隧道照明節能控制系統的製作方法

2023-09-24 00:16:20 1

專利名稱：隧道照明節能控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及照明控制系統，特別涉及隧道照明節能控制系統。
背景技術：
隧道照明分一般照明和應急照明，一般照明包括保證隧道內正常行車所必需的基 本照明和消除出入口「白洞」和「黑洞」效應的加強照明，因此，隧道洞內燈具包括滿足基本 照明要求的全日燈、設置於隧道出入口處的加強燈和應急燈三種，其中，應急燈在正常市網 供電情況下作全日燈使用。一方面，根據《公路隧道通風照明設計規範》的規定，「入口段加強照明白天分晴 天、雲天、陰天、重陰4級控制，基本照明分夜晚交通量大、交通量小2級控制，出口段加強照 明分白天、夜晚2級控制」，可以得知，基本照明只在夜晚分交通量大和交通量小兩級控制， 在白天，不論交通量如何，全日燈一直要按強制照明亮度要求工作，而且基本照明在夜晚分 交通量大和交通量小兩級控制，也不利於夜晚隧道內行車安全。另一方面，有許多隧道很長，隧道內安裝有大量照明燈具，當某一區段有車經過， 而其他區段無車經過時，照明燈仍要全部處於滿功率工作狀態。因此，當前的隧道照明系統的不足在於浪費大量電能，照明燈具的使用壽命不 長，隧道運營成本和維護成本高，不符合當前節能、經濟的發展要求。

實用新型內容針對目前隧道照明系統的不足，本實用新型提供隧道照明節能控制系統，解決隧 道照明系統節約電能，延長照明燈具使用壽命的問題。為實現上述目的，本實用新型提供一種隧道照明節能控制系統，包括設置在隧道 中的η組LED照明燈帶，其關鍵在於每組所述LED照明燈帶連接有一個調光電路，每個調 光電路的輸入端連接在一個控制器的D/A轉換輸出端V上，每個控制器的輸入端連接有一 個傳感器，所有所述控制器的通信接口經總線連接在同一主機的總線接口上。傳感器檢測到有車輛通過時，提高LED照明燈的輸出功率，增加道路照明亮度，延 時一段時間後，無車輛通過時，照明燈功率降至滿足基本安全照明要求的技術效果，從而節 約電能，延長照明燈具使用壽命。延時時間可按隧道規定，不同的車速，進行相應的延時時 間。所述第n-1組LED照明燈帶的後段作為第η組LED照明燈帶的前段，與第η個調 光電路連接；既可以通過調光電路對LED照明燈帶進行交替控制，也可以每組LED照明燈帶連 接一個調光電路，各組LED照明燈帶相互獨立控制。如果每組LED照明燈帶只有一個LED，則只能調光電路與LED燈一一對應控制。每個所述傳感器設置在其對應的LED照明燈帶的前方。傳感器設置在LED照明燈帶前方的目的是保證車輛在駛向一組LED照明燈帶之前就通過傳感器觸發其變亮。所述調光電路中設置有第一比較器，所述第一比較器的同相輸入端接所述控制器 的D/A轉換輸出端V，所述第一比較器的反相輸入端接在所述LED照明燈帶的供電迴路中， 所述第一比較器的輸出端接第二比較器的同相輸入端，所述第二比較器的反相輸入端接鋸 齒波發生器的輸出端，所述第二比較器的輸出端接MOS管的柵極，所述MOS管的漏極接電源 的正極，所述MOS管的源極接電感的前端，電感的後端接第二電容的正極，所述第二電容的 負極接地，所述電感的後端還接所述LED照明燈帶的前端，LED照明燈帶的後端串電阻後接 地，所述LED照明燈帶的後端還接所述第一比較器的反相輸入端；所述電感的前端連接續流二極體的負極，該續流二極體的正極接地；所述電源的正極與地之間串接有第一電容。所述主機用來發送控制命令給所述控制器，還用來接收並處理所述控制器傳送的 信息，從而控制所述控制器的工作狀態。所述控制器是本發明整個系統的核心控制部分，由一臺微處理機相應的外圍電路 組成，所述LED照明燈的功率由它來控制，並且，所述主機發送的控制命令，以及所述LED照 明燈功率的高低和記錄信息都由所述控制器來傳送。所述傳感器用於檢測是否有車輛通過，有車輛通過時，所述傳感器輸出數位訊號 給所述控制器，所述控制器的D/A轉換輸出端將數位訊號轉換為模擬電信號輸出。所述第一比較器用於將所述控制器輸出的電壓與基準值進行比較，所述第一比較 器輸出端輸出高低電平實現對LED燈功率的控制。所述鋸齒波發生器已屬成熟技術，在此不再贅述。所述第二比較器將所述鋸齒波發生器輸出鋸齒波與所述第一比較器輸出電平進 行比較，輸出方波信號，所述第一比較器輸出端輸出高電平時，所述第二比較器輸出佔空比 較大的方波信號；所述第一比較器輸出端輸出低電平時，所述第二比較器輸出佔空比較小 的方波信號。所述調光電路中的MOS管調節電路中電流信號的佔空比，第二比較器輸出佔空比 較大的電壓方波信號時，電路中電流方波信號的佔空比也較大；第二比較器輸出佔空比較 小的電壓方波信號時，電路中電流方波信號的佔空比也較小。通過MOS管，實現能量的合理供給。本實用新型的有益效果是一、節約隧道照明所用電能，實現有車輛通過時，LED 照明燈輸出滿功率，無車輛通過時，照明燈功率降至滿足基本安全照明要求；二、照明功率 是逐漸變大或變小的，因此，LED照明燈的亮度也是逐漸變化的，這樣既不容易損壞LED照 明燈，又避免了 LED照明燈亮度變化太突然，影響駕駛安全；三、LED照明燈不再是長期以滿 功率使用，能延長LED照明燈使用壽命；從而降低隧道運營成本和維護成本，節能又經濟。

圖1是本實用新型的系統結構示意圖；圖2是調光電路的電路圖；圖3是第二比較器輸入輸出波形圖；圖4是車輛在隧道行駛時本實用新型照明效果示意圖。[0029]圖4-1是車輛經過第一傳感器時，LED照明燈帶的照明效果示意圖；圖4_2是車輛 經過第二傳感器時，LED照明燈帶的照明效果示意圖；圖4-3是車輛經過第三傳感器時，LED 照明燈帶的照明效果示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，每組所述LED照明燈帶5連接有一個調光電路4，每個調光電路4的 輸入端連接在一個控制器2的D/A轉換輸出端V上，每個控制器2的輸入端連接有一個傳 感器3，所有所述控制器2的通信接口經總線連接在同一主機1的總線接口上。所述第n-1組LED照明燈帶Ln-I的後段作為第η組LED照明燈帶Ln的前段，與 第η個調光電路4連接；每個所述傳感器3設置在其對應的LED照明燈帶5的前方。如圖2所示，所述調光電路中設置有第一比較器Ul，所述第一比較器Ul的同相輸 入端接所述控制器2的D/A轉換輸出端V，所述第一比較器Ul的反相輸入端接在所述LED 照明燈帶5的供電迴路中，所述第一比較器Ul的輸出端接第二比較器U2的同相輸入端，所 述第二比較器U2的反相輸入端接鋸齒波發生器U的輸出端，所述第二比較器U2的輸出端 接MOS管Q的柵極，所述MOS管Q的漏極接電源的正極，所述MOS管Q的源極接電感L的前 端，電感L的後端接第二電容C2的正極，所述第二電容C2的負極接地，所述電感L的後端 還接所述LED照明燈帶5的前端，LED照明燈帶5的後端串電阻R後接地，所述LED照明燈 帶5的後端還接所述第一比較器的反相輸入端；所述電感L的前端連接續流二極體D的負極，該續流二極體D的正極接地；所述電源的正負極之間串接有第一電容Cl。所述主機採用ARM932位嵌入式處理器，ARM9處理器有著高速度、低功耗、低成本、 功能強、特有16/32位雙指令集等諸多優異的性能。所述主機也可以採用其他類型的功能 相似的處理器。所述控制器採用PIC16F690單片機，所述PIC16F690單片機內部含有D/A轉換器， 將接收到的數位訊號轉換為模擬信號。所述控制器也可以採用其他型號的功能相似的單片 機。如圖2所示，電阻R用於電流檢測，電感L和第二電容C2構成LC振蕩迴路，二極 管D起續流的作用。參照圖1、圖2，本實用新型的工作過程如下當有車輛經過時，所述傳感器3輸出 信號給所述控制器2，所述控制器2將信號傳送給所述主機1，主機1對接收到的信息進行 處理，並發出控制命令給控制器2，控制器2內的D/A轉換器將接收到的數位訊號轉換為電 壓信號輸出，該電壓信號通過第一比較器Ul與基準電壓進行比較，若高於基準電壓，則第 一比較器Ul輸出端輸出高電平，若低於基準電壓，則第一比較器Ul輸出端輸出低電平；所 述第一比較器從電流檢測部分引入負反饋，使得工作穩定時，所述第一比較器的同相輸入 端和反相輸入端電壓相等。所述第一比較器Ul輸出端輸出電平與所述鋸齒波發生器輸出的鋸齒波信號通過 第二比較器U2進行比較，第二比較器U2輸入輸出波形如圖3所示，當第二比較器U2同相
5輸入端輸入高電平VH時，第二比較器U2輸出佔空比tl/T較大的電壓方波信號V0H，輸入 所述MOS管的柵極後，所述MOS管輸出相同佔空比tl/T的電流方波信號，由於佔空比tl/T 較大，該電流方波信號經過LC振蕩迴路和續流二極體D的作用，輸出功率較大，所述LED照 明燈帶5逐漸變亮；當第二比較器U2同相輸入端輸入低電平VL時，第二比較器U2輸出佔 空比t2/T較小的電壓方波信號VOL，所述MOS管輸出相同佔空比t2/T的電流方波信號，由 於佔空比t2/T較小，該電流方波信號經過LC振蕩迴路和續流二極體D的作用，輸出功率較 小，所述LED照明燈帶5逐漸變暗。每個傳感器3觸發相應的LED照明燈帶5，所述LED照明燈帶5中包含的LED照明 燈個數以不影響駕駛員駕駛時一段距離內所需照明亮度為準。圖4是車輛在隧道行駛時本實用新型照明效果示意圖，圖4中，空心圓代表輸出滿 功率達到行車所需亮度的LED照明燈，帶「 X 」的圓代表功率降低到滿足基本安全照明要求 的LED照明燈。如圖4所示，車輛在隧道行駛時，本實用新型的照明效果如下如圖4-1所示，車輛經過第一傳感器Sl時，第一 LED照明燈帶Ll被第一傳感器Sl 觸發變亮；如圖4-2所示，車輛經過第二傳感器S2時，第二傳感器S2觸發第二 LED照明燈帶 L2變亮，同時，第一 LED照明燈帶繼續保持行車所需亮度。如圖4-3所示，車輛經過第三傳感器S3時，第三傳感器S3觸發第三LED照明燈帶 L3變亮，同時，第二 LED照明燈帶繼續保持行車所需亮度，第一 LED照明燈帶的前段即未接 入第二 LED照明燈帶的LED照明燈亮度漸漸變低至滿足基本安全照明要求。這樣就實現了有車輛通過時，隧道中一段距離內安裝的LED照明燈輸出所需較大 功率，無車輛通過時，LED照明燈輸出功率降低至滿足基本安全照明要求，達到了節能和延 長LED照明燈使用壽命的目的；而且，照明功率是逐漸變大或變小的，因此，LED照明燈的亮 度也是逐漸變化的，這樣既不容易損壞LED照明燈，又避免了 LED照明燈亮度變化太突然， 影響駕駛安全。本實用新型並非僅限於上述明確描述的實施例，本技術領域的普通技術人員應當 認識到以上的實施例僅用來說明本實用新型，應理解其中可作各種變化和修改而在廣義上 沒有脫離本實用新型，如對LED照明燈帶包括的LED照明燈的數量和LED照明燈帶中接入 兩個調光電路的LED照明燈數量的修改，只要在本實用新型的實質精神範圍內，對上述實 施例的變化、變形都將落入本實用新型權利要求的保護範圍。
權利要求一種隧道照明節能控制系統，包括設置在隧道中的n組LED照明燈帶(5)，其特徵在於每組所述LED照明燈帶(5)連接有一個調光電路(4)，每個調光電路(4)的輸入端連接在控制器(2)的D/A轉換輸出端(V)上，每個控制器(2)的輸入端連接有一個傳感器(3)，所有所述控制器(2)的通信接口經總線連接在同一主機(1)的總線接口上。
2.根據權利要求1所述的隧道照明節能控制系統，其特徵在於所述第n-1組LED照 明燈帶(Ln-I)的後段作為第η組LED照明燈帶(Ln)的前段，與第η個調光電路(4)連接。
3.根據權利要求1所述的隧道照明節能控制系統，其特徵在於每個所述傳感器(3) 設置在其對應的LED照明燈帶(5)的前方。
4.根據權利要求1所述的隧道照明節能控制系統，其特徵在於所述調光電路中設置 有第一比較器(Ul)，所述第一比較器(Ul)的同相輸入端接所述控制器(2)的D/A轉換輸出 端(V)，所述第一比較器(Ul)的反相輸入端接在所述LED照明燈帶(5)的供電迴路中，所 述第一比較器(Ul)的輸出端接第二比較器(U2)的同相輸入端，所述第二比較器(U2)的反 相輸入端接鋸齒波發生器⑶的輸出端，所述第二比較器(U2)的輸出端接MOS管(Q)的柵 極，所述MOS管(Q)的漏極接電源的正極，所述MOS管(Q)的源極接電感的前端，電感的後 端接第二電容(C2)的正極，所述第二電容(C2)的負極接地，所述電感(L)的後端還接所述 LED照明燈帶(5)的前端，LED照明燈帶(5)的後端串電阻(R)後接地，所述LED照明燈帶 (5)的後端還接所述第一比較器(Ul)的反相輸入端；所述電感的前端連接續流二極體(D)的負極，該續流二極體(D)的正極接地；所述電源的正極與地之間串接有第一電容(Cl)。
專利摘要本實用新型公開了隧道照明節能控制系統，其關鍵在於每組所述LED照明燈帶連接有一個調光電路，每個調光電路的輸入端連接在一個控制器的輸出端上，每個控制器的輸入端連接有一個傳感器，所有所述控制器的通信接口經總線連接在同一主機的總線接口上。所述第n-1組LED照明燈帶的後段作為第n組LED照明燈帶的前段，與第n個調光電路連接。本實用新型的顯著效果是有車輛通過時，LED照明燈達到所需亮度，無車通過時，LED照明燈亮度降低，從而節約電能，延長照明燈具使用壽命。LED照明燈的亮度逐漸變化，既不容易損壞LED照明燈，又避免LED照明燈亮度變化太突然影響駕駛安全。
文檔編號H05B37/02GK201726570SQ201020241980
公開日2011年1月26日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者但德林, 唐蜜, 張宏圖 申請人:重慶三弓科技發展有限公司