專利名稱：大功率汞/鈉燈照明控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自動控制進行交流電源穩(wěn)壓，尤其是利用可控硅對大功率汞/鈉燈進行穩(wěn)壓照明控制。
在一些大型照明場所，如鐵路調(diào)車場、站臺、貨場、街道、廣場、港口、機場等處，大多使用汞/鈉燈，且使用燈多、用電量大，這就涉及到對大功率汞/鈉燈進行穩(wěn)壓照明控制的問題。在現(xiàn)有的交流穩(wěn)壓技術(shù)當(dāng)中，主要有三種方式一種是利用鐵磁飽和穩(wěn)壓器進行交流穩(wěn)壓，鐵磁飽和穩(wěn)壓器體積大且重，使用不方便；一種是利用IGBT模塊進行交流穩(wěn)壓，成本高，一般大功率IGBT模塊的價格是可控硅的3～5倍；最常見的一種是利用可控硅進行穩(wěn)壓，但一般皆按可控硅實際能力的三分之一或更低進行使用，可控硅的利用率低。
本實用新型的目的是提供一種可以最大限度地提高可控硅的使用能力，利用可控硅對大功率汞/鈉燈進行穩(wěn)壓照明控制的電路設(shè)備。
為實現(xiàn)此目的，本實用新型的技術(shù)解決方案如下一種大功率汞/鈉燈照明控制器，它包括電源電壓檢測電路、程控放大器和可控硅，其特征在于它還包括光控電路、定時電路、長延時電路、八步程序發(fā)生器電路、壓控脈寬調(diào)制電路、電流和溫度檢測電路、可控硅觸發(fā)電路等。
所述的光控電路為光敏電阻與電阻R1串接在12V直流電壓VDD與地之間，光敏電阻與電阻R1相接做為與非門1的輸入，與非門1的輸出接與非門2的輸入，與非門2的輸出串接電容C1做為與非門3的一個輸入，該輸入端與VDD間還接有電阻R3，與非門3的另一個輸入端和與非門1的輸出之間接有電容C2，電容C2與VDD間接有電阻R2，與非門3的輸出分別接與非門4的一個輸入和集成塊CD4040的10腳，與非門4的另一個輸入接與非門5的輸出，與非門4的輸出接與非門5的一個輸入，與非門5的另一個輸入接集成塊CD4040的15腳，集成塊CD4040的11腳接與非門6的輸出，電容C4和R5串接在與非門6的輸出和輸入之間，電阻R5也接在與非門7的輸出和一個輸入之間，與非門7的另一個輸入和與非門4的輸出一起接與非門8的一個輸入，與非門8的另一個輸入通過電阻R4和與非門1的輸出相接，并通過電容C3接地。
所述的定時電路為電容C5和電阻R6串接在與非門9的輸入和地之間，與非門8的輸出接與非門9的輸入，與非門9的輸出接與非門10的一個輸入，電阻R7、R8串接在與非門10的另一個輸入和輸出之間，電阻R7、R8與電容C6、C7的并聯(lián)電路一起串接在與非門11的一個輸入和輸出之間，與非門11的另一個輸入和集成塊CD4521的15腳一起接與非門12的一個輸入，與非門12的另一個輸入接與非門9的輸出，與非門11的輸出接集成塊CD4521的10腳，集成塊CD4521的11腳通過電阻R6接地。
所述的長延時電路為集成塊CD4040Ⅰ的15腳和與非門13的輸出分別做為與非門15的兩個輸入，集成塊CD4040Ⅰ的10腳通過電容C10接與非門16的一個輸入，與非門15的輸出接與非門16的另一個輸入，與非門16的輸出接與非門18的輸入，與非門18的輸入和輸出間串接電阻R11和電容C10，與非門17的一個輸入通過電阻R9接VDD，亦通過電容C8接與非門13的輸出，與非門17的另一個輸入通過電容C9接與非門14的輸出，通過電阻R10接地，與非門17的輸出接集成塊CD4040Ⅰ和CD40404Ⅱ的11腳，集成塊CD4040Ⅰ的15腳接與非門19的一個輸入，與非門19的另一個輸入和輸出之間接有電阻R12，與非門19的輸出和與非門20的輸出間串接有電阻R12和電容C11，與非門19的輸出做為與非門20的一個輸入，與非門20的另一個輸入和與非門21的輸出相接，與非門20的輸出接集成塊CD4040Ⅱ的10腳，CD4040Ⅱ的15腳、14腳、13腳分別做為與非門21的三個輸入。
所述的八步程序發(fā)生器電路為集成塊CD4051的11腳接CD4040Ⅱ的13腳，CD4051的10腳接CD4040Ⅱ的14腳，CD4051的9腳接CD4040Ⅱ的15腳，CD4051的6腳接與非門22的輸出，與非門22的輸入接CD40401的15腳，CD4051的4腳、2腳、5腳、1腳、1 2腳、15腳、14腳分別接R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29，電阻R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29相接后與電阻R32串接至集成塊CD4051的13腳。
所述的壓控脈寬調(diào)制電路為12V直流電源VDD通過電阻R37接三級管T1的發(fā)射級和運算放大器3的負(fù)級，運算放大器3的正級通過串接的電阻R34和R33接集成塊CD4051的13腳，運算放大器3的輸出和三級管T1的基級間接有電阻R36，三級管T1的集電級接與非門27的輸入，與非門27的輸出與非門26的一個輸入和集成塊TL494的1腳，與非門26的另一個輸入接與非門25的輸出，與非門26的輸出和與非門27的輸入間接有電容C16。
所述的電流和溫度檢測電路為電流檢測計TP2的輸出接橋式整流電路的兩個輸入端，電阻R38亦接于TP2的兩輸出端之間，電阻R39和R40串接后與電容C17并接在該橋式整流電路的輸出和地之間，電阻R44和R41串接于12V直流電源VDD和運算放大器4正級的之間，電R42連在R39和R40的接點與運算放大器4的負(fù)極之間，運算放大器4的正級和輸出間接有電阻R45；電阻R49和溫度傳感器T串接于VDD和地之間，VDD和運算放大器5的正級間串接有電阻R49和R47，運算放大器5的負(fù)級和地之間串接有電阻R48和電阻R51，運算放大器5的正級和輸出間接有電阻R46，運算放大器4和運算放大器5分別做為與非門28的兩個輸入，與非門28的輸出接與非門14的輸入。
所述的可控硅觸發(fā)電路為集成塊TL494的12腳接12V穩(wěn)壓電源VDD TL49的1腳接與非門27的輸出，TL494的16腳接與非門23的輸出，與非門12的輸出、與非門14的輸出、集成塊CD4040Ⅰ的15腳分別做為與非門23的三個輸入，TL494的13和14腳相接并通過電阻R54接運算放大器6的正級，且13和14腳與地之間串接有電阻R56、R57、R58運算放大器6的負(fù)級和輸出間接有相串聯(lián)的電阻R53和R52，運算放大器6的輸出經(jīng)串接的電阻R50、R51接地，運算放大器6的負(fù)極經(jīng)電阻R55接地，TL494的2腳和15腳相接并通過串接的電阻R57和R58接地，TL484的4腳經(jīng)電阻R58接地，TL494的7腳、9腳、10腳接地，TL494的6腳經(jīng)電阻R59接地，TL494的5腳經(jīng)電容C18接地，TL494的8腳和11腳間串接有電容C19和電阻R60，變壓器TP3的輸入端亦接在TL494的8腳和11腳之間，VDD接在TP3的輸入端間，TP3的輸出經(jīng)電阻R61接可控硅V1的觸發(fā)級，可控硅V1的陽級和陰級分別接電阻R62和R63。
使用本實用新型，可以比現(xiàn)有同類產(chǎn)品節(jié)電15～30％；可以減少更換燈的次數(shù)，更換燈次數(shù)將減少到未使用前的10～20％；可以延長燈的使用壽命5～10倍；可以最大限度的提高可控硅的使用能力，使其達(dá)到100％，并保證可靠性。
下面將結(jié)合附圖對本實用新型進行進一步詳細(xì)的說明。


圖1是大功率汞/鈉燈照明控制器的電路圖。
如圖1所示本實用新型所述的大功率汞/鈉燈照明控制器主要有以下幾部分電路組成光控電路、定時電路、長延時電路、電源電壓檢測電路、八步程序發(fā)生器電路、壓控脈寬調(diào)制電路、電流和溫度檢測電路、可控硅觸發(fā)電路等。
本實用新型中汞/鈉燈的通電受三個條件控制1、外供電即電源開關(guān)2、光控 天黑3、定時 可設(shè)定照明時間3～12小時只有三個條件全部滿足時，燈方可啟動，缺一而燈滅。
光控電路是用光敏電阻進行光電控制，有光時為低電平信號，無光時為高電平信號，集成塊CD4040做為計數(shù)器使本實用新型最大有9分鐘的延時，可以防止雜光(如閃電、過路車輛燈光等)對光敏電阻產(chǎn)生影響而出現(xiàn)滅燈和不必要的重新啟動，光控電路的結(jié)果由與非門8輸出至定時電路。
定時電路是一個長時間電子定時電路，該電路在接到光控高電平信號時便開啟，直到予定的時間到了才關(guān)閉，其結(jié)果輸入到與非門23和長延時電路。
當(dāng)天黑或有開關(guān)信號時，經(jīng)光控電路的9分鐘延時和定時電路將輸出高電平，此高電平經(jīng)過與非門啟動長延時電路，長延時電路使得接到點燈信號后經(jīng)過20分鐘的延時其它電路才開始工作，同時允許向可控硅觸發(fā)電路送觸發(fā)信號。此長延時電路保證燈在某種原因下熄滅時20分鐘后才點燃，以免造成可控硅過荷燒毀。長延時電路的結(jié)果亦輸出至與非門23，且由長延時電路去控制八步程序發(fā)生器電路。
在電源電壓檢測電路中，電源220V電壓經(jīng)變壓、整流等在穩(wěn)壓塊CD7812的輸出端輸出12V直流電源VDD，且將電壓采樣送到運算放大器1，在運算放大器1中與基準(zhǔn)電壓比較，從而完成電壓變化檢測功能，使當(dāng)電源電壓不穩(wěn)定時可自行調(diào)整而不影響整個電路的工作，并將檢測結(jié)果輸出至锃控放大器。
八步程序發(fā)生器電路是將點燈時所需電壓分為八步完成，目的是控制點燃高壓汞/鈉燈所需電流由1A逐步增至2.5A，從而延長燈的壽命，保證可控硅在啟動時不超負(fù)荷，使其在規(guī)定范圍內(nèi)發(fā)揮最大能力而又不出故障，八步程序發(fā)生器的結(jié)果亦輸出至程控放大器。
運算放大器2做為程控放大器，其結(jié)果輸出至壓控脈寬調(diào)制電路。
壓控脈寬調(diào)制電路受程控放大器輸出的電壓控制，使當(dāng)電源電壓波動時，脈沖寬度隨之波動呈線性變化，此脈沖寬度是可控硅的控制角，外供電壓越高，控制角也越大(即導(dǎo)角θ越小)，反之亦然。
壓控脈寬調(diào)制電路的輸出至可控硅觸發(fā)電路，如前所述，光控電路、定時電路、長延時電路的結(jié)果皆輸出至與非門23，通過與非門23發(fā)出指令允許可控硅觸發(fā)電路向可控硅送觸發(fā)信號，觸發(fā)信號的寬度受電源電壓高低和點燈時每步所設(shè)定的輸出電壓所控制，同時也和電源50HZ在相位和頻率上嚴(yán)格保護一致，以防誤觸發(fā)。本實施例中被觸發(fā)的兩個可控硅如圖1中虛線所示且虛線部分亦是現(xiàn)有的可控硅模塊，可直接用模塊來代替。
在有觸發(fā)脈沖時，可控硅就開始工作并點亮燈，此時檢測可控硅是否超溫和過流的電流溫度檢測電路亦開始工作，并時刻進行監(jiān)測，其結(jié)果由與非門28輸出，并通過與非門14將此結(jié)果輸至與非門23和長延時電路，使當(dāng)一旦出現(xiàn)異常，將重新啟動長延時電路，并重復(fù)開燈過程，如無異常，則電路保持原狀態(tài)。
在電流溫度檢測電路中，大電流檢測器TP2與電流互感器的原理相同，但在尺寸大小上做了很大的改進，大大提高了檢測能力。實施例中采用15×5截面C型鐵芯可檢測350A電流，在10A～350A范圍內(nèi)其非線性度為≤10％。
權(quán)利要求1.一種大功率汞/鈉燈照明控制器，它包括電源電壓檢測電路、程控放大器和可控硅，其特征在于它還包括光控電路、定時電路、長延時電路、八步程序發(fā)生器電路、壓控脈寬調(diào)制電路、電流和溫度檢測電路、可控硅觸發(fā)電路等。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率汞/鈉燈照明控制器，其特征在于所述的光控電路為光敏電阻與電阻R1串接在12V直流電壓VDD與地之間，光敏電阻與電阻R1相接做為與非門1的輸入，與非門1的輸出接與非門2的輸入，與非門2的輸出串接電容C1做為與非門3的一個輸入，該輸入端與VDD間還接有電阻R3，與非門3的另一個輸入端和與非門1的輸出之間接有電容C2，電容C2與VDD間接有電阻R2，與非門3的輸出分別接與非門4的一個輸入和集成塊CD4040的10腳，與非門4的另一個輸入接與非門5的輸出，與非門4的輸出接與非門5的一個輸入，與非門5的另一個輸入接集成塊CD4040的15腳，集成塊CD4040的11腳接與非門6的輸出，電容C4和R5串接在與非門6的輸出和輸入之間，電阻R5也接在與非門7的輸出和一個輸入之間，與非門7的另一個輸入和與非門4的輸出一起接與非門8的一個輸入，與非門8的另一個輸入通過電阻R4和與非門1的輸出相接，并通過電容C3接地。
3.如權(quán)利要求1所述的大功率汞/鈉燈照明控制器，其特征在于所述的定時電路為電容C5和電阻R6串接在與非門9的輸入和地之間，與非門8的輸出接與非門9的輸入，與非門9的輸出接與非門10的一個輸入，電阻R7、R8串接在與非門10的另一個輸入和輸出之間，電阻R7、R8與電容C6、C7的并聯(lián)電路一起串接在與非門11的一個輸入和輸出之間，與非門11的另一個輸入和集成塊CD4521的15腳一起接與非門12的一個輸入，與非門12的另一個輸入接與非門9的輸出，與非門11的輸出接集成塊CD4521的10腳，集成塊CD4521的11腳通過電阻R6接地。
4.如權(quán)利要求1的所述的大功率汞/鈉燈照明控制器，其特征在于所述的長延時電路為集成塊CD4040Ⅰ的15腳和與非門13的輸出分別做為與非門15的兩個輸入，集成塊CD4040Ⅰ的10腳通過電容C10接與非門16的一個輸入，與非門15的輸出接與非門16的另一個輸入，與非門16的輸出接與非門18的輸入，與非門18的輸入和輸出間串接電阻R11和電容C10，與非門17的一個輸入通過電阻R9接VDD，通過電容C8接與非門13的輸出，與非門17的另一個輸入通過電容C9接與非門14的輸出，亦通過電阻R10接地，與非門17的輸出接集成塊CD4040Ⅰ和CD40404Ⅱ的11腳，集成塊CD4040Ⅰ的15腳接與非門19的一個輸入，與非門19的另一個輸入和輸出之間接有電阻R12，與非門19的輸出和與非門20的輸出間串接有電阻R12和電容C11，與非門19的輸出做為與非門20的一個輸入，與非門20的另一個輸入和與非門21的輸出相接，與非門20的輸出接集成塊CD4040Ⅱ的10腳，CD4040Ⅱ的15腳、14腳、13腳分別做為與非門21的三個輸入。
5.如權(quán)利要求1所述的大功率汞/鈉燈照明控制器，其特征在于所述的八步程序發(fā)生器電路為集成塊CD4051的11腳接CD4040Ⅱ的13腳，CD4051的10腳接CD4040Ⅱ的14腳，CD4051的9腳接CD4040Ⅱ的15腳，CD4051的6腳接與非門22的輸出，與非門22的輸入接CD4040Ⅰ的15腳，CD4051的4腳、2腳、5腳、1腳、12腳、15腳、14腳分別接電阻R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29，電阻R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29相接后與電阻R32串接至集成塊CD4051的13腳。
6.如權(quán)利要求1所述的大功率汞/鈉燈照明控制器，其特征在于所述的壓控脈寬調(diào)制電路為12V直流電源VDD通過電阻R37接三級管T1的發(fā)射級和運算放大器3的負(fù)級，運算放大器3的正級通過串接的電阻R34和R33接集成塊CD4051的13腳，運算放大器3的輸出和三級管T1的基級間接有電阻R36，三級管T1的集電級接與非門27的輸入，與非門27的輸出接與非門26的一個輸入和集成塊TL494的1腳，與非門26的另一個輸入接與非門25的輸出，與非門26的輸出和與非門27的輸入間接有電容C16。
7.如權(quán)利要求1所述的大功率汞/鈉燈照明控制器，其特征在于所述的電流和溫度檢測電路為電流檢測計TP2的輸出接橋式整流電路的兩個輸入端，電阻R38亦接于TP2的兩輸出端之間，電阻R39和R40串接后與電容C17并接在該橋式整流電路的輸出和地之間，電阻R44和R41串接于12V直流電源VDD和地之間，電阻R44和R43串接于VDD和運算放大器4的正級之間，電阻R42連在R39和R40的接點與運算放大器4的負(fù)極之間，運算放大器4的正級和輸出間接有電阻R45；電阻R49和溫度傳感器T串接于VDD和地之間，VDD和運算放大器5的正級間串接有電阻R49和R47，運算放大器5的負(fù)級和地之間串接有電阻R48和電阻R51，運算放大器5的正級和輸出間接有電阻R46，運算放大器4和運算放大器5分別做為與非門28的兩個輸入，與非門28的輸出接與非門14的輸入。
8.如權(quán)利要求1所述的大功率汞/鈉燈照明控制器，其特征在于所述的可控硅觸發(fā)電路為集成塊TL494的12腳接12V穩(wěn)壓電源VDD TL49的1腳接與非門27的輸出，TL494的16腳接與非門23的輸出，與非門12的輸出、與非門14的輸出、集成塊CD4040Ⅰ的15腳分別做為與非門23的三個輸入，TL494的13和14腳相接并通過電阻R54接運算放大器6的正級，且13和14腳與地之間串接有電阻R56、R57、R58，運算放大器6的負(fù)級和輸出間接有相串聯(lián)的電阻R53和R52，運算放大器6的輸出經(jīng)串聯(lián)的電阻R50、R51接地，運算放大器6的負(fù)極經(jīng)電阻R55接地，TL494的2腳和15腳相接并通過串接的電阻R57和R58接地，TL484的4腳經(jīng)電阻R58接地，TL494的7腳、9腳、10腳接地，TL494的6腳經(jīng)電阻R59接地，TL494的5腳經(jīng)電容C18接地，TL494的8腳和11腳間串接有電容C19和電阻R60，變壓器TP3的輸入端亦接在TL494的8腳和11腳之間，VDD接在TP3的輸入端間，TP3的輸出經(jīng)電阻R61接可控硅V1的觸發(fā)級，可控硅V1的陽級和陰級分別接電阻R62和R63。
專利摘要本實用新型公開了一種利用可控硅進行交流電源穩(wěn)壓的大功率汞/鈉燈照明控制器。它主要包括光控電路、定時電路、長延時電路、八步程序發(fā)生器電路、壓控脈寬調(diào)制電路、電流和溫度檢測電路、電源電壓檢測電路、程控放大器和可控硅觸發(fā)電路。本實用新型具有節(jié)電、延長燈的使用壽命、能夠提高可控硅的使用能力等優(yōu)點。
文檔編號H05B41/392GK2313357SQ9722246
公開日1999年4月7日 申請日期1997年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月1日
發(fā)明者王福仁, 湯立中 申請人:王福仁, 湯立中