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基于LED的通用型智能開(kāi)�(guān)的設(shè)�(jì)方案

編輯:admin 2014-06-25 14:53:21 瀏覽�1238  �(lái)源:

  1.引言

  隨著中國(guó)�(jīng)�(jì)和社�(huì)的發(fā)展,照明用電量已占總用電量的10%~12%,照明節(jié)能已�(jīng)成為�(dāng)今節(jié)能環(huán)保的重要方面。照明節(jié)能的目的是在保證照明尺度和照明質(zhì)量的前提下,力求減少照明系統(tǒng)中的能量損失,最有效地利用電能�

  主流的照明節(jié)能技�(shù)包括節(jié)能照明光�(如LED照明)和節(jié)能電�(如調(diào)光電路、節(jié)能開(kāi)�(guān))兩方面,而將這兩方面技�(shù)綜合�(yīng)用則是照明節(jié)能技�(shù)的新趨勢(shì)。在我國(guó)�LED照明�(shè)備發(fā)展前景良好,但現(xiàn)有的節(jié)能電路技�(shù)普遍存在以下兩�(gè)不足�

  (1)�(diào)光電路大多由單片�(jī)等芯片組成,成本較高,不利于安裝和取代原有的電路;

  (2)節(jié)能電路比較復(fù)雜,安裝相關(guān)�(shè)備時(shí)需要對(duì)室內(nèi)或其他應(yīng)用場(chǎng)所原有的照明系�(tǒng)做較大改造,安裝及維修成本較高,�(shí)施難度較大�

  針對(duì)上述缺點(diǎn),本文面向LED照明�(shè)備,采用模擬和數(shù)字電路中常用的簡(jiǎn)單元器件,設(shè)�(jì)并實(shí)�(xiàn)了一種低成本、小型化、環(huán)保節(jié)能、易安裝維修的通用型智能開(kāi)�(guān)�

  2.系統(tǒng)電路及工作原�

  2.1 工作原理

  本文�(shè)�(jì)的LED智能�(kāi)�(guān)主要包含兩大部分:智能控制電路和智能�(diào)光電路,如圖1所示�

  智能控制電路接口C、D接入的是可以根據(jù)光照�(qiáng)度控制開(kāi)與關(guān)的控制電路,控制主要由晶閘管D1、D2完成;智能�(diào)光電路接口A、B接入的是可以隨光照強(qiáng)度改變晶閘管�(dǎo)通角的控制電路。智能開(kāi)�(guān)的工作原理見(jiàn)�2所示�

  2.2 智能控制電路

  智能控制電路能夠根據(jù)使用者所�(shè)定的亮度自動(dòng)�(kāi)、關(guān)燈,其C、D接口(參見(jiàn)�1)接入的電路主要由LM339以及74LS02�(gòu)成,具體如圖3所示�

  其中,R6的阻值大小可以根�(jù)不同�(huán)境設(shè)置開(kāi)�(guān)的靈敏度,而LM339主要比較R5兩端的電壓是否在光敏電阻兩端電壓和R6兩端的電壓之�;74LS02主要將比較的�(jié)果裝換為高低電平,�(jìn)而通過(guò)三極管和繼電器來(lái)控制晶閘管的�(dǎo)通、關(guān)�;�(diào)節(jié)�(diào)節(jié)旋鈕1可以�(shè)定連續(xù)的開(kāi)、關(guān)燈所�(dá)到的亮度界限。智能控制電路主要是通過(guò)控制晶閘管D1和D2(參見(jiàn)�1)的導(dǎo)通和截止�(lái)控制照明�(shè)備變亮和熄滅,其工作原理如圖4所示�

  2.3 智能�(diào)光電�

  �(dāng)LED照明�(shè)備開(kāi)始工作后,本文設(shè)�(jì)的智能開(kāi)�(guān)�(huì)依據(jù)�(huán)境照明情況的變化,通過(guò)智能�(diào)光電路自�(dòng)地改變照明設(shè)備的亮度。圖1所示的智能�(diào)光電路接口A、B接入的電路如�5所示�

  用戶借助�(diào)節(jié)旋鈕2�(lái)連續(xù)�(shè)定環(huán)境需要保持的亮度;智能�(kāi)�(guān)根據(jù)所�(shè)定的亮度并結(jié)合環(huán)境實(shí)際光照強(qiáng)度的變化,自�(dòng)地改變LED照明�(shè)備的亮度,以維持所�(shè)定的亮度要求,起到節(jié)能的作用�

  智能�(diào)光電路的工作原理如圖6所示,其中R19阻值的改變�(dǎo)致振蕩器頻率變化,而這種頻率變化能夠改變電容C3的充電時(shí)間,由此�(chǎn)生的尖脈沖可以控制晶閘管D13的導(dǎo)通角,�(jìn)而控�燈具兩端的有效電壓,以達(dá)到控制燈具亮度變化的目的�

  3.工作性能�(cè)試及分析

  為了檢測(cè)本文�(shè)�(jì)的智能開(kāi)�(guān)的實(shí)際工作性能,筆者在室內(nèi)搭建了一�(gè)�(cè)試環(huán)境�

  該環(huán)境通過(guò)透明玻璃窗保持與室外亮度一致,通過(guò)人工遮擋�(jìn)入室�(nèi)的光線來(lái)模擬室外亮度的改變。室�(nèi)需要維持的光線亮度�(shè)定為40lx~50lx之間。模擬的室外�(huán)境亮度、室�(nèi)的實(shí)際亮度和LED燈的�(shí)際亮度由光敏傳感器測(cè)得。圖7所示的�(shí)�(yàn)曲線是在相同的配置環(huán)境下重復(fù)20多次�(shí)�(yàn)的平均結(jié)果�

  �7所示曲線表明,�(dāng)室外�(huán)境光線亮度逐漸�?nèi)鯐r(shí),本文的智能�(kāi)�(guān)能夠自動(dòng)�(diào)節(jié)LED燈的亮度,使其逐漸變亮,從而使得室�(nèi)的光線亮度保持在�(yù)先設(shè)定的范圍之內(nèi)。同理,�(dāng)室外光線亮度逐漸變強(qiáng)�(shí),智能開(kāi)�(guān)能夠控制LED燈的亮度逐漸變暗,以維持�(yù)先設(shè)定好的室�(nèi)亮度。由此可�(jiàn),在保持室內(nèi)亮度的前提下,使用本文設(shè)�(jì)的智能開(kāi)�(guān)可以節(jié)省LED燈的耗電量�

  4.�(jié)�

  本文提出了一種基于LED照明�(shè)備的的通用型智能開(kāi)�(guān)的設(shè)�(jì)方案,該方案集成�(jiǎn)單的模擬電路和電子電路的基本元器件,�(shè)�(jì)并實(shí)�(xiàn)了一�(gè)適用于LED照明�(shè)備的智能�(kāi)�(guān),并�(duì)該智能開(kāi)�(guān)的工作性能�(jìn)行了�(shí)�(yàn)�(cè)試。與基于單片�(jī)的智能開(kāi)�(guān)不同,本文的智能�(kāi)�(guān)具有以下特點(diǎn):①純硬件電路實(shí)�(xiàn),制造和使用�(guò)程不需要軟件編程和�(shè)�;②操作和控制�(jiǎn)便,安裝�(jiǎn)單,容易使用;③開(kāi)�(guān)成本低廉,適合于成本控制要求較高的場(chǎng)合�

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