关于一种新型数显单灯控制器的探讨

【文章摘要】随着道路建设规模的不断扩大，道路照明耗能越来越受到国家的重视，为了能够降低过度照明，节约电力能源，加强对道路照明节能控制系统设计探讨具有十分重要的现实意义。本文针对道路照明耗能高问题，提出了可行性的照明单灯控制系统设计方案。本设计方案思路为在晚上车辆和行人不较少的时段，通过照明单灯控制系统自动降低光源电流，减少道路照明的能耗。笔者认为实现这样的节能控制系统不仅可以起到降低能耗，而且还能最大限度地避免照明灯具过压运行寿命缩短问题。不管是从经济性还是节能效果来看，同传统的道路照明系统相比具有不可比拟的优势。

【关键词】道路照明；单灯控制；控制器设计

0 引言

随着社会经济发展，道路作为联系经济，拉动经济发展的重要枢纽和桥梁越来越受到国家的重视。随着道路建设规模的不断扩大，作为道路工程配套设施之一照明灯具的数量也越来越多，耗能也越来越大。在国家大力倡导建设节约型社会环境下，如何有效降低道路照明耗能是当前我们需要重点研究的课题。本文将从道路照明的电路系统入手，探讨照明系统节能问题，设计出可行性的道路照明单灯控制器，以期能够对我国道路交通照明节能研究方面提供参考。

1 道路照明节能方案设想

在道路照明节能设计中最为关键的环节就是合适照度的选择问题，照度合理选择能够达到满足道路照明需求，给人们提供营造良好的交通环境，同时又能起到降低能耗，起到节能目的。如果照度选择的不合理，比如照度过低，会给道路交通和行人安全带来严重的影响。为了能够有效减少道路因照明问题引发交通事故，本文笔者将对道路照明节能方案进行拓展，从单灯控制电路入手实现节能。通过控制道路照明前半夜路灯回路为全压，后半夜适当降低光源电压、电流的方式减少路灯照明系统的光源能耗。本设计方案不仅有效地节约了路灯照明消耗的电能以及不会因照明度不均匀问题导致交通事故发生，而且还有效地避免了道路路灯后半夜的过压运行降低路灯寿命，基于道路照明常用电感镇流高压钠灯、电子镇流高压钠灯、金卤灯、LED灯。由于非电感镇流器路灯大量应用，因此不能简单采用配电回路电感降压的方式来实现灯具正常工作，应对每盏灯分别采用智能调整电压、电流方式降低功率来实现。为此，笔者设计出道路照明单灯控制方案，本方案主要分为：时间预置装置、降功率电路、控制电路和矩阵开关等。通过时间预置装置控制道路照明电路，按照预先设置好的时间控制时控开关的闭合和断开，使道路照明根据设定好的时间实时照明，从而有效地降低道路照明灯具的功率，功率降低自然耗能也会降低，大大降低了照明系统的材料损耗和电能消耗，达到了节约能源降耗的目的。

2 道路照明单灯控制器的电路设计

图1 控制电路

图2 调控开关

根据上述的道路照明节能方案的设想设计出如图1单片机控制电路图。该电路图由低功耗单片机（4EC8700）、继电器KF及晶体管T以及降功率电路等构成。其中，将继电器的常闭触点KF－1设计为旁路开关。低功耗单片机包括：中央处理器、算术逻辑单元、输入输出口、只读存储器、读写存储器、锁存器和电压鉴别器。它仅仅处理与时间有关的数据，可根据预先设定的时间程序输出高、低电平。通过三极管T驱动继电器线圈来控制常闭触点KF－1的通断。在后半夜，道路行人和车辆减少，单片机输出高电平，T饱和导通，KF得电，KF-1断开；使外部电压通过导线加到照明电路上，照明灯具阻抗增加，照明灯具工作电流和耗能都降低。前半夜，道路行人和车辆较多，单片机输出低电平，T截止， KF断电，KF-l闭合。通电线路被短路，外部电压直接经过KF-l加到照明灯具电路，保证照明灯具在额定功率下正常工作。白天照明灯具停止工作，单片机只需使用充电电池供电来维持系统的正常走时。

3 道路照明单灯控制器的调控

单片机时间程序写入及显示通过电子键盘时间显示屏完成。图2为调控开关电路。单片机的M1脚分别同P2、P3、P4脚键连接；对整个控制系统进行定时和校时控制；单片机M2脚分别同P1、P2、P3、P4脚键连接，对整个控制系统进行复位、周调校、时调校和分调校。按一下定时键，显示屏显示时间设定界面。设定道路照明灯具每天工作开始时间ON和工作结束时间OF；根据道路需要照明的实际时间情况分别按调时间和调分键调校准确的道路照明灯具准确的工作开始时间和准确的工作结束时间。白天照明灯具不启动，可将该时间段按复位键将其关闭。按校周间调校每周的控制形式，待调整完毕后按一下校时间显示屏恢复正常走时显示。按控制选择键可实现自动控制和手动控制间的切换。

4 结语

总之，随着道路建设规模的不断扩大，道路照明耗电量也随之增加，为了能够有效地降低道路照明系统耗能，达到绿色照明。本文通过查阅大量的文献和参考前人的道路照明节能设计成果，设计出通过适时调控照明系统功率来达到降低能耗的方案，当然，本方案还存在诸多的不足之处，还需要进一步探究和验证，望通过本文起到一个抛砖引玉作用，使更多的专业人士投入到道路照明节能控制系统研究工作中，经过大家的共同努力，实现道路照明降低能耗，达到节能目的。