引言目前我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展速度很快，但是電力供應(yīng)不足和用電效率低下的狀況依然比較嚴(yán)重，在今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)將繼續(xù)存在。推行照明節(jié)電技術(shù)，節(jié)約電能是改善電力負(fù)荷緊張狀況的主要途徑之一。我國(guó)照明用電約占總發(fā)電量的12%左右，且以低效照明為主，因此成為終端節(jié)電的主要對(duì)象之一。照明用電大都屬于峰時(shí)用電，由此可見(jiàn)，照明節(jié)電具有節(jié)約電量和緩和高峰用電的雙重作用。
工作原理提倡照明節(jié)能，不等于降低對(duì)視覺(jué)作業(yè)的要求和降低照明質(zhì)量。照明節(jié)能的基本原則應(yīng)是保證不降低工作場(chǎng)所的視覺(jué)要求，在保證照度標(biāo)準(zhǔn)和照明質(zhì)量的前提下，力求減少照明系統(tǒng)中的能量損失，最有效地利用電能。

根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量，電壓與燈源的功率關(guān)系為：

如當(dāng)電源180v時(shí)，100w的熒光燈所消耗的實(shí)際功率：
燈泡的使用壽命與電壓的關(guān)系如下： 按上例100w燈泡額定使用壽命3000小時(shí)，實(shí)際使用壽命為：
式中： p――燈源實(shí)際消耗的功率w
pn――燈源額定電壓時(shí)消耗的功率w
v――燈源實(shí)際運(yùn)行電壓v
vn――燈源額定電壓v
h――燈源實(shí)際使用壽命
hn――燈源額定使用壽命 從上述可知，降壓節(jié)電是一種切實(shí)可行的方法，不僅節(jié)約了電能，而且穩(wěn)定了電壓，延長(zhǎng)了燈泡的使用壽命，達(dá)到了雙重意義上的節(jié)能。根據(jù)日光燈的特性，在啟動(dòng)時(shí)需要瞬時(shí)高壓才能發(fā)光，啟動(dòng)后僅需要較低的電壓就可以維持。節(jié)電控制器便是利用日光燈的這個(gè)特性，在電網(wǎng)上電初始階段，以220v電壓輸出，等日光燈運(yùn)行穩(wěn)定后再降到200v、190v或180v低電壓輸出。節(jié)電控制器的工作模式為：節(jié)電器開(kāi)始工作后，首先以滿電壓在預(yù)設(shè)的預(yù)熱時(shí)間段內(nèi)運(yùn)行（參見(jiàn)圖1的a段）；預(yù)熱時(shí)間過(guò)后，節(jié)電器的輸出電壓開(kāi)始平滑下降（參見(jiàn)圖1的b段），直至輸出電壓降至預(yù)設(shè)的節(jié)電水平，并保持這一水平穩(wěn)定運(yùn)行（參見(jiàn)圖1的c 段）；當(dāng)節(jié)電水平設(shè)置值改變或節(jié)電控制信號(hào)斷開(kāi)，輸出電壓將改變?yōu)樾碌墓?jié)電水平或恢復(fù)滿電壓輸出（參見(jiàn)圖1的d段）。
硬件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。它包括強(qiáng)電部分、單片機(jī)及其外圍電路、電流采樣電路、電壓采樣電路和驅(qū)動(dòng)電路等。電氣組成系統(tǒng)強(qiáng)電部分有一三抽頭變壓器，輸入交流220v，輸出分別為200v、190v、180v，再加上220v，一共四級(jí)。分別由繼電器j2、j3、j4和j1控制。可通過(guò)控制閉合特定的繼電器，達(dá)到控制輸出電壓的目的。繼電器j5聯(lián)接限流器接在變壓器兩頭。電流過(guò)大時(shí)，繼電器j5閉合分流，從而使流過(guò)變壓器的電流不至于過(guò)大。單片機(jī)及其外圍電路單片機(jī)選用at89c52，其內(nèi)含256個(gè)字節(jié)的ram，32條i/o線，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，且自帶8k的電擦除eeprom，用以保存控制程序。用adc0809作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流、電壓由模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，時(shí)鐘是單片機(jī)的ale經(jīng)d觸發(fā)器縮頻，控制口由p2.7、wr、rd和或非門(mén)組成的標(biāo)準(zhǔn)控制電路，結(jié)果輸出采用延時(shí)方式，延時(shí)大約為180 s。單片機(jī)的p0口與adc0809的輸出端口連接，讀取ad轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。采樣電路和驅(qū)動(dòng)電路 系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)的電壓和電流，作出相應(yīng)的控制策略，所以采樣是必不可少的。用電流互感器作為電流檢測(cè)元件，它能夠反映主電路中的電流，并能將控制電路與主電路隔離，提高安全性，降低干擾?；ジ衅髦械碾娏鹘?jīng)過(guò)整流、電流電壓轉(zhuǎn)換、濾波、校準(zhǔn)后，輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc0809。電壓采樣通過(guò)變壓器采集電網(wǎng)電壓，變壓器也具有隔離作用，采集到的電壓經(jīng)過(guò)整流、濾波，校準(zhǔn)后輸出給adc0809。單片機(jī)輸出脈沖經(jīng)隔離、功率放大后可直接接到繼電器控制級(jí)，控制繼電器。為降低來(lái)自電網(wǎng)的干擾，由單片機(jī)i/o線產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖，必須經(jīng)隔離后送至繼電器的控制電路中。繼電器j1~j4工作時(shí)，在同一時(shí)刻最多只有一個(gè)繼電器閉合，所以共有八種狀態(tài)。單片機(jī)的三路（p1.0~p1.2）經(jīng)三八譯碼器轉(zhuǎn)換后可得到八路控制信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)放大后用于控制繼電器動(dòng)作。不需要繼電器動(dòng)作時(shí)，可由p1.3關(guān)閉三八譯碼器的輸出。x5045由于系統(tǒng)參數(shù)較多，所以選用一片x5045，它含有512個(gè)8位eeprom，以串行方式與單片機(jī)通訊，可以對(duì)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行斷電保存，其片內(nèi)的spi存儲(chǔ)器用于存放預(yù)設(shè)節(jié)電水平值和運(yùn)行時(shí)段設(shè)置值。另外它還包括一個(gè)可編程的看門(mén)狗定時(shí)器和低電壓檢測(cè)電路，能夠保護(hù)單片機(jī)可靠地運(yùn)行。
軟件設(shè)計(jì)本程序采用模塊化設(shè)計(jì)思想，以主程序?yàn)楹诵脑O(shè)置了很多功能模塊子程序，使大量的功能在子程序中實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)主程序調(diào)用各功能模塊子程序。程序主框架圖和主程序流程圖分別如圖3和圖4所示。結(jié)束語(yǔ)該節(jié)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理新穎、硬件簡(jiǎn)單、有很好的節(jié)電效果。
實(shí)驗(yàn)證明，該節(jié)電器的節(jié)電效率為25％左右，該系統(tǒng)不僅具有節(jié)電、延長(zhǎng)燈泡壽命的功能，而且能使日光燈在電壓波動(dòng)較大范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。由于該