LED灯节能控制系统可行性研究报告

1、. LED灯节能控制系统可行性研究报告摘要 结合GPRS 技术和大功率LED 照明系统的特点，给出了一种路灯节能监控系统的设计与实现方法，同时设计出LED 驱动电路。实现了路灯与监控中心之间实时信息远程监控和智能管理。1 引言城市特别是中小城市目前路灯照明存在的主要问题是总体规划滞后,灯光控制方法和管理手段落后,所用电器、灯具科技含量低。本文以高亮度LED 为路灯核心器件，设计路灯监控系统，现场由从单片机采集路灯电流电压后经过主机与上位机进行GPRS 数据传输，从而达到“遥控、遥测、遥讯”的目的。总体设计方案设计思路设计采用PWM 脉宽调制技术和恒流源电路对路灯的驱动和亮度调节。通过单片机和传

2、感器及其检测电路完成路灯工作状态的控制。显示部分利用液晶显示模块，菜单式操作，显示时间、故障路灯地址、支路开关灯时间、每只灯的开关时间等功能。设计原理根据模拟路灯节能控制系统结构图，将整体电路分成为五部分: 环境控制电路、时钟电路、交通状况的传感器检测电路、显示控制模块、LED 恒流驱动及故障检测电路。1 环境控制电路利用光敏电阻的阻值与光照度呈反比例关系，采样其两端的电压信号，利用采样的电压信号通过施密特触发器输出的TTL 电平来控制LED 灯的开关。电路可靠，有效地避免由于短时间光照剧烈变化引起的误动作，操作者可以通过电位器方便的进行调试。2 时钟电路使用时钟专用芯片DS1302 进行时钟

3、控制， 通过外加很少的电路就可以实现高精度的时钟信号。外围电路简单可靠，时间精度高，采用串口通信可以节省I /O 口的资源，通过外接锂电池后可以实现时间信息储存。3 交通状况的传感器检测电路使用红外传感器， 来判断物体是否通过相关位置，并送入单片机判断执行相关程序。它具有光电传感器的优点，又避免了LED 灯的灯光干扰。4 显示控制模块使用128 × 64 液晶点阵进行信息显示，使用独立键盘进行功能切换和时间调整。信息量大，外围电路简单，通过下拉式菜单方便操作，人机界面友好。2. 2. 5 LED 恒流驱动及故障检测电路利用三端可调稳压集成块LM317，实现恒流输出。PWM 脉宽调制法

4、来控制灯的亮度，可以精确的控制灯的亮度和功率，而且LED 灯在从暗到亮的变化中过度平滑。可以选用单片机内部集成有两路PWM脉宽，能方便的产生所需要的PWM 脉宽调制信号。2 系统工作原理及硬件设计2.1 系统总体结构设计总体结构1-2如图1 所示，该系统主要由LED节能控制中心、中国移动GPRS 网络及路灯RTU 三大部分组成。其中路灯监控中心包括3131P Modem 模块、路灯监控RTU、在线监测终端控制箱、GPRS 型模块、单灯检测控制器等。在本监控系统中，控制器单元通过RS-232 与移动GPRS 无线终端相连，监控中心计算机通过特种路由器接入移动GPRS，路灯RTU 进行功率信号采集

5、，最终由移动GPRS 网络将数据传给监控中心，监控中心连接UPS 电源，采用UPS 供电设计，使监控中心能够断电继续工作，保证系统可靠运行。监控中心作为整个系统的主要核心部分3，不仅要与上位RTU 进行密切的通信，还要对采集到的数据进行分类、存储、加工、传输等处理，同时还要给出相应的报警(语音、声光)以及要求定位的节点路灯信息，并且可以通过GPRS 短消息将故障信息和(或)路灯检修信息发送到相关指定的人员手机中，以及时掌握路段信息。2.2 LED 驱动电路设计LED 照明驱动电路主要包括驱动电路和过温度保护电路两部分4-6。在驱动电路的设计中主要用到的是MAX5033 芯片，该芯片可以提供高达

6、500mA 的输出电流。MAX5033D 提供1.2513.2V 的可调电压。过温度保护电路用到的芯片是MBI1801。该芯片内部有温度感应器，可感应到芯片的温度。可通过R-EXT管脚自动调整输出电流，这样就可以改变LED 上的电流，从而可以降低LED 的温度，起到过温度保护的作用。基于以上这些优点，因此选用了以MAX5033 和MBI1801 为主的芯片来实现该驱动电路。设计出的LED 驱动电路图如图2 所示，主要分为三大部分：电源电路，驱动电路和过温度保护电路。在电源电路中主要由变压器，整流桥两个模块组成;在驱动电路中主要由MAX5033 模块和调压模块构成;过温度保护电路主要由MBI18

7、01，热感应模块和LED 三部分组成。3 系统软件设计见图3，7188XA 模块启动时有个和数据库联系的自动运行文件，此文件在7188XA 一上电就自动运行。在本系统中采用了可视化开发工具VisualBasic6.0 来进行开发。监控中心主界面如图4 所示。针对路灯计算机无线监控系统应用环境，该系统的主要功能为：(1)遥控：各个节点和路段的工作参数，如开/关灯、照度等;(2)遥测：手动、自动采集路灯系统的各监控点参数;(3)监控：对路段和路灯等及其周围进行监控;(4)报警信息：可提供多种参数的自动报警查询：例如高报，低报。(5)数据查询：可查询某一节点和(或)路段任意某分/时/天/月/年的相关历史数据;4 结论本系统把GPRS、大功率LED 技术应用了在路灯节能监控系统中，解决了目前中国路灯控制所不能解决的实际节能问题，实现了“三遥”和数据采集和监控，实现了智能亮灯，在