CN201119064Y - 太阳能led路灯控制仪 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能LED路灯控制仪，由控制器和参数设定仪组成。控制器由光线亮度采样电路、蓄电池电压采样电路、负载电流采样电路、光电耦合隔离电路、稳压电源电路和驱动电路组成。光线亮度采样电路并联于太阳能电池两端，其信号输出端与单片机相连。稳压电路和蓄电池电压取样电路分别并联于蓄电池两端，它们的信号输出端分别与单片机相连。单片机一信号输出端与光电隔离电路信号输入端相连，光电隔离电路信号输出端与驱动电路信号输入端相连，驱动电路信号输出端通过负载电流取样电路与LED照明灯相连。参数设定仪与单片机相连。本实用新型控制准确，抗干扰能力强又能自动进入节电模式，各个采样电路仅采用电阻、电容元件，结构简单。

Description

太阳能LED路灯控制仪
技术领域
本实用新型涉及一种灯光控制装置，尤其涉及一种太阳能LED路灯控制设备。
背景技术
目前，路灯一般采用高压钠灯或水银灯，存在耗电量大、寿命短、发光效率低、污染环境等问题。最近发展起来的LED灯解决了传统路灯存在的这些问题。随着科技的发展和人们环保意思的增强，太阳能的利用逐渐被人们关注，太阳能路灯也普遍被采用。
目前，公知的太阳能LED路灯控制仪是由测光电阻根据周围光线强度的变化，转换测光电阻两端电压的变化，此电压信号经过运算放大电路放大后，再送入比较器和设定值进行比较，根据比较的结果来判断是否开启或关闭路灯。现有的太阳能LED路灯控制仪主要存在以下问题(1)不能识别外界干扰信号和正常信号，容易出现控制不准确的现象，从而会影响到照明电路的稳定性；(2)对蓄电池没有过放电保护措施，容易造成蓄电池的过放电，影响蓄电池的寿命；(3)现有控制方法的可靠性容易受元器件的老化、环境温度变化而出现偏差。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有太阳能LED路灯控制器容易出现控制不准确和不能节电的不足，提供一种控制准确，抗干扰能力强又能自动进入节电模式的太阳能LED路灯控制仪。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现。
一种太阳能LED路灯控制仪，由控制器和参数设定仪组成。控制器由光线亮度采样电路、蓄电池电压采样电路、负载电流采样电路、光电耦合隔离电路、稳压电源电路和驱动电路组成。其中，光线亮度采样电路并联于太阳能电池两端，其信号输出端与单片机相连。稳压电路和蓄电池电压取样电路分别并联于蓄电池两端，它们的信号输出端分别与单片机相连。单片机一信号输出端与光电隔离电路信号输入端相连，光电隔离电路信号输出端与驱动电路信号输入端相联，驱动电路信号输出端通过负载电流取样电路与LED照明灯相联。参数设定仪和单片机相连。
参数设定仪由按键电路、译码电路和数码显示部分组成，按键电路信号输出端与接口相连。数码显示部分由LED显示器和LED状态指示电路组成，译码电路信号输出端分别与LED显示器和LED状态指示电路相连。
本实用新型中光亮采样电路由电阻XI、电阻XII、电阻VII和电容器XI组成。电阻XI一端接太阳能电池正极，另一端与电阻XII串联后接太阳能电池负极，电阻VII一端与电阻XI和电阻的连接处相接，另一端接单片机的P32脚，电容器XII正极接电阻VII和单片机的P32脚的连接处，负极接太阳能电池负极。
蓄电池电压采样电路由电阻VI、电阻IX、电阻X和电容器V组成。电阻IX一端接蓄电池正极，另一端与电阻VI串联后接太阳能电池负极，电阻X一端与电阻IX和电阻X的连接处相接，另一端接单片机的P31脚，电容器V正极接电阻VI和单片机的P31脚的连接处，负极接蓄电池负极。
负载电流采样电路由电阻IV、电容器IV、电阻II和电容器I组成。电阻IV和电容器IV并联后一端接蓄电池负极，另一端与LED路灯串联后接蓄电池负极，电阻II一端与LED路灯负极相接，一段与单片机的P30脚相接，电容器I正极与电阻II与单片机的P30脚的连接点相接，另一端接地。
稳压电路由二极管II、电容器VII、电容器VIII、稳压器(U3)、电容器IX、电容器X驱动电路组成。稳压二极管输入端接蓄电池的正极，输出端与稳压器串联后，再与电容器IX和电容器X组成的并联电路串联，然后接蓄电池负极。
驱动电路由电阻I、电阻V、U1和电阻III组成。电阻I一端与蓄电池正极相接，另一端与U1的接口3相接，电阻V一端与蓄电池负极相接，另一端与U1的接口4相接，U1的接口2接单片机的P23脚，接口1通过电阻III与单片机的Vcc脚相接。
本实用新型的有益效果是：通过光线亮度取样电路可以在LED路灯开启或关闭时，有效地排除干扰；通过负载电流取样电路时时检测路灯的工作状态，当路灯短路或电池过放电时，及时关闭路灯；通过光电耦合电路和驱动电路，实现了路灯工作一定时间后自动进入节电模式，节省电能。各个采样电路仅采用电阻、电容元件，结构简单。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理方框图；
图2是参数设定仪的原理方框图；
图3是本实用新型控制器的电路原理图；
图4是本实用新型参数设定仪的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。
一种太阳能LED路灯控制仪，由控制器和参数设定仪组成。如图1，控制器由光线亮度采样电路、蓄电池电压采样电路、负载电流采样电路、光电耦合隔离电路、稳压电源电路和驱动电路组成。其中，光线亮度采样电路并联于太阳能电池两端，其信号输出端与单片机相连。稳压电路和蓄电池电压取样电路分别并联于蓄电池两端，它们的信号输出端分别与单片机相连。单片机一信号输出端与光电隔离电路信号输入端相连，光电隔离电路信号输出端与驱动电路信号输入端相联，驱动电路信号输出端通过负载电流取样电路与LED照明灯相联。参数设定仪和单片机相连。
如图2，参数设定仪由按键电路、译码电路和数码显示部分组成，按键电路信号输出端与接口相连；数码显示部分由LED显示器和LED状态指示电路组成，译码电路信号输出端分别与LED显示器和LED状态指示电路相连。
如图3，本实用新型中光亮采样电路由电阻XIR11、电阻XIIR12、电阻VIIR7和电容器XIC11组成；其中电阻XIR11一端接太阳能电池正极，另一端与电阻XIIR12串联后接太阳能电池负极，电阻VIIR7一端与电阻XIR11和电阻R12的连接处相接，另一端接单片机的P32脚，电容器XIIC11正极接电阻VIIR7和单片机的P32脚的连接处，负极接太阳能电池负极。
电池电压采样电路由电阻VIR6、电阻IXR9、电阻X R10和电容器VC5组成；其中电阻IXR9一端接太阳能电池正极，另一端与电阻VIR6串联后接太阳能电池负极，电阻XR10一端与电阻IXR9和电阻XR10的连接处相接，另一端接单片机的P31脚，电容器VC5正极接电阻VIR6和单片机的P31脚的连接处，负极接太阳能电池负极。
负载电流采样电路由电阻IVR4、电容器IVC4、电阻IIR2和电容器IC1组成；其中电阻IVR4和电容器IVC4并联后一端接蓄电池负极，另一端与LED路灯串联后接蓄电池负极，电阻II(R2)一端与LED路灯负极相接，一段与单片机的P30脚相接，电容器I C1正极与电阻IIR2与单片机的P30脚的连接点相接，另一端接地。
稳压电路由二极管II D2、电容器VIIC7、电容器VIIIC8、稳压器U3、电容器IXC9、电容器XC10驱动电路组成，其中稳压二极管输入端接蓄电池的正极，输出端与稳压器U3串联后，再与电容器IXC9和电容器X C10组成的并联电路串联，然后接蓄电池负极。
驱动电路由电阻IR1、电阻VR5、U1和电阻IIIR3组成；其中电阻IR1一端与蓄电池正极相接，另一端与U1的接口3相接，电阻VR5一端与蓄电池负极相接，另一端与U1的接口4相接，U1的接口2接单片机的P23脚，接口1通过电阻IIIR3与单片机的Vcc脚相接。
如图4，按键电路由电阻R20、R21、R22、K1、K2、K3组成。U4、U5组成译码电路。数码显示部分由R16、R17、R18、R19、Q1、Q2、Q3、Q4、SMG1组成。
本实用新型的工作过程如下：
如图3，由稳压电路输出的+5V电压向单片机提供工作电源。由光线亮度取样电路取出的光亮值电压经R7送到单片机的P32脚，利用单片机内部的A/D转换电路把模拟信号转换成数字信号，再进行数字滤波、延时比较，识别是干扰信号还是正常信号。如果是干扰信号，则去掉。如果是正常信号，再和设置的光亮值进行比较，判断是否开启或关闭路灯。
当路灯被点亮后由蓄电池电压取样电路取出的蓄电池电压值经R6送到单片机的P31脚，利用单片机内部的A/D转换电路转换成数字，再经数字滤波后和设置的蓄电池最低电压进行比较，如果低于设置的蓄电池最低电压，则单片机的P23脚输出高电平，光电耦合器截止，Q1截止，关闭路灯，保护蓄电池不过放电。然后蓄电池取样电路重新取样，当蓄电池电压高于设置最低电压时，重新点亮路灯。
当路灯被点亮后由负载电流取样电路取出的负载电流值经R2送到单片机的P30脚，利用单片机内部的A/D转换电路转换成数字，再经数字滤波后和设置的负载电流值进行比较，如果高于设置的负载电流值，则单片机的P23脚输出高电平，光电耦合器截止，Q1截止，关闭路灯，保护驱动电路，然后负载电流取样电路重新取样，当负载电流低于设置电流值时，重新点亮路灯。
在单片机点亮路灯的同时，一方面启动内部计时器，另一方面根据设定值，计算出PWM信号的占空比，在P23脚输出经过计算占空比的PWM信号。经信号经过 光电耦合器电路送到驱动电路，经过驱动电路组成的开关降压电路，使输出电流的大小为适合LED工作的最佳电流。
当单片机内部计时器的计时值到达设定的进入节电模式后，单片机重新计算进入节电模式时PWM信号的占空比，自动调整P23脚输出PWM信号的占空比。降低流过LED的电流值，进入节电模式。
如图4，当参数设定仪和路灯控制器连接后，K1、K2、K3有按键按下时，对应单片机的P43、P42、P41脚变为低电平，当单片机检测到P42、P42、P41有低电平时，单片机进入设置状态。同时单片机的P44、P40、P20以串行的形式把需要设置的参数传送到U4和U5中，U4、U5把串行码译成并行码，驱动Q1、Q2、Q3、Q4、SMG1，把设置的内容显示出来。设置完成后，单片机自动把设置的参数存储到存储器中。

Claims (7)

1.一种太阳能LED路灯控制仪，由控制器和参数设定仪组成，其特征在于：所述控制器由光线亮度采样电路、蓄电池电压采样电路、负载电流采样电路、光电耦合隔离电路、稳压电源电路和驱动电路组成，其中，光线亮度采样电路并联于太阳能电池两端，其信号输出端与单片机相连；稳压电路和蓄电池电压取样电路分别并联于蓄电池两端，它们的信号输出端分别与单片机相连；单片机一信号输出端与光电隔离电路信号输入端相连，光电隔离电路信号输出端与驱动电路信号输入端相连，驱动电路信号输出端通过负载电流取样电路与LED照明灯相连；参数设定仪与单片机相连。
2.根据权利要求1所述的太阳能LED路灯控制仪，其特征在于：所述的参数设定仪由按键电路、译码电路和数码显示部分组成，按键电路信号输出端与接口相连；数码显示部分由LED显示器和LED状态指示电路组成，译码电路信号输出端分别与LED显示器和LED状态指示电路相连。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能LED路灯控制仪，其特征在于：所述的光亮采样电路由电阻XI(R11)、电阻XII(R12)、电阻VII(R7)和电容器XI(C11)组成；其中电阻XI(R11)一端接太阳能电池正极，另一端与电阻XII(R12)串联后接太阳能电池负极，电阻VII(R7)一端与电阻XI(R11)和电阻(R12)的连接处相接，另一端接单片机的P32脚，电容器XII(C11)正极接电阻VII(R7)和单片机的P32脚的连接处，负极接太阳能电池负极。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能LED路灯控制仪，其特征在于：所述的蓄电池电压采样电路由电阻VI(R6)、电阻IX(R9)、电阻X(R10)和电容器V(C5)组成；其中电阻IX(R9)一端接太阳能电池正极，另一端与电阻VI(R6)串联后接蓄电池负极，电阻X(R10)一端与电阻IX(R9)和电阻X(R10)的连接处相接，另一端接单片机的P31脚，电容器V(C5)正极接电阻VI(R6)和单片机的P31脚的连接处，负极接蓄电池负极。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能LED路灯控制仪，其特征在于：所述的负载电流采样电路由电阻IV(R4)、电容器IV(C4)、电阻II(R2)和电容器I(C1)组成；其中电阻IV(R4)和电容器IV(C4)并联后一端接蓄电池负极，另一端与LED路灯串联后接蓄电池负极，电阻II(R2)一端与LED路灯负极相接，一段与单片机的P30脚相接，电容器I(C1)正极与电阻II(R2)与单片机的P30脚的连接点相接，另一端接地。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能LED路灯控制仪，其特征在于：所述的稳压电路由二极管II(D2)、电容器VII(C7)、电容器VIII(C8)、稳压器(U3)、电容器IX(C9)、电容器X(C10)驱动电路组成，其中稳压二极管输入端接蓄电池的正极，输出端与稳压器(U3)串联后，再与电容器IX(C9)和电容器X(C10)组成的并联电路串联，然后接蓄电池负极。
7.根据权利要求1或2所述的太阳能LED路灯控制仪，其特征在于：所述的驱动电路由电阻I(R1)、电阻V(R5)、U1和电阻III(R3)组成；其中电阻I(R1)一端与蓄电池正极相接，另一端与U1的接口3相接，电阻V(R5)一端与蓄电池负极相接，另一端与U1的接口4相接，U1的接口2接单片机的P23脚，接口1通过电阻III(R3)与单片机的Vcc脚相接。
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