作文一:《浅谈LED路灯的节能》5400字
建设和发展城市道路照明系统需要支付较高的照明综合费 用 。 为了缩减这项费用, 许多城市采取了最为传统的节能方法:“ 半夜灯 ” 。 事实上此类方式根本不具有科学性 。 这种节能方式不 仅没能给夜行的车辆和人们带来方便, 而且还留有安全隐患, 对 社会治安也造成一定影响 。 随着现代科技的发展, 应该采用科技 手段, 利用科学的知识去节约能源和解决问题 。 因此, “ 半夜灯 ” 模式被逐渐取缔,而 LED 的节能方式的发展为城市的现代化生 活和环境创造了良好的条件 。
1LED 路灯
LED 是光线激发二极管, 属于是一种半导体元器件 。 LED 路 灯是一种在半导体 PN 结基础上形成的高效固态光源, 当 PN 结有 正向电流时会使得空穴和电子迁移,迁移过程中会激发出可见 光, 将电能直接转化为光能 。 路灯在城市照明中占有重要地位, 在夜晚, 道路照明发挥着主要作用 。 但与此同时, 也在消耗着大 量的能源 。 如今全球的环境恶化严重, 各国都致力于开辟一条发 展清洁能源的道路 。 伴随着国民经济的高速增长, 我国能源供需 矛盾也日益凸显, 电力供应出现严重短缺的现状, 因此, 节能在 目前是最亟待解决的一大重要问题 。
道路照明与人们的生产生活息息相关 。 目前, 城市道路照明 用电量占照明总用电量的 25%~30%,由此可见,节能省电的 LED 路灯具有很大的发展潜力和空间 。 LED 路灯是新一代固体冷 光源, 具有光效高 、 耗电少 、 寿命长 、 安全性好等特点 。 在道路照 明中的光源中, LED 是最为理想的光源,推进 LED 路灯的发展具 有非凡的节能意义 。 随着科技的发展和社会的进步, 我国城市化 进程的不断加快, LED 路灯以功率消耗低 、 使用寿命长 、 驱动性 能高 、 响应速度快等诸多优势渐渐进入人们的视野, 逐渐取代了 传统光源, 成为新一代最佳节能光源, 因此, 在道路照明节能改 造中, LED 路灯将成为第一选择 。
2LED 路灯的节能
道路照明是城市照明组成中重要部分之一 。 传统路灯一般采 用的是高压钠灯, 它的最大缺点是整体光效低, 且 360°发光, 不 仅对能源造成巨大浪费, 而且其高碳排放量对环境也会产生很大 影响 。 与传统路灯相比, LED 作为路灯的光源则有很多优势 。 2.1发光率极高
LED 特有的二次光学设计能够将 LED 路灯的光轻易的照射至 所需照明的区域 。 白光 LED 的显色指数为 65~80, 而高压钠灯的显 色指数约为 20, 由此可知, LED 的光色要好得多 。 中间视觉条件下, 人眼在高色温环境中比在低色温环境中更容易分辨事物 。 2.2调光便捷
通过调光技术, 驱动电源自身损耗会随着输出功率的降低而 减小,而外壳的温度会同时下降, LED 芯片结温也会减低 。 由于 LED 芯片的亮度与其驱动电源的关系成固定比例,所以可以减小 电流进行调光 。 除此之外, 还可以采用脉动宽度调节的方式进行 LED 的调光,其原理是通过调节电压的占空比和工作频率来有效 调节 LED 的发光强度, 提高光照效率, 旨在达到节能的目标 。 2.3耗电量少
LED 采用直流驱动, 其单管功率为 0.03~0.06W , 驱动电压 为 1.5~3.5V , 电流是 15~18mA , 反应迅速且可高频操作 。 LED 路 灯可以设置为自动控制节能,在不同时段与不同照明要求的状 态下尽最大可能地降低功率, 节能省电 。
2.4使用寿命长
LED 这种半导体二极管寿命极长 。 当光通量衰减到 80%时, 已达到 25000小时的寿命, 而高压钠灯寿命仅为 12000小时 。 2.5安全可靠性强
一方面, LED 属于冷光源, 冷光源是指利用化学能 、 电能或 生物能激发的光源 。 其在光谱里没有红外线和紫外线, 属于绿色 光源, 不但没有热量, 且不存在辐射, 并且不含有汞元素 。 另一方 面, LED 作为低压器件, 其单颗的驱动电压为安全电压, 功率仅 为 1W 。 因此, 它的电源安全系数高于高压电源, 更加适用于路灯 照明之类的公共场所 。
2.6有利于环保
LED 是全固发光体, 具有耐震和耐冲击的特性, 不易破损 。 废弃物可全部回收, 且无污染 。 每个单元 LED 小片的体积微小, 可以组合成任意形状的器件或开发研制成精小轻便的照明产 品, 也便于维护和安装 。
3LED 路灯的发展前景
3.1应用中的问题
LED 路灯的应用范围持续扩大, 正处于稳步发展的阶段, 但 在其普及和应用过程中仍然能够暴露出一些问题 。
1) 对 LED 光源质量把握不严 。 包括对光源的光通量 、 光衰 、 热管理等多项性能指标要求均不严格且使用不当,加上国产的 大功率 LED 蓝芯片光衰严重, LED 路灯照明的效果根本无法达到 最佳状态 。
2) 成本较高 。 大功率 LED 光源 、 灯具等价位都很高 。 如今科 学技术不断改进与完善, LED 的制造成本也应呈下降趋势, 应向 (下转第 49页 )
浅谈 LED 路灯的节能
陈尚杰
(天津城建设计院有限公司深圳分公司 , 广东 深圳 518000)
摘 要 :随着人们对节能环保理念的日益加深 , 各国越来越注重大力发展以新能源 、 新材料 、 新技术为基础的战略性新兴产 业 , 实行节能减排 , 以加大环境治理力度和生态的保护和改善 , 因此 , 节能与低碳成为可持续发展的标志性特征 。 随着经济的 繁荣昌盛 、 社会的安定和谐以及人们生活水平和环境质量的提高 , 城市道路照明作为城市规划和管理中的一项主要内容 , 也 逐步受到重视 。 在城市中 , 规模庞大的路灯系统对电能的消耗是相当大的 , 尤其是路灯 , 一般需要通宵长明 。 因此 , 路灯的节 能效应不容忽视 。 文章简要分析 LED 的原理及概况 , 提出 LED 路灯的优点 , 并对其应用过程中的问题以及未来发展趋势加以 探讨 。
关键词 :LED 路灯 ; 节能 ; 问题 ; 发展
doi:10.3969/j.issn.1006-8554.2012.01. 026
(上接第 47页 )
着高效率 、 低成本的方向迈进 。
3) 缺少扎实严谨的态度 。 由于 LED 路灯厂商日益增多, 相互 竞争激烈极易形成恶性循环 。 在生产发展方面应强强联合, 互惠 互利; 认真做好市政道路照明的每个工程并不断总结经验 、 吸取 教训 。
3.2发展趋势
节能经济有三大战略意义:一是关联度强, 产业链长 。 LED 节能路灯能够有效带动材料 、 能源 、 环保等其他产业的发展 。 其 次, 节能产业具有持续发展的潜力, 符合未来的整体发展趋势 。 三是, 节能经济中科技含量丰富, 具有长远的经济效益 。
LED 路灯作为新兴产业,与之相关的高新科技发展能够有 效促进 LED 路灯降低成本并提高质量, 推进 LED 路灯尽早实现产 业化, 扩大应用范围 。 经过近些年数次实践, LED 路灯的开发和 应用取得了显著的成绩 。 目前, LED 技术发展迅猛, 其发光效率 也不断提升, 市场应用也将更为广泛 。 LED 路灯照明大大节约了 能源, 降低了照明用电, 达到了一定的效果 。 大力推广 LED 道路 照明的应用,能够高效降低用电和铺设电缆的费用以及维护成 本, 充分达到节能的目的 。 在全球能源短缺的担忧不断提升的影 响下, LED 在市政道路照明的前景格外受人瞩目, 因此, LED 路灯 将具有更大的发展潜力和发展空间 。
4结语
LED 强大的市场潜力使各国对其高度重视,许多国家纷纷 制定了与之相关的发展计划 。 随着 LED 科技发展技术的不断进 步, 人们的节能 、 低碳 、 环保等意识也逐步加强 。 与传统路灯相 比, LED 路灯长寿命及可靠性等优势正被迅速普及和应用于市 政道路照明之中 。 LED 在节能减排以及构建和谐城市与环境的 关系上具有绝对优势,这种绿色道路照明的理念在各国未来的 发展中将会成为一个共同选择 。 先进的创新科技是实现这一切 的手段 。 LED 路灯的变革将拓展人们的节能理念, 更加体现节能 化与人性化和谐的发展趋势 。 以 LED 路灯为代表的高效绿色道 路照明将不断帮助城市规划者建立安全舒适 、 稳定繁荣 、 可持续 发展的现代化都市, 大力建设资源节约型和环境友好型社会, 开 创城市幸福美满的绿色未来 。
参考文献 :
[1](法 ) 莫蒂尔 . LED 照明应用技术 [M]. 机械工业出版社 , 2011. [2]李春 茂 . LED 结 构 原 理 与 应 用 技 术 [M]. 机 械 工 业 出 版 社 , 2011.
[3]张万奎 . 城 市 道 路 照明 节 电技 术 [M]. 中国 建 筑 工 业 出 版 社 , 2010.
[4]杨清德 . LED 照明工程与施工 [M]. 金盾出版社 , 2009.
[5]毛兴武 . 新一代绿色光源 LED 及其应用技术 [M]. 人民邮电出 版社 , 2008.
[6]郝洛西 . 城市照明设计 [M]. 辽宁科学技术出版社 , 2005. 作者简介 :
陈尚杰 (1982-) 男 , 广东深圳人 , 天津城建设计院有限公司 深圳分公司 , 电气设计 , 主要从事市政道路电力通道 、 通信通道 、 道路照明及交通监控设计工作 。
力, 减少摩擦生热, 且耐磨性和抗疲劳性也较好 。
2.3改良发动机的综合性能
大型汽车的内燃机其高能耗, 高污染排放, 主要是因为其燃 气供应量不精确和燃油燃烧不充分导致,所以要通过法定综合 性能,以及车身轻量化等技术手段来提高大型汽车的节能减排 水平 。
1) 可以采用稀薄燃烧技术 。 稀薄燃烧技术的燃烧效率高, 经 济环保, 同时也提高了发动机的功率输出 。 在采用稀薄燃烧技术 的情况下, 由于其混合气点火比理论空燃困难得多, 燃烧也比较 难以发生, 这就需要采用较高压缩比设计来提高热能转换效率, 再加上汽油能在过量的空气中充分燃烧,所以在这些条件下发 动机中燃油能充分燃烧 。
2) 采用先进的燃油电子控制喷射技术 。 燃油电子控制喷射 技术是以燃油喷射取代化油器,通过微电子技术测量吸入发动 机的空气量, 再把适量的燃油采取高压喷射的方式供给发动机 。 燃油电子控制喷射技术的应用, 大大改良了汽车的燃油经济性, 使得缸内进油更科学, 更准确 。 这种技术可使发动机的功率提高 10%, 在耗油量相同的情况下, 油耗降低 10%~12%, 尾气排放 可降低 30%~50%。
3) 优化设计燃烧系统 。 它涉及到活塞顶和缸盖的形状, 火花 塞的位置, 进 、 排气门的尺寸和数量, 以及进气口的设计等一系 列问题 。 设计者对燃烧室形状 、 燃烧室布置以及喷射系统进行优 化设计, 改良燃烧状况, 提高排放标准 。
4) 闭环控制技术 。 该系统是一个实时的氧传感器 、 计算机和 燃油量控制装置, 三者之间闭合为三角关系 。 采用闭环控制的电 喷发动机, 由于能使发动机始终在较理想的工况下运行, 从而能 保证汽车不仅具有较好的动力性能, 还能大幅度省油 。
2.4开发新能源汽车
使用经济性能指标好的燃油,或者开发新型燃油代替现有 的传统燃油 。 目前, 很多国家大力提倡采用甲醇来替代传统燃油 燃烧 。 尚处在研究阶段的燃料电池和太阳能等, 都是将来替代传 统化石燃油的研究方向 。 开发新能源汽车, 使汽车燃料多元化, 其重点研究开发的是混合动力汽车 、 燃料电池汽车, 甲醇燃料汽 车等 。
3结语
大型汽车的节能减排与多方面都密切相关,其节能减排工 作是一项复杂的系统工作,应从汽车本身结构和能源的利用形 式入手; 应加强汽车工业的研究力度, 大力发展新能源技术; 使 用新型环保绿色轮胎; 培养驾驶员的日常操作习惯 。 汽车节能减 排工作是一项长期而艰巨的任务,大型汽车燃料将由传统的石 油转向新能源和清洁能源, 动力系统应将从混合动力汽车, 最终 到燃料电池汽车,从而实现汽车动力的电气化和尾气排放清洁 化 。
参考文献 :
[1]王 兆 锡 . 关 于 汽 车 节 能 减 排 的 相 关 分 析 [J].应 用 能 源 技 术 , 2009(9).
[2]李磊 , 张红 . 论汽车节能减排措施 [J].石河子科技 ,2010(12). [3]李 春芳 , 项 仁峰 . 汽 车 节 能 减 排 的 策略 与 措施 [J].管 理 学 家 , 2010(5).
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[6]刘志君 . 汽车节能减排可实行方法分析 [J].中国新 技术 新 产 品 , 2009(12).
[7]杨开雄 . 浅谈汽车节能减排的可行方法和措施 [J].中华民居 :学术刊 ,2010(11).
[8]钱伯章 . 用新材料推进轮胎节能减排 [J].中国橡胶 ,2008(16).
作文二:《光控节能路灯的设计》8200字
东北石油大学
课 程 设 计
课 程 光电检测技术
题 目 光控节能路灯的设计
院 系 电子科学学院
专业班级 应用物理07--2班
学生姓名 汪杨木
学生学号 070901340207
指导教师
2010年 3月 8日
东北石油大学课程设计任务书
课程 光电检测技术
题目 光控节能路灯的设计
专业 应用物理 姓名 汪杨木 学号070901340207 主要内容:
利用2DU型光敏二极管等电子器件,设计光控电路,驱动电路等,并对电路进行仿真。
基本要求:
(1)天黑时灯亮,天亮时灯灭。
(2)根据光敏二级的特性给出功能框图,并设计光控电路及驱动电路。 (3)逐步要有详细的电路设计说明。
(4)对电路进行仿真研究。
(5)完成课程设计总结报告。
主要参考资料:
1、陈振官等编著,光电子电路制作实例 [M],北京:国防工业出版社2006.1. 2、陈锌城编著,使用电子电路设计与调试 [M],北京:中国电力出版社2006.6. 3、黄继昌等编著,使用报警电路 [M],北京:人民邮电出版社2005.2.
完成期限 2011-3-10
指导教师
专业负责人
2011年3月8日
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目录
第1章 概述 .......................................................... 3
1.1 课题作用、实用价值 ........................................... 3
1.2 光敏电阻器的发展前景 ......................................... 3 第2章 基本原理与总体设计 ............................................ 5
2.1 光电二极管的主要工作原理 ..................................... 5
2.2 光伏模式检测电路的分析 ....................................... 6 第3章 光控节能路灯的设计 ............................................ 8
3.1 设计方案 ..................................................... 8
3.2 理论计算:器件功能参数 ....................................... 9
3.2.1 光敏电阻(MG45系列) ................................... 9
3.2.2 IN4007 ................................................. 10
3.2.3 稳压二极管(5.6V/5V/9V) ............................... 10
3.2.4 3CT103L(5A\1kV) ...................................... 10
3.2.5 LM339 .................................................. 11
3.2.6 9013 ................................................... 12
3.2.7 电位器(20k) .......................................... 13 第4章 电路的安装调试 ............................................... 14
4.1 元器件的焊接 ................................................ 14
4.2 电路的调试 .................................................. 14 第5章 总结 ......................................................... 15 参考文献 ............................................................ 16
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第1章 概述
光敏二极管也叫光电二极管。光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结,具有单向导电性,因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流,此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加,形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时,可以使PN结中产生电子一空穴对,使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移,使反向电流增 加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。常见的有2CU、2DU等系列。本设计选用了2DU型光敏二极管进行光控电路的设计。
1.1 课题作用、实用价值
所谓光控路灯,就是能够在黄昏时自动接通路灯的电源,在黎明时自动关闭路灯,实现对路灯的自动控制。关于路灯自动控制的电路。基本原理都是相同的,即利用自动控制理论如何让实现自动控制。实现方式可谓各种各样,五花八门,这也是由于具体的使用要求和环境的差异所决定的。常见的控制方式有声控,光控以及声光结合的控制,当然还可以利用单片机,DSP等微控制器来实现。在保证足够可靠性的基础上,为了尽量节约成本,利用简易的分立元件来实现,显得既经济又实用,在提倡节约型社会的今天无疑值得推广。
1.2 光敏电阻器的发展前景
光敏电阻器(photovaristor)又叫光感电阻,是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器。它是在一块匀质的光电导体两端加上电极构成。两电极加上一定电压后,当光照射到光电导体上,由光照产生的光生载流子在外加电场作用下沿一定方向运动,在电路中产生电流,达到光电
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转换目的。它以其高度的稳定性而广泛地应用在自动化技术。
主要用于照相机、光度计、光电自动控制、能量辐射物搜索和跟踪等,作辐射接收元件。当有光照时电阻很小。无光照时电阻很大。可用晶体管组成放大器,做成自动控制电路。实现你所需要的电路。把光敏电阻作为晶体管的偏流电阻。这样当有光照时晶体管导通,驱动灵敏继电器。如可用继电器JRX--13F灵敏继电器。其吸合电流不大于50MA。前级放大器可用达林顿管组成。放大器后可接一个反向器。反向器驱动继电器。利用光导效应可以光电开关或其它实用电路。
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第2章 基本原理与总体设计 2.1 光电二极管的主要工作原理
光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分是一个PN结,和普通二极管相比,在结构上不同的是,为了便于接受入射光照,PN结面积尽量做的大一些,电极面积尽量小些,而且PN结的结深很浅,一般小于1微米。
光电二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时,反向电流很小(一般小于0.1微安),称为暗电流。当有光照时,携带能量的光子进入PN结后,把能量传给共价键上的束缚电子,使部分电子挣脱共价键,从而产生电子---空穴对,称为光生载流子。
它们在反向电压作用下参加漂移运动,使反向电流明显变大,光的强度越大,反向电流也越大,这种特性称为“光电导”。光电二极管在一般照度的光线照射下,所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载,负载上就获得了电信号,而且这个电信号随着光的变化而相应变化。
光电二极管作为一种光伏探测器可以在光伏型(即物外加偏压)和光导型(即外加反向电压)两种工作模式工作。在光导模式下,施加反向偏压后,可以增加光电二极管PN结的耗尽层宽度好和结电场,在耗尽层中产生的电子空穴对由于复合较少,在结区强电场的作用下,不必经过引起复合的扩散过程,就可以对电流作出贡献,显然提高了光电二极管的光电灵敏度。但在这种模式下,由于给光电二极管施加了反向偏置电压,必然存在较大的暗电流,由此会产生较大的噪声电流,通常在光电通信等快速应用中应该使用该模式;而在光伏模式下,光电二极管处于零偏状态,不存在等效二极管的反偏电流,有较低的噪声,线性好,适合于比较精确的测量。下面详细的介绍光电二极管的光伏型工作模式。
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2.2 光伏模式检测电路的分析
光电二极管的光伏检测电路及其等效电路如图1。图中是光电二极管接受光iP
辐射后所产生的光电流;是串联电阻,由接触电阻、非耗尽层材料的体电阻所RS
组成,大小同光电二极管尺寸、结构和偏压有关,偏压越大,耗尽区越宽,越RS小,对于大面积的硅光电二极管,的值一般在几欧姆至几十欧姆之间;是光RCSj电二极管的结电容,它的大小同光电二极管尺寸、结构和偏压有关,可从几千皮法的几千皮法之间变化;是光电二极管的并联电阻,由光电二极管耗尽层电阻Rd
和污染引起的漏电阻所组成。它也是所温度的变化而变化,与光电二极管尺寸有关,结面积越小,越大;温度越高,越小。对不同光电二极管的数值变RRRddd化范围很大,可从几十千欧到上百兆欧;D为PN结等效二极管,为负载电阻。 RL
RS IPI S Cpo R R DL
图2-1 光电二极管的光伏模式和等效电路
在图1中,光电二极管等效电路通过等效二极管D的电流为
eUU,,,,DDi,iexp(),1,iexp(),1 (1) DSOSO,,,,AkTAT,,,,A是有关常数,对于硅光电二极管,称为热电压。 A,2,U,kTeT
由图1可知,流过负载电阻R上的电流i为 LL
,,,,iR,RiR,R,,,,LSLLSLi,i,i,i,i,iexp,1, (2) ,,LPDRDPSO,,AURTd,,,,
ii由公式(2)可知光电二极管接受光辐射时输出的负载电流和光生电流并非线LP性关系。如果去负载电阻为零,即输出短路的条件下,由于R,,R,则公式(2)sd
6
可化简为
,,,,iRLS,, (3) iii,,exp,1,,LPSO,,AUT,,,,
如果二极管的反向饱和电流很小,而输出电流不大,即保持时,iR,,AULST可得
(4) i,iLP
即输出电流接近光生电流,也就是线性好。因此在实际使用光电二极管进行测量时要选取大、小和小的光电二极管,并在输出短路状态下工作。 RRidsso
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第3章 光控节能路灯的设计 3.1 设计方案
电路中,光控触发器电路由光敏电阻器RG、电阻器R1、R2,电位器R6,稳压二极管D1和电解电容C1以及LM339组成,电源电路由电阻器R3、R4、R5,稳压二极管D2,二极管IN4007,NPN9013和3mm发光二极管以及继电器组成。
在白天,光敏电阻器RG受光照而呈低阻状态,LM339的7脚电位降低,1脚输出电压低,稳压管的反向电流较小,9013处于截止状态,从而发光二极管不被点亮。
当黄昏来临时光照度逐渐减弱,光敏电阻RC的阻值逐渐增大,LM329的7脚电压增大,1脚输出电压高,稳压管的反向电流较大,9013导通,发光二极管被点亮。
直到第二天黎明来临时,光照度逐渐增强,RG的阻值逐渐减小,LM339的7脚电位降低,1脚输出电压低,稳压管的反向电流较小,9013处于截止状态,从而发光二极管熄灭。
调节RP的阻值,可控制该灯光自动控制器电路在不同光照下的动作。
辅助电源
外
界照敏 放继光明感 大电照器 电元 电变件 路 路 化
图3-1 设计框图
8
图3-2 关于光控节能路灯的设计图
3.2 理论计算:器件功能参数
3.2.1 光敏电阻(MG45系列)
光敏电阻是一种半寻体器件,利用半寻体的光电效应。当有光照时电阻很小。无光照时电阻很大。可用晶体管组成放大器,做成自动控制电路。实现你所需要的电路。把光敏电阻作为晶体管的偏流电阻。光敏电阻器又叫光感电阻,是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)。
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图3-3光敏电阻结构示意图
光电导体贴在绝缘材料基板上,封装在有窗口的金属或塑料外壳内,两端有电极引线。为增大受光面、减小电极间距使电子渡越时间小,光敏面作成蛇形、电极作成梳状。
3.2.2 IN4007
IN4007是一般常用的整流管,一般并联在线圈上,目的是为了防止线圈的断电瞬间存在的过渡过程产生较高的电压破坏电路,接在电路中应该正接负,负接正,即常态下二极管是截至的,在断电的瞬间导通释放储存在电感上的能量。 3.2.3 稳压二极管(5.6V/5V/9V)
是用于起稳定电压作用的晶体二极管。利用二极管反向激穿时,两端电压基本不变的原理,常用于限幅、过载保护稳压电源等装置中。
3.2.4 3CT103L(5A\1kV)
A为阳极,K为阴极,G为控制极
主要参数:It:0.2A
VDRM/VRRM:20V~100V
IGT:0.01mA~15mA
VGr2.0V之前,RST 必须保持低电平。只有在SCLK 为低电平时,才能将RST 置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向) 。SCLK 为时钟输入端。图中的VCC1端口连接到备用的3.3V 电池电源,便于在掉电的情况下能继续保存时间信息及数据,双电源提供供电时,由两个电源中电压较大的提供。
时间控制单元的电路设计如图8所示:
图8
4.2.5电压过零检测电路的设计
在系统设计的整个过程中,分接开关的调节时在电压过零点的时候进行工作的,目的是可以使输出电压的波形连续,控制电路中的电压过零检测电路能具备较高的检测精度和抗干扰能力,它与单片机能方便的连接。其电路图如下所示,加220V 的交流电压流过限流电阻R 后并联到两个光电耦合器GD1HE GD2上,当交流电源的电流在正负半周,GD1和GD2导通,输出为低电平,在交流电源过零点的时刻,GD1和GD2都是不导通的,这是输出的电压就是高电平,而输出经过两个非门反向后,一个作为单片机的中端请求信号一个就作为固态继电器的过零点同步信号。电压过零检测电路用来检测电压的过零点,来控制分接开关SSR 的关断即准确的调压时间。
图
4.2.6采样电路设计
采样电路设计的目的是能对负载的电压进行实时的采集检测,把负载电压和设置好的电压进行比较,然后调节绕组的电压,这样可以起到调压稳压的目的,采样电路把检测出的绕组输出电压数据传送到处理器,在和设置好的数据进行比较。
采样电路的设计要求具有较高的精密度,能准确的反应出外部信号,而利用全波精密整流电路来采集电压信号能精确的检测到微弱的信号。下图是采样电路的原理图:
采样电路的原理分析:电路由电压互感器T1、两个运放整流滤波,ADC 0808带8位A/D转换器组成,图中电压互感器T1用来降低电网220V 的电压以减少干扰电压的进入,电压互感器把输入电压按比例减少以完成A/D转换,这样既可以检测到信号电压又可以保护电路上的其他元器件。负载电压经过变压器T1降压后再经过两个运放整流滤波,使电压信号和交流电压成比例变化的直流电压。整流滤波后的直流电压再经A/D转换后变为交流信号输送到单片机上。
4.2.7电源电路设计
电源电路的设计在整个系统中是至关重要的,系统中的指令都需要电信号,设计中采用LM2576开关型降压稳压器的控制器电源,论文设计的节能控制系统是由小型电子控制的系统,系统中所涉及的电压指标有220V 和控制器、其他外围电路需要的+5V电源。电源电路原理图如下图所示:
图
电源电路由瞬态抑制二极管D3;电解电容C4、C5、C6;LM2576开关型降压稳压器;电感L ;电容C7、C8组成。直流电源适配器提供12v 的输入电压,瞬态抑制二极管D3用来防止瞬间脉冲,C4、C5电解电容用来抑制输入的大瞬态电压,电感L 作为储能元件,在输出端设置电容C7、C8来提高环路的稳定性和滤波的输出。
4.3路灯节能控制系统的软件设计
作文五:《浅谈路灯节能工作的几点做法》2000字
摘 要 本文主要介绍济南路灯节能的几点做法。按照山东省建设厅的有关要求,以“实施绿色照明,强化运行管理,照亮泉城”为指导思想,依托济南市照明监控系统这个先进平台,不断探索城市节能工作的新途径、新办法,扎扎实实地开展节能,取得了一定的节能效果。
关键词 单灯限流 分时控制 智能控制 发光效率
近几年,全国范围内都在大力开展创建节约型社会活动,路灯行业也不例外。截止2006年底,济南市的路灯数量为45036盏,路灯电费单价为0.6949元/度,2006年度济南市路灯电费达2000余万元。因此,济南市的路灯节能工作也势在必行,我们主要采用了以下几种节能方式:
一、单灯限电流节能控制
参考国内兄弟城市节能工作的经验,结合济南市路灯的实际情况,我们主要采用单灯限电流节能控制,即在具备安装条件的路灯灯具内安装单灯节能控制器(LCU),以期达到节能的目的。
1、型号分类
单灯节能控制器(LCU)分为联网型(LCU-100)和非联网型(LCU-200)两种,为配合功率转换,需配备降功率转换控制器(含联网控制型和非联网(定时)控制器)及降功率转换镇流器(含转换型及串联型)。
2、工作原理:
照明设备加电后,首先进入正常运行状态,输出原设计的照明功率和照度。运行约定的一段时间后(非联网型我们设定为3小时,联网型可自行控制),自动或被联网系统进入降功率节能运行状态,即400W的灯具降为250W的灯具降为150W运行,照度也行调暗。灯具按需要从降功率节能状态一直持续到早晨关灯为止。具体可参照以下控制原理示意图。
控制原理示意图
3、单灯节能控制器(LCU)安装情况
济南市从2005年上半年开始安装单灯节能控制器(LCU),济南市具备安装LCU条件的路灯共有19062个(其中,市区16062个,西区3000个),现已安装14709个(其中,市区12737个,西区1972个)。扣除北园路、高架桥等因道路改造不具备条件的3325个路灯,西区正在建设的1028个路灯,济南市市区的LCU已基本安装完毕。
4、单灯节能控制器运行效果分析
单灯节能控制器(LCU)安装完毕后,经过两年的实际运行,节能工作初见成效。为了验证LCU的实际节电效果,2006年1月9日至17日、2006年3月20日,我们分别对济齐路、工业北路、经十路、县西巷等四处路灯设施的LCU节电情况进行了专项测试。测试的结论是:用电设施较为干净的路段,全部路灯设施都已安装LCU,路段的综合节电率较高;但用电设施较为复杂的路段,由于广告灯、射灯、高杆灯等设施无法安装LCU,所以综合节电率较低,节电效果不甚理想,需进一步检测、分析。
二、“分时分级”控制模式
《城市道路照明设计标准》(CJJ45-2006)规定,除居住区和少数有特殊要求的道路以外,在深度宜选择下列措施降低路面亮度(照度):关闭不超过半数的灯具,但不得关闭沿道路纵向相邻的两盏灯具。根据此规定,我们本着“适用、节约”的原则,采取分时分级控制的管理措施实现节能。自2004年开始,我们对新建路灯设施实行双电缆敷设,从而为分时分级控制创造条件。每天晚上11点,中控室发出指令,通过RTU关闭部分电缆回路或着通过联网型LCU,实现“隔一亮一”或“单侧亮灯”,关闭部分光源,在保证路面照度满足需求的同时,又具有较好的均匀度,实现了在适用的条件下的节能。目前,我们已对经十路、英雄山路等部分路段的近2万盏路灯实施了半夜灯控制,经过两年的实际运行,节电效果明显。
三、智能控制模式
济南市的路灯中央控制系统具有“五遥”功能,我们便利用此先进平台,采用“光控优先 时控保障”的控制方式,对形状灯进行合理的人性化的控制,即保证了特殊天气下的按需照明,又节约了电能,取得双重效果。我们设置了一定的照度下限值,一旦中控室光敏探头测定值低于此下限,系统便进行声光报警,提示值班人员手动开灯。这样,如果出现阴雨天等特殊天气,我们便可以提前开灯,以保证市民需要;同样,如果天气良好,光照充足,照度较高,我们便可以晚些开灯。通过此种方式的控制,每天减少亮灯时间约15分钟,全年实现节电2.3%.
四、使用新型高科技节能产品
LED太阳能路灯,通过太阳能电池板将太阳能转化为电能,是以大功率LED灯泡为光源的环保型路灯,节能、环保、免维护、无需埋设电缆和高压线路,可节约电费和线路的养护费用。我们准备近期在六里山盘山路安装40套LED太阳能路灯,进行新的节能方式试验。
五、选用发光效率高的光源
光源节能主要取决于它的发光效率,但光源的选用不能单纯从光效出发,而应根据显色指数、使用寿命、启动特性等综合考虑,合理运用。选择光源的原则:积极推广高压钠灯、金属卤化物灯;逐步减少高压汞灯的使用量,特别是不应随意使用自镇流高压汞灯。
总之,济南市采用了多种节能方式,节能工作初见成效,并为下一步全面开展节能工作打下了良好的基础。今后,我们要进一步深入开展节能工作,总结经验,克服困难,解决运行中的实际问题,充分发挥单灯节能控制器(LCD)等节能设备的作用,为创建节约型社会做出新的更大的贡献。
作文六:《光控节能路灯的电路设计》5200字
光电检测技术与应用课程
设计
题 目: 光控节能路灯的电路设计 组 长: 张影
组 员: 夏飞凤、彭欢、赵楠楠 专 业: 电子科学与技术
班 级: 112班 指导教师: 何恩杰
2014 年 4 月 19 日
安徽科技学院数理学院
目录
第一章 概述
1.1光电检测技术前景、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、1
1.2课题作用、实用价值、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、1
1.3关于对该作品的发展前景的看法、、、、、、、、、、、、、、2
第二章 主要器件基本原理
2.1光电二极管的基本原理、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、2
2.2光电三级管的基本原理、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3
第三章 光控节能路灯电路的设计
3.1主要内容、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4
3.2基本要求、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4
3.3设计方案及框图、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4
3.4总体电路图、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5
3.5电路功能介绍、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6
3.5.1白天电路显示、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6
3.5.2夜晚电路显示、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、7
3.5.3光强控制显示、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、7
3.5.4报警显示、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、8
3.5.5太阳能电池供电电路设想、、、、、、、、、、、、、、、、、、、8
3.5.6电路实际应用、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、9
3.6电路各器件参数与功能、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、9
3.6.1继电器、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、9
3.6.2与门74LS08、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、10
第四章 课题总结
4.1实验不足之处、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、10
4.2实验总结与心得、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、11
第一章概述
1.1光电检测技术前景
光电检测技术是一种非接触测量的高新技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测,并进一步传递、储存、控制、计算和显示。光电检测技术通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息,然后用光电检测器件将光学信息量变换成电量,并进一步经过电路放大、处理,已达到电信号输出的目的。
光敏二极管作为一种光电器件在光电检测技术中有着非常重要的作用。在光电检测电路中,光电转换元件一般采用光敏二极管,通过对它微弱光电流的检测,来获取光信息或其它信息,其原理是把调制到光载波上的有用信号解调出来,实现光信号到电信号的转换。
1.2课题作用、实用价值
所谓光控节能路灯,就是能够在黄昏时自动接通路灯的电源,在黎明时自动关闭路灯,实现对路灯的自动控制,而且更重要的是要求节能。关于对路灯的自动控制的电路,基本原理是相同的,即利用自动控制理论如何实现自动控制。实现方式可谓各式各样,五花八门,这也是由于具体的实用要求和环境的差异所决定的。常见的控制方式有声控,光控以及声光结合的控制,当然还可以利用单片机,DSP 等微控制器来实现。在保证足够可靠性的基础上,为了尽量节约成本,利用简易的分立元件来实现,显得既经济又实用,在提倡节约型社会的今天无疑值得推广。
1.3关于对该作品的发展前景的看法
无论大小城市都一定会有路灯,有路灯就一定要用电,而现在各个城市经济都飞速发展,许多城市都会出现用电紧张。除去一些家庭的不合理造成的浪费,城市里许许多多的路灯所耗的电能也不是各小数目。
例如:四川省成都市内目前共有4. 8*104盏路灯,平均每盏耗电250瓦每小时,每天耗电量很大,照这样计算每天将消耗2. 88*108瓦的电能,一个月下来会是8. 93*109瓦,一年下来会是3. 26*1012瓦,那么在过几十年将会多么可怕啊!而如果我们使用光控太阳能电路,这一切将会大大的改变。因为每一天都有阳光,那么假如每盏灯都安上3块太阳能电池板,并且每块的供电量为100瓦每小时,那么每天就产生3600瓦电能,足够让一盏路灯工作14.4小时。并且光控太阳能路灯的造价也不贵,这样,节约下来的电能就很可观了。除此之外,我们还可以进一步改造,将路灯改小变成各个家庭所必备的日光灯,那么,我们很有必要利用太阳能。光控太阳能路灯很有必要代替传统的路灯。
第二章 主要器件基本原理
2.1光电二极管的基本原理
光电二极管时将光信息变成电信号的半导体器件。它的核心部 分是一个PN 结,和普通二极管相比,在结构上不同的是,为了便于
接受入射光照,PN 结面积尽量的大一点,电极面积尽量小一点,而且PN 结的结深很浅,一般小于1微米。它们在反向电压作用下工作的,没有光照时,反向电流很小(一般小于0.1微安),称为暗电流。当有光照时,携带能量的光子进入PN 结后,把能量传给共价键上的束缚电子,使部分电子挣脱共价键,从而产生电子---空穴对,称微光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动,使反向电流明显变大,光的强度越大,反向电流越大,这种特性称为“光电导”。光电二极管在一般照度的光线照射下,所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接个负载,负载上就获得电信号,而且这个电信号随着光的变化而相应的变化。
光电二极管作为一种光伏探测器可以在光伏型(即物外加偏压)和光导型(即物外加反向电压)两种工作模式工作。在光导模式下,施加反向偏压后,可以增加光电二极管PN 结的耗尽层宽度好和结电场,在耗尽层中产生的电子空穴对由于复合较少,在结区强电场的作用下,不必经过引起复合的扩散过程,就可以对电流作出贡献,显然提高了光电二极管的光电灵敏度。但在这种模式下,由于给光电二极管施加了反向偏置电压,必然存在较大的暗电流由此会产生较大的噪声电流,通常在光通信等快速应用中应该使用该模式;而在光伏模式下,光电二极管处于零偏状态,不存在等效二极管的反偏电流,有较低的噪声,线性好,适合于比较精确的测量。
2.2光电三级管的基本原理
光电三极管的原理分为两个部分:一是光电转换;二是光电流放
大。光电转换过程与一般光电二极管相同。在集—基区进行。光激发产生电子空穴对,在反向偏置的PN 结内电场的作用下,电子流向集电极被集电极所收集,而空穴流向基区与正向偏置的发射结发射的电子复合,形成基极电流,基极电流将被集电极放大,这与一般半导体三极管的放大原理相同。不同的是一般三极管的是由基极向发射结注入空穴载流子,控制发射极的扩散电流,而光电三极管的是由注入到发射结的光生电流控制的。
第三章 光控节能路灯电路的设计
3.1主要内容
研究光敏二极管、光敏二极管、与门、非门、继电器等,设计一光控节能电路,实现节能路灯控制。
3.2基本要求
1、研究光敏二极管、光敏二极管、与门、非门、继电器等器件的功能特性,实现节能。
2、设计光控节能路灯电路的功能框图。
3、设计光控节能路灯电路的实际电路图,要求功能仿真成功。
4、完成课程设计总报告。
3.3设计方案
电路中,光控触发器电路由光电三极管、三极管、电阻器、电位
器、发光二极管、与门、非门等组成,电源电路由电阻器、发光二极管、电位器组成,报警电路由电阻器、三极管、与门、报警器(用灯泡表示)组成。
在白天,光电三极管受光导通,7408N 输出高电平,经过非门继电器获得低电平,发光二极管LED1不导通;
当黄昏来临时,光照度逐渐减弱,光电三极管截止,7408N 输出低电平,经过非门继电器获得高电平,LED1导通,发光;
直到第二天黎明来临时,光照度逐渐增强,光电三极管导通,继电器获得低电平,于是LED1熄灭。
为了防止电路出现故障,在白天路灯也亮,在电路中添加了一个报警电路,以便工作人员及时知道出故障的电路。
电路框图如下:
3.4总体电路图
3.5电路功能介绍
3.5.1白天电路显示
在白天,光电三极管受光导通,7408N 输出高电平,经过非门继电器获得低电平,发光二极管LED1(路灯)不导通。
3.5.2晚上电路显示
当黄昏来临时,光照度逐渐减弱,光电三极管截止,7408N 输出低电平,经过非门继电器获得高电平,LED1(路灯)导通,发光;
直到第二天黎明来临时,光照度逐渐增强,光电三极管导通,继电器获得低电平,于是LED1(路灯)熄灭。
3.5.3光强控制显示
傍晚光线不强时,光电三极管仍导通,LED1(路灯)保持熄灭状态,这时可以通过调节滑动变阻器使路灯亮起来。
3.5.4报警显示
当白天时如果LED1(路灯)亮,光电三极管导通,则7408N 两个输入端都是高电平,输出为高电平,再经过三极管放大后使LED4(报警器)工作。当工作人员发现后,在同时断开开关2和C 使报警器和路灯停止工作,在进行合适的检查和修理。
3.5.5太阳能电池供电电路设想
在电路中,用V1、V3、V4表示太阳能电池板,其中V4为接收太阳光的地方。当白天时D1光电二极管导通,即J7闭合,给蓄电池V3、V4充电,此时电磁继电器不导通,LED3(路灯)不亮。当夜晚
时,D1光电二极管截止,停止充电,此时继电器导通,使蓄电池放电,给LED3(路灯)提供电能,使路灯亮起来。这样便不需要外部交流电供能,节约电能,保护环境。
但这个部分我们无法,仿真,只能简单说出思想,但我们相信会成功的。
3.5.6电路实际应用
在电路中,当光电三极管损坏时,可以通过应急开关B (断开)使电路工作。
此电路可以不同的情况。如果用在学校中,可以在晚上十二点通过断开开关C 使路灯熄灭。因为在学校一般在晚上十二点以后就使用不到路灯了,这样在合适的时间通过复位开关使路灯熄灭可以节约电能。如果在城市中,那就用不到复位开关了。因为这时要求路灯整晚都打开来使道路通行。
3.6电路各器件参数与功能
3.6.1继电器
电磁继电器由线圈绕上铁芯,形成电磁铁,当线圈导通时,电流使得铁芯暂时磁化,吸引铁枢使得触点吸合。
参数:①额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同,可以是交流电压,也可以是直流电压。②吸合电压是使继电器触点吸合的最小线圈电压(从小到大测试)。释放电压是保证继电器触点释放的最大线圈电压(从大到小测试)。③吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时,给定
的电流必须略大于吸合电流,这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压,一般不要超过额定工作电压的1.5倍,否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 3.6.2与门74LS08 74LS08
是2输入四与门集成电路芯片, 常用在各种功能的数字电路系统中.
74LS08引脚功能图如下图所示:
第四章 实验总结
4.1实验不足之处
在实验中,电路设计虽说较为简单,但我们把基本的功能都实现了。唯一让我们有遗憾的地方就是太阳能电池供电部分,这部分电路无法仿真,且要实现其功能要求较为精细,凭我们现有的知识无法完全设计出来,只能提供我们的设想。我们设想是在夜晚太阳能电池为路灯供电时,把多余的电能用在工业用电上,使路灯用电和工业用电
一体化,最终使它们共同使用太阳能这种清洁能源,这样同时会给环境带来更大的改善,会更好的保护地球母亲。
4.2实验总结与心得
这次实验目的是利用电子技术对光学元件进行检测和控制,通过光学元件对光的感应,再利用电路控制必要时灯的亮暗,以此达到节约能源的目的。
在本次实验中,我们看到题目后,先上网查找了相关资料,了解了光控节能电路的前景和意义,然后一起讨论课程设计方案和思想。确定好需要用到的元器件来实现各自的功能,接下来画电路图,仿真,对不合理的地方加以改进,以完善电路的功能。软件中没有的的元器件我们设法用其他元件来代替,达到相同的目的。
该实验中的电路图可以很好的实现其功能,白天有光时,灯不亮;晚上没有光时,灯亮;傍晚时,可以调节滑动变阻器来控制,要求多暗的光灯就可以亮了。这样就除去了如果白天灯也亮时会造成的浪费。
通过本次实验,我们加深了对许多元件功能尤其是光控元件的理解和运用,也学会更好的使用Multisim 软件来设计电路,仿真电路。另外,我们觉得做实验首先要端正心态,认真做好每一步,组内成员要团结协作,每个成员都要以一丝不苟的态度完成自己的任务,这样才能更好更顺利的完成实验设计,节约了时间,加大了效率,都学到了很多东西。
作文七:《浅谈城市路灯照明的节能》2300字
0 引言
城市照明是城市基础设施的一个重要组成部分,不仅为亮化城市、美化环境发挥积极作用,还为交通安全、社会治安提供了有力保障,同时在提升城市档次、提高城市形象、改善城市环境发挥了极其重要的作用,但是城市照明也给财政的经费带来很大的负担。
近年来,我国的城市道路照明发展迅速,1999年全国安装300万盏路灯,目前已经达到约一亿盏,安装功率达到二点五千万千瓦,一年的耗电量约为590亿度,这个数字是比较庞大的,有相当大的节能潜力。以鹤壁新区现有路灯为例,2009年路灯系统电费就达到400万元。面对能源与环境危机,各国都在努力实施“节能减排”工程,抓好城市照明用电的节约,成了节能工作不可忽视的一个环节。从路灯照明的实际出发如何科学的节能成为路灯行业很重要的一个问题。笔者以我们在实际道路照明节能工作方面的一些认识,应从以下几方面采取节能。
1 合理的灯具选择及布置
根据建设部行业标准CJJ45-2006《城市道路照明设计标准》以及我们的实践经验、实际情况,严格按照设计标准的要求进行合理选择路灯的布置模式、路灯的间距、高度等,同时要求合理选择照度标准和功率密度值,确定合适的光源,以实现合理的照度,避免或减少路灯设计的盲目性,从而达到路灯的节能。
2 稳压降压调光节能
在道路照明工程中,照度受电网电压影响,而电网电压受负荷影响,在负荷高峰时电压偏低,在负荷低谷时电压偏高。而傍晚为道路交通量高峰,此时电网电压低,光源光通量低,路面照度低;接近午夜时为道路交通量低谷,此时电网负荷是低谷,而电网电压偏高,光源发出的光通量高,路面照度高。这种不合理现象,造成既影响交通安全,又严重浪费能源和资金的现象,将智能光源稳压降压调光装置安装在路灯的控制端,在电压波动较大时,人流较小的后半夜,采用该装置在合适的照度情况下,降低较高的电压,达到节能。
3 半夜灯方式
半夜灯节能方式为最早也是最有效的节能方式,半夜灯是指在照度较高的街道或城乡结合部街道的路灯,由于后半夜人流量、车流量较少,亮度不需要太高的情况下,在23:00以后灭一部分灯,以达到节约电能的目的,其特点是:投资小,见效快,且效果明显、方法简单易行、维护方便,节电率达到20%以上;其最大的缺点是照度不均匀。半夜灯如果与路灯无线监控系统配合使用效果更佳,半夜灯亮灭灯时间易于调整。
4 选用高效节能的照明系统
4.1 光源:①用紧凑型荧光灯(节能灯)取代白炽灯与小功率的高压汞灯,一支18W的节能灯的光通量相当于一支100W的白炽灯,节能效果显著;②用高光效高压钠灯和金卤灯取代高压汞灯和普通高压钠灯,例:功率为400W的高压汞灯、高压钠灯,高光效高压钠灯(飞利浦系列)它们的光通量分别为22000LM、48000LM、54000LM,分别提高118%、13%,节能效果显而易见;③采用LED灯取代传统的霓虹灯,其特点是:亮度高;可通过控制器达到多种色彩和图案的变化;功耗小,寿命长,同等面积LED灯功率仅为霓虹灯的10%-20%,寿命却是霓虹灯的5—10倍;维修方便、简单。
4.2 灯具:选用IP防护等级高,反射效率高的照明灯具。
4.3 电器:气体放电灯具有负的伏安特性,所以必须串联镇流器工作,通常的电感镇流器功耗大,可达到灯本身消耗功率的10%以上,且功率因数为50%左右。①通常情况为在每支灯上并联电容进行补偿使功率因素提高到85%以上;②采用电感节能整流器取代普通镇流器,可节能5%左右;③2002年部分厂家推出电感调光镇流器,它是在镇流器中多设置一个抽头,利用调节器预设的时间调整输出电压,从而调整输出电流达到节电目的,现有400W→250W、250W→150W两种规格,其特点是:节能效果显著、照度均匀、尤其适宜旧街道改造。
4.4 电子镇流器取代电感镇流器。
5 路灯控制柜节能
路灯节能控制柜安装于线路前端,可通过内置的智能控制器或可编程控制器、时间继电器、光敏控制器等,对节电系统的工作曲线进行自动控制,从而轻松调控整条线路上的负载,节电率高达40%。
6 优化配电线路节能
路灯线路系统较长,线路损耗、压降都一定程度影响了路灯的照度,浪费了电能,因此在设计线路时选用较粗的电缆截面,适当增加线路的负载能力,不仅为以后灯箱广告、景观照明留下余量,同时能有效减小压降与线路损耗,既延长整个线路系统的寿命,减少了维护维修率,还节约了电能。
7无功补偿节能
无功功率增加了变压器及导线的容量,由于装置及导线饿电阻,无功电流变成热而直接损失,因此提高功率因数,减少无功功率成了节能很必要的手段,通常采用安装合适的电容,提高功率因数达到节能。
8 推广绿色照明光源
随着经济发展,我国的照明用电将大幅度提高,绿色节能照明的研究应用,将越来越受到重视。太阳能LED照明灯具作为冷光源产品,具有性价比较高、绿色环保、安全可靠、质量稳定、使用寿命长、安装维护简便等特点,可广泛应用于绿地照明、公路照明、广告灯箱照明、城市造型景观照明及家居照明系统,但太阳能LED照明灯具一次性投入较高是其发展的瓶颈。
目前,照明消耗约占整个电力消耗的20%左右,降低照明用电是节省能源的重要途径。为实现这一目标,业界已研究开发出多种节能照明器具,并取得了一定的成效。但是,距离“绿色照明”的要求还较远,开发和应用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源势在必行。
根据城市路灯照明的实际情况,采用节能高效的节能灯、LED路灯、太阳能灯等,在合适的道路,选用较好的产品,代替原有的低效有害光源,可以很好地达到路灯的节能。
9 采用智能化集中控制
城市照明的智能化控制,特别是路灯“三遥”监控系统的发展,对路灯节能起到了巨大的推进作用,利用计算机、有线或无线得传输方式,动态的对路灯远距离实施监控和管理,能够准确的报出故障,合理的开关灯,十分有效地达到路灯的节能目的。
作文八:《浅谈路灯供电系统的节能》3500字
摘 要 本文从维护工程实际出发,分别从路灯布置方式、配电系统、灯具配件等节能途径和方式,就如何以科学、合理的设计,实现道路照明系统节能,阐述个人的一点体会。
关键词 路灯 系统节能 照度 电容补偿
1、引言
近年来,随着城市建设的快速发展,道路照明设施的规模及数量越来越大,道路照明耗电随之迅速上升。
以常德市为例,2005年统计的城市照明光源标称总功率为2875千瓦,镇流器损耗按光源安装总功率18%计算,照明线路损耗按5%考虑,路灯每年亮灯小时数按4000小时计,则:
路灯系统电气安装总容量为2875x(0.18+0.05)=531.88千瓦。
路灯系统每年耗电为531.88x4000x10-4=2127.75万度
由上可见,路灯系统的耗电相当可观。因此,道路照明节电已成为日益受到重视的话题。近年来很多地区发生的日益严重的电荒,更使许多部门认识到这一当务之急。
2、合适的照度
选择合适的照度标准是我们在道路照明节电工作中首先需要重视的问题。它包括两个方面:其一是为所设计的道路选择合理的照度标准值;其二,应以照明功率密度(LPD)作为照明节能的评价指标。我们不难观察到,国内不少城市道路照度偏高,既增加了路灯照明的耗电,也削弱了道路两侧景观照明的效果。
根据建设部行业标准CJJ45-2006《城市道路照明设计标准》以及我们的实践经验,可视道路所在城市的性质和规模、交通信号的完善程度、道路与周边环境分隔状况严格按《设计标准》的要求合理选择照明标准值和功率密度值。
照度标准确定后,如何进行照度计算,是设计师们头疼的问题。常规的利用系数法计算粗糙,且无法确定均匀度。手工逐点计算法计算精度虽高,但需要收集大量的灯具资料,计算工作量很大。以上两种计算方式在工程实践中均不适用。笔者建议,目前已有多家国内外灯具厂家编制了照明计算软件,计算中虽然只能对相对应厂家生产的灯具进行照度计算,但对于路灯系统设计还是有参考意义的。建议在设计中选择一到两套软件对照度进行计算,从而快速方便地确定灯具布置形式、杆高、路灯间距、光源容量,实现合适的照度,避免或减少路灯系统设计的盲目性。
3、电容补偿
路灯采用的光源,基本是气体放电灯,其功率因数相当低,一般在0.45以下,从而使回路电流大,在线路上产生的损耗相当可观。《城市道路照明设计标准》中,要求气体放电灯应加电容补偿,补偿后功率因数应不小于0.80,但标准中并没有明确是在路灯电源处集中补偿,还是在灯具处分散补偿。目前国内城市路灯系统采用的电容补偿方式两种均有。笔者认为,由于路灯设施是均匀分布在道路纵向两侧,由路灯电源至路灯灯具的低压配线较长,道路照明系统产生的损耗主要发生在这一段。如采用路灯电源处集中补偿方式,并不能减少低压配线的耗电。而采用单灯分散补偿,无疑减少了路灯电源至路灯灯具这一段线路上产生的损耗,将起到较好的节电效果。电容量与路灯常用光源一高压钠灯的配套建议按表一选择,补偿后单灯功率因数将不小于0.85.
(表一)
4、关闭部分光源隔盏亮灯
这种方式节电效果直接而且显著,节电运行时段节电达50%,总体约在30%左右。在电力紧张的背景下,政府出台了一些文件,要求在后半夜,采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的措施,关闭部分电源。笔者认为,这只能作为缓解电力紧张局面的权宜之计。因为,“亮一隔一”或“亮一隔二”对交通、行人安全、对维护社会治安产生不利影响。七十年代的世界性能源危机中,日本曾在道路上进行间隔点灯,结果导致治安混乱、道路交通事故的大幅上升。另外,这种方式由于需要在同一路径上敷设两根路灯供电电缆,也增加了建设投资。因此,应区别于不同灯杆布置方式,慎用关闭部分光源间隔亮灯的方式。
常规灯杆布灯时,往往采用车道侧单光源灯具。灯杆布置有单侧布置、交错布置、对称布置。采用单侧布置,则后半夜车道明暗悬殊,照度均匀度远低于道路照明设计标准的要求。如某单侧布灯的工程,前半夜全亮时均匀度高达0.53,采用“亮一隔一”后均匀度则下降至0.07.我们不应顾此失彼,单侧布灯时不宜推广关闭半数光源的方式。
采用交错布置、对称布置,虽然均匀度稍差,但若选择配光合适的灯具,均匀度还是可以达到或略低于道路照明设计标准的要求。工程实践中,可根据车道宽度、道路交通量、周边人流量等,有选择性地使用这种方式。
在照度要求高、机动车道较宽的快速路、主干路上,常规灯杆布灯时,可考虑采用车道侧同杆双光源灯具方案,两个光源可等功率或不等功率。采用这种布灯方案时,上半夜两个光源全亮,后半夜关闭其中一个光源。这种方式,对照度均匀度基本没有影响,单侧布置、交错布置、对称布置时,均可采用这一方案。
5、节能型电感镇流器
采用气体放电灯的路灯照明系统中,除光源自身的功耗外,与气休放电灯配套的电感镇流器也要消耗一部分电能。电感镇流器的工作效率高低、节能与否,对路灯照明系统的能耗高低有一定的影响。相对于传统的电感镇流器而言,环形电感镇流器,由于其采用圆环形铁芯和线圈,使环形铁芯卷片的几何形状与磁力线回路和曲线更加适应,磁路分布更趋合理,进一步改善了磁通,降低了铁损,减少了总的电力消耗,可广泛适用于高压钠灯、汞灯和金属卤化物灯。需要注意的是,这种方式仅仅是减少了镇流器的损耗,对路灯系统电耗中占主要比例的光源的电耗并没有减少。钠灯用环形电感镇流器与传统电感镇流器电能损耗比较详见
表二:
6、智能光源降压一稳压一调光技术
智能光源降压一稳压一调光技术,是将装置安装在路灯配电回路的起端,在前半夜控制路灯回路为全压,接近午夜时分,开始降低回路电压,在后半夜车稀人少时,进一步降低电压。它的节电原理有二,其一是高压钠灯的亮灯维持电压低于200V,因此降低回路电压光源不会熄灭;其二是由于后半夜电网用户少,负荷低,电网电压高于220V,而过压将额外消耗部分电能,采用该装置则避免了这部分的浪费,根据工程实践,它的节电效果在5%左右。采用这种装置,不仅节约了电能,不影响照度均匀度,而且能够避免光源过压运行,延长了路灯寿命。需要注意的是,这种方式是对配电回路降压,回路内所有灯具都将在低电压运行,应注意以下问题: ①随着使用时间的增加,光源端电压及电流等电气参数发生变化,同时光源本身质量上又具有离散性,降电压运行时就可能出现同一回路中一些灯具灭灯的现象;②路灯配电回路供电半径长达800米,随着灯具与供电端距离的增加,电压逐渐下降,若线路设计不当,有可能出现远端电压不能满足光源所需正常维持电压的情况;③路灯系统中往往会外接公交站台广告灯箱、电话亭照明,而这些照明由于功率小,一般采用直管型荧光灯或紧凑型荧光灯,低于正常工频电压时,这些光源不能正常工作。④回路中接有电动升降式高杆灯时,由于电动装置为感性起动特性,起动电流大,与这种装置过载电气特性不匹配。
7、可变功率镇流器
可变功率镇流器,利用气体放电灯在工作电流适当减少时仍能正常运行的原理,通过后半夜增加镇流器电抗,从而降低光源电流,减少路灯系统中占主要比例的光源的电耗,达到路灯系统整体节能的效果。
7.1降功率控制原理(可变功率镇流器工作原理见图)
图 可变功率镇流器原理框图
图右边的虚线框为标准的路灯设备电路图,左边虚线框为节能型单灯控制器框图。其中电子开关用来控制路灯降功率投入。其工作过程如下:1)正常情况下,LCU控制电路控制电子开关闭合(短路),外部电压直接通过电子开关加到路灯电路上,使路灯工作在额定功率状态。2)降功率控制情况下,控制电路控制电子开关打开(开路),控制外部电压只能通过降功率电感加到路灯电路上。此时,路灯电路感性负载增加,路灯工作电流降低,从而使路灯功率下降,耗能降低,达到节能的效果。3)当电网电压偏低或光源状况不佳,降功率运行将可能出现闪烁时,即使在降功率运行时间段,控制电路会自动控制电子开关在闭合状态,避免路灯熄灭。
7.2节能控制方案设计及节能效果分析
不同的节能控制程序会产生不同的节能控制效果,按每天照明11小时,前5小时处于正常照明状态,后6小时处于节能照明状态。各功率光源节电效果如表4:
这种方式由于是在灯具内安装,适用于各种路灯布置方式和光源组合方式。
对于原有道路照明工程,可采用附加型变功率镇流器进行改造,其优点是不需要更换原灯具配套的镇流器。既方便改造施工,又降低系统改造造价。
可变功率镇流器方式,具有智能光源降压一稳压一调光技术的优点,也避免了智能光源降压一稳压一调光技术的缺点,值得推广。
8、小结
以上对路灯系统的节能方式进行了探讨,有助于道路照明系统合理用电,使路灯工程既满足其功能性要求,又能够实现最大限度的节能。
作文九:《城市路灯管理中的节能模式》2500字
城市路灯管理中的节能模式 城市路灯管理中的节能模式
孙学贞
(山东省章丘市市政设施管理所,山东 章丘 250200)
摘 要:我国的城市发展建设脚步越来越快,经济水平也不断提高,所以人们对周边的生活质量也提出了高要求,节能环保已经成为当下最受人们关注话题。城市中的节能路灯也是节能环保中的一个组成部分。基于此,本文针对城市路灯管理中的节能模式进行讨论。
关键词:城市路灯;节能管理;模式分析
从有关数据可以看出,全国的总用电量上看,有15%的用量来自城市照明用电。目前,各种能源的价格一直处于上涨趋势,城市路灯用电费用、比例、指数等都给政府财政及电网增加了很大的负担。所以,相关人员在管理城市路灯的工作中,要能明确认识到城市路灯节能问题的重要性,不断增强节能意识,让城市路灯早日实现真正的节能化。
1 我国目前城市路灯管理中存在的问题
LEO白光技术一直在不断的完善,就目前来说已经比较成熟,但是想要把这种技术巧妙的运用到城市的照明中仍然存在一些问题及困难。因此,我国现在所用的照明工具仍然是以传统的高压钠为主。现在我国的节能方式一般是采用两种,一种是调压,另一种是半夜灯。这两种节能方式中运用比较早的是半夜灯,所谓的半夜灯其实就是在半夜时,人流量及车流量都很少的时候,将一部分灯给关闭掉,实现节约电能。半夜灯这种节能方式可以说是操作非常简单,且成本很低,但也容易出现照明不均的情况。调压节能的方式不仅可以现实能源的节约,同时还让路灯的寿命得到延长,这无疑是路灯节能中比较理想的方式。自耦降压及间闸管斩波型是传统的两种调压方式。晶闸管斩波型的调压方式一般是分时段完成的,且电压的调整和调整速度非常快,准确率较高,可以说是一种体积小、投资少的方式,但是这种节能方式会产生大量的谐波污染,对电网造成很大的危害。自耦降压的调压方式可以弥补晶闸斩波型的这一缺陷,但是其本身只能固定的进行降压工作,升压及稳压还不能真正实现。因为这两种调压方式都不够完善,所以一直以来都得不到大力推广。目前运用最多的就是交流斩波调压的新型节能方式,这种方式不仅可以有效完成降压及稳压的工作,同时还降低照明维护的费用,让照明灯具的寿命得到延长。最近几年智能化的城市路灯方式也得到了大力的推广,它不仅能实现路灯节能的目标,更重要的是它本身就是一种绿色降污的方式。
2 城市路灯节能管理模式建议
2.1 制定标准城市照明标准
设定出明确的城市照明标准才能顺利的开展城市路灯节能工作。因此,城市路灯的各个管理部门一定要按照相关的管理标准进行设定,其实在设定标准的时候并不是标准越高就越好的。过高的标准设定会导致能源浪费的情况出现,完全达不到节约能源的目的。所以,管理城市路灯的工作人员必须要清楚的了解不同的干道及住宅区等路面的照明需要,制定出合理的照明实施方案,让路灯的作用充分发挥出来,同时也有效的控制电力资源。
2.2 合理选择优质光源
选择合理优质的光源能保证城市路灯节能目标的有效实施。社会经济的不断发展与进步,绿色光源的选择问题也是备受关注。我国目前针对照明节能问题已经研发出了许多的照明灯具,但还是没能真正实现绿色照明。所以,在研发时可以借鉴国外成功的技术及经验,不断开发新的能源,尽早研发出能真正实现绿色照明的灯具,让城市路灯节能工作得到进一步完善。比如:可以采用EMC模式更换新的高效节能光源,可以有效地保证多方的利益。用LED灯具来替换传统的高压钠灯和金卤灯以实现节能的效果。
2.3 实现智能化管理
目前的城市发展越来越数字化,所以为城市照明安装监控系统,有效的进行控制已经成为必不可少的方式。城市照明如果安装起节能的监控系统,可以完成远程测试的工作,对照明进行有效的管理,这种监管方式不仅节约了人力消耗,也控制了能源,实现了真正的智能化、自动化的照明管理,让城市路灯节能工作得到进一步完善。
2.4 缩短供电距离降低供电损耗
路灯的线路过长及线路的损耗问题等都会直接的影响到路灯的照明质量。因此,在选择电缆线时一定要选择比较粗的,这样才能降低线路损耗,让路灯的使用时间得到延长。智能灯管节电器是目前运用最为广泛节能设备,利用相关的电子技术对整个路灯的供电系统进行全面优化,从而形成良好的照明,实现真正的节能。
2.5 采用智能装置做好降压稳压工作
照明度受到了电压及电网好坏的直接影响,电压波动过大会影响到交通安全的问题,同时也会造成能源浪费的情况发生。智能光源装置能有效的降压稳压,当半夜人流量少、电压波动很大时就可以启动这个装置,有效的降低电压且不影响照明度,更好的完成节能工作。比如:我们可以采用回路控制器,让路灯管理工作人员,按照相应的需求,来对整条回路进行变压处理。不仅可以实现路灯节能,还可以减小投资成本。针对回路控制器容易出现的电网电压过低的问题,应该加强管理工作人员的培训,利用好回路控制器更好地起到升路灯节能的目的。
2.6 认真做好路灯控制工作
合理的控制路灯也是城市路灯节能中不必可少的环节,所以,对城市路灯的控制工作一定要有所重视。人行道上我们可以采用半夜灯的方式,而机动车道上必须采用全夜灯的方式。机动车道上的灯具可能选用双光源的,这样不仅能减少消耗,同时也能更好的完成节能工作。通过合理的规划,针对城市路灯照明进行重点、时段、明暗程度的合理规划,促进城市路灯照明的建设发展更具针对性和系统性。
2.7 合理分配光源
只有城市路灯管理工作做好的,才能保证能源节约的有效开展。在路灯的管理工作中,光源的分配工作尤为重要,必须合理的运用电能,降低眩光情况的发生。我们可以通过采用新型材料来提高城市路灯的使用效率。比如:具有较高反射率的铝板,或者采用透光性能较为优良的玻璃等。
3 结语
节能环保也是我国经济发展中的重要工作之一,所以城市路灯照明的管理必须要有所重视。选择设备一定要合理,不断的研究出新的节能方式,掌握有效的控制方式,在能源危机出现时能及时处理,加快建设节约型社会的步伐,让社会、经济、环保能够共同发展。
参考文献:
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作文十:《路灯节能智能控制器的设计》7900字
2009年 12月 第 20卷 第 4期
照明工程学报
ZH AOMI NG G ONG CHE NG X UE BAO
Dec. 2009 V ol 120 N o 14
路灯节能智能控制器的设计
于书敏 贾存良
(中国矿业大学信电学院 , 江苏徐州 221008)
摘 要 :分析了城市路灯照明耗电大的现状 , 提出了一种基于单片机 PIC16F877控制的路灯节能控制器的设计方 案 。 介绍了路灯控制系统的节能原理 、 硬件电路的设计和软件部分的主程序流程图 。 该系统能延长灯具寿命 , 具有 可靠性高 , 成本低 , 节电效果明显等优点 , 可以明显提高路灯的用电效率 。
关键词 :道路照明 ; 单片机 ; 节能
Design of E nergy E conomizer of I ntelligent Street Lamp Y u Shumin
(China Mining sity o f
This of bigger energy consum ption of urban road lighting , put forward the disign of of intelligent street lam p based on PIC16F877microcontroller control. It introduces the w orking theory of the energy 2saving street lam p control system 、 the design of the hardware circuit and the main procedure control flow chart. This system has such advantages as long life , high reliability , low 2 cost , energy 2saving and can significantly im proved the street lam ps ’ electricity efficiency.
K ey w ords :road lighting ; microcontroller ; energy 2saving
引言
路灯是我国经济发展和国家建设中必需的用电 设备 , 它在我国的整体用电量中所占比例比较大 , 目前我国照明消耗的电能约占电力生产总量的 10% ~20%, 而城市公共照明则在照明耗电中占 30%的 比例 。 据统计显示 [1], 我国在路灯照明方面每年消 耗超过 1000亿元的电费 , 其发展速度十分惊人 。道 路照明的节能问题已经引起了照明科技领域众多研 究机构和企业的高度重视 。
我国大部分城市路灯都采用 “全夜灯”的方式 照明 , 造成的电能浪费巨大 。 本文根据“ 按需供电 , 在保证照明效果的情况下亮着灯节电”的思想 , 提 出一种分时控制的节能路灯控制器的设计方案 。 1 智能路灯节能控制器的总体方 案设计
路灯节能控制器所实现的功能为 :
111 分时控制
路灯控制器能根据时间来控制开关灯并调整路 灯的供电电压 。各地区由于所在纬度不同 , 每天日 出日落的时间都是不同的 。根据天文年历可以查出 一个地区一年内日落日出的时间 。在误差允许范围 内 , 又可以将一年大致分为三个季节段来对路灯进 行控制 , 每个季节段有着不同开关灯时间 。从开灯 到关灯 , 根据当地交通情况 , 又可大致分为三个阶 段来对路灯进行控制 , 比如 :交通高峰期 (晚上 20:00~22:00) , 交通正常期 (晚上 22:00~01:00) 和交通低谷 (凌晨 01:00~天亮 ) 。交通高峰期 ,
为保证足够的照度 , 应让路灯工作在最佳状态 , 此 时路灯的工作电压应为其额定电压的 93%。这是因 为光源的寿命随着工作电压的升高而减少 , 当路灯 工作在 93%额定电压时 , 其寿命提高两倍 , 照度只 降低 5%。 而人眼对光线的感觉与光线照度成对数 关系 , 当光线照度减少 10%时 , 人的视觉感觉减少 还不到 1%, 人眼很难觉察到 [2]。所以路灯工作在 额定电压的 93%, 既可保证照度 , 又可使路灯寿命 大大延长 , 是路灯的最优工作状态 。交通正常期和 交通低谷期则分别将路灯工作电压控制在额定电压 的 88%和 80%。 分时控制的各个时段分配形式如表 1所示 。
表 1 路灯分时控制时间表
各季节段起止时间 路灯开启
时刻
全压启动
时间
第一档起始
时刻
第二档起始
时刻
第三档起始
时刻
路灯关闭 时刻
季节段
起始 终止
月 日 月 日
时 分 分钟 时 分 时 分 时 分 时 分
一 10060303180551810215001000650
二 03040601182051825220001000600
三 06021006190051905221001000511
112 电压监控
一般情况下 , 路灯的分时控制可以取得不错的 节电效果 。 但由于各地区的电力供应略有不同 , 些地区的电网电压偏高 , ,
。路灯节能控 制器能对电网电压进行实时监控 , 与分时控制配合 起来 , 取得了良好的效果 , 具体做法如下 :在交通 高峰阶段 , 路灯应保证足够的亮度 。正常情况下 , 路灯应投入第一档运行 。但如果此时电网电压偏低 (比如低于 208V ) , 则路灯应全压运行 ; 如果电网电 压偏高 (比如高于 236V ) , 则路灯可以跳过第一档 , 直接投入第二档运行 。 (注 :为了防止档位的频繁切 换 , 当监测到电网电压 208V 或高于 236V 时 , 应延 长一段时间重新判断后再做决定 ) 。在交通正常阶 段 , 要兼顾照度和节电效果 。正常情况下 , 路灯应 该投入第二档运行 。 但如果电网电压低于 208V , 则 路灯 可 以 返 回 第 一 档 运 行 ; 如 果 电 网 电 压 高 于 242V , 则路灯直接投入第三档运行 。这里同样要考 虑延时问题 。 在交通低谷阶段 , 重点考虑节电效果 。 正常情况下 , 路灯应该投入第三档运行 。只有当电 网电压过低时 (比如低于 195V ) , 路灯才返回第二 档运行 。
113 多种电工参数的检测
控制器可以检测多种电工参数 , 包括各相电压 的有效值 , 各相电流的有效值 , 各相有功电能等 。
, 掉电保存 。
114
, 通讯距离可达 1200米 。 , 电流和有功电能上传到附近的中央监 控室 , 每分钟刷新一次 。
115 旁路模式
该路灯控制系统可以工作在旁路模式和省电模 式 。 当系统检测到接触器线路故障时 , 自动切换到 旁路模式供电 。旁路模式下 , 交流电不经过控制器 和自耦变压器而直接对路灯进行供电 。
116 故障自诊断及报警
系统具有简单的故障自诊断及报警功能 。发生 故障报警时 , 控制器一方面将警报信号上传到中央 监控室 , 一方面在数码管上显示对应的报警标志 , 指出故障所在 。 控制器将自动切换到旁路模式 。 整个路灯节能控制系统是由控制器和三个自耦 变压器 (分别对应 L1, L2, L3三相 ) 组成 , 其中每 个自耦变压器的输出电压由四个档位 , 分别为全压 , 降压 7%, 降压 12%和降压 20%。控制器通过控制 3个接触器来选择自耦变压器不同的档位 , 如图 1所示 。
图 1中 , 接触器 C J1闭合 , 系统进入省电模式 ; 打开 , 则系统自动进入旁路模式 。在省电模式 , 即 在 C J1闭合情况下 , 接触器 C J2闭合 , 路灯开启 , 此时为全压供电 ; 然后 , 闭合接触器 C J3, 路灯投 入一档运行 ; 闭合 C J4和 C J5, 路灯分别投入二档和 97
第 20卷第 4期 于书敏等 :路灯节能智能控制器的设计
图 1 自耦变压器接线示意图
三档运行 。 接触器 C J2打开 , 则路灯关闭 。
2 控制电路的硬件设计
控制部分主要由电量检测 , 实时时钟 , 键盘显
示 , 铁电存储器 , 数字量输入输出以及通讯接口等
部分组成 , 其硬件框图如图 2所示
。
图 2
图 3 DS1305与单片机 PIC16F877的接口电路
211 单片机
[2]
单片机采用 PIC16F877, 8k ×14的 Flash (8位的 Flash (闪速 ) , 其擦写次 数上万次 , 数据保存时间大于 40年 。具有指令少 、 执行速度快等优点 , 提供了同步串行口 (SSP ) , 包 括了 SPI 主控模式 , 与 IIC 功能的主控和从动模式 , 适合于本设计的应用 。
, 电流有效值 和有功电能进行测量 。为了减小软件开发的难度并 提高测量精度和系统的可靠性 , 这里采用了珠海炬 力集成电路设计有限公司生产的高精度三相电能计
量芯片 ATT 7028[3]
。 它能够直接测量多种电工参数 , 如各相的电压有效值 , 电流有效值 , 各相有功电能 等 , 起测量结果存放在片内的相关的寄存器内 。该
08 照明工程学报 2009年 12月
芯片具有一个 SPI 总线接口 , 可方便地与外部的单 片机连接 。 用户可以通过 SPI 总线读取各个电工参 数的测量结果 。 213 时钟电路
路灯控制器需要每分钟读取一次当前的某些电 工参数 , 进行相应的保存 ; 并根据当前时间控制路
灯的开闭以及自耦变压器档位的切换 。因此 , 控制 器需要知道当前的时间 , 包括年 、月 、时和分 。这 里采用了美国 DA LLAS 公司的串行带报警功能的实 时时钟芯片 DS1305, 它具有年 、月 、日 、时 、分 、 秒以及星期等时间信息 , 并可以自动对小月和闰年 进行调整 。 DS1305与单片机 PIC16F877
的接口电路
4 接触器驱动与检测电路
如图 3所示 。 214 键盘显示电路
显示器采用 128ⅹ 64LC D 显示器 , 个数据可分屏 显示 , 显示器与单片机的接口是 4线式串行数据传 输方式 。 键盘采用 4ⅹ 4矩阵式键盘 , 共 16个键 , 通过键盘可设定系统时间 , 稳定电压 , 开关路灯时 间等参数 。
215 数字量的输入输出通道
数字量输入输出通道用来控制接触器的闭合 , 检测接触器的状态和点亮 LE D , 如图 4所示为接触 器驱动与检测电路图 。
图 4中只给出 C J2的驱动电路 , C J3~C J5的驱 动与 C J2类似 。 C J1~C J5分别对应省电 Π旁路模式 、 开关 、 一档 、二档 、和三档 。下面以控制开关灯的 接触器 C J2为例 , 说明其控制和检测的工作原理 :当 RD0输出高电平时 , 中间继电器 Relay2触头闭 合 , 从而使接触器 C J2线圈回路通电 , 接触器主触 头闭合 , 路灯开始工作 。当 RD0为低电平时 , 接触 器 C J2线圈回路断开 , 触头打开 , 路灯被关闭 。这 样 , 当接触器 C J 2的主触头闭合时 , 辅助触头 F2也闭合 , 从而 RD4端口为高电平 。比较 RD0和 RD4的状态就可以判断出接触器 C J2
所在的控制回路是
图 5 主程序流程图
1
8第 20卷第 4期 于书敏等 :路灯节能智能控制器的设计
否工作正常 。 在光隔的前向回路串联一发光二极管 ,
用来指示当前接触器的工作状态 。
216 通讯电路
路灯控制器要把当前时间、 电压电流值等参数及
时上传到附近监控室的上位机上 , 实时显示并载入数
据库。 由于控制器与监控室距离较远 , 所以控制器和
上位机之间采用了工业上常用的 RS 2485通信。
3 控制电路的主程序
主程序主要对单片机 I ΠO 端口 、串行口及各器
件进行初始化 。其次 , 各芯片初始化程序是通过调 用相应的子程序 , 从而对其功能和控制字进行初始 设置 。 主程序如图 5所示 。
311 实时时钟中断
实时时钟为 RB4口电平中断 。首先 , 系统将从 DS1305中读取当前时间 , 从 ATT 7028中读取实时电 量数据 , 然后根据当前时间决定是否将实时电量数 据存入铁电存储器中 ; 其次 , 根据当前时间决定是 否应该进行档位切换操作 ; 再次 , 系统将对电压进 行监控 , 当路灯的供电电压连续五分钟高于本档位 运行电压的上限 , 则切换至较低档位 ,
低于本档位
图 6 实时时钟中断程序流程图
(下转第 92页 ) 28 照明工程学报 2009年 12月
March 2009im plementing Directive 2005Π32ΠEC of the European Parliament and of the C ouncil with regard to ecodesign requirements for fluorescent lam ps without integrated ballast , for high intensity discharge lam ps , and for ballasts and luminaires able to operate such lam ps , and repealing Directive 2000Π55ΠEC of the European Parliament and of the C ouncil [2]C OM MISSI ON REG U LATI ON (EC. ) N o 244Π2009of 18 March 2009im plementing Directive 2005Π32ΠEC of the European Parliament and of the C ouncil with regard to ecodesign requirements for non 2directional household lam ps [3]DIRECTI VE 2005Π32ΠEC OF THE E UROPE AN PAR LI AME NT . AND OF THE C OUNCI L of 6July 2005 establishing a framew ork for the setting of ecodesign requirements for energy 2using products and amending C ouncil Directive 92Π42ΠEEC and Directives 96Π57ΠEC and 2000Π55ΠEC
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(上接第 82页 )
运行电压的下限 , 则切换至较高档位 ; 最后 , 在每 次实时时钟中断时 , 将总电量值通过 RS 2
上位机发送 。
4 结论
智能路灯控制器是根据不同季节 , 不同时段的 广场或路面的照明的需要 , 合理配置了灯具的亮灭 方案 , 可实现路灯的定时自动开关 , 亮度的定时自 动调整 , 从而达到既节约电能又延长了灯泡的寿命 的目的 。 智能路灯节能控制器可控制一盏路灯或一
, RS 2
, , 实时控制 , 可方便 , 具有广泛的 。
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[3]江雪山 . 新颖智能路灯控制仪 . 家庭电子 [J].2005, 10(1) :38~39
2010广州国际照明展览会
2010年 6月 9至 12日 , 中国广州 , 中国进出口商品交易会琶洲展馆 , 亚洲最全面的照明业盛会迎来 15周年 。
广州国际照明展览会是亚洲最大及最全面的照明业界盛事 , 将于 2010年 6月 9至 12日在广州中国进出口商品交易会琶洲 展馆隆重举办 。
由广州光亚法兰克福展览有限公司主办 , 广州国际照明展览会明年将步入第十五届 。 经过多年来的努力 , 展会早已成为 照明业界人士采购之首选 , 吸引着来自世界各地的建筑师 、 建设规划师 、 照明业零售商和批发商莅临参观 。
法兰克福展览 (上海 ) 有限公司总经理曹建生先生解释道 :“ 广州国际照明展览会远不止是一个商贸展会 , 还是一个全世 界照明业界人士汇聚一堂的地方 。 展会汇聚了亚洲多元化的照明产品 、 技术及服务 , 加上备受推崇的同期活动 , 吸引全球照 明界的领军企业前来 。 唯有在这里 , 观众及参展商可同时一览目前亚洲以及环球照明产业的现状 。 ”
尽管全球经济放缓 , 2009年的展会成绩仍为历届之冠 , 吸引了 52, 795名来自 111个国家及地区的观众 , 以及 1, 543家 来自 26个国家及地区的参展商 , 展出面积达 110, 000平方米 , 占满 11个展馆 。
一如既往 , 2010年的展会继续获得多个国际及国内的行业协会的鼎力支持 , 包括中国照明学会 、 中国照明电器协会 、国 际照明设计师协会 (I A LD ) 及国际灯光城市协会 (LUCI ) 等 。 而亚洲太平洋电气工事协会联合会则首次成为展会的支持单位 , 该协会由亚太区 14个相关协会联合组成 。 他们的参与将进一步帮助企业开拓国际市场 。
扩大产品专题馆 , 提高采购效率 , 2010年照明展获得美国商务部认证 。
2010年的展品类别将包括 :
3专业照明 3装饰照明 3LE D 技术
3专业灯光 3光源 3电灯附件
3照明控制系统 3照明生产设备 、 仪器 3新闻媒体
29 照明工程学报 2009年 12月
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