浅析轨道车辆车厢LED照明控制系统.doc

浅析轨道车辆车厢LED照明控制系统.doc浅析轨道车辆车厢 LED 照明控制系统 0 引言随着科技的进步, 轨道车辆技术发展迅猛, 我国高铁的速度不断被刷新, 乘坐轨道车辆旅行已成为人们生活中的一部分。生活水平的不断改善促使人们对乘坐轨道车辆旅行的质量要求也越来越高,这其中就包含车厢环境的照明要求。目前, 我国轨道车辆车厢照明大都采用的是荧光灯。但是荧光灯寿命较短, 旅行生活中经常会遇到灯管损坏的现象, 且往往得不到及时更换, 给旅客的旅行生活造成许多不便。同时, 能源日趋紧张和环境的日益恶化促使人们更多的去寻求节能环保的能源利用方式。 LED 具有效率高、寿命长、抗振性能好以及环保等优点, 它将电能转化成光能的效率是白炽灯的 10 倍以上,也是目前广泛应用的日光灯的2到3 倍以上, 并且还有很大的发展空间。在寿命方面, LED 灯的寿命在 50000h 以上, 与寿命只有数千小时的白炽灯和荧光灯相比较, 优势显而易见。同时, LED 不像易碎且包含有害气体的日光灯那样, 对环境无污染,可以称得上是绿色光源。因此,将具有超长寿命的 LED 用在轨道车辆的车厢照明中, 不仅可以节约电能, 节省运营成本, 而且减少了频繁更换灯管的繁琐工作。为了实现 LED 在轨道车辆车厢照明中的应用,设计了一种用于轨道车辆车厢的 LED 照明控制系统。通过对轨道车辆供电原理的分析, 确定了一种解决轨道车辆 LED 照明的方案。以单片机为控制核心, 将亮度采集模块采集到的环境亮度信息进行处理,通过一定的算法生成具有不同占空比的 PWM 数字脉冲, 将该信号传递到 LED 驱动器,实现了对 LED 灯亮度的调节。 1 轨道车辆车厢照明原理分析轨道车辆照明用电来自外部供电系统。电能由发电厂输送到牵引变电所, 再由牵引变电所送到铁路沿线的接触网。轨道车辆上部的受电弓与接触网的供电线路接触, 电能经过受电弓被引入轨道车辆的电器设备。在电能传输每一个环节都会进行一定的电压变换。由牵引变电所输出的接触网上一般是十几千伏至几十千伏的交流电或直流电,经受电弓引入列车后, 由列车上的变压设备将该电能一部分降压成 380 V 的交流电,用于牵引动力部分的消耗; 另一部分则是由辅助逆变器转换成 220V 的交流电或者 110V 的直流电, 用于列车内的照明以及其它车载电器设备使用。轨道车辆的照明系统采用 220V 的交流电或 110 V 的直流电具有很多优点, 这样可以使得车载灯具及其它电器设备与普通市电照明的灯具具有良好的互换性, 给相关产品的设计和研发带来极大的方便。 2 控制系统总体设计轨道车辆车厢 LED 照明控制系统由主供电电路和控制电路两部分组成。主供电电路是由 220V 交流电源、 LED 交流驱动器、 LED 灯具等组成。控制电路由微处理核心、亮度采集模块、串口电路、控制核心电路等组成。主供电电路的电能来源于由辅助逆变器产生的 220V 交流电, 由于 LED 是单向导通器件, 所以只能用直流电为其供电, 因此, 需要由 LED 交流驱动器转换成特定电压的直流电, 再直接输入 LED 灯具使之发光。控制系统以 STC89C51 单片机为控制核心,所有单片机都分别是各个模块的微处理核心。照度传感器与模数转换芯片构成了亮度采集模块。照度传感器采集的环境亮度信号为模拟量, 经模数转换芯片 AD 处理得到数字信号, 再将数字信