摘要：大部分道路路灯采用恒亮照明方式，造成严重的浪费，本设计通过调节PWM占空比来调节LED亮度的调节，根据需要调节路灯的亮度。本设计对路灯进行智能控制及节能研究有着积极的意义。
关键词：风光互补，LED 智能路灯，单片机
引言
风能和太阳能是可再生的绿色能源，各国为进行研究和利用都投入了巨额资金。嘉兴市位于杭嘉湖平原的中心地带，而且冬夏季风交替显著，季风特征明显，风力资源丰富。因此高校路灯智能调节亮度并采用风光互补LED节能路灯一种非常好的节能方案。
1控制系统整体方案
本设计包括风光互补和LED亮度智能调节，两系统共用一个控制器，风光互补系统主要是将太阳能和风能进行有效结合，并且把电能存储在蓄电池中，通过控制蓄电池实现对LED路灯的供电时间和亮度控制。同时加入市电接入，保证LED路灯的正常使用。
2节能道路路灯系统结构
在风光互补系统种，白天主要是风力和太阳能光伏同时发电，这时系统的电能来自于太阳能光伏板和风机产生的电能；夜间，太阳能光伏板无法发电，因此主要依靠风机进行发电。本设计对电能的存储使用蓄电池存储，并对路灯进行供电。控制器是系统中最重要的，它决定了整个系统的性能的优劣，它的功能是对电能进行管理以及控制。系统结构框图如图1所示。
图1系统结构框图
3节能道路路灯控制系统设计
3.1智能控制器硬件电路设计
智能控制器的设计是本课题的重点。控制器的设计方案直接影响着系统的整体性能。根据系统的特点，智能控制器使用单片机STC89C52RC来实现，该单片机具有高速、低功耗、超强抗干扰的优点，在8位单片机中性能优异。
3.2光信号采集模块设计
在本设计方案中，如果出现阴雨天气，光照强度不足需要自动开启路灯，是根据光信号采集模块来对外界光照强度进行判断，本设计使用光敏电阻作为传感器。光敏电阻的阻值随着外界光照强度的变化而变化，使得采集的电流大小发生改变，采用LM358作为运算放大器对电路中的电流进行放大，在通过A/D转换器将电信号传回到单片机之后，控制器通过判断电信号阈值来决定是否打开还是关闭路灯。
3.3调光电路设计
LED实际是一个发光二极管，LED路灯的调光实际上是对发光二极管的调光。本设计使用脉宽调制技术与LED调光相结合。所谓的脉宽调制技术就是通过改变LED的为控制电压，然后通过改变电压的脉冲宽度来调节LED路灯的亮度。
进行调光电路的设计时，采用LM3409芯片作为LED驱动芯片。LM3409芯片输入电压范围较宽，散热性能良好，因此选择该芯片为LED调光驱动器件。LM3409芯片可以直接通过控制关断时间来对占空比进行控制，从而控制流过路灯的电流平均值大小，达到调光的效果。LED调光电路如图2所示，通过引脚6设置关断时间，用引脚En来接收外部PWM信号。
图2 LED调光电路
3.4节能路灯系统的软件设计
该系统在天黑时打开路灯，此时最亮，在零点到凌晨三点将路灯亮度调暗一半，直至早上六点关闭。当出现阴雨天气导致光照亮度过低时，路灯也会开启进行照明。因此本设计使用定时器与光传感器同时运行。定时器主要是随时间变化对路灯进行控制，而光传感器是在白天出现环境光亮度过低时对路灯进行控制。
首先进行初始化设置，定时器开始计时，光传感器开始工作。当处于6：00-18：00时，系统运行光照传感器，如果外界光线亮度过低那么就打开路灯照明，如果外界光线满足照明要求，那么就关闭路灯。当系统18：00-6：00时，光照传感器关闭，系统使用定时器，对路灯使用PWM脉宽调制技术控制路灯照明亮度。
4小结
本设计的智能控制器采用单片机STC89C52RC，实际控制路灯光照亮度。智能控制器使用LM3409芯片驱动LED路灯。控制器采用单片机STC89C52RC来对路灯进行智能控制。对于路灯，本设计利用PWM脉宽调制技术来调节光照亮度。设计了节能路灯系统的软件，实现了PWM控制路灯照明亮度以及实时照明亮度控制。
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（基金来源：嘉兴学院南湖学院SRT项目NH85178621 浙江嘉兴 ）
论文作者:王登,程海玉,沈鑫贝,许银凤,阮梦杰,白炳显
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/19
标签：路灯论文; 调光论文; 亮度论文; 系统论文; 控制器论文; 单片机论文; 节能论文; 《电力设备》2018年第28期论文;