一种电力载波式模型在校园节能路灯控制系统中的应用

一种电力载波式模型在校园节能路灯控制系统中的应用

摘要本文是关于校园电路系统的路灯控制一种设计方案,在利用路灯控制技术和新型的电力线载波综合通信技术的基础上,结合软硬件的设计与开发,可以得到一个以pc终端控制的校园级别的控制路灯系统。该系统主要包括3个部分:开关路灯控制、状态路灯检测和数据路灯管理。通过设计实现路灯控制系统模型,并进行测试,测试结果得出表明了路灯控制系统工作状态非常稳定,使用方便,与前期目标一致,能够在广大校园进行推广。

关键词节能;电力载波;路灯控制系统

中图分类号tm923.3 文献标识码a 文章编号

1674-6708(2010)23-0182-02

0 引言

高等院校的新校区的电路较复杂,有教室用电,路灯用电,宿舍楼用电等。如果采用传统的方法,一点一点的控制,这样不但成本高,而且麻烦,不科学。这里要讲的是利用电力线载波通信技术来控制校园的电路 [1]。

本文的研究对象是怎样建立控制路灯系统模型,其中是由一个主控端、一台计算机终端、客户子系统和两个从控端组成。该系统接入的电力网示意图如图1所示。实验环境系统各部分通过实验室的交流电插座接入电网。

1 载波通信收发模块

1.1 pl31o5最小系统

它是由载波芯片pl3105、晶振、陶瓷滤波器等辅助电路构成。该芯片使用的是电力载波通信功能,从该芯片的资料上看,它的主频

晶振适用在9.6mhz。假设不使用通信载波功能,那么它的主频晶振将达到在16mhz。其接收数据情况下,“sigin”引脚的信号可以先经过陶瓷滤波器的滤波,而pl3105芯片中的硬件解扩电路将对有效数据进行还原[4]。

1.2 电力载波的收发电路

一般电力载波发送电路是由lc谐振电路和功率放大电路组成的。而其功率放大电路是把芯片pl3105产生的电力载波的调制信号进行了功率的放大。另外其发送后端组成了一次信号载波揩振。载波功能在被使能之后,载波信号由pl3105中的引脚pl.7输出,其波形主要是0~5v有规律变化的方波,并包含了大量的谐波。经过推挽电路后进行功率放大,其输出的大量方波信号将有效地减少其它噪声信号的干扰。

上述接收电路是由一种谐振回路和另一种限幅保护电路组成的。而由电感和电容组成并联谐振回路,谐振是以中心频率120khz设计,并完成了对电力线中载波调制信号的带通滤波,电阻在接收本地强发射信号时可以有效吸收衰减。同时,接收信号经过电容后引入到芯片引脚sigin,sigin处信号被芯片内部上拉后平移到2.5v±0.7v,从而有利于后续对象进行混频处理。

1.3 控制终端模块

该系统中是用uln2003继电器驱动芯片来驱动gtj48-10a继电器

工作的。

uln2003工作电压高,工作电流大,灌电流可达500ma,并且能够在关闭状态时承受50v的电压,输出还可以在高负载电流中并行运行。路灯开关器件选用gtj48-10a,它是交流固态继电器,控制电压为3~32v直流,开启电流为5ma,工作电压最高可达480v交流,负载能力强。根据继电器手册里负荷电流与工作温度曲线,在-30℃~40℃范围内,负荷电流可以保证为10a。一般路灯功率为250w,10a的电流足以满足系统工作要求。

2 实际工程应用

在校园控制路灯系统中,其中硬件的设计是非常重要的,因为它

决定了其控制的信号是否能在普通电力线中稳定地进行传输,还在一定程度上决定了校园的路灯能否有效地被控制。一般来说电力线载波通信这种方式是需要有可靠和稳定的硬件平台为基础的,普通的系统硬件主要分为主控端和从控端这两部分,图2所示就是将该系统中的硬件平台组成示意图。如果按照其系统功能来划分的话,硬件的平台是由控制终端模块、通信载波模块和功能电路模块以上3个部分组成的。

该实验的初始状态是路灯全部处于关闭的状态,经过下列几组实验对其控制系统进行了测试:

1)将全部路灯设置打开状态,其指令将执行成功;

2)关闭1号路灯,其它路灯的状态不变,指令执行成功;

3)关闭宿舍楼附近的路灯,指令执行成功;

4)将主教楼附近路灯打开,其指令也执行为成功;

5)有规律设置时间的打开12号路灯,其指令执行状态为成功;

6)将全部的路灯都关闭,其指令也执行为成功;

7)最后检测全部路灯的状态,其指令执行状态为成功。

这组实验结果说明了本文所设计的基于电力线载波通信的路灯控制系统设计合理,主控端和从控端的硬件模块发射、接收数据正常。根据控制指令,路灯能做出正确的开关操作和信息反馈。

3 结论

本文设计的路灯控制系统仅适用于校园等中小规模的环境,实验测试部分制作的实验样板实现了信号的传输与处理,但如果要在实际工程中应用,还需要进一步的完善。

参考文献

[1]蔡可健.道路照明节能控制系统设计[j].电力电子技术,

2006,2:12-16.

[2]王奎甫,等.电力线载波通信的现状及发展方向的几点看法[j].继电器,2000,2:56-60.

[3]李胜利,焦邵华,秦立军,等.中低压电力线载波通信方案的研究[j].电测与仪表,2002,7:34-37.

[4]何海波.低压电力线载波通信研究与应用现状[j].继电

器,2001,10:67-70.