引言目前我國電力工業(yè)發(fā)展速度很快，但是電力供應不足和用電效率低下的狀況依然比較嚴重，在今后相當一段時間內(nèi)將繼續(xù)存在。推行照明節(jié)電技術，節(jié)約電能是改善電力負荷緊張狀況的主要途徑之一。我國照明用電約占總發(fā)電量的12%左右，且以低效照明為主，因此成為終端節(jié)電的主要對象之一。照明用電大都屬于峰時用電，由此可見，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，不等于降低對視覺作業(yè)的要求和降低照明質(zhì)量。照明節(jié)能的基本原則應是保證不降低工作場所的視覺要求，在保證照度標準和照明質(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)理論計算和實驗測量，電壓與燈源的功率關系為：

如當電源180v時，100w的熒光燈所消耗的實際功率：
燈泡的使用壽命與電壓的關系如下： 按上例100w燈泡額定使用壽命3000小時，實際使用壽命為：
式中： p――燈源實際消耗的功率w
pn――燈源額定電壓時消耗的功率w
v――燈源實際運行電壓v
vn――燈源額定電壓v
h――燈源實際使用壽命
hn――燈源額定使用壽命 從上述可知，降壓節(jié)電是一種切實可行的方法，不僅節(jié)約了電能，而且穩(wěn)定了電壓，延長了燈泡的使用壽命，達到了雙重意義上的節(jié)能。根據(jù)日光燈的特性，在啟動時需要瞬時高壓才能發(fā)光，啟動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特性，在電網(wǎng)上電初始階段，以220v電壓輸出，等日光燈運行穩(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)電器開始工作后，首先以滿電壓在預設的預熱時間段內(nèi)運行（參見圖1的a段）；預熱時間過后，節(jié)電器的輸出電壓開始平滑下降（參見圖1的b段），直至輸出電壓降至預設的節(jié)電水平，并保持這一水平穩(wěn)定運行（參見圖1的c 段）；當節(jié)電水平設置值改變或節(jié)電控制信號斷開，輸出電壓將改變?yōu)樾碌墓?jié)電水平或恢復滿電壓輸出（參見圖1的d段）。
硬件設計整個系統(tǒng)硬件結構框圖如圖2所示。它包括強電部分、單片機及其外圍電路、電流采樣電路、電壓采樣電路和驅(qū)動電路等。電氣組成系統(tǒng)強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。分別由繼電器j2、j3、j4和j1控制。可通過控制閉合特定的繼電器，達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。電流過大時，繼電器j5閉合分流，從而使流過變壓器的電流不至于過大。單片機及其外圍電路單片機選用at89c52，其內(nèi)含256個字節(jié)的ram，32條i/o線，3個16位定時器/計數(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，實現(xiàn)對電流、電壓由模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，時鐘是單片機的ale經(jīng)d觸發(fā)器縮頻，控制口由p2.7、wr、rd和或非門組成的標準控制電路，結果輸出采用延時方式，延時大約為180 s。單片機的p0口與adc0809的輸出端口連接，讀取ad轉(zhuǎn)換后的結果。采樣電路和驅(qū)動電路 系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)的電壓和電流，作出相應的控制策略，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。互感器中的電流經(jīng)過整流、電流電壓轉(zhuǎn)換、濾波、校準后，輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc0809。電壓采樣通過變壓器采集電網(wǎng)電壓，變壓器也具有隔離作用，采集到的電壓經(jīng)過整流、濾波，校準后輸出給adc0809。單片機輸出脈沖經(jīng)隔離、功率放大后可直接接到繼電器控制級，控制繼電器。為降低來自電網(wǎng)的干擾，由單片機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，在同一時刻最多只有一個繼電器閉合，所以共有八種狀態(tài)。單片機的三路（p1.0~p1.2）經(jīng)三八譯碼器轉(zhuǎn)換后可得到八路控制信號，這些信號經(jīng)放大后用于控制繼電器動作。不需要繼電器動作時，可由p1.3關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8位eeprom，以串行方式與單片機通訊，可以對設定參數(shù)進行斷電保存，其片內(nèi)的spi存儲器用于存放預設節(jié)電水平值和運行時段設置值。另外它還包括一個可編程的看門狗定時器和低電壓檢測電路，能夠保護單片機可靠地運行。
軟件設計本程序采用模塊化設計思想，以主程序為核心設置了很多功能模塊子程序，使大量的功能在子程序中實現(xiàn)，簡化了設計結構。運行過程中通過主程序調(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。結束語該節(jié)電系統(tǒng)設計原理新穎、硬件簡單、有很好的節(jié)電效果。
實驗證明，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、延長燈泡壽命的功能，而且能使日光燈在電壓波動較大范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。由于該