節(jié)能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對當(dāng)前路燈系統(tǒng)為了更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的母的，采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對路燈控制系統(tǒng)進(jìn)行自動控制和節(jié)能控制。該系統(tǒng)具有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。最關(guān)鍵的研究就是如何利用可控硅進(jìn)行強(qiáng)弱電之間的轉(zhuǎn)換。

【關(guān)鍵詞】可控硅 STC12C5A60S2單片機(jī) 路燈控制

1 總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)總體框架包括控制中心、控制中心與電力網(wǎng)接口、路燈。圖1列出了節(jié)能路燈控制系統(tǒng)的構(gòu)成，它主要由6個(gè)部分組成：單片機(jī)控制模塊、可控硅控制模塊、穩(wěn)壓電源模塊、光敏電阻傳感器模塊、路燈與鍵盤、光耦隔離模塊。首先利用穩(wěn)壓電源模塊將220V、50HZ市電轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)工作的直流5V電壓。光敏電阻傳感器上的數(shù)據(jù)通過信號轉(zhuǎn)換后，被采集到單片機(jī)自帶ADC模塊中，單片機(jī)通過數(shù)據(jù)對可控硅導(dǎo)通角進(jìn)行控制。同時(shí)可以根據(jù)用戶實(shí)際需要通過按鍵手動進(jìn)行路燈光強(qiáng)改變。為防止系統(tǒng)跑偏，單片機(jī)與外界控制時(shí)需要光電耦合器進(jìn)行光電隔離。單片機(jī)控制可控硅工作根據(jù)其編寫的控制程序。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 過零檢測電路

過零檢測的作用是給主芯片提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的起點(diǎn)是零電壓，可控硅導(dǎo)通角的大小就是依據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。也就是說每個(gè)導(dǎo)通角的導(dǎo)通時(shí)間是從零電壓開始計(jì)算的，導(dǎo)通時(shí)間不一樣，導(dǎo)通角度的大小就不一樣。過零檢測電路如圖2所示。

如圖2可以看到經(jīng)過整流電路后，輸出形成脈動直流波形。當(dāng)ZERO點(diǎn)電壓大于0.7V時(shí)，NPN三極管導(dǎo)通，在三極管集電極形成低電平，當(dāng)ZERO點(diǎn)電壓低于0.7V時(shí)，三極管截止，三極管集電極通過上拉電阻形成高電平。這樣通過三極管的反復(fù)導(dǎo)通、截止，通過ZERO點(diǎn)連接單片機(jī)中斷口實(shí)現(xiàn)過零檢測。波形圖如圖3所示。

2.2 路燈控制模塊

該系統(tǒng)的外控制模塊主要由光電耦合器和可控硅組成，光電耦合器用以系統(tǒng)與外界的隔離作用。因?yàn)榭煽毓璧腁1、A2端是接220V市電，控制端G與單片機(jī)相連。一旦沒有光電耦合器做隔離作用系統(tǒng)很容易跑“死機(jī)”。外電路控制模塊如圖4所示。

3 節(jié)能路燈控制系統(tǒng)的軟件處理

軟件總體設(shè)計(jì)：系統(tǒng)監(jiān)控程序是控制單片機(jī)系統(tǒng)按照預(yù)定操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)的程序，是整個(gè)系統(tǒng)程序的框架，在該系統(tǒng)中，單片機(jī)的主要任務(wù)是用來控制可控硅運(yùn)行狀態(tài)和操作者按下不同的按鍵后，執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，各個(gè)任務(wù)執(zhí)行的先后順序取決于鍵碼。根據(jù)這樣的功能和操作方法，程序總體結(jié)構(gòu)采用鍵碼分析作業(yè)調(diào)度型，即作業(yè)調(diào)度完全服從操作者的意圖，操作者通過光敏電阻的變化，單片機(jī)對采集數(shù)據(jù)的分析發(fā)出作業(yè)調(diào)度命令，監(jiān)控程序接收到控制命令后，通過分析啟動對應(yīng)的作業(yè)。軟件設(shè)計(jì)流程如圖5示。

單片機(jī)和PC機(jī)之間采用自定義串口協(xié)議，采用半雙工通信方式來協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)接收到PC機(jī)命令并解釋命令，從而控制可控硅和路燈執(zhí)行操作。

該系統(tǒng)中路燈和可控硅作為命令執(zhí)行者，主要根據(jù)光敏電阻對外界的感應(yīng)，單片機(jī)對其做出相應(yīng)的分析控制路燈開關(guān)亮滅。單片機(jī)通過ADC采集軟件算法控制以達(dá)到測控的任務(wù)。

4 系統(tǒng)檢測與結(jié)論

在確定光敏電阻正常工作后，改變光強(qiáng)條件測試電壓和光敏電阻的阻值系統(tǒng)測試現(xiàn)場如圖6所示。

該系統(tǒng)采用STC12C5A60S2單片機(jī)完成全部的數(shù)據(jù)采集、處理和對路燈的控制，通過按鍵在本地進(jìn)行控制命令輸入，通過STC12C5A60S2單片機(jī)指令程序控制可控硅改變路燈的亮滅。同時(shí)根據(jù)外部自然條件的改變（自然光強(qiáng)的改變即光控），使光敏器件參數(shù)變化，同時(shí)單片機(jī)做出相應(yīng)控制以控制可控硅改變路燈照明效果。外部采集數(shù)據(jù)通過單片機(jī)自帶的ADC采集光敏器件的參數(shù)變化，通過編寫程序使單片機(jī)做出相應(yīng)的判斷利用可控硅控制照明設(shè)備。實(shí)現(xiàn)對路燈節(jié)能自動控制。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

杜斌（1971-），男，廣西壯族自治區(qū)全州縣人。研究生學(xué)歷。高級經(jīng)濟(jì)師。現(xiàn)為桂林長龍機(jī)械有限公司董事長。研究方向?yàn)殡姎夤こ獭?/p>

作者單位

桂林長龍機(jī)械有限公司 廣西壯族自治區(qū)桂林市 541100