高负载无极调光控制装置及其应用的调光系统的制作方法

本实用新型涉及一种灯组调光器件，更具体的说，本实用新型主要涉及一种高负载无极调光控制装置及其应用的调光系统。

背景技术：

高速公路网络是国家重要的基础设施。随着我国经济的高速发展，高速公路网络体系的建设横跨东西南北，高速公路的建设，对推动国民经济向前发展，缩小地域差异，带动沿线商品经济的繁荣发展，起着至关重要的作用。高速公路建成通车后，高速行车安全成为高速公路在今后漫长营运期间的重要管理任务。高速公路隧道照明系统对保障安全行车，杜绝交通安全隐患起着重要的作用。由于高速公路隧洞属于管状结构，隧洞内外光差很大，隧洞入口和出口处存在着严重的“黑洞”和“白洞”效应(人眼瞳孔会根据环境光线的明暗而自动变化。当车辆高速驶入隧道，因光线突然变暗，人眼瞳孔会自动放大，但无法快速适应洞内环境，会出现眼前一片漆黑现象。当车辆高速驶出隧道时，因外部光线突然变强，人眼瞳孔会自动缩小，但也无法快速适应外部环境，眼前会出现是一片白光现象)。由此原因，极易诱发群体群伤交通事故，为了解决这种现象，目前隧洞出入口及洞内都安装有大量的照明灯具，采取通宵亮灯方式，但因白天、夜晚、阴雨天、雾天等天气变化，洞外光线变化极大，而洞内照明固定不变，已然无法克服上述难题。

针对上述问题，一些高速公路的隧道安装了调光控制器来实现洞内照度调节。现有终端调光控制装置主要有单灯调光和双灯调光。调光控制器安装在隧洞顶端的照明灯具旁，采用电力载波的方式与集中控制器通信，集中控制器再通过无线或光纤网络与管理中心平台软件建立互访通道，实现对隧道灯具的调光控制。这类单灯和双灯调光器，以2km的隧道单洞为例，入口和出口过渡段长度共计为100m，灯安装距离1.5m/盏，每条隧洞出入口的两侧安装有两组加强照明和基本照明，中间一组基本照明，如采用单灯调光器则需要335台，双洞共需670台，设备成本高。由于电力载波信号及通信速率极易受供电线路的电磁干扰，通信距离近，通信可靠性差，难以保证实时、同步和整体调光。由于调光控制器安装在隧洞顶端，安装施工量大，今后维护更加麻烦，运维成本高。因此有必要针对隧道使用的调光控制器做进一步的研究和改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一在于针对上述不足，提供一种高负载无极调光控制装置及其应用的调光系统，以期望解决现有技术中高速公路隧道内外光差大，容易引发安全事故，同类的调光控制器在隧道内安装走线复杂，施工量大，投入成本高等技术问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型一方面提供了一种高负载无极调光控制装置，所述的装置包括微处理器，所述微处理器接入电源模块，且所述微处理器还通过运算放大器接入负载驱动电路，且所述运算放大器也接入电源模块；所述负载驱动电路用于接入照明器件；所述负载驱动电路还分别接入电压监控模块与温度监控模块，所述电压监控模块与温度监控模块均接入微处理器；所述微处理器包括外部通信接口；所述运算放大器中包括滤波模块；用于由微处理器通过外部通信接口接收控制指令，并输出模拟信号经运算放大器滤波处理后，再由运算放大器输入至负载驱动电路，从而驱动负载，进而控制负载驱动电路的当前电压，以控制照明器件的实际功率；在负载驱动电路运行的过程中，由电压监控模块与温度监控模块分别采集负载驱动电路的电压状态与温度状态，并将采集值反馈至微处理器，由微处理器通过外部通信接口反馈至控制端。

作为优选，进一步的技术方案是：所述微处理器还接入灯组供电控制电路，所述灯组供电控制电路用于接入灯组电源的交流接触器，用于由微处理器通过所述灯组供电控制电路控制灯组电源的交流接触器的通断。

更进一步的技术方案是：所述照明器件为多个，并组成灯组，且多个照明器件分别并联接入所述负载驱动电路，用于由负载驱动电路使灯组中的每个照明器件的功率保持一致。

更进一步的技术方案是：所述电源模块包括保护电路，由保护电路分两路输出，其中一路接入运算放大器，另一路接入微处理器。

更进一步的技术方案是：所述的负载驱动电路有两个，所述微处理器分别通过运算放大器接入负载驱动电路，用于由微处理器分别输出两路模拟信号，经相应的运算放大器滤波处理后，再由相应的运算放大器输入至负载驱动电路，以驱动负载。

更进一步的技术方案是：所述微处理器分别接入运算放大器正负极，且所述运算放大器的输出端串接限流电阻后接入负载驱动电路的场效应管的栅极。

更进一步的技术方案是：微处理器、电源模块、运算放大器与负载驱动电路均安装在装置的外壳体内，所述外壳体的外侧设有散热片结构。

本实用新型另一方面提供了一种高负载无极调光系统，所述的系统包括远程控制端，集中控制器与上述的高负载无极调光控制装置，所述高负载无极调光控制装置的微处理器通过RS-485接口接入集中控制器，所述集中控制器接入远程控制端，用于由集中控制器将远程控制端的控制指令通过RS-485总线传输至高负载无极调光控制装置的微处理器，由微处理器执行当前的控制指令，并由所述微处理器将当前负载驱动电路的电压采集值与温度采集值通过RS-485总线反馈至集中控制器，由集中控制器将当前的电压采集值与温度采集值传输至远程控制端。

作为优选，进一步的技术方案是：所述远程控制端为工控机或PC计算机，所述工控机或PC计算机中安装有远程控制软件，用于远程控制软件将高负载无极调光控制装置的电压采集值与温度采集值界面化显示，且所述远程控制软件中还预设有高负载无极调光控制装置的各类控制指令。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果之一是：通过在装置中设置具有高负载的负载驱动电路，使该负载驱动电路可支持多个照明器件的负载驱动，在此过程中，由微处理器通过运算放大器将调光控制指令指令输出至负载驱动电路，改变负载驱动电路的输出电压，进而完成调光操作，并且装置中的负载驱动电路在工作过程中，由电压监控模块与温度监控模块分别检测负载驱动电路的当前电压与温度，并及时通过微处理器上报至控制端，从而可对负载驱动电路的工作状态进行监控，负载驱动电路每路负载电流可达到2A，可同时负载多个照明器件，因此多个照明器件仅需使用一个调光控制装置即可完成调光，且安装及走线简单，投入成本低，同时本实用新型所提供的一种高负载无极调光控制装置结构简单，适于工业化生产，易于推广。

附图说明

图1为用于说明本实用新型一个实施例的结构示意框图；

图2为用于说明本实用新型一个实施例的负载驱动电路的电路图；

图3为用于说明本实用新型另一个实施例的系统结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

参考图1所示，本实用新型的一个实施例是一种高负载无极调光控制装置，该装置包括微处理器，该微处理器可采用具有数据处理及通讯功能的单片机；将该微处理器接入电源模块，且该微处理器还通过运算放大器接入负载驱动电路，而该运算放大器也需接入电源模块，电源模块由12-36V的电压输入；前述的负载驱动电路用于接入照明器件；该负载驱动电路可通过高负载驱动多个照明器件的负载，进而使用一个负载驱动电路就可驱动多个照明器件；

本实施例中的负载驱动电路结构如图2所示，其包括两个分压电阻R28与R37与一个MOS管，所述电阻R28与R37接入运算放大器，所述MOS管也通过限流电阻R34接入运算放大器的输出端，所述负载驱动电路的负载端接入照明器件电压输入端。如图中所示出的，通过微控制器将PWM信号Pout_DA_One转换为模拟量信号1IN-；然后，接至运算放大器的负输入端，将负载端的模拟信号通过分压电阻R28、R37进行分压处理，然后获得负载端的模拟量1IN+，再通过运算放大器对1IN-和1IN+进行比较进而获得对负载端的控制信号1OUT。如果1IN-小于1IN+则输出正相关信号控制MOS管(图2中的IRFZ44)的导通，则会使负载端的ADC0_monitor的电压值降低；如果1IN-大于1IN+ze输出负相关信号控制MOS管(图2中的IRFZ44)截止，则会使负载端的ADC0_monitor的电压值增大。根据负载端的情况不停的通过开关MOS管，达到一个动态的平衡过程，从而完成照明器件的驱动负载电压输入；

上述负载驱动电路还分别接入电压监控模块与温度监控模块，并且电压监控模块与温度监控模块均接入微处理器；此外，上述微处理器包括外部通信接口；而运算放大器中包括滤波模块；用于由微处理器通过外部通信接口接收控制指令，并输出模拟信号经运算放大器滤波处理后，再由运算放大器输入至负载驱动电路，从而驱动负载，进而控制负载驱动电路的当前电压，以控制照明器件的实际功率；在负载驱动电路运行的过程中，由电压监控模块与温度监控模块分别采集负载驱动电路的电压状态与温度状态，并将采集值反馈至微处理器，由微处理器通过外部通信接口反馈至控制端。

优选的是，上述微处理器分别接入运算放大器正负极，且运算放大器的输出端串接限流电阻后接入负载驱动电路的场效应管的栅极。并且在实际使用中，微处理器、电源模块、运算放大器与负载驱动电路均安装在装置的外壳体内，所述外壳体的外侧设有散热片结构。其目的是无极调光控制装置由实际测试数据验证，在12V 2A恒流负载的时候，场效应管发热非常严重，温度可高达100℃，故通过外壳体结构的导热性来加强散热能力，同时通过负载电压监控模块和温度监控模块采集的数据为设备的后期维护提供了有利的数据支持。

正如图1所示出的，外部电源经过直流降压处理后变成12V和5V的两种电压的直流电源，分别供运算放大器和微处理器使用，微处理器通过模拟调制方式输出模拟信号至滤波处理电路，然后再作为运算符放大器“-”输入端，而负载反馈回输入到运放的“+”输入端，此时，运算放大器输出端经串接一个限流电阻R34后接至负载驱动电路的场效应管的G(栅)极，那么，则能形成一个动态的自动反馈调节系统，由于场效应管的最大承载电流为4A，故此负载驱动电路由极强的驱动能力。

在本实施例中，通过在无极调光控制装置中设置上述具有高负载的负载驱动电路，使该负载驱动电路可支持多个照明器件的负载驱动，在此过程中，由微处理器通过运算放大器将调光控制指令指令输出至负载驱动电路，改变负载驱动电路的输出电压，进而完成调光操作，并且装置中的负载驱动电路在工作过程中，由电压监控模块与温度监控模块分别检测负载驱动电路的当前电压与温度，并及时通过微处理器上报至控制端，从而可对负载驱动电路的工作状态进行监控，负载驱动电路每路负载电流可达到2A，可同时负载多个照明器件，因此多个照明器件仅需使用一个调光控制装置即可完成调光，且安装及走线简单，投入成本低。

并且，本实施例采用集中调光控制方式，建设成本低，设备安装在洞内配电箱中，安装维护简便，通信可靠性高，且做到实时响应。

仍然参考图1所示，发明人在试验过程中发现，市面上具有调光功能的照明灯具无法实现完全关断照明系统，当不需要照明的情况下只能使照明灯以最低功耗的状态运行，然而此时照明灯仍然具有较低的亮度，为克服这一问题，在本实用新型用于解决技术问题更加优选的一个实施例中，还将上述微处理器的另一输出引脚接入灯组供电控制电路，并且该灯组供电控制电路在装置使用时需接入灯组电源的交流接触器，用于由微处理器通过所述灯组供电控制电路控制灯组电源的交流接触器的通断，以便控制整个组的供电通断。前述的该灯组供电控制电路可直接采用市面上常规应用的照明器件照明电源通断电路即可。

正如上述所提到的，装置中的负载驱动电路可通过高负载驱动多个照明器件的负载，进而使用一个负载驱动电路就可驱动多个照明器件，因此上述的照明器件应设置为多个，组成灯组，并使每个照明器件分别并联接入负载驱动电路，用于由负载驱动电路使灯组中的每个照明器件的功率保持一致。进一步的，为保证装置使用过的安全性，还可在装置中的电源模块中增设一个保护电路，并由保护电路分两路输出，其中一路接入运算放大器，另一路接入微处理器。

基于上述的设计思路，在本实用新型的另一个实施例中，可在高负载无极调光控制装置设置两个负载驱动电路，将由微处理器分别通过运算放大器接入负载驱动电路，用于由微处理器分别输出两路模拟信号，经相应的运算放大器滤波处理后，再由相应的运算放大器输入至负载驱动电路，以驱动负载，此种微处理器同时具有两路独立无极调光输出可适用于灯组带色温控制的系统。

参考图3所示，本实用新型的另一个实施例是一种高负载无极调光系统，该系统包括远程控制端(即图中所示的远程控制系统)，集中控制器(含图中所示的触摸中控系统)与上述的高负载无极调光控制装置，高负载无极调光控制装置的微处理器通过RS-485接口接入集中控制器，而集中控制器接入远程控制端，用于由集中控制器将远程控制端的控制指令通过RS-485总线传输至高负载无极调光控制装置的微处理器，由微处理器执行当前的控制指令，并由微处理器将当前负载驱动电路的电压采集值与温度采集值通过RS-485总线反馈至集中控制器，由集中控制器将当前的电压采集值与温度采集值传输至远程控制端。进一步的，上述远程控制端为工控机或PC计算机，所述工控机或PC计算机中安装有远程控制软件，用于远程控制软件将高负载无极调光控制装置的电压采集值与温度采集值界面化显示，且所述远程控制软件中还预设有高负载无极调光控制装置的各类控制指令。

图3所示的是本系统的一种较佳案例，即通过无极调光控制装置在隧道中调整照明灯组的亮度，使隧道内的亮度与隧道外的自然光亮度之间有一个良好的过渡和衔接，利用人眼视觉特性设计待合人眼适应曲线的隧道亮度调节方式。并且使照明器件提供照明功能的同时降低隧道运营开支，并且实现高速公路隧道照明节能控制对节能减排具有重要的现实意义。

正如上述所提到的，高负载无极调光系统主要由两个子装置和一个远程控制系统构成，具体装置即为集中控制器和高负载无极调光装置，集中控制器功能是隧道环境条件分析、远程指令执行、监控信息采集传输等。高负载无极调光装置主要功能是与集中控制器交互、具体操作执行、设备信息采集等。远程控制软件系统则是把装置的数据信息界面化显示，并设置可配置指令，利于管理人员的监控。

本实用新型针对隧道集中调光控制的特殊性，隧道高负载无极调光设备有效避免了上述问题，简单的安装方式、投入成本低、走线简单化成为此装置的主要优势。即以前需要67个单灯控制器来控制一组加强照明，而此时只需要1个隧道高负载无极调光装置即可实现相同的功能，并且此装置集成了两路高负载调光输出。使之有极强的负载能力，每一路负载实测最大负载电流可达2A，设计理论可以最大负载灯组为680盏灯具，设备响应时间小于2ms，并可对设备的温度、负载电压进行动态监测且实时上报。在于集中控制器的传输上也采用标准的RS-485通信接口，增强了信号系统的抗干扰能力，有效传输距离大大增加。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。

尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。