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  • 高智能路灯控制器设计方案
  • 本站编辑:杭州普星电器厂发布日期:2018-01-18 09:37 浏览次数:


1 系统硬件电路的设计

  1.1 智能路灯控制器系统

  该智能路灯节能系统主要由电量检测电路、实时时钟、自耦变压器电路、显示电路及载波通信等电路组成。将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制,使其在不同的季节有不同的开关灯时间。而从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段(高峰、正常、低谷)来对路灯进行控制。从实时时钟芯片中将当前的路灯工作状况进行相应的归类,由单片机输出控制接触器的线圈的断合,而其触点的输出分别控制自耦变压器的三个触头,对应着四个档位,每个档位对应着相应的路灯电压。由于电力传输中有谐波干扰造成电力不稳,要时刻检测路灯的电量,以电量芯片ATT7028检测出电流或者电压过高或者过低,将得到的信息传给AT89C51单片机,单片机同时与铁电存储器的信息相比较,如果发现电流或者电压过高或者过低,单片机马上做出调整,适当地降低或者升高电压,以实现对路灯过载、过压等各种功能进行控制,用电力载波通信技术将现场情况传送至监控室。原理框图如图1所示。

  

  1.2 电量检测电路的设计

  电量采集模块主要完成路灯电流和电压的数据采集。将采集到的信号转换为ADC电路可采集处理的模拟信号,通过电量芯片转换为数字信号送到单片机中,检测电压和电流是否超载,依据此来控制电路负载的电压。设计中采用三相电能专用计量芯片ATT7028A,适用于三相三线和三相四线应用,能够测量各相以及合相的有功功率、有功能量,同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数,充分满足三相复功率多功能电能表的需求。同时将电量信号存入到铁电存储器AT24C24里,该存储器数据不易丢失,以便有功电能历史记录的查询。ATT7028A提供一个SPI接口,方便与外部单片机之间进行计量参数以及校表参数的传递。设计中应用ATT7028A测量电流和电压有效值,采用软件校表,通过SPI接口与外部单片机之间进行计量参数的传递,以此来检测路灯电压电流的有效值。另外对检测到的过载、过压等故障进行报警。

  1.3 路灯控制电路

  路灯控制电路由译码电路、开关电路与变压器控制电路组成。为了使路灯分时控制取得优良的节能效果,除了要根据时间段来开启不同档位电压外,还需要实际考虑到电网电压在不同时段的电压波动情况。故将单片机检测到的电量信号与处理的实时时钟芯片DS1302信号作为74LS155二-四译码器译码地址输入端,译码器的四个端输出经三极管放大后分别驱动四个接触器的线圈,而其四个触点分别对应自藕变压器的三个触头,亦即路灯四种档:全压(220 V)、高峰期档(额定电压的93%)、正常期档(额定电压的88%)、低峰期档(额定电压的83%)。从而达到既兼顾路灯亮度又达到节能的效果。KM4接在母线上还能关闭路灯,原理如图2所示。

  

  1.4 电力载波通信

  电力载波通讯即PLC,是英文Power line Communication的简称。 电力载波是电力系统特有的通信方式,电力载波通讯是指利用现有电力线,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。特点是不需要重新架设网络,只要有电线,就能进行数据传递。虽然技术问题随着时间的发展,能被解决和克服,但是从目前国内宽带网建设的情况来看,留给PLC的时间和空间并不宽裕。2000年以来各大运营商大规模推出ADSL、光纤、无线网络等多种宽带接入业务,留给电力线上网的生存空间,已经不断被其他接入方式压缩。现在,PLC除了在远程抄表上有所应用外,已没有了当初的豪言壮语。

  为了实现控制室能够方便及时了解现场路灯运行情况,采用电力线载波通信技术将现场路灯检测运行的状况传送至控制室。以LM1893集成芯片实现电力载波通信,LM1893是美国国家半导体公司生产的FSK制式的调制解调芯片。能够实现可靠的串行数据的半双工电力线通信,具有发送和接收数据两种工作模式,能够与51单片机相兼容。LM1893调制解调数据输入端DATAIN与AT89C51单片机的串行输出口TXD相连,输出端DATAOUT与AT89C51的串行输入口RXD相连。LM1893的TX/RX发送接收控制端由单片机的P1.O端控制,高电平为发送状态,低电平为接收状态。路灯控制器接收到外部数据信息后,先要对所收数据的报文头和地址进行判断。当报文头正确,地址为本机地址时,它才执行相应的灯控命令,执行完后进入发送状态。

 



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