Led路燈集中控制電路的製作方法
2023-08-06 09:50:51 3
專利名稱：Led路燈集中控制電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種路燈控制電路，尤其涉及一種LED路燈集中控制電路。
背景技術：
伴隨著城市道路照明和城市亮化照明工程的快速發展，城市道路路燈照明規模也隨之變大，如何高效管理城市路燈系統就變得越來越重要；傳統的路燈控制器僅能實現簡單的定時開關控制和人工手動控制，其缺點在於不能對用電情況實時監測，不能遠程集中管理控制，無法反饋故障情況，使相關維護部門無法及時進行故障的排除和處理，同時，由於管理上的不便，造成了人力物力方面巨大的浪費，且管理效率也非常低下；現有的路燈集中控制器主要存在電力載波隨著控制距離的增長通訊性能變得不穩定，不能完全根據實際環境亮度控制路燈開關，還存在電源接口過於複雜、電路擴展性不強等缺點。為此，人們一直在尋求一種理想的技術解決方案。
發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供了一種設計科學、節能降耗、性能可靠、工作穩定、性價比高的LED路燈集中控制電路。本發明所採用的技術方案如下一種LED路燈集中控制電路，它包括微處理器電路、環境亮度測量電路、三相電檢測電路、電力載波通訊電路、路燈子控制器、串口電路和電源電路；其中，所述微處理器電路連接所述環境亮度測量電路用於採集道路環境亮度檢測數據並產生相應的路燈控制命令；所述微處理器電路連接所述三相電檢測電路用於採集路燈三相電力線路通斷數據以便於選擇電力載波通訊電力線路；所述微處理器電路連接所述電力載波通訊電路用於獲取路燈數據和發送路燈控制命令；所述電力載波通訊電路通過微處理器電路所選擇的電力載波通訊電力線路連接所述路燈子控制器用於採集路燈數據和執行路燈控制命令；所述微處理器電路連接所述串口電路以提供外圍設備通訊接口 ；所述電源電路分別連接所述微處理器電路、所述環境亮度測量電路、所述三相電檢測電路、所述電力載波通訊電路、所述串口電路以提供工作電源。本發明相對現有技術具有突出的實質性特點和顯著進步，具體地說，該電路可以有效的對大量的路燈進行集中、有效的管理控制，不僅可以實現開關控制、故障檢測、路燈迴路電參數的採集工作，而且可以通過無線或有線的方式，把相關參數及故障反饋到控制中心，使用戶隨時監測各個路燈的工作情況和狀態，快速判斷故障點，及時進行維護；該電路不僅可以把有限的人力資源節省下來，而且可以提高整個路燈工程的管理效率，也更加節約能源。
圖1是本發明的結構框圖；圖2是所述微處理器電路的電路原理圖3是所述環境亮度測量電路的電路原理圖；圖4是所述電力載波通訊電路的電路原理圖；圖5是所述串口電路的電路原理圖；圖6是所述電力線路檢測電路的電路原理圖；圖7是所述電源電路的電路原理圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。如圖1所示，一種LED路燈集中控制電路，它包括微處理器電路、環境亮度測量電路、三相電檢測電路、電力載波通訊電路、路燈子控制器、串口電路和電源電路；其中，所述微處理器電路連接所述環境亮度測量電路用於採集道路環境亮度檢測數據並產生相應的路燈控制命令；所述微處理器電路連接所述三相電檢測電路用於採集路燈三相電力線路通斷數據以便於選擇電力載波通訊電力線路；所述微處理器電路連接所述電力載波通訊電路用於獲取路燈數據和發送路燈控制命令；所述電力載波通訊電路通過微處理器電路所選擇的電力載波通訊電力線路連接所述路燈子控制器用於採集路燈數據和執行路燈控制命令； 所述微處理器電路連接所述串口電路以提供外圍設備通訊接口 ；所述電源電路分別連接所述微處理器電路、所述環境亮度測量電路、所述三相電檢測電路、所述電力載波通訊電路、 所述串口電路以提供工作電源；所述路燈子控制器用於控制單個路燈的開關、亮度狀態，可實現LED路燈的無極調光，並把檢測的路燈狀態，通過電力載波通訊反饋給路燈集中控制電路，並可以接受路燈集中控制電路的控制，保存自己的照明方案；所述路燈子控制器屬於現有技術。基於上述，根據實際需要，所述串口電路連接有GPRS模塊以便於實現遠程無線通訊，還可連接電能表以便於實現電能數據採集，還可連接上位機以便於進行程序設置等操作。基於上述，如圖2所示，所述微處理器電路採用型號為AT91RM9200的工業級ARM9 處理晶片U1，該晶片已經廣泛應用於各種工業控制系統中；所述微處理器電路的主要功能是獲取各種類型的採樣數據，進行數據分析處理，並對路燈子控制器進行集中控制，其具有性能穩定，外圍電路簡單等特點；ARM9處理晶片Ul具有工作環境溫度範圍寬，抗幹擾性好，擴展功能強等特點，具有 64MB SDRAM,8MB NOR FLASHU28MB NAND FLASH，具有 10M/100Mbps 乙太網絡、8 個USART 串口、1全雙工標準串口，可解決所有串口通訊問題，並且帶有1個USB HOST接口，1個USB Device接口，並具有3個SPI，1個IIC通訊接口，可由硬體控制3個P麗口，36個標準I/O 控制，板載RTC實時時鐘，系統功耗750mw，工作溫度-40 85°C ；內嵌嵌入式LINUX2. 6作業系統，具有完整的TCP/IP協議及後臺程序支持，完善的FLASH文件系統，強大的驅動程序支持，故在數據採集處理、工業應用方面具有極大的優勢。ARM9處理晶片Ul的外圍控制電路包括RTC實時時鐘電路、復位電路、LED指示電路和鍵盤電路，功能是提供一系列的保護和操作接口。基於上述，如圖3所示，所述環境亮度測量電路採用型號為TSL2561的傳感器晶片U4 ；傳感器晶片U4是新型環境亮度傳感器，精度可達到人眼級檢測，且檢測精度高，範圍寬，速度快，功耗低，其功能是為微處理器電路提供高精準度的道路環境亮度檢測數據； 傳感器晶片U4是TAOS公司推出的型號為TSL2561的傳感器，該晶片是一種高速、低功耗、 寬量程、可編程靈活配置的光強傳感器晶片，它的特點是可編程配置許可的光強度上下閾值，當實際光照度超過該閾值時給出中斷信號；數字輸出符合標準的I2C總線協議；模擬增益和數字輸出時間可編程控制；封裝尺寸超小，低功耗模式下，功耗為0. 75MW，且自動抑制 50HZ/60HZ的光照波動；該晶片可以精確的反映當前光強亮度，微處理器電路可以通過該數據，精確計算管理路燈的當前狀態，做出相應的動作，並通過一些數據算法，更精準的控制路燈的開關時間，最大限度的節約了電能。基於上述，如圖4所示，所述電力載波通訊電路採用BWPlOA系列電力載波模塊 U6 ；該模塊性能穩定，接口簡單，且通訊距離大於500m，設置簡便，且可以設定多種波特率工作，其功能是為核心控制板提供電力載波通訊接口 ；該模塊12V直流供電，載波波特率IOObps 600bps可調，採用TTL電平串行接口，可以直接與單片機RXD、T)(D端連接， 可由用戶自行設定波特率1200bpS、2400bpS、4800bpS、9600bpS ；該電力載波模塊可以在 220/110V,50/60Hz電力線上實現局域通訊，可以自由配置電力線上數據通訊模式；該模塊為用戶提供了透明數據傳輸通道，採用擴頻編碼方式，抗幹擾能力強，傳輸距離遠，數據傳輸可靠；在同一臺變壓器下，多個該模塊可以連接在同一條電力線上，在主從通信模式下， 模塊分別單獨工作，不會相互影響。基於上述，如圖5所示，所述串口電路採用3個型號為MAX3232的串口通訊晶片和型號為SN75176的串口通訊晶片；採用美信公司工業級3. 3V串口晶片MAX3232，該晶片工作溫度範圍寬，性能穩定可靠，與微處理器電路均為3. 3V供電，不存在電平轉換問題，可以很好的工作在3. 3V系統上。基於上述，如圖6所示，所述三相電檢測電路包括三路電力線路檢測電路，所述電力線路檢測電路包括光電耦合器TO、三極體Ql、三極體Q2、二極體D9、電阻R16、電阻R17、 電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22和電容C16 ；其中，所述光電耦合器TO的正輸入端分別連接所述二極體D9負極和所述電阻R21 一端，所述光電耦合器U5的負輸入端分別連接所述二極體D9正極和所述電容C16 —端，所述電阻R21另一端連接所述電阻R22 —端，所述電阻R22另一端連接所述電容C16另一端， 所述電容C16兩端用於連接電力線路；所述電阻R16 —端連接所述三極體Ql的集電極，所述三極體Ql的基極連接所述電阻R17 —端，所述電阻R17另一端和所述電阻R18 —端分別連接所述三極體Q2的集電極，所述三極體Ql的發射極連接所述三極體Q2的發射極，所述三極體Q2的發射極連接所述電阻R19 —端，所述電阻R19另一端接地，所述三極體Q2的基極連接所述電阻R20 —端，所述電阻R20另一端接地，所述光電耦合器TO的發射極連接所述三極體Q2的基極，所述光電耦合器TO的集電極、所述電阻R16另一端和所述電阻R18另一端分別連接3. 3V供電電源；所述三極體Ql的集電極用於輸出電力線路檢測信號。該電力線路檢測電路由型號為PC817的光電耦合器TO和兩個型號為MMBT2222A 的三級管構成過零檢測電路；光電耦合器U5為模擬光耦，能反映交流電的變化規律；若有交流電的情況下，通過光電耦合器U5的導通、截止，來輸出高低電平信號，從而反映出過零點的時間和交流電接通的情況；該三相電檢測電路採用過零檢測方式檢測三相電的通斷情況，若某一相沒有工作，微處理器電路接收到的是一個常低電平；若正常工作，則微處理器電路接收到的是為頻率是50HZ的方波；微處理器電路根據檢測的電平數據，提出相應的故障檢測分析結果。基於上述，如圖7所示，所述電源電路包括三路電力線路供電電路和集成穩壓電路，三路電力線路供電電路的輸出端分別連接集成穩壓電路的輸入端；所述電力線路供電電路包括熱敏電阻R7、壓敏電阻R8、電阻R9、變壓器T3、整流橋 D5和二極體D6，其中，所述熱敏電阻R7 —端連接所述變壓器T3 —初級端，所述壓敏電阻 R8的兩端、所述電阻R9的兩端分別並聯在所述變壓器T3兩初級端，所述變壓器T3兩二級端分別連接所述整流橋D5的兩輸入端，所述整流橋D5的一輸出端連接所述二極體D6的正極，所述整流橋D5另一輸出端接地，所述二極體D6的負極用於連接所述集成穩壓電路的輸入端，所述熱敏電阻R7另一端和所述變壓器T3另一初級端用於連接電力線路；所述集成穩壓電路包括12V穩壓電路、5V穩壓電路和3. 3V穩壓電路，所述12V穩壓電路的電壓輸出端連接所述5V穩壓電路的電壓輸入端，所述5V穩壓電路的電壓輸出端連接所述3. 3V穩壓電路的電壓輸入端；所述二極體D6的負極連接所述12V穩壓電路的電壓輸入端。所述電源電路採用三相隔離供電方式進行供電，不論用戶接交流電任意一相、兩相、或三相，該電源電路均可產生工作電壓；電源電路可分別輸出DC3. 3V、DC5V和DC12V直流電，以便為整個電路提供供電電壓。所述電源電路為LED路燈集中控制電路提供工作電源，它的好壞關係到整個系統工作的穩定性；在設計上，該電路採用線性變壓器變壓，再通過整流橋進行整流，把市電 220V轉化為15V脈動直流電，採用高品質電容、電感進行濾波，進而通過集成穩壓晶片輸出 12V、5V工作電壓，並且在電路上採用了變壓器前級保護電路，該保護電路在負載短路或開關機的情況下，防止電壓、電流過大，起到保護變壓器的作用；電源電路採用15V/800MA的線性變壓器，輸出功率可達到12W，且5V/12V供電電路分開設計，減少相互間幹擾。LED路燈集中控制系統是智能化、多功能集中管理控制系統，它主要由中心資料庫管理軟體、路燈集中控制電路等組成；其中，中心資料庫管理軟體安裝在控制中心PC端，用於遠程對各個路燈狀態的監控和管理，軟體可實現遠程狀態讀取，故障預警，各個集中控制器分組管理，單燈管理，照明方案設定及下發，當前電參數讀取，電參數統計等功能。路燈集中控制電路通過擴展GPRS無線通訊模塊或通過網絡布線，可與中心軟體遠程連接，實現信息互通，接受中心軟體的設置與查詢；通過電力線載波模塊與路燈子控制器進行通訊和控制，讀取路燈子控制狀態，上報中心軟體，並且可以外擴電力電錶，以達到讀取該支路電參數，計算支路功率、效率、電壓、電流等功能；接收執行照明方案，並根據各個傳感器的採樣數據，按實際情況，進行自適應調節，已達到優化管理；路燈控制電路可對子控制器進行主動查詢，檢測子控制狀態，如果發現故障，可主動上報中心軟體。綜上所述，LED路燈集中控制系統可替代以往的路燈控制器，節約大量人力物力， 可集中管理整個城市的路燈系統，做到及時的故障追蹤預警和維護，並通過照明方案的設置，更加合理的利用道路照明資源，最大限度節約能源。
權利要求
1.一種LED路燈集中控制電路，其特徵在於該LED路燈集中控制電路包括微處理器電路、環境亮度測量電路、三相電檢測電路、電力載波通訊電路、路燈子控制器、串口電路和電源電路；其中，所述微處理器電路連接所述環境亮度測量電路用於採集道路環境亮度檢測數據並產生相應的路燈控制命令；所述微處理器電路連接所述三相電檢測電路用於採集路燈三相電力線路通斷數據以便於選擇電力載波通訊電力線路；所述微處理器電路連接所述電力載波通訊電路用於獲取路燈數據和發送路燈控制命令；所述電力載波通訊電路通過微處理器電路所選擇的電力載波通訊電力線路連接所述路燈子控制器用於採集路燈數據和執行路燈控制命令；所述微處理器電路連接所述串口電路以提供外圍設備通訊接口 ；所述電源電路分別連接所述微處理器電路、所述環境亮度測量電路、所述三相電檢測電路、所述電力載波通訊電路、所述串口電路以提供工作電源。
2.根據權利要求1所述的LED路燈集中控制電路，其特徵在於所述串口電路連接有 GPRS模塊以便於實現遠程無線通訊。
3.根據權利要求1或2所述的LED路燈集中控制電路，其特徵在於所述串口電路連接有電能表以便於實現電能數據採集。
4.根據權利要求1所述的LED路燈集中控制電路，其特徵在於所述微處理器電路採用型號為AT91RM9200的工業級ARM9處理晶片。
5.根據權利要求1所述的LED路燈集中控制電路，其特徵在於所述環境亮度測量電路採用型號為TSL2561的傳感器晶片。
6.根據權利要求1所述的LED路燈集中控制電路，其特徵在於所述電力載波通訊電路採用BWPlOA系列電力載波模塊。
7.根據權利要求1所述的LED路燈集中控制電路，其特徵在於所述串口電路採用型號為MAX3232的串口通訊晶片和型號為SN75176的串口通訊晶片。
8.根據權利要求1所述的LED路燈集中控制電路，其特徵在於所述三相電檢測電路包括三路電力線路檢測電路，所述電力線路檢測電路包括光電耦合器TO、三極體Q1、三極體Q2、二極體D9、電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22和電容 C16 ；其中，所述光電耦合器U5的正輸入端分別連接所述二極體D9負極和所述電阻R21 — 端，所述光電耦合器U5的負輸入端分別連接所述二極體D9正極和所述電容C16 —端，所述電阻R21另一端連接所述電阻R22 —端，所述電阻R22另一端連接所述電容C16另一端，所述電容C16兩端用於連接電力線路；所述電阻R16 —端連接所述三極體Ql的集電極，所述三極體Ql的基極連接所述電阻 R17 一端，所述電阻R17另一端和所述電阻R18 —端分別連接所述三極體Q2的集電極，所述三極體Ql的發射極連接所述三極體Q2的發射極，所述三極體Q2的發射極連接所述電阻 R19 一端，所述電阻R19另一端接地，所述三極體Q2的基極連接所述電阻R20 —端，所述電阻R20另一端接地，所述光電耦合器TO的發射極連接所述三極體Q2的基極，所述光電耦合器U5的集電極、所述電阻R16另一端和所述電阻R18另一端分別連接3. 3V供電電源；所述三極體Ql的集電極用於輸出電力線路檢測信號。
9.根據權利要求1所述的LED路燈集中控制電路，其特徵在於所述電源電路包括三路電力線路供電電路和集成穩壓電路，三路電力線路供電電路的輸出端分別連接所述集成穩壓電路的輸入端；所述電力線路供電電路包括熱敏電阻R7、壓敏電阻R8、電阻R9、變壓器T3、整流橋D5 和二極體D6，其中，所述熱敏電阻R7 —端連接所述變壓器T3 —初級端，所述壓敏電阻R8的兩端、所述電阻R9的兩端分別並聯在所述變壓器T3兩初級端，所述變壓器T3兩二級端分別連接所述整流橋D5的兩輸入端，所述整流橋D5的一輸出端連接所述二極體D6的正極， 所述整流橋D5另一輸出端接地，所述二極體D6的負極用於連接所述集成穩壓電路的輸入端，所述熱敏電阻R7另一端和所述變壓器T3另一初級端用於連接電力線路。
10.根據權利要求9所述的LED路燈集中控制電路，其特徵在於所述集成穩壓電路包括12V穩壓電路、5V穩壓電路和3. 3V穩壓電路，所述12V穩壓電路的電壓輸出端連接所述 5V穩壓電路的電壓輸入端，所述5V穩壓電路的電壓輸出端連接所述3. 3V穩壓電路的電壓輸入端；所述二極體D6的負極連接所述12V穩壓電路的電壓輸入端。
全文摘要
本發明提供一種LED路燈集中控制電路，它包括微處理器電路、環境亮度測量電路、三相電檢測電路、電力載波通訊電路、路燈子控制器、串口電路和電源電路；其中，微處理器電路連接環境亮度測量電路用於採集道路環境亮度檢測數據並產生相應的路燈控制命令；微處理器電路連接三相電檢測電路用於採集路燈三相電力線路通斷數據以便於選擇電力載波通訊電力線路；微處理器電路連接電力載波通訊電路用於獲取路燈數據和發送路燈控制命令；電力載波通訊電路連接路燈子控制器用於採集路燈數據和執行路燈控制命令；微處理器電路連接串口電路以提供外圍設備通訊接口。該電路具有節能降耗、性能可靠、工作穩定的優點。
文檔編號H05B37/02GK102196636SQ20111006429
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月17日 優先權日2011年3月17日
發明者餘建華, 張紅躍, 田斌 申請人:生茂光電科技股份有限公司