一種自動換燈的路燈的製作方法

2023-06-09 00:15:36

一種自動換燈的路燈的製作方法
【專利摘要】一種自動換燈的路燈。它由燈杆，燈泡，步進電機，控制開關，繼電器及其控制電路，單片機和步進電機及其控制電路，外燈罩，太陽能電池板，路燈控制線路組成。採用步進電機旋轉的方式，通過控制電機的轉動一定的角度，配合繼電器接通對應的開關，實現了燈泡的自動更換。它構思新穎，操作方便，實用性強，節省了大量的人力物力。給路燈的維修工作提供了巨大的便利。並且路燈上裝有太陽能電池板，通過太陽能發電，充分利用了能源，有利於社會的可持續發展。
【專利說明】一種自動換燈的路燈

【技術領域】
[0001] 本實用新型所屬交通照明【技術領域】，特別涉及一種自動換燈的路燈。 技術背景
[0002] 公知，現在交通四通八達，各種路燈層出不窮，特點各異，給人們的夜間交通，生活 提供了便利，成為現代城市不可缺少的一部分。但是所有的路燈都有一個缺點，就是換燈麻 煩，而且燈泡壞了具有隨機性，每次維護也需要巨大的費用。一般路燈杆都在5米以上，當 燈泡壞了維修更換十分不方便，目前某些路燈泡壽命為4000小時左右，幾乎每隔半年左右 就需要更換一次，這樣需要花費巨大的人力物力，並且有些路燈靠近高壓輸電線，如果多次 通過工具爬上去更換會有一定的安全隱患。因此如何讓路燈更換變得更容易，甚至減少普 通更換次數是一個非常值得考慮的問題。


【發明內容】

[0003] 針對上述中存在的問題，本實用新型提出解決的方法，其技術方案是：設計一種路 燈，參考電風扇工作原理，在路燈杆的頂端安裝一個步進電動機，在步進電動機軸端上安裝 一個圓柱形的連接結構（裡面為繼電器控制中心，可以和步進電機轉軸同步轉動），上面安 裝一定數量的燈泡。外面罩一個燈罩，用來防水，燈罩上方安裝太陽能電池板，通過太陽能 發電將電能儲存起來給單片機控制電路、步進電機供電。當其中發光的燈泡壞掉時，就可以 按下控制開關，通過單片機控制步進電機轉動一定的角度將壞掉的燈泡換掉，同時單片機 控制繼電器使相應的燈泡火線開關閉合，使該燈泡電路接通發光。實現自動更換燈泡的目 的。當所有的燈泡都用壞掉之後就可以將燈罩取下，把所有燈泡換一次。
[0004] 本實用新型的有益效果是：實現了燈泡的自動更換，解決了人們需要多次攀爬維 修燈泡的難題。例如如果在上面安裝6隻燈泡，採用防潮性能較好的燈罩就可以保證3年 左右可以不用人上去更換，一個普通的清潔工清潔時，按下開關即可實現故障燈的更換，維 修成本極大的降低。因此本新型路燈更換一次路燈就可以代替原來的很多次換燈，使用很 長時間，節省了大量人力物力。並且在道路的路燈上安裝太陽能電池板，通過太陽能發電， 一方面可以給路燈步進電機供電，還可以給交通照明提供部分電力，實現了可再生能源的 廣泛利用，有利於社會的可持續發展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005] 圖1為本實用新型的正剖視圖的結構示意圖；
[0006] 圖2為本實用新型的側剖視圖的結構示意圖；
[0007] 圖3為本實用新型的整體結構示意圖；
[0008] 圖4為本實用新型的燈杆及對應開關結構示意圖；
[0009] 圖5為本實用新型步進電機接線圖；
[0010] 圖6為本實用新型換燈控制流程圖；
[0011] 圖7為本實用新型單片機控制繼電器電路原理圖；
[0012] 圖8為本實用新型繼電器控制路燈的接線圖；
[0013] 圖9為本實用新型電刷和圓形電極結構的側視圖；
[0014] 圖10為本實用新型電刷和圓形電極結構的俯視圖；
[0015] 圖11為本實用新型步進電機驅動電路圖；
[0016] 圖1?10中：1-外路燈燈罩，2-燈杆，3-電機轉軸，4-電機轉軸與燈泡連接的圓柱 形連接裝置及繼電控制器集成部分，5-路燈泡，6-控制電機轉動的開關，7-小燈泡罩，8-太 陽能電池板，9-步進電機10-繼電器，11、15-連接各組燈泡的一對零火線電極，12-連接在 電機轉軸的圓柱形電極，13-電刷，14-連接電極進入繼電控制中心的零火線

【具體實施方式】
[0017] 電機的選擇：本方案中例舉燈罩中安裝6個燈泡（其他數量燈泡也可以類似設 計），步進電機旋轉60°實現一次換燈。本方案採用型號為35BY38S03永磁性步進電機，每 給步進電機一個脈衝，步進電機轉動7.5°。每次換燈時，按一次開關，步進電機旋轉60° , 即實現了一次換燈。選用TA8435H作為步進電機的驅動器，如圖11所示，J1的2、3、4腳別 接單片機的PI. l、1.2、pl.3 口，J1的1腳、5腳單片機的地和VCC。VCC選用5V電源。J2 的1、2、3、4分別與步進電機的A、A、B、B相接，J2的5腳與步進電機的GND相接。單片機 PI. 1 口控制步進電機旋轉速度和脈衝個數，P1. 2 口控制步進電機正反轉，P1. 3 口使能控制 端。本方案1/8細分工作方式，單片機PI. 1腳每一秒鐘給步進電機一個脈衝，步進電機旋 轉0.9375°，每按一次換燈開關，單片機產生64個脈衝，步進電機旋轉60°，實現一次換 燈，時間約64秒。
[0018] 控制方案的選擇：6個繼電器由單片機P1. 0到P1. 5六個10 口集中控制，根據換 燈的順序依次被選中，如圖7所示，單片機P1.0 口控制繼電器，接通該電燈泡對應的火線， 燈泡發光，繼電器加續流二極體，防止三極體截止時繼電氣線圈形成的反向電感；如流程圖 6所示，每按一次開關（6)，則步進電機旋轉60度，同時單片機P1 口選通對應的繼電器使該 燈泡發光，5次換燈後單片機進入等待狀態，按下換燈按鈕步進電機不在旋轉，此時就需要 取下燈罩重新換上6隻燈泡，按下手動復位按鈕使單片機復位，從新開始工作。
[0019] 結構安裝部分：燈杆（2)頂端安裝步進電機（9)，步進電機轉動所需電能由外燈罩 (1)上的太陽能電池板（8)或外置電源提供，外燈罩（1)具有防水和發電的功能，燈罩最下 層部分為透明部分，方便照明，整個燈罩為密封結構。步進電機（9)由開關（6)控制單片機 發出脈衝信號控制步進電機轉動，在步進電機轉軸端部有一個和電機同軸轉動圓筒形連接 部分（4)，筒上留有一定數量燈泡安裝凹槽用於安裝燈泡；如圖8所有燈泡凹槽頂端的火線 全部在控制集成部分（4)內部通過繼電控制器開關（10)連接到火線電極（15)上，燈泡凹 槽零線直接連在零線電極（11)上；電源的零火線（圖9結構中未畫出）連接在靜止固定的 電刷（13)上，電刷和與電機轉軸同步旋轉的圓柱形電極（12)緊密接觸，電極（12)隨電機 轉動的過程中始終和靜止的電刷接觸良好，且摩擦力較小，導電性能良好（類似直流電機 中的電刷換向結構），圓筒形電極（12)引出零火線（14)分別接在電極（11)、（15)上，至此 就完成了燈泡的接線電路圖，且在旋轉時導線不會纏繞，能保證相關線路的導通。
[0020] 正常運行時，單片機選中對應的繼電器使處於正下方的燈泡火線接通，該燈泡能 正常發光。當燈泡出現故障（如燈絲燒斷）時，就需要更換燈泡。路燈維修員按一次控制按 鈕（6)，單片機響應按鈕信號，產生脈衝信號控制步進電機旋轉60°停止，用鄰近的燈泡替 換壞掉的燈泡，同時單片機選中對應的繼電器（單片機查表法很容易實現對應繼電器的選 擇，這裡就不再贅述），使新燈泡接通就可以發光了，換燈過程結束。由於步進電機可以穩定 精確的旋轉某一固定角度，性能十分穩定，並且當路燈正常工作時，單片機選中某一繼電器 持續導通，燈泡持續發光，當此燈泡換掉時，單片機控制相應繼電器，使此燈泡與火線斷開， 至此就完成了燈泡的自動更換過程。整個過程只需要操作控制開關（6)即可，換燈過程十 分簡便。
【權利要求】
1. 一種自動換燈的路燈，其特徵是：通過在路燈杆安裝一個步進電機，通過控制電機 的轉動實現了燈泡的自動換燈。
2. 根據權利要求1的自動換燈的路燈，其特徵是：在外燈罩上安裝太陽能電池板，充分 利用太陽能，給電機和路燈照明供電。
3. 根據權利要求1的自動換燈的路燈，其特徵是：通過單片機控制步進電機旋轉，並通 過繼電器控制對應的電路的通斷實現燈泡的亮暗變化。
【文檔編號】F21S9/03GK203836835SQ201420232997
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2014年5月8日
【發明者】陳康, 高揚, 魏呈霖 申請人:陳康, 高揚, 魏呈霖