CN103249207B - 双光控路灯开关 - Google Patents
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Abstract
“双光控路灯开关”的工作特点是：傍晚光控电路工作于所调整的“开灯光控点”，当日光照度低于“开灯光控点”照度时便开灯；清晨，光控电路工作于所调整的“关灯光控点”，当日光的照度高于所调节的“关灯光控点”照度时便关灯；也就是说开灯和关灯可按人的视觉需求，最大限度的节约电能。光控灵敏度很高(可小于0.02lux)，光敏器件设备可放置在室内窗口。除日光照度信息外，它不涉及其他任何参量，如地域、季节、时日，一年四季无需调节，除非改变光敏器件的安装位置。它工作稳定，无闪烁，抗光干扰，人性化，使用简便，价廉。现在的路灯控制，都是用的“时控开关”或“电脑时控式”或所谓“电脑加时控加光控”，它们需要定时作调整，也不能适应天气的变化，环节多，易出故障；之所以“日光控开关”未能得以使用，就因为现有的“日光控开关”都是“单光控点”控制，还存在许多缺点，特别是不能按人的视觉需求开灯，关灯，关灯过晚，浪费电能。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种日光控开关，具体涉及一种傍晚“开灯光控点”与清晨“关灯光控点”分置，并可以按视觉需要分别调整的“双光控”路灯开关。
二、技术背景
现有的路灯控制多是用“时控开关”或是“电脑加时控式”，它需要人工定时进行调整，也不能适应天气的变化，所谓最先进的智能光控系统是：用照度检测仪表，实时检测光照度的变化，由电脑判定开、关灯时间，并命令执行系统操作开、关灯，它环节多、昂贵、易出故障，但它回避了“日光控开关”技术的各个难点。
用“日光控开关”控制路灯，最人性化、最简单、最节能、最廉价、不易出故障，只因为现有的“单光控点”控制的“日光控开关”技术存在着许多难点未能完美解决，如：临介闪烁(日光变化极缓慢，且有抖动)；受光干扰；光控灵敏度不够高，难以调整到足够的暗度开灯，往往开灯过早，要求光敏器件必须安装在露天；特别是：不能解决由于电路必要的“回差”，关灯总要比开灯时天更亮一些，而人的视觉是：清晨比傍晚灵敏得多，只要70％就感觉一样亮，实践证明，一般的要求是，清晨的日光照度只要傍晚开灯时的1/3左右就可以了，所以嫌关灯太晚，天太亮才关灯，浪费电能。
本发明人曾申请的“日光控开关电路”发明专利技术，已具备了较好的性能：无闪烁；抗光干扰；光控灵敏度很高(小于0.2lux)，即使置于室内窗口也能调整到所需暗度开灯；但由于电路必要的“回差”，关灯总要比开灯时天更亮一些，按人的视觉需求，可以再早十多分钟关灯，也就是要求清晨关灯时要比傍晚开灯时，天光更暗一些，以最大限度的节约电能。这一要求只有用“双光控”，即“开灯光控点”与“关灯光控点”分置，并可以按人的视觉需求分别调整，让清晨“关灯光控点”比傍晚“开灯光控点”暗得多，即灵敏度更高得多，才能实现，这一技术在”日光控开关电路”发明专利技术中未能实现。
三.发明内容
在本发明人已发明的“日光控开关电路”技术基础上，发明“双光控路灯开关”技术，让傍晚“开灯光控点”和清晨“关灯光控点”分置，且可以分别按需调整，以吻合人的视觉需求开灯和关灯，最大限度的节约电能。不涉及地域，时日，季节等其他参量，至此，“日光控路灯开关”技术也就不存在什么遗憾了。
“双光控”技术是由发明的“双向延时电路”和“光控点变换电路”来实现的，其工作理念是这样的：白天让“日光控开关”工作在所调整的“开灯光控点”，当日光变暗至低于“开灯光控点”照度时，便开灯；开灯后约1个多小时后，天光已变得很暗了，便自动变换光控点，变成所调整的“关灯光控点”，等待天光由黑夜又逐渐变亮，当光照度高于所调整的“关灯光控点”时便关灯；由于“关灯光控点”比“开灯光控点”暗的多，即光控灵敏度更高得多，所以关灯时比开灯时天暗的多；关灯后约1个多小时后，天光已变得足够亮了，又自动变换光控点，变成“开灯光控点”，也就是说，白天让日光控电路工作在“开灯光控点”，等待傍晚开灯；开灯后约1个多小时后，一天光变得足够暗了，又变换成“关灯光控点”等待清晨关灯…，每天如此反复地、延时地自动变换“光控点”，以吻合人的视觉需求开灯和关灯。除了涉及日光照度变化信息外，不涉及其他任何参量如：地域、季节、时日等，一年四季不用调整。
四、附图说明
图1、双光控路灯开关的内部电路框图
图2、双向延时电路和光控点变换电路图
五、具体实施方案
结合附图1、附图2加以说明。
“双光控路灯开关”由光电转换电路、射极输出电路、射极耦合双稳态电路、整形电路、可控硅开关电路、双向延时电路和光控点变换电路组成。
光电转换电路由光敏电阻UR串联可调整电阻RP1、RP2组成，其RP1和RP2为光控灵敏度调节电阻，即光控点调节电阻组成，以及射极输出电路，射极耦合双稳态电路，整形电路和可控硅开关电路，它们构成的日光控开关电路，可满足“双光控路灯开关”所要求的无闪烁、抗光干扰、光控灵敏度很高(小于0.2lux)。其“双光控”功能由“双向延时电路”和“光控点变换电路”来完成。
「双向延时电路」由晶体管T1、T2，电阻RB1、RE1、RE2，发光二极管LED，电容CT，定时电路组成，发光二极管LED的阴极通过电阻RB1接整形电路的输出端Z，晶体管T1的基极接发光二极管LED的负极与电阻RB1的联接点，射极串电阻RE1去电源正极，集电极接二极管D1的正极，D1的负极接电容CT的正极，CT的负极接电源负极，晶体管T2的基极接电容CT的正极，射极接定时电路的输入端IN，并串联电阻RE2联接电源负极，T2的集电极接电源正极，定时电路是555芯片做双稳态联接，定时电路的输出端T接电阻RB3。
「光控点变换电路」光控点变换电路由晶体管T3、T4，电阻RE3、RE4、RB3、RB4组成，电阻RE3、RE4分别联接在晶体管T3、T4的发射结两端，晶体管T3的基极电阻RB3接定时电路的输出端T，晶体管T4的基极通过电阻RB4接电源负极，晶体管T4的发射极与集电极与可调电阻RP2相并联。
“双光控”功能是这样实现的：
白天，因为光敏电阻UR阻值很小，光电转换电路的输出电压很低，其光控开关电路的整形输出Z为高电平，双向延时电路中的晶体管T1、T2截止，定时电路的输入IN端为“0”电平，输出端T为高电平，光控点变换电路中的晶体管T3截止，晶体管T4饱和导通，将光控点调节电阻RP2“短接”，此时，光电转换电路中的光控点调节电阻只有RP1，即RP1为“开灯光控点”调节电阻，也就是说白天，日光控开关电路工作在“开灯光控点”，傍晚天变暗，暗至低于“开灯光控点”照度时，光控电路翻转，整形输出端Z变为“0”电平，可控硅开关开通，灯亮，同时，双向延时电路中的晶体管T1导通，而它的导通电流是受基极电位，即发光二级LED的负极电位，以及其射极串联电阻RE1的限定，LED的压降约为1伏多，且近于恒定，电阻RE1的阻值为兆欧级，所以晶体管T1导通电流是一个近于恒定的微小电流，加之电容CT大，所以对CT的充电很缓慢，定时电路IN端的电位上升也就很慢，约1小时后，天光已经变得足够暗了，定时电路的IN端电压才高于上限阈值(2/3的电源电压)，定时电路翻转，输出端“T”变成“0”电平，致使光控点变换电路中的晶体管T3导通，T4截止，光电转换电路中的光控点调节电阻变成(RP1+RP2)，即光控点调节电阻比“开光控点”调节电阻RP1增大RP2，变换成“关光控点”，其“关光控点”比“开光控点”暗得多，即更加灵敏，所以说，夜间光控开关是工作在“关灯光控点”等待天光渐渐变亮，光敏电阻减小，光电转换电压输出降低，当日光照度高于“关灯光控点”照度时，光控开关电路翻转，整形输出端Z变成高电平，可控硅开关关断，灯灭；同时双向延时电路中的晶体管T1截止，停止给电容CT充电，但此时由于电容CT上已被充上接近电源电压，又由于晶体管T2和电阻RE2组成的射极输出器的隔离作用，电容CT放电很慢，约1个多小时以后，天已足够亮了，才使定时电路的输入IN电压低于下限阈值(1/3的电源电压)而翻转，输出端T变为高电平，光控点变换电路中的晶体管T3截止，晶体管T4导通，将光控点调节电阻RP2“短接”，又变换成“开灯光控点”，等待傍晚开灯；如此白天、黑夜每天反复地、延时地、自动地变换“光控点”，让傍晚光控电路工作在所调节的“开灯光控点”，清晨光控电路工作在所调节的“关灯光控点”以满足人的视觉需求，最大限度地节约电能。无需计日、计时，也与地域，季节等其他参量无关。
Claims (1)
1.“双光控路灯开关”由依次连接的光电转换电路、射极输出电路、射极耦合双稳态电路、整形电路、可控硅开关电路、双向延时电路和光控点变换电路组成，其特征在于：
(1)设置两个“光控点”，傍晚“开灯光控点”和清晨“关灯光控点”分置，且可以分别按需调整；每天延时地、自动地变换“光控点”，以吻合人的视觉需求开灯和关灯，最大限度的节约电能；除了涉及日光照度变化信息外，不涉及其他任何参量，如：地域、季节、时日，一年四季不用调整；
(2)光电转换电路由光敏电阻UR及依次与其串联的可调电阻Rp1、Rp2组成，光敏电阻UR与Rp1的联结点为光电转换电路的输出端；所述“双光控路灯开关”处于“开光控点”时，光电转换电路中仅接入电阻Rp1作为光控点调节电阻，所述“双光控路灯开关”处于“关光控点”时，光电转换电路中接入电阻Rp1和Rp2作为光控点调节电阻；由光电转换电路、射极输出电路、射极耦合双稳态电路、整形电路和可控硅开关电路组成的“日光控开关电路”无闪烁、抗光干扰，其光控灵敏度小于0.2lux；双光控路灯开关设备可放置在室内窗口；
(3)双向延时电路：由晶体管T1、T2，电阻RB1、RE1、RE2，发光二极管LED，电容CT，定时电路组成；发光二极管LED的负极通过电阻RB1连接整形电路的输出端Z，正极接电源正极；晶体管T1的基极连接发光二极管LED的负极与电阻RB1的联接点，T1的发射极通过电阻RE1连接电源正极，T1的集电极接二极管D1的正极；D1的负极接电容CT的正极，CT的负极接电源负极；晶体管T2的基极接电容CT的正极，T2的发射极接定时电路的输入端IN，并通过电阻RE2接至电源负极，T2的集电极接电源正极；定时电路是555芯片做双稳态联接，定时电路的输出端T接电阻RB3，其双向延时1小时多，可满足光控点变换，调整光控灵敏度所需的范围；
(4)光控点变换电路：光控点变换电路由晶体管T3、T4和电阻RE3、RE4、RB3、RB4组成，电阻RE3、RE4分别联接在晶体管T3、T4的发射结两端，晶体管T3的基极通过电阻RB3接定时电路的输出端T，晶体管T3的集电极接晶体管T4的基极，晶体管T4的基极通过电阻RB4接电源负极，晶体管T4的发射极和集电极与可调电阻Rp2相并联。
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