专利名称：大功率汞/钠灯照明控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动控制进行交流电源稳压，尤其是利用可控硅对大功率汞/钠灯进行稳压照明控制。
在一些大型照明场所，如铁路调车场、站台、货场、街道、广场、港口、机场等处，大多使用汞/钠灯，且使用灯多、用电量大，这就涉及到对大功率汞/钠灯进行稳压照明控制的问题。在现有的交流稳压技术当中，主要有三种方式一种是利用铁磁饱和稳压器进行交流稳压，铁磁饱和稳压器体积大且重，使用不方便；一种是利用IGBT模块进行交流稳压，成本高，一般大功率IGBT模块的价格是可控硅的3～5倍；最常见的一种是利用可控硅进行稳压，但一般皆按可控硅实际能力的三分之一或更低进行使用，可控硅的利用率低。
本实用新型的目的是提供一种可以最大限度地提高可控硅的使用能力，利用可控硅对大功率汞/钠灯进行稳压照明控制的电路设备。
为实现此目的，本实用新型的技术解决方案如下一种大功率汞/钠灯照明控制器，它包括电源电压检测电路、程控放大器和可控硅，其特征在于它还包括光控电路、定时电路、长延时电路、八步程序发生器电路、压控脉宽调制电路、电流和温度检测电路、可控硅触发电路等。
所述的光控电路为光敏电阻与电阻R1串接在12V直流电压VDD与地之间，光敏电阻与电阻R1相接做为与非门1的输入，与非门1的输出接与非门2的输入，与非门2的输出串接电容C1做为与非门3的一个输入，该输入端与VDD间还接有电阻R3，与非门3的另一个输入端和与非门1的输出之间接有电容C2，电容C2与VDD间接有电阻R2，与非门3的输出分别接与非门4的一个输入和集成块CD4040的10脚，与非门4的另一个输入接与非门5的输出，与非门4的输出接与非门5的一个输入，与非门5的另一个输入接集成块CD4040的15脚，集成块CD4040的11脚接与非门6的输出，电容C4和R5串接在与非门6的输出和输入之间，电阻R5也接在与非门7的输出和一个输入之间，与非门7的另一个输入和与非门4的输出一起接与非门8的一个输入，与非门8的另一个输入通过电阻R4和与非门1的输出相接，并通过电容C3接地。
所述的定时电路为电容C5和电阻R6串接在与非门9的输入和地之间，与非门8的输出接与非门9的输入，与非门9的输出接与非门10的一个输入，电阻R7、R8串接在与非门10的另一个输入和输出之间，电阻R7、R8与电容C6、C7的并联电路一起串接在与非门11的一个输入和输出之间，与非门11的另一个输入和集成块CD4521的15脚一起接与非门12的一个输入，与非门12的另一个输入接与非门9的输出，与非门11的输出接集成块CD4521的10脚，集成块CD4521的11脚通过电阻R6接地。
所述的长延时电路为集成块CD4040Ⅰ的15脚和与非门13的输出分别做为与非门15的两个输入，集成块CD4040Ⅰ的10脚通过电容C10接与非门16的一个输入，与非门15的输出接与非门16的另一个输入，与非门16的输出接与非门18的输入，与非门18的输入和输出间串接电阻R11和电容C10，与非门17的一个输入通过电阻R9接VDD，亦通过电容C8接与非门13的输出，与非门17的另一个输入通过电容C9接与非门14的输出，通过电阻R10接地，与非门17的输出接集成块CD4040Ⅰ和CD40404Ⅱ的11脚，集成块CD4040Ⅰ的15脚接与非门19的一个输入，与非门19的另一个输入和输出之间接有电阻R12，与非门19的输出和与非门20的输出间串接有电阻R12和电容C11，与非门19的输出做为与非门20的一个输入，与非门20的另一个输入和与非门21的输出相接，与非门20的输出接集成块CD4040Ⅱ的10脚，CD4040Ⅱ的15脚、14脚、13脚分别做为与非门21的三个输入。
所述的八步程序发生器电路为集成块CD4051的11脚接CD4040Ⅱ的13脚，CD4051的10脚接CD4040Ⅱ的14脚，CD4051的9脚接CD4040Ⅱ的15脚，CD4051的6脚接与非门22的输出，与非门22的输入接CD40401的15脚，CD4051的4脚、2脚、5脚、1脚、1 2脚、15脚、14脚分别接R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29，电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29相接后与电阻R32串接至集成块CD4051的13脚。
所述的压控脉宽调制电路为12V直流电源VDD通过电阻R37接三级管T1的发射级和运算放大器3的负级，运算放大器3的正级通过串接的电阻R34和R33接集成块CD4051的13脚，运算放大器3的输出和三级管T1的基级间接有电阻R36，三级管T1的集电级接与非门27的输入，与非门27的输出与非门26的一个输入和集成块TL494的1脚，与非门26的另一个输入接与非门25的输出，与非门26的输出和与非门27的输入间接有电容C16。
所述的电流和温度检测电路为电流检测计TP2的输出接桥式整流电路的两个输入端，电阻R38亦接于TP2的两输出端之间，电阻R39和R40串接后与电容C17并接在该桥式整流电路的输出和地之间，电阻R44和R41串接于12V直流电源VDD和运算放大器4正级的之间，电R42连在R39和R40的接点与运算放大器4的负极之间，运算放大器4的正级和输出间接有电阻R45；电阻R49和温度传感器T串接于VDD和地之间，VDD和运算放大器5的正级间串接有电阻R49和R47，运算放大器5的负级和地之间串接有电阻R48和电阻R51，运算放大器5的正级和输出间接有电阻R46，运算放大器4和运算放大器5分别做为与非门28的两个输入，与非门28的输出接与非门14的输入。
所述的可控硅触发电路为集成块TL494的12脚接12V稳压电源VDD TL49的1脚接与非门27的输出，TL494的16脚接与非门23的输出，与非门12的输出、与非门14的输出、集成块CD4040Ⅰ的15脚分别做为与非门23的三个输入，TL494的13和14脚相接并通过电阻R54接运算放大器6的正级，且13和14脚与地之间串接有电阻R56、R57、R58运算放大器6的负级和输出间接有相串联的电阻R53和R52，运算放大器6的输出经串接的电阻R50、R51接地，运算放大器6的负极经电阻R55接地，TL494的2脚和15脚相接并通过串接的电阻R57和R58接地，TL484的4脚经电阻R58接地，TL494的7脚、9脚、10脚接地，TL494的6脚经电阻R59接地，TL494的5脚经电容C18接地，TL494的8脚和11脚间串接有电容C19和电阻R60，变压器TP3的输入端亦接在TL494的8脚和11脚之间，VDD接在TP3的输入端间，TP3的输出经电阻R61接可控硅V1的触发级，可控硅V1的阳级和阴级分别接电阻R62和R63。
使用本实用新型，可以比现有同类产品节电15～30％；可以减少更换灯的次数，更换灯次数将减少到未使用前的10～20％；可以延长灯的使用寿命5～10倍；可以最大限度的提高可控硅的使用能力，使其达到100％，并保证可靠性。
下面将结合附图对本实用新型进行进一步详细的说明。
图1是大功率汞/钠灯照明控制器的电路图。
如图1所示本实用新型所述的大功率汞/钠灯照明控制器主要有以下几部分电路组成光控电路、定时电路、长延时电路、电源电压检测电路、八步程序发生器电路、压控脉宽调制电路、电流和温度检测电路、可控硅触发电路等。
本实用新型中汞/钠灯的通电受三个条件控制1、外供电即电源开关2、光控 天黑3、定时 可设定照明时间3～12小时只有三个条件全部满足时，灯方可启动，缺一而灯灭。
光控电路是用光敏电阻进行光电控制，有光时为低电平信号，无光时为高电平信号，集成块CD4040做为计数器使本实用新型最大有9分钟的延时，可以防止杂光(如闪电、过路车辆灯光等)对光敏电阻产生影响而出现灭灯和不必要的重新启动，光控电路的结果由与非门8输出至定时电路。
定时电路是一个长时间电子定时电路，该电路在接到光控高电平信号时便开启，直到予定的时间到了才关闭，其结果输入到与非门23和长延时电路。
当天黑或有开关信号时，经光控电路的9分钟延时和定时电路将输出高电平，此高电平经过与非门启动长延时电路，长延时电路使得接到点灯信号后经过20分钟的延时其它电路才开始工作，同时允许向可控硅触发电路送触发信号。此长延时电路保证灯在某种原因下熄灭时20分钟后才点燃，以免造成可控硅过荷烧毁。长延时电路的结果亦输出至与非门23，且由长延时电路去控制八步程序发生器电路。
在电源电压检测电路中，电源220V电压经变压、整流等在稳压块CD7812的输出端输出12V直流电源VDD，且将电压采样送到运算放大器1，在运算放大器1中与基准电压比较，从而完成电压变化检测功能，使当电源电压不稳定时可自行调整而不影响整个电路的工作，并将检测结果输出至锃控放大器。
八步程序发生器电路是将点灯时所需电压分为八步完成，目的是控制点燃高压汞/钠灯所需电流由1A逐步增至2.5A，从而延长灯的寿命，保证可控硅在启动时不超负荷，使其在规定范围内发挥最大能力而又不出故障，八步程序发生器的结果亦输出至程控放大器。
运算放大器2做为程控放大器，其结果输出至压控脉宽调制电路。
压控脉宽调制电路受程控放大器输出的电压控制，使当电源电压波动时，脉冲宽度随之波动呈线性变化，此脉冲宽度是可控硅的控制角，外供电压越高，控制角也越大(即导角θ越小)，反之亦然。
压控脉宽调制电路的输出至可控硅触发电路，如前所述，光控电路、定时电路、长延时电路的结果皆输出至与非门23，通过与非门23发出指令允许可控硅触发电路向可控硅送触发信号，触发信号的宽度受电源电压高低和点灯时每步所设定的输出电压所控制，同时也和电源50HZ在相位和频率上严格保护一致，以防误触发。本实施例中被触发的两个可控硅如图1中虚线所示且虚线部分亦是现有的可控硅模块，可直接用模块来代替。
在有触发脉冲时，可控硅就开始工作并点亮灯，此时检测可控硅是否超温和过流的电流温度检测电路亦开始工作，并时刻进行监测，其结果由与非门28输出，并通过与非门14将此结果输至与非门23和长延时电路，使当一旦出现异常，将重新启动长延时电路，并重复开灯过程，如无异常，则电路保持原状态。
在电流温度检测电路中，大电流检测器TP2与电流互感器的原理相同，但在尺寸大小上做了很大的改进，大大提高了检测能力。实施例中采用15×5截面C型铁芯可检测350A电流，在10A～350A范围内其非线性度为≤10％。
权利要求1.一种大功率汞/钠灯照明控制器，它包括电源电压检测电路、程控放大器和可控硅，其特征在于它还包括光控电路、定时电路、长延时电路、八步程序发生器电路、压控脉宽调制电路、电流和温度检测电路、可控硅触发电路等。
2.如权利要求1所述的大功率汞/钠灯照明控制器，其特征在于所述的光控电路为光敏电阻与电阻R1串接在12V直流电压VDD与地之间，光敏电阻与电阻R1相接做为与非门1的输入，与非门1的输出接与非门2的输入，与非门2的输出串接电容C1做为与非门3的一个输入，该输入端与VDD间还接有电阻R3，与非门3的另一个输入端和与非门1的输出之间接有电容C2，电容C2与VDD间接有电阻R2，与非门3的输出分别接与非门4的一个输入和集成块CD4040的10脚，与非门4的另一个输入接与非门5的输出，与非门4的输出接与非门5的一个输入，与非门5的另一个输入接集成块CD4040的15脚，集成块CD4040的11脚接与非门6的输出，电容C4和R5串接在与非门6的输出和输入之间，电阻R5也接在与非门7的输出和一个输入之间，与非门7的另一个输入和与非门4的输出一起接与非门8的一个输入，与非门8的另一个输入通过电阻R4和与非门1的输出相接，并通过电容C3接地。
3.如权利要求1所述的大功率汞/钠灯照明控制器，其特征在于所述的定时电路为电容C5和电阻R6串接在与非门9的输入和地之间，与非门8的输出接与非门9的输入，与非门9的输出接与非门10的一个输入，电阻R7、R8串接在与非门10的另一个输入和输出之间，电阻R7、R8与电容C6、C7的并联电路一起串接在与非门11的一个输入和输出之间，与非门11的另一个输入和集成块CD4521的15脚一起接与非门12的一个输入，与非门12的另一个输入接与非门9的输出，与非门11的输出接集成块CD4521的10脚，集成块CD4521的11脚通过电阻R6接地。
4.如权利要求1的所述的大功率汞/钠灯照明控制器，其特征在于所述的长延时电路为集成块CD4040Ⅰ的15脚和与非门13的输出分别做为与非门15的两个输入，集成块CD4040Ⅰ的10脚通过电容C10接与非门16的一个输入，与非门15的输出接与非门16的另一个输入，与非门16的输出接与非门18的输入，与非门18的输入和输出间串接电阻R11和电容C10，与非门17的一个输入通过电阻R9接VDD，通过电容C8接与非门13的输出，与非门17的另一个输入通过电容C9接与非门14的输出，亦通过电阻R10接地，与非门17的输出接集成块CD4040Ⅰ和CD40404Ⅱ的11脚，集成块CD4040Ⅰ的15脚接与非门19的一个输入，与非门19的另一个输入和输出之间接有电阻R12，与非门19的输出和与非门20的输出间串接有电阻R12和电容C11，与非门19的输出做为与非门20的一个输入，与非门20的另一个输入和与非门21的输出相接，与非门20的输出接集成块CD4040Ⅱ的10脚，CD4040Ⅱ的15脚、14脚、13脚分别做为与非门21的三个输入。
5.如权利要求1所述的大功率汞/钠灯照明控制器，其特征在于所述的八步程序发生器电路为集成块CD4051的11脚接CD4040Ⅱ的13脚，CD4051的10脚接CD4040Ⅱ的14脚，CD4051的9脚接CD4040Ⅱ的15脚，CD4051的6脚接与非门22的输出，与非门22的输入接CD4040Ⅰ的15脚，CD4051的4脚、2脚、5脚、1脚、12脚、15脚、14脚分别接电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29，电阻R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29相接后与电阻R32串接至集成块CD4051的13脚。
6.如权利要求1所述的大功率汞/钠灯照明控制器，其特征在于所述的压控脉宽调制电路为12V直流电源VDD通过电阻R37接三级管T1的发射级和运算放大器3的负级，运算放大器3的正级通过串接的电阻R34和R33接集成块CD4051的13脚，运算放大器3的输出和三级管T1的基级间接有电阻R36，三级管T1的集电级接与非门27的输入，与非门27的输出接与非门26的一个输入和集成块TL494的1脚，与非门26的另一个输入接与非门25的输出，与非门26的输出和与非门27的输入间接有电容C16。
7.如权利要求1所述的大功率汞/钠灯照明控制器，其特征在于所述的电流和温度检测电路为电流检测计TP2的输出接桥式整流电路的两个输入端，电阻R38亦接于TP2的两输出端之间，电阻R39和R40串接后与电容C17并接在该桥式整流电路的输出和地之间，电阻R44和R41串接于12V直流电源VDD和地之间，电阻R44和R43串接于VDD和运算放大器4的正级之间，电阻R42连在R39和R40的接点与运算放大器4的负极之间，运算放大器4的正级和输出间接有电阻R45；电阻R49和温度传感器T串接于VDD和地之间，VDD和运算放大器5的正级间串接有电阻R49和R47，运算放大器5的负级和地之间串接有电阻R48和电阻R51，运算放大器5的正级和输出间接有电阻R46，运算放大器4和运算放大器5分别做为与非门28的两个输入，与非门28的输出接与非门14的输入。
8.如权利要求1所述的大功率汞/钠灯照明控制器，其特征在于所述的可控硅触发电路为集成块TL494的12脚接12V稳压电源VDD TL49的1脚接与非门27的输出，TL494的16脚接与非门23的输出，与非门12的输出、与非门14的输出、集成块CD4040Ⅰ的15脚分别做为与非门23的三个输入，TL494的13和14脚相接并通过电阻R54接运算放大器6的正级，且13和14脚与地之间串接有电阻R56、R57、R58，运算放大器6的负级和输出间接有相串联的电阻R53和R52，运算放大器6的输出经串联的电阻R50、R51接地，运算放大器6的负极经电阻R55接地，TL494的2脚和15脚相接并通过串接的电阻R57和R58接地，TL484的4脚经电阻R58接地，TL494的7脚、9脚、10脚接地，TL494的6脚经电阻R59接地，TL494的5脚经电容C18接地，TL494的8脚和11脚间串接有电容C19和电阻R60，变压器TP3的输入端亦接在TL494的8脚和11脚之间，VDD接在TP3的输入端间，TP3的输出经电阻R61接可控硅V1的触发级，可控硅V1的阳级和阴级分别接电阻R62和R63。
专利摘要本实用新型公开了一种利用可控硅进行交流电源稳压的大功率汞/钠灯照明控制器。它主要包括光控电路、定时电路、长延时电路、八步程序发生器电路、压控脉宽调制电路、电流和温度检测电路、电源电压检测电路、程控放大器和可控硅触发电路。本实用新型具有节电、延长灯的使用寿命、能够提高可控硅的使用能力等优点。
文档编号H05B41/392GK2313357SQ9722246
公开日1999年4月7日 申请日期1997年8月1日 优先权日1997年8月1日
发明者王福仁, 汤立中 申请人:王福仁, 汤立中