[发明专利]路灯控制开关自保持装置及实现方法

权利要求书

1.路灯控制开关自保持装置，其主电路包括中央处理器，日光照度检测模块和光电隔离控制模块，其特征在于，中央处理器采用单片机 MSP430F149；日光照度检测模块包括光敏感光器件和分压电阻，单片机 MSP430F149 片内A/D转换器ADC端口与日光照度检测模块连接，由光敏感光器件采集光信号，采用电阻分压方法，将光信号转换成随光线强弱变化而变化对应的电压信号，电压信号传送到单片机 MSP430F149 片内 A/D 转换器 ADC 端口，经 A/D 转换后电压信号转换成数字信号；

光电隔离控制模块包括开关预动保护电路、预动作反馈电路、自保持控制开关电路和接线端子CON14，接线端子CON14中的信号端包括闸-输出、闸-返回、闸-闭合01、闸-闭合02、闸-闭合03、闸-断开01、闸-断开02、闸-断开03，它们分别与单片机MSP430F149的I/O口连接；

开关预动保护电路由光电耦合器U9、三极管 V10、预动作继电器 K1、稳压二极管 V1、二极管 V2 、V3及阻容元件组成；光电耦合器U9的输入回路正极与 VCC/3.3V电源端连接，光电耦合器U9的输入端负极通过电阻 R42 与接线端子 CON14 的“闸-输出”端连接；光电耦合器 U9 的输出回路的集电极端与12V电源正极连接，输出回路的发射极端经电阻 R2、稳压二极管 V1 连接三极管V10 的基极，三极管 V10 的集电极串接预动作继电器 K1，预动作继电器 K1 的一组常开触点的一端与 12V 电源正极连接，同组常开触点的另一端与外供路闸的 12V 电源正极端子连接；当预动作继电器 K1 吸合时，路闸的12V电源正极端子接通12V电源正极；预动作反馈电路由光电耦合器 U4、电阻 R17 组成；光电耦合器 U4 的输入回路正极通过电阻R17 与 12V 电源正极连接，光电耦合器 U4 的输入端负极与开关预动保护电路控制的预动作继电器 K1 的一组常开触点的一端连接，同组常开触点的另一端与电源地 GND1 连接；光电耦合器 U4 的输出回路的集电极端与接线端子 CON14 的“闸-返回” 端连接，输出回路的发射极端与电源地 GND 连接；“闸-返回”端通过电阻 R16 上拉到3.3V,常态为“高电平”，当预动作继电器 K1 吸合时，“闸-返回”端由高电平变为低电平； 

    单片机 MSP430F149 根据“闸-返回”端由高电平到低电平的变化确定“预动作”执行完成；当“闸-返回”端为低电平时，单片机 MSP430F149 确定预动作完成后，通过I/O口控制自保持控制开关电路中的自保持控制开关K2、K3、K4执行相应的闭合和断开操作，闸-闭合01、闸-断开01为自保持控制开关 K2 执行闭合和断开操作的控制端；闸-闭合02、闸-断开02为自保持控制开关 K3 执行闭合和断开操作的控制端；闸-闭合03、闸-断开03为自保持控制开关 K4 执行闭合和断开操作的控制端；

    自保持控制开关电路由若干个电路结构相同的开关通道组成；其中，开关通道1由2个光电耦合器 U17、U18，2个三极管 V14、V15，自保持控制开关 K2、2个二极管 V4、V5 及阻容元件组成；2个光电耦合器 U17、U18 的输入回路正极与电源 VCC 端连接，光电耦合器 U17 的输入端负极通过电阻 R51与接线端子 CON14 的“闸-闭合01” 端连接；光电耦合器 U18 的输入端负极通过电阻 R52 与接线端子 CON14 的“闸-断开01” 端连接；自保持控制开关 K2 通过一组常开触点控制路闸电路的AC 220V电路通断，进而控制路闸控制设备中的交流接触器动作吸合与断开，实现交流接触器所控负荷开或关；

当“闸-返回”端为低电平时，单片机 MSP430F149 获得预动作完成得信息，通过I/O口控制自保持控制开关电路中的“闸-闭合01、闸-断开01”的电平，进而控制2个光电耦合器 U17、U18 的工作状态；

自保持控制开关K2、K3、K4的当前状态通过遥信电路测量并传送给单片机 MSP430F149；

遥信电路由光电耦合器、双向TVS管及阻容元件构成，光电耦合器的输入回路正极通过发光二极管、电阻与 12V 电源正极连接，光电耦合器的输入端负极通过电阻与与交流接触器辅助触点的常开组的一端连接，辅助触点的常开组的另一端与电源地 GND1 连接；

光电耦合器的输出回路的集电极端通过电阻与VCC/3.3V电源端连接，同时光电耦合器的输出回路的集电极端与单片机 MSP430F149I/O口连接；

当交流接触器为断开状态下，辅助触点的常开组两端为“断开”状态；当交流接触器为闭合状态下，此辅助触点的常开组两端为“接通”状态。