CN110011400A - 一种公交站台led显示屏后备电源智能切换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，包括AC220V电源系统、变压器降压模块、系统电源供电电路、智能电源切换电路、电池充电电路、电池组、智能LED控制器和LED显示屏；提供了一种电路结构简单，成本低的主电源与备用电源无缝切换电路以及智能LED控制器根据光照度来实时调节LED显示屏的亮度，在满足日常显示需求上大大的减少了电能的损耗，达到节能的目的。一旦系统电源供电电路发生故障，则智能LED控制器就会立即上报故障信息给设备管理中心，及时派维护人员进行设备的维修，提高维修效率。

Description

一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统
技术领域
本发明涉及电源切换系统领域，尤其是一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统。
背景技术
LED显示屏是由发光二极管点阵模块或者像素单元组成的平面式显示屏。随着社会不断的进步和发展，人们对公共场合的信息发布产生了强烈的需求欲望，这时由于LED显示屏具有发光率高、色彩丰富、尺寸可变等优点，而使得LED显示屏无论在器件的性能和控制系统的组成方面都取得了长足的进步。
但是，随着LED液晶屏被广泛的使用，其自身的故障发生率也变得非常频繁，尤其是电源供电系统故障导致LED液晶屏不能正常工作的问题尤为突出。例如现在的智能公交站台都已经安装了LED显示屏，用于实时显示每辆公交车的运行情况，如果此时电源系统故障出现问题且得不到立即解决，就会影响到正常信息的发布，进而影响到乘客的出行。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，在满足日常显示需求上大大的减少了电能的损耗，达到节能的目的。
技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，包括AC220V电源系统、变压器降压模块、系统电源供电电路、智能电源切换电路、电池充电电路、电池组、智能LED控制器和LED显示屏；
所述AC220V电源系统供电，变压器降压模块将市电降压成两路交流信号，第一路交流信号经系统电源供电电路转换后通过智能电源切换电路将系统电源给智能LED控制器和LED显示屏供电；第二路交流信号经电池充电电路转换后给电池组充电；在AC220V电源系统掉电时，电池组通过智能电源切换电路给智能LED控制器和LED显示屏供电。
更为优选的，所述AC220V电源系统提供220V交流电压。
更为优选的，所述变压器降压模块通过环形变压器将220V交流电压降成两个不同的交流电压，分别提供给系统电源供电电路和电池充电电路使用。
更为优选的，所述系统电源供电电路包括第一整流电路、第一滤波电路和第一DC-DC转换电路；所述第一整流电路为4个二极管组成的桥式整流电路，所述第一滤波电路为2个大电容并联的滤波电路，所述第一DC-DC转换电路由XL4016芯片组成。
更为优选的，所述智能电源切换电路包括第一系统电源电路、第二系统电源电路以及电池电源电路；实现系统电源与电池电源的无缝切换。
更为优选的，所述电池充电电路包括第二整流电路、第二滤波电路、第二DC-DC转换电路和电池充电管理电路；所述第二整流电路为KBL608桥式整流芯片组成的桥式整流电路，所述第二滤波电路为2个大电容并联的滤波电路；所述第二DC-DC转换电路由LM317芯片组成；所述电池充电管理电路由MP2669GR电池充电管理芯片组成。更为优选的，所述智能LED控制器包括STM32最小系统、光敏传感器、电压检测模块、GPRS模块以及LED驱动电路。
更为优选的，所述STM32最小系统包括FLASH存储器、SRAM存储器和STM32F103ZET6处理器。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)提供了一种电路结构简单，成本低的主电源与备用电源无缝切换电路以及智能LED控制器根据光照度来实时调节LED显示屏的亮度，在满足日常显示需求上大大的减少了电能的损耗，达到节能的目的。
(2)一旦系统电源供电电路发生故障，则智能LED控制器就会立即上报故障信息给设备管理中心，及时派维护人员进行设备的维修，提高维修效率。
(3)控制系统智能高效，节能环保。
附图说明
图1是本发明实施例1公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统的系统模块结构示意图；
图2是本发明实施例1智能LED控制器的各模块结构示意图；
图3是本发明实施例1智能电源切换电路示意图。
具体实施方式
首先对技术术语做出解释：
XL4016芯片是开关降压型DC-DC转换芯片，固定开关频率为180KHz，可减小外部元器件尺寸，方便EMC设计，芯片具有出色的线性挑战率和负载挑战率，输出电压支撑1.25V-36V之间任意调节，芯片内部集成输入过压保护、过流保护、过温保护、短路保护等可靠性模块。
KBL608桥式整流芯片为深圳强元芯电子有限公司生产的芯片，该芯片有良好的稳定性及抗冲击能力。
MP2669GR电池充电管理芯片为锂电池管理芯片，4.0V-14V的输入工作电压，5.0V-20V的输出电压；.三种工作模式：充电模式、升压模式和睡眠模式。
STM32最小系统由主芯片，上电复位电路，时钟电路，电源供电电路组成。同时一个基本完整的单片机功能还应包括下载电路和LED指示电路。
SRAM存储器，也叫静态随机存取存储器(Static Random-Access Memory)，是随机存取存储器的一种。所谓的“静态”，是指这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持。
STM32F103ZET6处理器，其中ST代表意法半导体，其中ARM有三个系列，分别是A、R、M，所以M表示的是这款芯片是M系列的，F是芯片的子系列，然后103代表是增强型系列(101是基本型)，Z是引脚数，(Z-144脚、E-100脚...)、然后接下来的字母代表Flash容量(E-512K、D-348K、C-256K.....)。
实施例1：
请参阅图1所示，本发明公开了一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，包括AC220V电源系统1、变压器降压模块2、系统电源供电电路3、智能电源切换电路4、电池充电电路5、电池组6、智能LED控制器7和LED显示屏8；
所述变压器降压模块2通过环形变压器将220V交流电压降成两个不同的交流电压，分别提供给系统电源供电电路3和电池充电电路5使用。
所述系统电源供电电路3包括第一整流电路、第一滤波电路和第一DC-DC转换电路。其中，在系统电源供电电路3中，首先采用4个二极管组成的第一桥式整流电路对交流电进行整流，然后采用2个大电容并联的第一滤波电路进行滤波，最后通过XL4016芯片组成的第一DC-DC转换电路对滤波后的直流电进行降压，降压后得到的直流电直接提供给后级电路进行使用。
所述电池充电电路5包括第二整流电路、第二滤波电路、第二DC-DC转换电路和电池充电管理电路。其中，在电池充电电路5中首先采用KBL608芯片的第二整流电路将交流电转换成直流电，然后使用2个大电容并联的第二滤波电路进行滤波；之后将经过滤波之后的直流电通过LM317芯片组成的第二DC-DC降压电路进行转换，最后将转换后的直流电通过MP2669GR电池充电管理芯片组成的电池充电管理电路对电池组6进行充电。
所述电池组6采用的是体积小、使用寿命长、安全可靠的锂电池组。
请参考图2所示，所述智能LED控制器7包括STM32最小系统71、光敏传感器72、电压检测模块73、GPRS模块74以及LED驱动电路75；所述STM32最小系统71包括FLASH存储器711、SRAM存储器712和STM32F103ZET6处理器713。
工作过程和原理：
所述AC220V电源系统1提供220V交流电压；在正常接通的情况下进行供电，所述变压器降压模块2利用环形变压器将AC220V的市电降压成两路的交流信号，第一路降压的交流信号经过系统供电电路3的整流、滤波和DC-DC的转换之后，通过智能电源切换电路4将系统电源给智能LED控制器7和LED显示屏8供电；第二路降压的交流信号通过电池充电电路5中的整流、滤波和DC-DC转换之后，通过电池充电管理电路给电池组6充电；在AC220V电源系统1掉电的情况下，电池组6通过智能电源切换电路4给智能LED控制器7和LED显示屏8供电。
请参考图3所示：所述智能电源切换电路4包括第一系统电源电路，第二系统电源电路以及电池电源电路；具体的包括第一系统电源输入端41、第二系统电源输入端44、电池电源输入端42、电源输出端43；其中Q1和Q3为NPN型三极管，Q2为P沟道MOS管，F1和F2为恢复型保险丝，具有过流保护的作用；D1和D2为普通二极管，具有防止系电流倒灌的作用；LED1为发光二级管，具有电源指示的作用；R1-R7为电阻，当系统电源掉电时，由于整流滤波的时候使用了大电容滤波，导致系统电源不能立即变为0V，而是一个缓慢降低到0V的过程，所以通过R1和R2两个电阻对第二系统电源输入端44的电源进行分压，可以在系统电源没有降到0V的时候，就已经使Q1截止了，大大提高了切换的时间。
智能电源切换电路4的工作原理是：当第一系统电源输入端41和第二系统电源输入端44有系统电源接入时，首先通过第二系统电源输入端44接入的电源经过R1和R2两个电阻分压，在Q1的基极产生了一个导通压降使Q1导通，Q1导通之后Q3的基极电位为0V，则使Q3截止，由于Q3截止且此时电池电源输入端42的电池电源经过F2、D1以及两个电阻R6和R7之后，使得Q2的栅极G为高电平，导致Q2截止，此刻只有第一系统电源输入端41经D2给智能LED控制器7和LED显示屏8供电。
当第一系统电源输入端41和第二系统电源输入端44没有系统电源接入时，导致Q1的基极电位为0V，Q1截止，Q1截止之后使得电池电源经过R3、R4和R5三个电阻分压导致Q3的基极电位为高电平，使得Q3导通，由于Q3的导通使得Q2的栅极G电位为低电平，导致Q2导通，此刻电池电源输入端42将电池电源通过F2、D1和Q2之后给智能LED控制和显示屏供电。
智能LED控制器7可以通过电压检测模块73实时检测系统电源供电电路是否出现外部市电掉电等故障，如果出现故障，则智能LED控制器7就会通过串行接口发送给GPRS模块74，GPRS模块74将故障信息(包括站台ID号、设备ID号、故障号等信息)发送给设备管理中心，设备管理中心相关人员看到信息之后，就可以迅速派维修人员去设备故障地点进行维修；同时智能LED控制器7还可以通过光敏传感器72对外界光照度进行采集，从而智能LED控制器7可以根据光照度来实时调节LED显示屏8的亮度，在满足日常显示需求上大大的减少了电能的损耗，达到节能的目的。

Claims (8)

1.一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，其特征在于包括AC220V电源系统(1)、变压器降压模块(2)、系统电源供电电路(3)、智能电源切换电路(4)、电池充电电路(5)、电池组(6)、智能LED控制器(7)和LED显示屏(8)；
所述AC220V电源系统(1)供电，变压器降压模块(2)将市电降压成两路交流信号，第一路交流信号经系统电源供电电路(3)转换后通过智能电源切换电路(4)将系统电源给智能LED控制器(7)和LED显示屏(8)供电；第二路交流信号经电池充电电路(5)转换后给电池组(6)充电；在AC220V电源系统(1)掉电时，电池组(6)通过智能电源切换电路(4)给智能LED控制器(7)和LED显示屏(8)供电。
2.根据权利要求1所述的一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，其特征在于：所述AC220V电源系统(1)提供220V交流电压。
3.根据权利要求1所述的一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，其特征在于：所述变压器降压模块(2)通过环形变压器将220V交流电压降成两个不同的交流电压，分别提供给系统电源供电电路(3)和电池充电电路(5)使用。
4.根据权利要求1所述的一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，其特征在于：所述系统电源供电电路(3)包括第一整流电路、第一滤波电路和第一DC-DC转换电路；所述第一整流电路为4个二极管组成的桥式整流电路，所述第一滤波电路为2个大电容并联的滤波电路，所述第一DC-DC转换电路由XL4016芯片组成。
5.根据权利要求1所述的一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，其特征在于：所述智能电源切换电路(4)包括第一系统电源电路、第二系统电源电路以及电池电源电路；实现系统电源与电池电源的无缝切换。
6.根据权利要求1所述的一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，其特征在于：所述电池充电电路(5)包括第二整流电路、第二滤波电路、第二DC-DC转换电路和电池充电管理电路；所述第二整流电路为KBL608桥式整流芯片组成的桥式整流电路，所述第二滤波电路为2个大电容并联的滤波电路；所述第二DC-DC转换电路由LM317芯片组成；所述电池充电管理电路由MP2669GR电池充电管理芯片组成。
7.根据权利要求1所述的一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，其特征在于：所述智能LED控制器(7)包括STM32最小系统(71)、光敏传感器(72)、电压检测模块(73)、GPRS模块(74)以及LED驱动电路(75)。
8.根据权利要求7所述的一种公交站台LED显示屏后备电源智能切换系统，其特征在于：所述STM32最小系统(71)包括FLASH存储器(711)、SRAM存储器(712)和STM32F103ZET6处理器(713)。
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