基于51单片机的半夜灯控制方案 |
| 2013-02-05 15:57 作者：朱伟敏 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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据《硅谷》杂志2012年第22期刊文称，根据城市道路照明用电负荷的主要特点，系统的阐述四种半夜灯节能方案，分析其各自的优缺点。着重介绍基于51单片机的半夜灯定时器的设计方法、电路构成、以及抗干扰问题的解决方法。
关键词：半夜灯；节能；灵活性；可靠性
0引言
随着我国城建事业的迅速发展，道路照明工程建设取得了飞速的发展，城市的路灯数量几乎以20%的速度递增。道路照明质量不断提高，对改善我国的投资环境，促进经济快速发展，方便群众生活，美化城市起了很大作用，但是伴随而来的是能耗的大幅度提高，在能源危机日益严重的今天，节能就显得更加的重要。因此，有必要加强技术改进，以减缓能耗上升的趋势。科学节能的城市室外照明将是一个地区文化、科技水平和经济实力的综合体现。半夜灯节能控制便是一种比较好节能方案。
2半夜灯控制方案
2.1半夜灯控制方案介绍
半夜灯控制即到了后半夜的时候，道路上的车流量和人流量变少，在保证道路基本照明的情况下，关闭一部分的路灯或使路灯降功率运行，以此达到节能的目的。具体的控制方案可以分为4种，分别如下：
1）双电缆供电
把需要全夜打开的机动车道的路灯连接在一根电缆上，而把半夜之后可以关闭的非机动车的路灯连接在另一根电缆上，通过三遥系统或者时钟控制系统半夜灯之后关闭非机动车道路灯，从而达到节能目的。该方法的最大的优点是控制灵活，稳定可靠。缺点为工程造价成本较高，安装比较困难。
2）降功率运行
在机动车道的路灯加装变功率镇流器，在车少人稀的下半夜自动切换，使灯在60%～70%的额定功率下运行，由此达到节电目的。具体方法是把带有中间抽头的镇流器接入气体放电灯线路中，使电路的阻抗进行自动变换，从而使路灯的功率随之变化。该方法的优点是道路照度均匀性基本保持不变。缺点为控制单一，不够灵活。
3）线控半夜灯控制器
在机动车道和非机动车道分别安装线控半夜灯控制器，电缆线路中加铺一根控制电缆，到后半夜的时候，由三遥系统或者时钟控制系统发出信号，使机动车道的路灯降功率运行，非机动车道的路灯关闭。该方法优点为控制灵活，缺点为成本较高。
4）半夜灯定时控制器
在非机动车道安装半夜灯定时器，控制时间在3～8小时，即前半夜路上车多人密时让所有的路灯全部工作，而后半夜路上车少人稀时则通过半夜灯定时器关闭慢车道的路灯，由此达到节电目的。该方法优点为安装简单，节能效果显著。缺点同样为控制单一，不灵活。
2.2半夜灯控制方案经济效益分析
以一套双挑高压钠灯路灯为例，机动车道为250W灯具，非机动车道为150W灯具，路灯间距为35米。道路形式如图一所示。按每天平均开灯时间11小时，半夜灯工作时间为5小时计算每盏灯每年节约电量。由于灯杆、灯具、光源都是相同的，所以这里只比较管线和电气部分的成本差异。
图1
各种方案成本价格及节电对比
序号 控制
方法 电缆规格 电缆
总价
（元） 管道
总价
（元） 镇流器和控制模块
（元） 合计
总价
（元） 年节
电量
（Kwh） 节约
电费
（元）
1 双电缆控制 5*16 5670 1365 400 7435 273.75 232.69
2 降功率控制 5*25 4445 910 600 5955 182.50 155.13
3 线控
控制 VV-4*25
1*16+2*4 4725 910 630 6265 456.25 387.81
4 定时
控制 5*25 4445 910 540 5895 273.75 232.69
本文将重点介绍基于51单片机的半夜灯定时控制器的设计方案。
3电路主要技术参数
1）定时时间：3～8小时，可根据不同的需要进行调整；
2）定时误差：≤5S；
3）定时器的额定电流：8A；
4）定时器的工作电压范围：180V～250V；
5）定时器的尺寸为52*52*45mm3，50*50mm2为印制电路板的尺寸。
4基于51单片机的半夜灯定时电路介绍
此半夜灯定时电路由51单片机、电源电路、滤波电路、继电器所组成。
4.1电路工作原理说明
在图二电路中，R1，C1构成阻容降压电路，D1-D4构成全波整流电路，通过R2将电压降低到12V左右，经过C2滤波，ZD1稳压，将电压稳定在12V，以提供继电器的电源，接着通过R3将电压降低到5V左右，经过C3滤波，ZD2稳压，将电压稳定在5V，以提供单片机AT89S52的电源。C4和R4构成了单片机AT89S52的上电复位电路。单片机AT89S52、Y1、C5、C6构成振荡定时电路。由Q1、J1构成驱动执行电路，实现对路灯后半夜隔盏运行控制。
为保证定时器有精确的定时，便于编程，应选用12MHz的晶体谐振器。
采用C语言对单片机程序的编写，可任意控制定时的时间，达到连续调整。
为了提高定时器的抗干扰能力，将定时器电路板安置在圆柱形金属外壳内，并采用环氧树脂封装。电路板引出线接线L1、L2、L3的接线桩头用环氧树脂固定在金属外壳的一端。
根据城市路灯的运行规律，定时时间设定在6小时为宜。
图2
4.2单片机的C语言程序
#include<reg52.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitD1=P2^2;
uinttt;
voidmain()
{
tt=0;
TMOD=0x01; //设置定时器0为工作方式1
TH0=(65536-50000)/256;//定时器初值设置
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1; //开总中断
ET0=1; //开定时器0中断
TR0=1; //启动定时器0
while(1)
{
if(tt==600000)
{
D1=1;
tt=0;
while(1);//程序停止
}
else
{
D1=0;
}
}
}
voidtime0()interrupt1
{
TH0=(65536-36000)/256;
TL0=(65536-36000)%256;
tt++;
}
5结束语
此套半夜灯定时器已获得国家专利授权，我们将其用于城市道路照明的控制中，结果证明此半夜灯定时器定时精度高，定时时间连续，抗干扰能力强，寿命长。
作者简介：
朱伟敏（1962-），男，工程师，长期从事道路照明技术与管理工作。 |
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