CN104955198A - 一种高集成的数字农业补光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高集成的数字农业补光设备，包括与高集成模组连接的采集电路以及与采集电路连接的基本电路，采集电路包括电压采集电路，电流采集电路，PFC功率因数采集，温度采集电路，功率采集电路和点火电压采集电路；基本电路包括保护滤波电路，桥式整流电路，APFC功率因数校准电路和逆变电路；保护滤波电路，桥式整流电路，APFC功率因数校准电路和逆变电路与负载串联连接。本发明的一种高集成的数字农业补光设备可以运行检测功能判断工作条件是否满足，在工作时运行检测功能保护产品不受外界影响而损坏，其检测功能可以保障产品工作在最佳状态，防止使用误操作引起的损害；结合多项数据采集和保护模式，产品可靠性大为提高，非常实用。

Description

一种高集成的数字农业补光设备
技术领域
本发明涉及一种镇流器，尤其涉及一种将功能集成在一个单片机上的镇流器。
背景技术
农业用照明用于无土栽培、温室、植物工厂等领域，其目的是为保证植物生长提供光合作用，增产和控制生长周期，在大型温室大棚种植中使用量极大，中大型的工程使用量达到上万只，对于大面积的使用其可靠性和管理极为重要，为保障系统能稳定可靠的运行，产品需要具备强大的功能保障。其一般电路机构需要多个模块组成，元器件多达几百个，可靠性严重下降。
目前市面大部分的镇流器还是基于传统的荧光灯镇流器，其功能相当简单，部分还在使用分立体元件制造，部分使用磁芯组成的震荡驱动电路，其离散型大，一致性和可靠性不容易保证，部分厂家使用IC和电阻电容其元器件组成复杂的电路结构满足各项功能，其零散的配合工作一致性难控制，器件的离散型导致故障率高；在植物栽培和植物工厂的大面积使用中，其使用环境复杂，安装高度不方便维修，对产品的可靠性提出了很高的要求，要求年是失效率低于0.5%，因此产品的设计需要减少元器件的数量，使用高高集成模组代替很多的分立元器件成为解决可靠性的办法。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种集成的设计，把镇流器的功能集中在一个单片机上，使用一颗单片机配合其采集电路、数量极少的电阻电容实现产品的各项功能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高集成的数字农业补光设备，其特征在于：包括与高集成模组连接的采集电路以及与采集电路连接的基本电路，所述采集电路包括电压采集电路，电流采集电路，PFC功率因数采集，温度采集电路，功率采集电路和点火电压采集电路，所述基本电路包括保护滤波电路，桥式整流电路，APFC功率因数校准电路和逆变电路，所述保护滤波电路，桥式整流电路，APFC功率因数校准电路和逆变电路与负载串联连接。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述电压采集电路由电阻R2、R3取样后连接到所述高集成模组上的输入电压检测A\D引脚进行运算，所述电流采集电路经过电流互感器L2、取样电阻R6、R7分压后进入所述高集成模组上的电流检测A\D引脚进行运算，当所述高集成模组采集到电压、电流低于设定值，锁定电压输出，不输出任何信号知道电压恢复到设定值。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述温度采集电路经温度传感器NTC1、取样电阻R4分压后连接到所述高集成模组上的温度检测A\D引脚进行运算，当采集到的温度高于80度时，所述高集成模组降低输出功率，温度在90度时进入保护模式，关闭输出。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述APFC功率因数校准电路与逆变电路之间还连接有驱动电路，所述驱动电路产生调频驱动输出，输出频率为40-200KHZ，且频率随着功率变化通过运放U1给出信号传给所述高集成模组，通过所述高集成模组中的NCO数字模块进行驱动频率调节，稳定输出功率。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述功率采集电路取样电阻R5分压后连接到所述高集成模组上的功率检测A\D引脚进行运算，控制输出功率。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述保护滤波电路通过桥式整流电路与电压采集电路连接，当采集到输入电压高或低于额定值时所述高集成模组关闭输出进入待机状态。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述点火电压采集电路连接负载，通过取样电阻R8、R9分压后进入所述高集成模组上的点火电压检测A\D引脚进行运算，当采集到点火电压失败时，所述高集成模组关闭输出进入等待重新启动模式。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述APFC功率因数校准电路连接桥式整流电路与驱动电路，并连接到所述高集成模组上的PFC功率因数检测A\D引脚进行PFC功率因数采集，通过采集电路的模拟信号与所述高集成模组内部基准分析比较后，通过高集成模组上的驱动A、驱动B输出引脚输出控制信号给所述逆变电路。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明的一种高集成的数字农业补光设备可以运行检测功能判断工作条件是否满足，在工作时运行检测功能保护产品不受外界影响而损坏，其检测功能可以保障产品工作在最佳状态，防止使用误操作引起的损害；结合多项数据采集和保护模式，产品可靠性大为提高，非常实用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的优选实施例的电路原理图。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种高集成的数字农业补光设备，包括与高集成模组连接的采集电路以及与采集电路连接的基本电路，所述采集电路包括电压采集电路，电流采集电路，PFC功率因数采集，温度采集电路，功率采集电路和点火电压采集电路，所述基本电路包括保护滤波电路，桥式整流电路，APFC功率因数校准电路和逆变电路，所述保护滤波电路，桥式整流电路，APFC功率因数校准电路和逆变电路与负载串联连接。本发明使用的高集成模组有20个输入输出引脚，带10个模拟信号转数字信号A/D接口，方便数据的采集和运算；128字节的高耐用闪存解决数据存储的问题，超低的待机电流，10位分辨率保证管理精度为1%。
具体的，电压采集电路由电阻R2、R3取样后连接到高集成模组上的输入电压检测A\D引脚进行运算，电流采集电路经过电流互感器L2、取样电阻R6、R7分压后进入高集成模组上的电流检测A\D引脚进行运算，当高集成模组采集到电压、电流低于设定值，锁定电压输出，不输出任何信号知道电压恢复到设定值；当采集到预热状态时调整启动电流，是产品满足负载预热电流。
温度采集电路经温度传感器NTC1、取样电阻R4分压后连接到高集成模组上的温度检测A\D引脚进行运算，当采集到的温度高于80度时，高集成模组降低输出功率；温度在90度时进入保护模式，关闭输出，此时的电压在1V左右时关闭输出，进入软保护状态。
APFC功率因数校准电路与逆变电路之间还连接有驱动电路，驱动电路产生调频驱动输出，输出频率为40-200KHZ，且频率随着功率变化通过运放U1给出信号传给高集成模组，通过高集成模组中的NCO数字模块进行驱动频率调节，稳定输出功率。
功率采集电路取样电阻R5分压后连接到高集成模组上的功率检测A\D引脚进行运算，控制输出功率。
保护滤波电路通过桥式整流电路与电压采集电路连接，当采集到输出开路短路时高集成模组关闭输出进入待机状态。
点火电压采集电路连接负载，通过取样电阻R8、R9分压后进入高集成模组上的点火电压检测A\D引脚进行运算，当采集到点火电压失败时，高集成模组关闭输出进入等待重新启动模式；当采集到负载错误时，延时进行与高集成模组的设定值比对，当判断灯泡错误时关闭输出。
APFC功率因数校准电路连接桥式整流电路与驱动电路，并连接到高集成模组上的PFC功率因数检测A\D引脚进行PFC功率因数采集，通过采集电路的模拟信号与高集成模组内部基准分析比较后，通过高集成模组上的驱动A、驱动B输出引脚输出控制信号给逆变电路。
本发明通过镇流器的功能集成在高集成模组上，可以检测及限制点火电压；利用高集成模组内部的数控振荡器，减少阻容器件的使用，减少电阻电容组合产生的RC振荡器；使用高集成模组的数字死区时间控制，减少原死区控制电阻；使用高集成模组的数字信号进行振荡器的PWM信号产生。
本发明的一种高集成的数字农业补光设备通过将保护滤波电路，整流电路，APFC电路，逆变电路与负载串联连接，采集电路分别与高集成模组连接，通过各采集电路的模拟信号与高集成模组内部基准分析比较后输出控制数字信号给逆变电路，实现各种保护功能。由高集成模组产生调频驱动输出，输出频率为40-200KHZ,且频率会随着功率变化通过运放U1给出一个信号传给集成模组，通过模组中的NCO数字模块进行驱动频率调节，稳定输出功率。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (8)

1.一种高集成的数字农业补光设备，其特征在于：包括与高集成模组连接的采集电路以及与采集电路连接的基本电路，所述采集电路包括电压采集电路，电流采集电路，PFC功率因数采集，温度采集电路，功率采集电路和点火电压采集电路，所述基本电路包括保护滤波电路，桥式整流电路，APFC功率因数校准电路和逆变电路，所述保护滤波电路，桥式整流电路，APFC功率因数校准电路和逆变电路与负载串联连接。
2.根据权利要求1所述的一种高集成的数字农业补光设备，其特征在于：所述电压采集电路由电阻R2、R3取样后连接到所述高集成模组上的输入电压检测A\D引脚进行运算，所述电流采集电路经过电流互感器L2、取样电阻R6、R7分压后进入所述高集成模组上的电流检测A\D引脚进行运算，当所述高集成模组采集到电压、电流低于或高于设定值，锁定电压输出，不输出任何信号直到电压恢复到设定值。
3.根据权利要求2所述的一种高集成的数字农业补光设备，其特征在于：所述温度采集电路经温度传感器NTC1、取样电阻R4分压后连接到所述高集成模组上的温度检测A\D引脚进行运算，当采集到的温度高于80度时，所述高集成模组降低输出功率，温度在90度时进入保护模式，关闭输出。
4.根据权利要求3所述的一种高集成的数字农业补光设备，其特征在于：所述APFC功率因数校准电路与逆变电路之间还连接有驱动电路，所述驱动电路产生调频驱动输出，输出频率为40-200KHZ，且频率随着功率变化通过运放U1给出信号传给所述高集成模组，通过所述高集成模组中的NCO数字模块进行驱动频率调节，稳定输出功率。
5.根据权利要求4所述的一种高集成的数字农业补光设备，其特征在于：所述功率采集电路取样电阻R5分压后连接到所述高集成模组上的功率检测A\D引脚进行运算，控制输出功率。
6.根据权利要求5所述的一种高集成的数字农业补光设备，其特征在于：所述功率采集电路，当采集到输出短路时所述高集成模组关闭输出进入待机状态。
7.根据权利要求6所述的一种高集成的数字农业补光设备，其特征在于：所述点火电压采集电路连接负载，通过取样电阻R8、R9分压后进入所述高集成模组上的点火电压检测A\D引脚进行运算，当采集到点火电压失败或输出开路时，所述高集成模组关闭输出进入等待重新启动模式。
8.根据权利要求7所述的一种高集成的数字农业补光设备，其特征在于：所述APFC功率因数校准电路连接桥式整流电路与驱动电路，并连接到所述高集成模组上的PFC功率因数检测A\D引脚进行PFC功率因数采集，通过采集电路的模拟信号与所述高集成模组内部基准分析比较后，通过高集成模组上的驱动A、驱动B输出引脚输出控制信号给所述逆变电路。
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