱机，独立设定参数(开、关灯时间及各时段亮度设定)控制路灯，又可与远程控制中心联机，双向通讯，由控制中心设定或修改现场控制器的参数设定，同时现场监控终端把采集到的路灯信息上传到控制中心。
（2）监控中心：现场监控终端与路灯管理所监控端之间通讯方式采用GPS通讯。监控各条线路的路灯故障报警、起停、功率状态，并可根据需要调整路灯的工作状态。
（3）远程监控管理：路灯管理所与远程监控中心采用以太网技术进行通讯，管理级可以充分利用企业广域网络进行海量的数据传输，完美实现远程监控与管理。通过分布式系统，在远程上位机和现场的监控终端，实现对全部或任一个路灯的工作状态进行监控，并可根据需要调整路灯的工作状态(起停、功率状态等)。
2、系统硬件的设计与开发
智能电源提供路灯正常工作，具有宽电压输入、过压保护、空载保护、过载保护、负载智能半功率等功能。智能电源模块内置单片机及其电路，A/D、D/A模块，依靠编程采集路灯状态的参数信息，通过标准的通讯协议，将路灯工作状态信息及时、可靠的送达到现场监控终端实现智能监控。【3】现场监控终端须配备路灯通讯接口和无线通讯的GPRS通讯模块，负责采集各个路灯信号，通过无线通讯模块将信息远传到路灯管理中心进行远程监控。
3、系统综合软件开发与程序设计
软件能够可以远程智能监控，保证路灯故障的及时排除，可根据用户的需要通过对灯具的亮度、色彩、启停等进行适时调整，达到节能的目的；软件开发平台为主流开发平台，如C、．NET、ARM等，具有可靠性强、协议接口规范等特点；后台数据库为主流数据库，支持目前主流服务器的操作系统，如SQL2005、0raclelog等。
三、系统的主要功能
通过该系统，以中央控制室为中心实现控制路灯群组操作，设定将路灯分为若干组，制定控制模式等。可遥控开关亮灯，时段灯，隔杆亮灯。在中央控制器内设定了按当地365天日出日落时间设定开关灯时间。自动巡检，随机检测或按时间巡检各个路灯控制器的路灯参数。路灯控制器和电力载波调制解调器能上报工作状态和故障信息，可以进行故障分级报警。中央控制器还可以通过GSM网络以短消息的方式通知维修人员。
1、遥控功能
时控功能将根据本地区的经纬度计算出的或人工定义的开关灯时间表存储于PC机内，并下载到PC机中作为该区段的主时间表，一般情况下，路灯控制器就按设定的时间表，自动执行路灯的开关及相关操作，并将执行结果通过电力载波调制解调器上传给中央控制室。
2、巡测功能
该功能有自动巡测和手动巡测两种自动巡测:系统可以选择特定的时间(如每天早晨灭灯之前)对路灯控制器进行数据采集，采集的内容包括各个路灯控制器的自检信息，并把这些数据上传给中央控制器的PC中。
手动巡检:通过PC键盘和鼠标，可手动随时检测各个电力载波调制解调器下路灯控制器的工作，在屏幕上显示出当下的各种运行数据，同时还可以显示各个路灯控制器的具置和状态正常与否。
3、报警功能
通过电力载波调制解调器上传的各个路灯控制器的状态以及自身的信息，可以让操作人员实时得掌握系统的工作状态，缩短处理事故的时间，提高效率。当系统出现了故障或者设备发生了异常情况时，中央控制器便会在第一时间获得信息并发出报警声音，同时在屏幕上显示故障方位，以方便值班人员在最快的时间内发现排除障碍。当然，还可以通过GSM网络，以短消息的方式告知负责该区域内的值班人员。
四、结论
本系统以中央控制器，电力载波调制解调器和路灯控制器为主体构成，针对目前城市路灯控制系统的现状，设计完成了利用GPRS通信技术结合PLCC技术的新型城市路灯远程监控系统。夜间大面积灭灯是影响道路照明的重要问题，社会各界反映强烈。原有的人工巡视方法难以及时发现、及时排除。采用具有遥控、遥测、遥信等多项功能的计算机控制的城市路灯监控系统后，能够及时检查出故障原因和部位，为工作人员及时排除故障提供了帮助，为城市路灯系统科学管理提供了先进的技术手段。对于方便人民生活，减少交通事故，扼制犯罪分子趁黑作案，改善投资环境促进经济发展十分必要，社会效益巨大。
参考文献
[1]张军等，路灯监控系统实用性设计中应注意的问题，道路照明【J】，2005.
[2]何小海，曾庆华等.城市路灯自动化管理系统设计，2006:8-9.
路灯控制器范文篇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。
