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路灯点亮;23:00后断开S2
 详细说明

  近年来,随着我国城市规模不断扩大,道路照明灯具数量也随之剧增,消耗大量的电能。合理地控制路灯照明,节约电能越发重要。然而,我们经常会发现:在早晨天已大亮或傍晚尚未黑暗时,路灯是亮着的。由于路灯数量巨大,将白白浪费宝贵的能源。导致这种能源浪费的主要因素有:

  ●对于自动控制的路灯。由于环境因素可能出现传感器感应装置污损,导致路灯关闭不及时;或软件算法的缺陷,如软件处理只按固定时间计算而忽略每天的日出日落时刻变化。

  由于地球的公转自转规律,每天的日出日落时刻都在变化,如果能计算每日的日出日落时刻,根据该时刻控制路灯的开或关,就能做到对路灯照明的自动控制,节省电能。本研究欲设计一种自动控制装置,对路灯照明按照地球公转自传规律进行控制,达到节电的目的。

  本设计的关键在于如何确定每日的日出日落时刻,地理位置不同日出与日落时刻也不同,因而要充分利用地球自转和公转的规律来计算每日的日出日落时刻,对硬件提出的设计要求如表1所示。

  针对要求1:电子集成的芯片具有时钟功能,满足运行所需条件,芯片内部记录通过加载开始时间即可运行万年历,达到设计要求,市场上目前符合要求的IC芯片有DS12887、PCF8563T等,本系统的硬件时钟芯片选择为具有万年历的PCF8563T。

  该装置主要包括:核心处理器、显示模块、时钟模块、按键模块以及输入输出模块。

  本项目采用芯片Mega64为核心处理器,PCF8563T为系统提供准确可靠的时间信息,显示采用点阵式显示屏,通过地理信息完成软件计算,最终达到控制路灯的目的,具体的软件实现流程如图2所示:

  由于大气层的漫反射,日出之前的一段时间,和日落之后的一段时间,室外亮度是足够的,故这段时间路灯可以不亮。

  由于夜晚用电负荷减小,电网电压比白天要略高,灯会更亮一些,耗电量也增大,但是车辆、行人稀少以及人眼的适应性,亮度是可以降低的,所以更好地办法是降低电压、降低亮度,减少耗电。交流电网的特点:两根火线V*的关系。本制作利用此特点,把路灯分为功率基本相等两组,然后相串联。两端通过开关分别接到两个不同的火线上,中间相连的部分通过开关接到零线分别是A相B相的电源开关,S2是零线的开关。在日落以后,再经过设定时间后,S1、S2、S3均合上,L1,L2两端的电压均是220V,路灯点亮;23:00后断开S2,L1,L2两端的电压均是380/2=190V,电压降低了1-190/220=13.8%,理论上节电率约为25%。

  通过软硬件的设计后,本项目的相关功能体现通过点阵式液晶屏显示。显示内容主要分为以下四方面:

  路灯开启或关闭以及降压等操作是通过开关给出的,当路灯要开启时,此开关闭合;当路灯要关闭时,此开关断开,除了在运行界面给出显示外,在硬件上也有指示,如图6。

  当LED亮时表示给出接通信号,当LED灭时,表示给出断开信号。带有螺钉的部件是外接被控的开关。

  以某学校主教学楼前的路灯进行应用,该教学楼前道路两排路灯并列且具有相同用电负荷。对其控制柜的接线进行改接,用本控制器代替原来定时路灯控制器,设定日出前提前60分钟关灯,日落后推迟8分钟开灯。试验数据及分析见表2。

  节能路灯照明智能控制器,将地球的运动规律真实模拟出每一天地球相对太阳的运行情况,自动控制路灯照明,试验表明该装置具备自动控制路灯的功能,且具有节电效果。


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