CN110673059A

CN110673059A - 一种无线照明监控及电测装置

Info

Publication number: CN110673059A
Application number: CN201911066426.6A
Authority: CN
Inventors: 骆欢; 朱松; 庞涛
Original assignee: Chengdu Si Wei Electronic Information Inc Co
Current assignee: Chengdu Si Wei Electronic Information Inc Co
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2020-01-10

Abstract

本发明公开了一种无线照明监控及电测装置，包括MCU、电源模块、通信单元、电测单元和控制单元，其中：电测单元用于检测三相电各相的电能信息，并将电能信息发送至MCU；通信单元用于接收控制信息，发送至MCU；以及接收MCU发送的电能信息，并进行发送；控制单元配置有三路控制接口电路，接收MCU发送的控制信号，控制三相电各相回路的通断；电源模块为装置提供电源。本发明适用于铁路站场照明的自动化智能控制，能够对铁路站场灯塔、灯桥照明等应用场景进行集中监控。实现包括远程遥控、远程通信、定时控制、故障报警、电能采集、温度采集等功能。提供简便、可靠、多样的节能、控制手段。

Description

一种无线照明监控及电测装置

技术领域

本发明涉及照明监控领域，尤其涉及一种无线照明监控及电测装置。

背景技术

在铁路站房、站场或灯桥等区域，往往设置有大量的照明设备进行照明，由于控制方式较为原始，造成管理效率低下、资源浪费等情况。同时铁路站房、站场或灯桥等区域，相对较为开阔，照明设备距离较为分散，这也就给场景施工和维护带来了巨大挑战。并且现有的照明相关装置，仅能对照明设备进行简单控制，而无法对其运行状态进行监控。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种无线照明监控及电测装置，包括MCU、通信单元、电测单元和控制单元，其中：

电测单元用于检测三相电各相的电能信息，并将电能信息发送至MCU；

通信单元用于接收控制信息，发送至MCU；以及接收MCU发送的电能信息，并进行发送；

控制单元配置有三路控制接口电路，接收MCU发送的控制信号，控制三相电各相回路的通断。

优选的，所述电测单元包括电能采集芯片、电压采集电路和电流采集电路，采集电路将三相电各相的电压与电流信息进行采集，发送至电能采集芯片，得到三相电各相的电能信息。

优选的，监控及电测装置还包括温度测量单元，所述温度测量包括温度传感器，用于采集温度信息。

优选的，监控及电测装置还包括电源模块，所述电源模块包括LS03-15B05SR2S电源模块，实现交直流的转换，为装置提供电源。

优选的，所述电源模块还包括24V转5V电源单元、5V转3.3V电源单元和纽扣电池单元，为装置提供多种电源。

优选的，所述通信单元包括LORA通信模块、DI输入模块或485通信模块中的一种或多种。

优选的，所述DI输入模块包括DI输入端口、瞬变抑制二极管、光电耦合器和并转串寄存器，DI信号从DI输入端口输入，依次经过瞬变抑制二极管、光电耦合器和并转串寄存器后，传入MCU。

优选的，所述控制接口电路包括磁保持继电器、开启控制回路和关闭控制回路，开启控制回路和关闭控制回路接收MCU的控制信号控制磁保持继电器开启或关闭。

优选的，所述开启控制回路和关闭控制回路均包括PNP型三极管，三级管发射极连接5V参考电压，集电极连接所述磁保持继电器控制端，基极通过一电阻连接MCU控制信号输出端，基极与发射极还连接一电阻。

优选的，监控及电测装置还包括USB下载配置单元，采用CH340G芯片，用于下载代码或参数配置。

本发明的有益效果在于：本发明提为相应的应用场景决策者提供了多样化的照明控制方式及数据监控手段。该无线照明监控及电测装置使用无线通讯方式，可以减少施工及维护的工作量。同时，把场景内需要的照明设备纳入到统一的系统平台上集中管理，可以远程监控、手动控制照明设备的开关状态。也可根据不同的需求设置，自动进行开关灯控制，满足各种情况的照明需求。可通过对照明设备供电回路的电压、电流等电能信息反馈分析，对其工作状态进行实时监控。所有的控制和管理工作均可以在手机、电脑、平板等智能终端上完成，大大提高场景照明管理效率。

附图说明

图1是无线照明监控及电测装置结构示意图；

图2是电压采集电路图；

图3是电流采集电路图；

图4是DI输入模块电路图；

图5是485通信模块电路；

图6是控制接口电路图；

图7是LS03-15B05SR2S电源模块电路图；

图8是USB下载配置单元电路图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

如图1所示，一种无线照明监控及电测装置，包括MCU、通信单元、电测单元和控制单元，其中：电测单元用于检测三相电各相的电能信息，并将电能信息发送至MCU；通信单元用于接收控制信息，发送至MCU；以及接收MCU发送的电能信息，并进行发送；控制单元配置有三路控制接口电路，接收MCU发送的控制信号，控制三相电各相回路的通断。

所述电测单元包括电能采集芯片、电压采集电路和电流采集电路，采集电路将三相电各相的电压与电流信息进行采集，发送至电能采集芯片，得到三相电各相的电能信息。电能采集芯片采用RN8302B芯片，用以实现电测功能。如图2、图3所示，为电压采集电路和电流采集电路的一种实施例。

如图2所示，无线照明监控及电测装置包括电压采集电路。选用DL-PT202D电压互感器最主要目的是可以进行输入隔离（隔离电压 4KV）。可以在保证量程及精度的基础上，对输入端电压进行隔离，防止因外部的变化而对设备产生可能的影响。由于电压互感器通过的额定电流参数为2mA,需要外接电阻限流，同时因输入电压较大，电阻体积较小则爬电间隙很小，电阻两端大的压降容易导致空气击穿，所以需要用多个电阻进行分压，在设计时使用8个120K的电阻。

如图3所示，无线照明监控及电测装置包括电流采集电路。本装置采用DL-CT1005A电流互感器（CT）来完成电流采集工作。电流互感器选择的线圈变比为2000:1，隔离电压3KV。可以在保证量程及精度的基础上，对输入端电流进行隔离，防止因外部的变化而对设备产生可能的影响。

监控及电测装置还包括温度测量单元，所述温度测量包括温度传感器，用于采集温度信息。采用DS18B20 作为温度传感器，直接读出被测温度，采用“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

所述通信单元包括LORA通信模块、DI输入模块或485通信模块中的一种或多种。优选的，信号输入单元可全部采用上述3种，可进行DI输入、支持LORA无线通信，以及485总线通信，用于扩展子设备和传感器设备。

所述LORA通信模块采用E32-TTL-500无线透传模块，输入信号经无线透传模块传入MCU。E32-TTL-500 是一款基于SEMTECH 公司 SX1278 射频芯片的无线串口模块（UART），透明传输方式，兼容 3.3V 与5V 的 IO 口电压。采用LoRa直序扩频技术，有更远的通讯距离，具有功率密度集中，抗干扰能力强的优势。模块具有软件 FEC 前向纠错算法，其编码效率较高，纠错能力强，在突发干扰的情冴下，能主动纠正被干扰的数据包，大大提高可靠性和传输距离。模块具有数据加密和压缩功能。模块在空中传输的数据，具有随机性，通过严密的加解密算法，使得数据截获失去意义。而数据压缩功能有概率减小传输时间，减小受干扰的概率，提高可靠性和传输效率。

所述DI输入模块包括DI输入端口、瞬变抑制二极管、光电耦合器和并转串寄存器，DI信号从DI输入端口输入，依次经过瞬变抑制二极管、光电耦合器和并转串寄存器后，传入MCU。如图4所示，为DI输入电路的一种实施例，其中JD_STATE11、JD_STATE22、JD_STATE33为3路DI信号输入，输入信号接入经过瞬变抑制二极管防止输入高压脉冲，具体地，瞬变抑制二极管采用PSM712-LF_T7 TVS管；再通过ZMM15V稳压二极管设立DI信号阈值，具体地，稳压二极管采用ZMM15V稳压二极管；再经过光耦隔离器把输入信号传入并转串芯片，具体地，光耦隔离器采用PC847光耦隔离。

485通信模块具体地设置有2路485总线扩展，可以根据项目实际需要扩展子设备和传感器设备。如图5所示，为485输入电路的一种实施例，485通讯模块采用隔离措施由5V隔离电源单独供电，防止外部干扰通过485接口引入。485通讯单元采用ADUM1201高速隔离芯片以达到115200以上通讯速率。SP485芯片收发模式由硬件电路自动实现。PSM712_LF-T7是瞬态抑制管防止高压损坏设备。同时采用三极管开关电路作为SP485芯片的使能电路。

控制单元配置有三路控制接口电路，三路控制接口电路相同，如图6所示，为接口控制电路的一种实施例。控制接口电路包括磁保持继电器、开启控制回路和关闭控制回路，开启控制回路和关闭控制回路接收MCU的控制信号控制磁保持继电器开启或关闭。所述开启控制回路和关闭控制回路均包括PNP型三极管，三级管发射极连接5V参考电压，集电极连接所述磁保持继电器控制端，基极通过一电阻连接MCU控制信号输出端，基极与发射极还连接一电阻。图中IN1A与IN1B为三相电回路接口，两端口之间设有一压敏电阻，保护继电器触头不在负载回路断开时在触头两端产生高压。

监控及电测装置还包括电源模块，所述电源模块包括LS03-15B05SR2S电源模块，实现交直流的转换，为装置提供24V的电源。如图7所示，为LS03-15B05SR2S电源模块的一种实施例，F1为慢熔断保险丝，防止电路电流过大，因电源电路中有大量容性器件存在，在电源开关时有大电流通过，所以选择慢熔断型保险丝。RU_1为压敏电阻，在输入电压过大是可对电压进行钳位，防止输入电压过大烧毁器件。R1-*1、RU_2-*3为压敏电阻放电管组成防雷电路，用于高压情况下的防护措施。L2为共模扼流圈，去除火零线上的共模干扰。C8为安规电容的X电容，在电源跨线电路，EMI滤波减小差模干扰。C4和C10为Y电容，跨接在电力线和地线之间，减少共模干扰。L1为功率电感，滤除高频干扰。RT1为热敏电阻，防止电路长时间过载。C7和C13为LS05-15B024SS外围电路。DI为双向瞬态抑制管，防止电压过大，保护后级电路。P1与P2为直流选择跳线帽，外部供电为直流时短接。P11为交流选择跳线帽，外部供电为交流供电时短接。

所述电源模块还可以包括24V转5V电源单元、5V转3.3V电源单元和纽扣电池单元，为装置提供多种电源。例如，24V转5V电源单元采用LM2596S-5.0开关电源芯片，以24V为电源输入，输出5.0V电压/1A以上电流，该电流可用于LORA无线模块和485通讯模块隔离供电，同时为其他功能模块供电。5V转3.3V电源单元采用ASM117-3.3电源稳压芯片，以5V为电源输入，输出3.3V电压主要用于MCU模块和电测模块供电，同时为其他功能模块供电。

监控及电测装置还包括USB下载配置单元，采用CH340G芯片，用于下载代码或参数配置。如图8所示，为USB下载配置单元的一种实施例，图中Q4和Q5的组合构成了一键下载电路，只需要进行简单的设置：DTR的低电平复位，RTS高电平进BootLoader就可以一键下载代码了，而不需要手动设置B0和按复位了。其中，RESET是复位信号，BOOT0则是启动模式的B0信号。一键下载电路的具体实现过程：首先，mcuisp控制DTR置低，则DTR_N输出高；然后RTS置高，则RTS_N输出低，则Q5 导通，BOOT0 被拉高，即实现设置 BOOT0 为 1，同时Q4也会导通，MCU的复位脚被拉低，实现复位。然后，延时一段时间后，mcuisp控制DTR为高电平，则DTR_N输出低电平，RTS维持高电平，则RTS_N继续为低电平，此时MCU的复位引脚，由于Q4不再导通，变为高电平，MCU结束复位，但是 BOOT0 还是维持为1，从而进入ISP模式，接着mcuisp就可以开始连接MCU，下载代码了，从而实现一键下载。同时，该USB也可作为USB串口用于参数配置使用。

监控及电测装置还设置有指示灯单元，对装置运行状态进行指示，包括3.3V电源指示灯、485通讯指示灯、LORA模块工作指示灯、LORA模块通讯指示灯、回路控制指示灯。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种无线照明监控及电测装置，其特征在于，包括MCU、电源模块、通信单元、电测单元和控制单元，其中：

控制单元配置有三路控制接口电路，接收MCU发送的控制信号，控制三相电各相回路的通断；

电源模块为装置提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种无线照明监控及电测装置，其特征在于，所述电测单元包括电能采集芯片、电压采集电路和电流采集电路，采集电路将三相电各相的电压与电流信息进行采集，发送至电能采集芯片，得到三相电各相的电能信息。

3.根据权利要求1所述的一种无线照明监控及电测装置，其特征在于，还包括温度测量单元，所述温度测量包括温度传感器，用于采集温度信息。

4.根据权利要求1所述的一种无线照明监控及电测装置，其特征在于，所述电源模块包括LS03-15B05SR2S电源模块，实现交直流的转换，为装置提供电源。

5.根据权利要求4所述的一种无线照明监控及电测装置，其特征在于，所述电源模块还包括24V转5V电源单元、5V转3.3V电源单元和纽扣电池单元，为装置提供多种电源。

6.根据权利要求1所述的一种无线照明监控及电测装置，其特征在于，所述通信单元包括LORA通信模块、DI输入模块或485通信模块中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的一种无线照明监控及电测装置，其特征在于，所述DI输入模块包括DI输入端口、瞬变抑制二极管、光电耦合器和并转串寄存器，DI信号从DI输入端口输入，依次经过瞬变抑制二极管、光电耦合器和并转串寄存器后，传入MCU。

8.根据权利要求1所述的一种无线照明监控及电测装置，其特征在于，所述控制接口电路包括磁保持继电器、开启控制回路和关闭控制回路，开启控制回路和关闭控制回路接收MCU的控制信号控制磁保持继电器开启或关闭。

9.根据权利要求8所述的一种无线照明监控装置，其特征在于，所述开启控制回路和关闭控制回路均包括PNP型三极管，三级管发射极连接5V参考电压，集电极连接所述磁保持继电器控制端，基极通过一电阻连接MCU控制信号输出端，基极与发射极还连接一电阻。

10.根据权利要求1所述的一种无线照明监控及电测装置，其特征在于，还包括USB下载配置单元，采用CH340G芯片，用于下载代码或参数配置。