智能路燈控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種智能路燈控制系統(tǒng)，光控電路、鍵盤部分、紅外傳感器檢測部分、故障檢測電路將信號送入單片機(jī)，單片機(jī)處理信號數(shù)據(jù)，單片機(jī)輸出信號到顯示模塊、報(bào)警電路和PWM調(diào)光電路，PWM調(diào)光電路輸出控制信號到LED恒流源部分，LED恒流源部分驅(qū)動LED路燈工作。能根據(jù)路上人車流量的大小和光線的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)路燈的強(qiáng)弱；支路控制系統(tǒng)，能控制支線中各個(gè)路燈的開啟與關(guān)閉；為一個(gè)能自動調(diào)節(jié)光線、自動開啟和關(guān)閉的智能化路燈系統(tǒng)，通過智能的控制大大降低了能耗，達(dá)到節(jié)能功效。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種路燈控制技術(shù)，特別涉及一種智能路燈控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
路燈作為城市亮化工程的主要組成部分，在夜晚，起到了非 常重要的作用。路燈不僅提供夜間交通安全照明，更是維持夜間治安必要的設(shè)施，從路燈設(shè)施的好壞可以看出一個(gè)城市現(xiàn)代化的水平，因此世界各城市對路燈設(shè)施的建設(shè)均非常重視。據(jù)資料顯示，目前我國用于照明的年用電量達(dá)3216億度，約占全國總發(fā)電量的13%，而城市照明(指景觀照明和功能照明的統(tǒng)稱)的年用電量約占全國總發(fā)電量的7% 8%。在這些數(shù)據(jù)的背后隱藏著諸多城市在積極注重城市形象建設(shè)和品位提升的同時(shí)，也造成了城市亮化照明用電消耗的大幅提升。特別是隨著近幾年來能源價(jià)格的大幅上漲，龐大的路燈電費(fèi)開支也成了當(dāng)?shù)卣囊淮筘?fù)擔(dān)，缺電和照明落后成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。近年來，照明節(jié)電問題被列為除動力節(jié)電以外的另一重大節(jié)電項(xiàng)目，這無疑對推動用電節(jié)能工作的開展，具有非常重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)是針對的問題，提出了一種智能路燈控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)燈、根據(jù)環(huán)境明暗自動開關(guān)燈、根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)、由支路控制器分別控制每個(gè)支路的開關(guān)時(shí)間的LED路燈實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能和智能控制的目的。本技術(shù)的技術(shù)方案為一種智能路燈控制系統(tǒng)，光控電路、鍵盤部分、紅外傳感器檢測部分、故障檢測電路將信號送入單片機(jī)，單片機(jī)處理信號數(shù)據(jù)，單片機(jī)輸出信號到顯示模塊、報(bào)警電路和PWM調(diào)光電路，PWM調(diào)光電路輸出控制信號到LED恒流源部分，LED恒流源部分驅(qū)動LED路燈工作。所述光控電路采用光敏電阻和電阻分壓，提取電壓信號，送到由555定時(shí)器組成的施密特觸發(fā)器，555定時(shí)器輸出電平信號送單片機(jī)。所述紅外傳感器檢測部分采用集發(fā)射與接收于一體的E18-D80NK紅外傳感器。本技術(shù)的有益效果在于本技術(shù)智能路燈控制系統(tǒng)，能根據(jù)路上人車流量的大小和光線的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)路燈的強(qiáng)弱；支路控制系統(tǒng)，能控制支線中各個(gè)路燈的開啟與關(guān)閉；為一個(gè)能自動調(diào)節(jié)光線、自動開啟和關(guān)閉的智能化路燈系統(tǒng)，通過智能的控制大大降低了能耗，達(dá)到節(jié)能功效。附圖說明圖I為本技術(shù)智能路燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本技術(shù)智能路燈控制系統(tǒng)控制流程圖；圖3為本技術(shù)智能路燈控制系統(tǒng)中LED燈控制邏輯關(guān)系圖；圖4為本技術(shù)智能路燈控制系統(tǒng)中光控電路圖；圖5為本技術(shù)智能路燈控制系統(tǒng)中傳感器檢測電路圖；圖6為本技術(shù)智能路燈控制系統(tǒng)中恒流驅(qū)動及故障檢測電路圖；圖7為本技術(shù)智能路燈控制系統(tǒng)中鍵盤及液晶顯示流程圖。具體實(shí)施方式如圖I所示智能路燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，系統(tǒng)以單片機(jī)7為核心，輸入部分為光控電路11、鍵盤部分10、紅外傳感器檢測部分9、故障檢測電路8，輸出部分有PWM調(diào)光電路5、顯示模塊I、報(bào)警電路2，PWM調(diào)光電路5輸出控制信號到LED恒流源部分4，LED恒流源部分4驅(qū)動LED路燈3亮。如圖2所示智能路燈控制系統(tǒng)控制流程圖，系統(tǒng)有時(shí)鐘功能，能設(shè)定、顯示開關(guān)燈時(shí)間，單片機(jī)控制整條支路按時(shí)開燈和關(guān)燈；能根據(jù)環(huán)境明暗變化，自動開燈和關(guān)燈，能根據(jù)交通情況自動調(diào)節(jié)亮燈狀態(tài)；并能分別獨(dú)立控制單只路燈的開燈和關(guān)燈時(shí)間；當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)(燈不亮)，單片機(jī)控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號，并顯示有故障路燈的地址編號。單元控制器具有調(diào)光功能，路燈驅(qū)動電源功率能在規(guī)定時(shí)間按設(shè)定要求自動減小。如圖3所示LED燈控制邏輯關(guān)系圖。在規(guī)定的時(shí)間條件成立(開燈時(shí)間)或環(huán)境明暗條件成立(暗到一定程度)的情況下開燈；當(dāng)有物體(如人、車等)通過到規(guī)定的區(qū)域內(nèi)時(shí)燈亮，當(dāng)物體離開規(guī)定區(qū)域時(shí)燈滅，實(shí)現(xiàn)節(jié)能要求。如圖4所示光控電路圖，明暗檢測采用光敏電阻RGl和R12( RP2 )分壓，提取電壓信號，送到由555定時(shí)器組成的施密特觸發(fā)器。當(dāng)環(huán)境暗到一定程度(通過RP2可以方便的調(diào)節(jié))，RG1阻值上升，施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，將電平信號送單片機(jī)處理。CS為抗干擾設(shè)計(jì)，如天暗時(shí)，閃電的干擾，CS使555的2腳電壓不會突變，防止誤動作。D2為指示燈，方便調(diào)試。對環(huán)境光亮度的檢測，將檢測信號送單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)自動開燈關(guān)燈。利用光敏電阻的阻值與光照度呈反比例關(guān)系，采樣其兩端的電壓信號，利用采樣的電壓信號通過施密特觸發(fā)器輸出的TTL電平來控制LED燈的開關(guān)。電路可靠，有效地避免由于短時(shí)間光照劇烈變化引起的誤動作，操作者可以通過電位器方便的進(jìn)行調(diào)試。如圖5所示傳感器檢測電路圖，傳感器采用E18-D80NK紅外傳感器，是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器。檢測到目標(biāo)是低電平輸出，正常狀態(tài)是高電平輸出；檢測距離可以根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。使用紅外傳感器，利用紅外檢測模塊與光感應(yīng)模塊對道路上的人車流量和光照強(qiáng)度的情況進(jìn)行不間斷的檢測，判斷物體是否通過相關(guān)位置，并送入單片機(jī)判斷執(zhí)行相關(guān)程序。它具有光電傳感器的優(yōu)點(diǎn)，又避免了 LED燈的燈光干擾。如圖6所示恒流驅(qū)動及故障檢測電路圖，恒流驅(qū)動最簡單的兩端線性恒流驅(qū)動電路。它借用三端集成穩(wěn)壓器LM317組成恒流電路，外圍僅用兩個(gè)元件電流取樣電阻R42和抗干擾消振電容C9。J9、J10、J12分別是路燈、壓降端、電流測試端。恒流值I由R42值來確定1 = I. 25 /R42。I. 25 V是LM317的基準(zhǔn)電壓。反過來，根據(jù)所要求的恒流值I，可計(jì)算電流取樣電阻R42 =1. 25 / I。LM317最大輸出電流可達(dá)I. 5 A，工作壓差彡40V，穩(wěn)流精度高，可達(dá)土 I 2%，內(nèi)部設(shè)有過流、過熱保護(hù)，使用安全可靠。LM317工作在線性狀態(tài)，其功率損耗P = UI，在恒流值I已定的情況下，只有降低工作壓差U才能降低功耗。合適的工作壓差選擇在4 8V范圍。低于3V將不恒流了。單片機(jī)輸出PWM加在IRF540柵極，控制其通斷，來達(dá)到調(diào)整LED亮度(功率)的功能。PWM頻率一般取值經(jīng)驗(yàn)500 1000Hz，通過信號發(fā)生器實(shí)際測試PWM占空比在20 100%范圍調(diào)節(jié)，頻率到1000Hz左右時(shí)路燈無閃爍感。故障檢測電路，采集IRF540漏極電壓，經(jīng)D6、R40、C7峰值檢波電路得到直流電壓信號，與LM393組成的比較器的2腳電壓比較輸出電平信號送單片機(jī)PlO檢測。按圖元件取值，實(shí)測路燈正常時(shí)，C7電壓為3. 3V，斷路故障時(shí)0V，短路故障時(shí)7. 2V。實(shí)際電路只做了檢測斷路故障，平時(shí)Pl. O為高電平，斷路故障時(shí)3932腳電壓為0V，比較器翻轉(zhuǎn)輸出低電平。R39調(diào)節(jié)比較器基準(zhǔn)電壓，可以在IV左右，防止干擾信號。R37取值關(guān)鍵，影響C7的放電時(shí)間。經(jīng)實(shí)驗(yàn)取300K較合適。短路檢測原理同上。注意PWM的占空比只能在20% 99. 5%之間調(diào)節(jié)，當(dāng)輸出100%的PWM時(shí)，IRF540始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，C7不會被充電，會影響故障檢測。利用三端可調(diào)穩(wěn)壓集成塊LM317，實(shí)現(xiàn)恒流輸出。PWM脈寬調(diào)制法來控制燈的亮度，可以精確的控制燈的亮度和功率，而且LED燈在從暗到亮的變化中過度平滑。可以選用單片機(jī)內(nèi)部集成有兩路PWM脈寬，能方便的產(chǎn)生所需要的PWM脈寬調(diào)制信號。·如圖7所示鍵盤及液晶顯示流程圖,使用128 X 64液晶點(diǎn)陣進(jìn)行信息顯示,使用獨(dú)立鍵盤進(jìn)行功能切換和時(shí)間調(diào)整。信息量大，外圍電路簡單，通過下拉式菜單方便操作，人機(jī)界面友好。權(quán)利要求1.一種智能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于，光控電路、鍵本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種智能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于，光控電路、鍵盤部分、紅外傳感器檢測部分、故障檢測電路將信號送入單片機(jī)，單片機(jī)處理信號數(shù)據(jù)，單片機(jī)輸出信號到顯示模塊、報(bào)警電路和PWM調(diào)光電路，?PWM調(diào)光電路輸出控制信號到LED恒流源部分，LED恒流源部分驅(qū)動LED路燈工作。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：凌達(dá)，楊永才，
申請(專利權(quán))人：上海理工大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國別省市：