专利名称：路灯的控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对路灯进行控制，更确切讲是一种在路灯工作期间控制路灯供电量的装置。本实用新型由可控硅、触发电路、控制信号电路组成。
另外，在现有技术中对路灯进行控制多采用交流接触器，也有采用可控硅控制的。但现有技术中采用可控硅控制均是采用市场出售的专用触发器，如采用KJ系列的专用触发器。但这类产品一方面是价格较高，其结构相对复杂，不便于自动控制，不能满足在路灯上使用。其次，现有专用触发器的触发脉冲较窄，现有KJ系列触发器的脉冲宽度仅为数十微秒至数毫秒，易产生漏触发的现象。
本实用新型路灯的控制装置是用可控硅控制路灯供电。其控制装置由可控硅、触发电路、控制脉冲信号产生电路组成。本实用新型的触发电路由控制脉冲发生电路和功率放大电路构成。其中的控制脉冲发生电路由至少三个运算放大器及外围电路组成其中第一、第二运算运算放大器组成同步信号整形电路，第三运算放大器与RC时间电路构成触发脉冲信号移相电路。所述的第一运算放大器的输入端接电源同步信号，并输出规则的矩形脉冲。在第一运算放大器与第二运算放大器间设微分电路，使第二运算放大器产生的同步脉冲变窄。第二运算放大器的输出端通过二极管与第三运算放大器输入端耦合，第三运算放大器与所属电路产生宽脉冲的同步触发信号，在第三运算放大器负输入端馈入控制可控硅导通角的控制信号。而第三运算放大器输出端经功率放大器接可控硅的控制端。可控硅的输入端接路灯电源，输出端接路灯回路。
在本实用新型中，其可控硅触发电路的电源及同步信号产生装置分别由变压器及与该变压器相连的两全波整流管，以及与两整流管相串连的二极管构成，并用光电耦合器将同步信号与脉冲整形电路相耦合，第三运算放大器与功率放大器间用光电耦合器相耦合，在功率放大器的输出端与可控硅的控制端间有限流电阻。
在本实用新型的实施例中，所用的运算放大器为LM324，所用的可控硅则采用了双向可控硅。
本实用新型由于是用触发电路控制可控硅的导通角，使可控硅在一定导通角导通，从而调整了可控硅工作的占空比，在可控硅被触发状态，可控硅导通，路灯得到电源供应，而在可控硅处于截止状态时，路灯不得到电源供应，造成实际上向路灯的供电是“间歇”供电，相应的路灯也处于“间歇”工作的状态，这种状态使路灯所用电力减小，实现了节电的目的。同时在这种情况下只是路灯的照度有所减低，但并不会使局部的路灯象现有技术那样完全关闭。这样，整个照明路段仍保持照明状态，只是各路灯的照度有所降低，所以在整个路灯的照明区域不会产生局部的黑暗区。从另一方面而言，这种“间歇”的工作状态还可以使路灯工作寿命延长。通过后续的阐述还可见，本实用新型的电路较为简单，其成本也比现有的专用触发器要低。除此之外，本实用新型还有三个特点其一，本实用新型触发可靠，因本实用新型所输出的是一宽脉冲的信号，其脉冲宽度可持续在整个导通段，远大于现有技术中JK系列专用触发器的脉冲宽度，因此本实用新型不会产生漏触发的不足；其二，本实用新型电压调整范围较大，可达到0～100％，完全能满足在路灯控制中的应用；要本实用新型中由于采用了光电耦合技术，可以完全将高压电路同触发电路、控制电路相隔离开来，又可以将触发电路和控制电路两部分的信号连在一起。特别是在三相电路中，其三个触发电路的控制信号均自X1中引入，因此可以保证其控制点为唯一的。
由
图1可见，本实用新型由控制脉冲产生电路和功率放大电路、电源同步信号提取电路构成。图1中的X1为控制可控硅导通角的控制信号接入端，而控制可控硅导通角的控制信号产生电路系采用现有技术，因此在图1中未表现这一部分。
本实用新型的控制脉冲产生电路系由三个运算放大器AR1、AR2、AR3及外围电路构成。其中AR1的输入端馈入电源同步信号，其输出端接有R6和C1组成的时间电路，并用二极管D1与第二运算放大器的输入相耦合，形成一微分电路。如此用两个运算放大器构成整形电路。第二运算放大器的输出端用反向设置的二极管D2与第三运算放大器AR3的负输入端相耦合，同时将第二运算放大器与第三运算放大器间相互干扰的信号隔离。在AR3的负输入端与公共地端接有R10和C2组成的时间电路。图1中的X2、X3为装置电源入口。本实用新型的控制可控硅导通角的控制信号接入端X1位于R10和C2之间。
本实用新型的功率放大器是由三极管Q1及外围电路构成的共发射极放大器。其中的集电极输出端与可控硅Q2的控制端相耦合。图中的X4为被控的路灯电源输入，P1则为接入路灯回路的路灯电源输出。
功率放大器的工作电源由变压器T1和整流二极管D4、D5提供，另一方面T1还提供了本装置的电源同步信号。由图1见，在T1一端的整流管D4上串接有二极管D3，由D4、D3将电源同步信号取出并馈入第一运算放大器中，以产生相应的同步脉冲。图1中的X5和X6为接变压器T1初级的电源接口。
在本实用新型中电源同步信号与同步信号整形电路间，及由第三运算放大器输出的宽脉冲信号与功率放大器间均采用了光电耦合器U1和U2，这种方式提高了高低压电源间的绝缘强度，避免了各级间的信号相互干扰，同时也能使相互间的耦合更为可靠。为防止功率放大器输出电流过大，造成可控硅控制端发生过流损毁，在功率放大器的输出端与双向可控硅的控制端间可设有限流电阻R17。为防止可控硅受电网产生的瞬间过压干扰而造成的击穿现象，在可控硅的两端还可并接相应电压的压敏电阻。
在本实用新型中所采用的可控硅最好为双向可控硅。
以上所述的为单相供电的情况。如果是采用三相供电，只需将图1所示的电路增加为三个，三个电路中的各X1端并连到一起，各电路中的X4则分别与三相电源的A、B、C相接，各电路中的X5与自身的X4端相接通，而X6则接到0线上，各电路的P1则输出对应的A、B、C相。
在由变压器T1和二极管D3、D4、D5组成的电源电路及同步信号产生电路中，电源由D4的负极和C3的正极输出输送到整个功放电路内，而同步信号由D3、D4间的连接点输出经光电耦合器U1输入到第一运算放大器AR1的反向端，AR1将不规则的脉冲信号整形成规则的矩形脉冲信号后输出到运算放大器AR2的输入端，通过AR2与AR1间的微分电路将宽幅脉冲改变为窄幅脉冲，窄幅脉冲通过隔离二极管D2进入由AR3和RC时间电路组成的脉冲信号发生电路的输入端，并对信号发生电路进行同步控制。当R10和C2时间电路间X1导入的可变电压控制信号时，RC时间电路的时间常数发生相应改变，使触发信号发生电路的输出端产生对应于电源正弦量角度的触发信号输出。该触发信号通过光电耦合器U2与三极管Q1组成的功率放大器相耦合，而功率放大器Q1的输出端与双向可控硅Q2的控制端相连，因此当触发信号被送入可控硅的控制端时即使可控硅被触发导通，经P2产生相应的电压输出，产生光源功率的变化。
图2公开的是一种自动的导通角电压控制信号电路。它由电源电路、钟控电路、放大整形电路及电压缓降电路等构成。其中的钟控电路也可以直接使用现市场出售的微电脑时钟开头。图中的P1与图1的X1相接。
图2的工作流程是UR1在白天高亮度情况下，电阻阻值很小，(约为几十K)，AR11正向的输入端电位很低(约0.5V)，AR11输出为低电位，通过二极管D23将C12上的电位钳制在低电位状态，使Q12输出端为低电位。此时图1所示的触发信号电路中的RC电路得不充电电压，因此AR3不能翻转，也无触发信号输出，可控硅不能导通。天黑时UR1阻值变大，当其阻值超过R23时AR11发生翻转，其输出端电压变高，D12失去钳位作用，C12通过D22R27迅速充电，Q12输出电位变高，接近VCC值。此时图1所示的触发信号电路中的RC电路得到最高充电电压，并很快翻转，在AR3输出端输出触发信号，可控硅导通。另一方面，图2电路中的C12上的电压还受Q11时钟电路的作用，处于截止状态，R27通过D22向C12充电，其它电路对D21的分压很小。当Q11导通时，使D21并边在C12的充电回路中，将C12上的充电电压控制在了D21的稳压值同Q11的饱和压降电压之和上，从而使Q11输出为半电压输出。由于充电电压的降低到达AR3翻转起始点的时间相对迟滞，触发信号推迟，可控硅导通角增大，电流的导流占空比减小，功率下降。Q11的导通是受X12同X11连接的时钟开关所控制，X11、X12直接在时钟开关控制点上，只有达到设定时间后开关才闭合，X11和X12接通，Q11导通。
以下是本实用新型的一个实施例，其电路图与附图1完全相同，而其导通角电压控制信号电路则采用了图2所示的电路。本例中图1的各元件参数为C1为0.022μf，C2为0.047μf，C3为16V1000μf，C4为0.01μf。
R1为10K，R2为100K，R3为200K，R4为100K，R5为500K，R6为100K，R7为100K，R8为500K，R9为200K(可调)，R10为100Ω，R11为100K，R12为500K，R13为5.6K，R14为10K，R15为3K，R16为10K，R17为30Ω，R18为5.6K。
三极管Q1为S8050。可控硅Q2采用了KS300。奕压器T1的规格为12V×2。
光电耦合器U1和U2分别采用521。而二极管D1和D2采用1N4148，D3、D4、D5采用1N4002。AR1、AR2、AR3均采用了一只LM324(实际只使用了每只管子的3/4)。
本实施例控制的单相220V300A的路灯负载17KW，所用的路灯为高压钠灯。整个装置的成本价格仅为30元左右(不包括可控硅的价格)。在实际应用中，在午夜后本实用新型开始工作，其导通角接近90度，此时路灯电耗大致降低一半，同时路灯照度也有相应的减少，但整条街道仍比较亮，而且没有局部的黑暗区域。
权利要求1.路灯的控制装置，由可控硅、触发电路、控制信号电路组成，其特征在于触发电路由控制脉冲发生电路和功率放大器构成，控制脉冲发生电路由至少三个运算放大器构成，其中第一、第二运算放大器组成同步信号整形电路，第三运算放大器与RC时间电路构成触发脉冲信号产生电路，第一运算放大器的输入端接电源同步信号，并输出规则的矩形脉冲，输出端接RC电路，在第一运算放大器与第二运算放大器间设微分电路，使第二运算放大器产生经整形的窄脉冲输出，第二运算放大器的输出端通过反向二极管与第三运算放大器输入端耦合，第三运算放大器与周围电路产生宽脉冲的同步触发信号，在第三运算放大器负输入端馈入控制可控硅导通角的可变电压信号，第三运算放大器输出端经功率放大器接可控硅的控制端，可控硅的输入端接路灯电源，输出端接路灯回路。
2.根据权利要求1所述的路灯控制装置，其特征在于可控硅触发电路的电源及同步信号产生装置分别由变压器及与该变压器相连的两全波整流管，以及与两整流管中的一个相串连的二极管构成，并用光电耦合器将同步信号与控制脉冲发生电路相耦合，第三运算放大器与功率放大器间用光电耦合器相耦合，在功率放大器的输出端与可控硅的控制端间有限流电阻。
3.根据权利要求1或2所述的路灯控制装置，其特征在于所述的运算放大器采用LM324，所用的可控硅采用双向可控硅。
专利摘要本实用新型公开一种对路灯进行控制，并能在路灯工作期间控制路灯供电量的装置。本实用新型由可控硅、触发电路、控制信号电路组成。其中的触发电路由控制脉冲发生电路和功率放大电路构成。其中的控制脉冲发生电路由至少三个运算放大器构成。
文档编号H05B37/02GK2577527SQ0226224
公开日2003年10月1日 申请日期2002年9月15日 优先权日2002年9月15日
发明者王振武 申请人:王振武