CN2128815Y - 路灯全自动控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光电自动控制技术领域的一种 路灯全自动控制器，由主机控制电路装置、机壳、灵敏 度装置、自然光探测器等所组成。主机控制电路能够 实现多种控制：天黑时开灯、天亮时关灯的光控，半夜 时关闭一半路灯而在黎明前又重新开启的温度控制 定时器控制，以及“清晨早关灯”节能控制等。还具有 一套无变压器全电子节能等待型多级稳压电源。本 控制器对路灯开、关全过程实现全自动控制，使用非 常方便，节能效果显著，结构简单，成本低。

Description

本实用新型涉及光电自动控制技术领域，具体地说是一种依从自然光的变化对城市路灯开启、关闭的全过程实现自动控制的路灯控制器。

目前，城市路灯的控制方式主要有以下几种，它们虽然亦属自动控制，但有着明显的不足和缺点：

1、定时钟控制，其装置结构过于简单，靠调整定时钟内的到开触点所对应的时间位置来定时开、关路灯。但是，由于随着季节的变化，从天黑到天亮的时间也在不断变化，这样定时钟的定时开关区域必须每隔10～20天调整一次才能适应要求，这是这种控制方式不可避免的缺点，给大中城市多路段路灯控制带来很大不便。

2、光电控制，其装置利用光线的强弱来控制路灯的开、关，但功能比较单调，无法实现“半夜灯”控制（即：半夜时不需要路灯全部开启照明，可以每隔一盏灯亮着，也就是说可以关闭一半路灯而大大地节省电能）和“黎明灯”控制（即：黎明时行人增多，需要把半夜时关闭的那一半路灯重新开启）。

3、电脑控制，其装置结构复杂，造价太高，更有致命的弱点是受停电影响严重。

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，使用方便，能自动调节光照灵敏度，具有光控开、关路灯及半夜灯加黎明灯控制的多功能节电型路灯全自动控制器，它采用光电定时复合控制方式，不但克服了定时控制器和光电控制器各自的缺点，而且利用它们的优点，使这两种控制装置互相取长补短，有机地结合为一体，具有：（1）在工作中自动地完成测自然光和调节定时时间，全自动地依从自然光的强弱适时地在天黑下来需要路灯照明时开启全部路灯和在天亮以后不需要路灯照明时关闭全部路灯直至整个白天；（2）根据季节与温度的对应关系自动判断四季昼夜的变化，调节定时时间与自然光相吻合，完成“半夜灯”和“黎明灯”控制任务；（3）针对人们对光线视觉惯性差异设计有延时电路和自动变阻器，把晚间开灯的照明度比较值在清晨下降一定等级的差异，使光控开关电路（即全夜灯控制电路）清晨在另一个光照值上自动关灯，达到“清晨早关灯”控制要求，从而节约了电能；（4）由于使用了无变压器全电子节能等待型多级稳压电源，本控制器结构简单，功耗小，成本也低等优点。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

路灯全自动控制器主要由主机控制电路装置、机壳、光控灵敏度调节装置、自然光探测器以及电源线所组成，主机控制电路装置中包括一个全夜灯控制电路、一个“半夜灯＋黎明灯”控制电路、一个“清晨早关灯”自控电路和一套无变压器全电子节能等待型多级稳压电源。

全夜灯控制电路由自然光探测器3、灵敏度调节器4、延时电路5、取样比较器6、电子开关7及功率继电器8构成，其信号转换关系是：自然光探测器3将接受到的自然光转换成的电信号，经灵敏度调节器4和延时电路5形成取样信号送至取样比较器6的信号输入端，与比较器6中设定的基准信号作比较，当信号电平高于基准信号电平，即自然光低于灵敏度调节器4调定的额定照度值时，比较器6输出高电平控制信号，电子开关7导通，功率继电器8得电动作，接通路灯电源点亮全夜灯，直至光电转换信号电平低于基准信号电平（自然光高于额定照明度值）时比较器6输出状态翻转，电子开关7关闭，继电器8失电从而关闭全夜灯。

“半夜灯＋黎明灯”控制电路由季节探测器13、温控脉冲发生器14、多级计数器15、电子开关16及功率继电器17构成，其信号转换关系是：季节探测器13将环境温度转换成电信号，输给温控脉冲发生器14，使之产生一定频率的电脉冲，该电脉冲送至多级计数器15累计，在半夜时分达到一个预定脉冲数时计数器15输出高电平控制信号，电子开关16导通，功率继电器17得电动作，关闭半数路灯实现“半夜灯”控制，直至脉冲累计数在黎明时分达到下一个预定数值时计数器15的输出状态翻转，电子开关16关闭，功率继电器17失电，已在半夜时关闭的半数路灯重新开启，实现“黎明灯”控制。

“清晨早关灯”自控电路由延时电路9、自动变阻器10和取样比较器6构成，自动变阻器10设置在取样比较器6的电压取样电路中，在比较器6输出的高电平控制信号传给电子开关7的同时又经延时电路9送至自动变阻器10之后，自动变阻器10的电阻值减少，其降低的数值等于自然光探测器3在设定的清晨早关灯时刻所呈现的电阻值比全夜灯点亮时刻所呈现的电阻值高出的数值，从而实现“清晨早关灯”控制。

无变压器全电子节能等待型多级稳压电源分为稳压电源1、11和节能电源2、12四级，在白天自然光强时稳压电源1将交流电转换为稳定直流电向全夜灯控制电路单元3、4、5、6、7、9、10提供，而节能电源2则处于低耗电等待状态直至比较器6输出控制信号点亮全夜灯时刻才向功率继电器8提供维持电流，接着稳压电源11接入交流电源开始工作，它向电路单元13、14、15、16提供稳定直流电，而节能电源12则处于低耗电等待状态直至多级计数器15输出高电平控制信号关闭半夜灯时才向功率继电器17提供维持电流。

上述主机控制电路装置封装在机壳21内，机壳上设置有光控灵敏度调节装置（22、23），电源线24（A、B、C、O）与控制电路连接后引出机壳外，分别用于连接路灯电源和路灯。

本实用新型技术解决方案中的自然光探测器3是与主机控制电路装置分立设置的部件，通过引线与机壳内的主机控制电路连接。

下面结合附图对本实用新型的最佳实施例作详细说明。

图1为路灯全自动控制器产品结构示意图。

图2为路灯全自动控制器主机控制电路方框图。

图3为路灯全自动控制器主机控制电路装置电原理图。

如图所示：1－稳压电源；    2－节能电源；

3－自然光探测器；    4－灵敏度调节器；

5－延时电路；    6－取样比较器；

7－电子开关；    8－功率继电器；

9－延时电路；    10－自动变阻器；

11－稳压电源；    12－节能电源；

13－季节探测器；    14－温控脉冲发生器；

15－多级计数器；    16－电子开关；

17－功率继电器；    18－底座；

19－密封垫；    20－上盖；

21－机壳；    22－照度调节旋纽；

23－照度刻度盘；    24－电源线（A、B、C、O）。

稳压电源1由R₁、D₁、DW₂、R₉、C₂组成，与电源线A、O连接，将交流市电降压整流稳压滤波后输出6V直流电压加至取样比较器6中由R₇、R₁₀、R₁₂、电位器W以及光敏电阻R_D串联构成的电压取样电路两端。

稳压电源11原理同上，它由R₁₄、D₄、C₇、DW₄组成，提供6V直流电压给集成电路IC₂使用。

自然光探测器3采用光敏电阻R_D，R_D装于用透明塑料帽和管状金属座构成的密封壳体中，该金属座外有螺纹，配以固定螺母及弹簧垫圈以便将该探测器安装在路灯控制箱上合适位置。R_D两端的连接线从管状金属座中引出后穿入机壳21至主机控制电路。

灵敏度调节器4为电位器W。延时电路5为电容器C₃。

采用集成电路IC₁与电阻R₅、R₆、R₈和电容C₄、C₅、C₆一起组成多级抗干扰电压比较器6及延时电路9。

自动变阻器10由R₁₁、R₁₂及三级管BG₂构成，BG₂实际是一个电子开关。

三极管BG₁、R₄构成电子开关7、BG₃、R₁₆构成电子开关16，J₁、D₃和J₂、D₆分别组成功率继电器8和17。

季节探测器13采用热敏电阻RT₀，它与电阻R₁₇、R₁₈、R₁₉电容C₁₀一起与具有“振荡器＋计数器”功能的集成电路IC₂的“9”、“10”、“11”脚连接构成振荡器，产生时钟脉冲，该脉冲受RT₀控制，实际就是温度控制脉冲发生器14，当RT₀对应于不同季节时的不同环境温度稳定在一个热敏电阻值时，该脉冲发生器输出的时钟脉冲亦为一定值，换言之，通过RT₀可以自动地调节振荡频率，从而也就调节了“半夜灯＋黎明灯”控制的定时时间，使路灯工作在合理的照明时间区。

多数计数器15由C₉、R₂₀和IC₂的另一半（主要为“3”、“12”脚）组成。它是一个串行计数器，用以累计上述温控脉冲发生器发出的时钟脉冲数。其中C₉、R₂₀为自动清零电路。

稳压电源2和12均为节能电源，分别由R₂、D₂、C₁、DW、R₃和R₁₃、D₅、DW₃、C₈、R₁₅所组成。电源2在白天处于等待状态，此时电路耗电极少（仅约0.015W）。交流电经R₂降压、D₂整流后向C₁充电直至DW₁的稳压值，天黑时比较器6的“4”脚输出高电平控制信号导通电子开关时，C₁向功率继电器J₁放电迅速起动J₁使之得电动作，常开触点J₁闭合，由R₃支路引进补偿电流和R₂支路电流一起作为继电器J₁维持吸合工作状态所需的电流，这时电源2才耗电（约1.2W）。在点亮全夜灯后，稳定电源11进入工作状态，同时交流电经R₁₃、D₅降压整流后向C₈充电直至DW₃的稳压值，在半夜执行“半夜灯”控制时，C₈向J₂放电使之得电动作，关闭一半路灯，此时由R₁₅支路引入补偿电流和R₁₃支路电流一起维持J₂吸合工作状态，电源12耗电约1.2W。

底座18、上盖20采用铁皮冲制而成，在两者接合处垫有密封垫19（它采用橡胶制成），并通过螺钉连接构成机壳21，上述主机控制电路装置封装在壳内底座上。底座突缘上还有左右各1只园孔用于穿入螺钉将控制器安装在路灯控制箱上。

在上盖20上设有照度调节旋纽22和照度刻度盘23构成光控灵敏度调节装置，旋纽22连接机内电位器W（即调节器4），通过调节电位器的电阻值来实现光控灵敏度调节。

当天黑下来需要开灯时，这时自然光低于灵敏度调节器4整定的额定照度值，光敏电阻R_D将弱光信号转换成相应电信号，改变串联取样电路参数，这时电位器W上输出给IC₁“1”脚的取样电压高于IC₁内部设定的基准电压，电压比较器6的电路状态翻转，由IC₁的“4”脚输出高电平控制信号，打开电子开关7（BG₁导通），在白天长时间等待过程中贮存在电容器C₁上的电能向功率继电器J₁放电，J₁触点闭合，尔后，J₁触点维持闭合所需的维持电流则由R₃支路引进的补偿电流和R₂支路电流一起提供。J₁触点闭合后，连接于B、C电源线上的全部路灯（全夜灯）被点亮。

J₁触点闭合后，稳压电源11和节能电源12自动接至交流电源，IC₂在稳压电源11驱动下进入工作状态，电容器C₈被充电直至达到DW₃的稳压值后处于贮能等待状态，温控脉冲发生器14发出由RT₀电阻值控制的连续不断的时钟脉冲通过IC₂内部串行计数器15进行累计，当时钟脉冲累计数达到预定数（例如1024）时，这时已经到了半夜，IC₂的“3”脚输出高电平控制信号，导通电子开关17（BG₃导通），等待了数小时的C₈上的贮能向J₂释放，J₂的常开触点闭合，通过R₁₅支路引进补偿电流和R₁₃支路电流一起作为继电器J₂的维持工作电流，J₂的常闭触点断开，切断“C”线的电源从而关闭接在“C”线上的那一半路灯，而“B”线上的那一半路灯仍然亮着，实现了“半夜灯”控制。（路灯在“B”、“C”线上的连接方式是：比如10盏路灯，则将第1、3、5、7、9盏接在“B”线上，第2、4、6、8、10盏接在“C”线上，这样，在半夜时就只有第1、3、5、7、9只灯亮着）。

当半夜时分“C”线上的路灯被关闭之后，IC₂的时钟脉冲仍不间断，继续送至计数器累计，当累计数再次达到预定数（下一个1024）时，这时已经到了黎明前了，IC₂的电路工作状态翻转，“3”脚输出“0”信号，电子开关17关闭（BG₃截止），J₂失电，“C”线接通路灯电源从而又点亮了连接在“C”线上的那一半路灯，实现了“黎明灯”控制。

当天大亮时，自然光高于额定照度值，电位器W上输出给IC₁“1”脚的取样电压低于基准电压，电压比较器6的电路状态再次翻转，IC₁的“4”脚输出低电平控制信号（“0”信号），电子开关7断开（BG₁截止），J₁失电切断“B、C”线电源，关闭全部路灯。这种状态一直维持整个白天，直到天又黑下来时开始下一个工作循环。

本电路为节电，设置了“清晨早关灯”自控电路。前面已有叙述：它由延时电路9、自动变阻器10和取样比较器6组成。不妨设定在天黑下来需要开灯时的自然光照度为9流明，光敏电阻呈现的阻值为RD₁，此时IC₁的“4”脚输出控制信号导通电子开关7进而使继电器8得电动作点亮全夜灯，该控制信号同时又经R₅、C₅、R₆、C₆以及IC₁的第3、4级比较器，延时后由IC₁的“12”脚输出高电平信号使BG₂饱和导通，R₁₂被短路（即自动变阻器的阻值减少了R₁₂的数值），这种电路工作状态一直维持到设定的清晨早关灯时刻，在该时刻的自然光照度只有7流明，相应的光敏电阻值为RD₂，RD₂＞RD₁，RD₂与RD₁的差值正好等于被短路掉的R₁₂阻值，这样，取样电路在清晨早关灯时刻的总电阻值与点亮全夜灯时刻的总电阻值相等，全夜灯就在设定的清晨早关灯时刻（照度为7流明）被关闭，也就是说，天黑开灯时的照度为9流明而天亮关灯时的照度变成了7流明，提早了2流明关灯，如果没有设计“清晨早关灯”自控电路，那么关灯时刻就还是在9流明，在自然光照度从7流明增加到9流明的这段时间里路灯就还是亮着，这部分电能是可以节省的，因为从人的视觉得惯性来说，实际上在照度为7流明的清晨人们已经觉的天够亮了，不需要路灯照明了，本控制电路正是根据这一特性，为达到节电目的而设计的，经试验效果很好，即满足了使用要求，又节省了电能。

延时电路5起抗干扰作用，当有雷电光，电焊弧光等杂散光照射时，电位器W上的取样电压会突然变化，由于f点对“地”阻抗很高，电容器C₃两端的电压不能突变，所以不会产生误动作。

Claims (2)

1、一种路灯全自动控制器，具有：

机壳21，用于封装主机控制电路装置；

光控灵敏度调节装置(22、23)设置于机壳上，用于调节主机控制电路的灵敏度，实现光控灵敏度调节；

电源线24(A、B、C、D)，从控制电路中引出机壳外，分别用于连接路灯电源和路灯；和主机控制电路装置中的：

一个全夜灯控制电路，该控制电路由自然光探测器3、灵敏度调节器4、延时电路5、取样比较器6、电子开关7及功率继电器8构成，由自然光探测器3将自然光转换成的电信号，经灵敏度调节4和延时电路5形成取样信号送至取样比较器6，在该信号电平高于比较器6中的基准信号电平时，比较器6输出控制信号，电子开关7导通，功率继电器8得电动作，接通路灯电源点亮全夜灯，直至光电转换信号电平低于基准信号电平时，比较器6的输出状态翻转，电子开关7关闭，继电器8失电而关闭全夜灯，其特征在于，该主机控制电路装置还具有：

一个“半夜灯+黎明灯”控制电路，它由季节探测器13、温控脉冲发生器14、多级计数器15、电子开关16及功率继电器17构成，季节探测器13将环境温度转换为电信号，输给温控脉冲发生器14产生一定频率的电脉冲，该电脉冲送至多级计数器15累计，在半夜时分达到一个预定脉冲数时计数器15输出高电平控制信号，电子开关16导通，功率继电器17得电动作，关闭部分路灯，实现“半夜关灯”控制，直至脉冲累计数在黎明时分达到下一个预定数值时，计数器15的输出状态翻转，电子开关16关闭，继电器17失电而重新点亮半夜时关闭的那部分路灯，实现“黎明开灯”控制；

一个“清晨早关灯”自控电路，它由延时电路9，自动变阻器10和取样比较器6构成，自动变阻器10设置在取样比较器6的电压取样电路中，在比较器6输出的高电平控制信号传给电子开关7的同时又经延时电路9送至自动变阻器10后，自动变阻器10的电阻值减少，其降低值等于自然光探测器3在设定的清晨早关灯时刻所呈现的电阻值比全夜灯点亮时刻所呈现的电阻值高出的数值，从而实现“清晨早关灯”控制；

以及一套无变压器全电子节能等待型多级稳压电源，它分为稳压电源1、11和节能电源2、12四级，在白天自然光强时稳压电源1将交流电转换为稳定直流电向全夜灯控制电路单元3、4、5、6、7、9、10提供，而节能电源2则处于低耗电等待状态直至比较器6输出控制信号点亮全夜灯时刻才向功率继电器8提供维持电流，接着稳压电源11工作向电路单元13、14、15、16提供稳定直流电，而节能电源12则处于低耗电等待状态直至多级计数器15输出高电平控制信号关闭半夜灯时才向功率继电器17提供维持电流。

2、按照权利要求1所述的路灯全自动控制器，其特征在于，自然光探测器3是与主机控制电路装置分立的部件，它通过引线与机壳内的主机控制电路连接。

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