CN201830516U

CN201830516U - 一种基于电力载波通讯可远程调控的led路灯控制电路

Info

Publication number: CN201830516U
Application number: CN2010205410207U
Authority: CN
Inventors: 王改河; 霍彦明; 霍海龙; 刘会丽
Original assignee: SHIJIAZHUANG HEFU ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHIJIAZHUANG HEFU ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-09-26
Filing date: 2010-09-26
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2020-09-26

Abstract

本实用新型公开了一种基于电力载波通讯可远程调控的LED路灯控制电路，包括电源模块、电压采集模块、电力载波模块、微处理器、LED调光驱动模块，其中，电源模块的输出端接其他各模块的电源输入端，电压采集模块的输出端接微处理器的输入端，电力载波模块的输出端接微处理器的输入端，微处理器的输出端接LED调光驱动模块的输入端。本实用新型将LED驱动和电力载波通讯模块及智能控制模块结合起来，可在监控终端通过电力载波模块实现对LED路灯工作电流、电压等参数的远程监控，如发现工作异常可在监控中心实现报警提示。还可远程控制各路灯的亮灭，及通过智能控制模块实现LED路灯的调光。具有电路简单、工作可靠、实现容易的特点。

Description

一种基于电力载波通讯可远程调控的LED路灯控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种基于电力载波通讯可远程调控的LED路灯控制电路，尤其是可远程调光及远程控制路灯亮灭的LED路灯控制电路。

背景技术

当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。路灯是城市照明的重要组成部分，传统的路灯常采用高压钠灯，高压钠灯整体上光效低的缺点造成了能源的巨大浪费，因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。目前，LED照明技术日趋成熟，因其是一种固态冷光源，具有环保无污染、耗电少、光效高、寿命长等特点，做成的LED路灯大功率LED光源功效已经达到100lm/W以上，这使得城市路灯照明节能改造成为可能。LED路灯，特别是大功率LED路灯，正以迅猛的速度冲击传统的路灯市场

LED路灯具有高效、节能、环保的优点，在国家的倡导下，迅速发展，得到广泛应用。现在的LED路灯电源多采用恒压或恒流方式来驱动LED路灯，不具有远程调控功能，不能对LED路灯的工作状态实现实时监测，使得LED路灯的大范围普及受到了制约。

实用新型内容

本实用新型主要目的是提供一种基于电力载波通讯可远程调光及远程控制路灯亮灭的LED路灯控制电路。

为达成该目的，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于电力载波通讯可远程调控的LED路灯控制电路，包括电源模块、电压采集模块、电力载波模块、微处理器和LED调光驱动模块，其中，电源模块的输出端接其他各模块的电源输入端，电压采集模块的输出端接微处理器的输入端，电力载波模块的输出端接微处理器的输入端，微处理器的输出端接LED调光驱动模块的输入端。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型将LED驱动和电力载波通讯模块及智能控制模块结合起来设计，可在监控终端通过电力载波模块实现对LED工作电流、电压等参数的远程监控，如发现工作异常可在监控中心实现报警提示。还可远程控制各路灯的亮灭，及通过智能控制模块实现LED路灯的调光。电路结构简单，实用性强，工作可靠。

附图说明

图1为本实用新型原理框图；

图2为本实用新型电源模块电路原理图；

图3为本实用新型电压采集模块电路原理图；

图4为本实用新型电力载波模块和微处理器电路原理图；

图5为本实用新型LED调光驱动模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如图1所示，本实用新型包括电源模块1、电压采集模块2、电力载波模块3、微处理器4、LED调光驱动模块5，其中，电源模块的输出端接其他各模块的电源输入端，电压采集模块的输出端接微处理器的输入端，电力载波模块的输出端接微处理器的输入端，微处理器的输出端接LED调光驱动模块的输入端。

如图2所示，所述电源模块1包括变压器T1、整流桥D1、电解电容E1-E5、电容C1-C5、稳压电源块U1-U3。其中交流输入电源220L、220N接变压器T1的初级，变压器T1的次级中心头接地，次级两端接整流桥D1的交流输入端。整流桥D1的输出正端通过电容E1、C1接地，同时接到稳压电源块U1的输入端，稳压电源块U1的接地端接地，稳压电源块U1的输出端通过电容E3、C3接地，为12V电源输出，同时接到稳压电源块U3的输入端，稳压电源块U3的接地端接地，稳压电源块U3的输出端通过电容E5、C5接地，为5V电源输出。整流桥D1的输出负端通过电容E2、C2接地，同时接到稳压电源块U2的输入端，稳压电源块U2的接地端接地，稳压电源块U2的输出端通过电容E4、C4接地，为-5V电源输出。该模块采用双12V输出变压器，中间抽头接地，经过整流桥以后输出的正极接7812输入端，7812输出+12v，再输入7805得到+5v输出，整流桥输出的负极作为7905输入端，从而得到-5v输出。系统用到3个电源，+12V为电力载波模块供电，正负5v为TL060放大器提供双电源供电，单片机控制模块用5v电源。

如图3所示，所述电压采集模块2包括电流互感器T2、二极管D6-D9、电阻R7-R18、电容C10-C15、运放U6-U7、电位器VR1、电解电容E8。其中电流互感器T2的输出负端接地，电流互感器T2的输出正端通过二极管D6、D7，电阻R7接地，同时串接电阻R8、电容C10到运放U6的同向端，运放U6的同向端通过电阻R9接地。运放U6的反向端与输出端之间并接电阻R10、电容C11，运放U6的反向端串接电容C12、电位器VR1、电阻R11到地，运放U6的输出端串接电容C13、电阻R14到电源5V。二极管D8与电阻R12串接，二极管D9与电阻R13串接，二者并联后上端接于电容C13、电阻R14的节点，下端接于电容C12、电位器VR1的节点。二极管D9与电阻R13的节点经过电阻R15接到运放U7的反向端，运放U7的反向端经过电容E8接地，运放U7的同向端经过电阻R16接地，运放U7的同向端与输出端之间并接电阻R17、电容C14，运放U7的输出端经过电阻R18到输出VOUT，输出VOUT经过电容C15接地。采集电流器件为1000变比的电流互感器，输出为20mA交流小信号，经过电阻R7(10欧)输出200mv电压信号。U6、U7为集成运放放大器TL060，它的一组放大器构成线性AC/DC平均值转换器，为了保证线性良好，这一级处理的信号仅仅为AC200mV/DC200mV。另外一组放大器则对DC200mV信号进行线性放大，输出为0-5v直流信号，送入单片机进行AD转换。

如图4所示，所述电力载波模块3包括载波模块U8、保险F1、电阻R19、电容C16、耦合线圈T3。其中载波模块U8的4脚为通讯端TX，5脚为通讯端RX，6脚接电源5V，7脚接地，8脚接电源12V，9脚、10脚为发射端G、A，发射端G、A接到耦合线圈T3的输入端，耦合线圈T3的输出端一端接电力线的零线220N，另一端串接电容C16、保险F1到电力线的火线220L，电容C16、保险F1的节点经过电阻R19到电力线的零线220N。电力载波模块型号为HDP01，是一款低成本、高性能电力载波模块，该模块集成了所有的载波收发电路，仅需要外接配套供应的藕合线圈及隔离高压电容，就可以方便地组成完整的电力载波应用系统。该模块内嵌了载波防冲突机制，在一定的环境里，可以允许多套载波设备同时收发数据，不会产生相互影响。该模块载波频点可定制，并可以为客户定制特殊控制功能。图中A和G为模块发射端，经过耦合线圈和隔离电容，连接到电力线上。

如图4所示，所述微处理器4包括单片机U9、电阻R20、电容C17-C19、电解电容E9-E10、晶振CY1、通讯接口U10-U11。其中单片机U9的1脚接电压采集信号VOUT，9脚经过电容E9接电源5V、经过电阻R20接地，10脚为通讯端TX，11脚为通讯端RX，18脚、19脚之间并接晶振CY1，18脚经过电容C17接地，19脚经过电容C18接地。单片机U9的21脚到28脚分别与通讯接口U11的8脚到1脚连接，单片机U9的32脚到39脚分别与通讯接口U10的8脚到1脚连接，单片机U9的40脚接电源5V，同时经过电容E10、C19接地。处理器采用STC12C5A60S2，该单片机为增强型8051内核，低功耗，内置62k flash程序存储器。该单片机具有8通道，10位高速ADC，速度可达25万次/秒。4个16位的定时器，兼容普通8051的定时器T0和T1。内置硬件看门狗，可有效防止程序跑飞。单片机的p1.0设置为AD转换输入通道，对采集模块发过来的数据进行AD转换，转换完成以后单片机通过串行口发送到电子载波模块，与远端实现通信，通信协议采用自行编写的通信协议1.0。P0口和P2口外接作为传感器接口及硬件升级端口。

如图5所示，所述LED调光驱动模块5包括整流桥D2、电阻R1-R6、电容C6-C9、电解电容E6-E7、稳压管D3、控制芯片U4、开关管Q1、二极管D4-D5、光耦U5、电感L1、继电器K1。其中交流输入电源220L、220N接整流桥D2的交流输入端，整流桥D2的直流输出正端经过电容E6、C6接整流桥D2的直流输出负端，整流桥D2的直流输出正端串接电阻R1、稳压管D3到整流桥D2的直流输出负端。电阻R1、稳压管D3的节点接到控制芯片U4的1、6、7、8脚，同时经过电容E7、C7接到整流桥D2的直流输出负端。控制芯片U4的2脚经过电阻R2接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的3脚经过电容C8接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的4脚接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的3脚经过电阻R3接到开关管Q1的源极，开关管Q1的源极经过电阻R4、电容C9接到整流桥D2的直流输出负端。控制芯片U4的5脚接到开关管Q1的栅极，开关管Q1的漏极经过电感L1到输出端IED-OUT-，同时经过二极管D4接到整流桥D2的直流输出正端，整流桥D2的直流输出正端经过继电器K1到输出端IED-OUT+。继电器K1的两个控制端并接二级管D5、电阻R6，一端接地，另一端接光耦U5次级的输出端，光耦U5次级的输入端接电源12V，光耦U5初级的输入端经过电阻R5接电源5V，光耦U5初级的输出端接节点P3.4。控制芯片U4的型号为XLT604，是可降压、升压、升降压驱动大功率LED串的控制芯片。该芯片既适用于AC输入，也适用于8～450V的直流输入。交流输入时，为提高功率因素，可在线路中加入无源功率因素校正电路。XLT604可驱动上百个LED的串联或数串并联，并可通过调节恒流值来确保LED的亮度并延长寿命。PWM_D端可采用低频脉宽调制的方法调节LED亮度，同时兼作使能端，该端悬空时，芯片无输出控制。该芯片也可以通过LD端的线性调压方式调节LED的亮度。采用12V继电器控制，通过光隔TLP521实现隔离。

工作原理：

下面结合附图对本实用新型的工作原理做进一步详细描述：

如图2所示，电源模块1采用双12V输出变压器，中间抽头接地，经过整流桥以后输出的正极接7812输入端，7812输出+12v，再输入7805得到+5v输出，整流桥输出的负极作为7905输入端，从而得到-5v输出。+12V为电力载波模块供电，正负5v为TL060放大器提供双电源供电，单片机控制模块用5v电源，保证了各个功能单元的可靠供电。

如图3所示，电压采集模块2内部采集电流器件为1000变比的电流互感器，输出为20mA交流小信号，经过电阻R7(10欧)输出200mv电压信号。TL062为集成双运放放大器，它的一组放大器构成线性AC/DC平均值转换器，为了保证线性良好，这一级处理的信号仅仅为AC200mV/DC200mV。另外一组放大器则对DC200mV信号进行线性放大，输出为0-5v直流信号，送入单片机进行AD转换。该信号作为单片机对路灯的照明度进行调节的关键依据。

如图4所示，HDP01电力载波模块一款低成本、高性能电力载波模块，该模块集成了所有的载波收发电路，仅需要外接配套供应的藕合线圈及隔离高压电容，就可以方便地组成完整的电力载波应用系统。该模块内嵌了载波防冲突机制，在一定的环境里，可以允许多套载波设备同时收发数据，不会产生相互影响。该模块载波频点可定制，并可以为客户定制特殊控制功能。图中A和G为模块发射端，经过耦合线圈和隔离电容，连接到电力线上，压敏电阻起到过压保护作用。处理器采用STC12C5A60S2，该单片机为增强型8051内核，低功耗，内置62k flash程序存储器。该单片机具有8通道，10位高速ADC，速度可达25万次/秒。4个16位的定时器，兼容普通8051的定时器T0和T1。内置硬件看门狗，可有效防止程序跑飞。单片机的p1.0设置为AD转换输入通道，对采集模块发过来的数据进行AD转换，转换完成以后单片机通过串行口发送到电子载波模块，与远端实现通信，通信协议采用自行编写的通信协议1.0。P0口和P2口外接作为传感器接口及硬件升级端口。

如图5所示，XLT604是可降压、升压、升降压驱动大功率LED串的控制芯片。该芯片既适用于AC输入，也适用于8～450V的直流输入。交流输入时，为提高功率因素，可在线路中加入无源功率因素校正电路。XLT604可驱动上百个LED的串联或数串并联，并可通过调节恒流值来确保LED的亮度并延长寿命。PWM_D端可采用低频脉宽调制的方法调节LED亮度，同时兼作使能端，该端悬空时，芯片无输出控制。实际上，该芯片也可以通过LD端的线性调压方式调节LED的亮度。如图市电经过整流滤波，通过电阻(100k/lw)限流，由稳压管D3稳压后提供XLT604的工作电压，其通过开关控制功率MOSFET，通过电感储能的方式驱动LED。采用12V继电器控制，通过光隔TLP521实现隔离。

本实用新型将LED驱动和电力载波通讯模块及智能控制模块结合起来设计，在监控终端通过电力载波模块实现对LED工作电流、电压等参数的远程监控，发现工作异常可在监控中心实现报警提示。还可远程控制各路灯的亮灭，及通过智能控制模块实现LED路灯的调光。达到了本实用新型的主要目的。

Claims

1.一种基于电力载波通讯可远程调控的LED路灯控制电路，其特征在于：包括电源模块(1)、电压采集模块(2)、电力载波模块(3)、微处理器(4)和LED调光驱动模块(5)，其中，电源模块的输出端接其他各模块的电源输入端，电压采集模块的输出端接微处理器的输入端，电力载波模块的输出端接微处理器的输入端，微处理器的输出端接LED调光驱动模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的基于电力载波通讯可远程调控的LED路灯控制电路，其特征在于所述电源模块(1)包括变压器T1、整流桥D1、电解电容E1-E5、电容C1-C5、稳压电源块U1-U3，其中交流输入电源220L、220N接变压器T1的初级，变压器T1的次级中心头接地，次级两端接整流桥D1的交流输入端，整流桥D1的输出正端通过电容E1、C1接地，同时接到稳压电源块U1的输入端，稳压电源块U1的接地端接地，稳压电源块U1的输出端通过电容E3、C3接地，为12V电源输出，同时接到稳压电源块U3的输入端，稳压电源块U3的接地端接地，稳压电源块U3的输出端通过电容E5、C5接地，为5V电源输出，整流桥D1的输出负端通过电容E2、C2接地，同时接到稳压电源块U2的输入端，稳压电源块U2的接地端接地，稳压电源块U2的输出端通过电容E4、C4接地，为-5V电源输出。

3.根据权利要求1所述的基于电力载波通讯可远程调控的LED路灯控制电路，其特征在于所述电压采集模块(2)包括电流互感器T2、二极管D6-D9、电阻R7-R18、电容C10-C15、运放U6-U7、电位器VR1、电解电容E8，其中电流互感器T2的输出负端接地，电流互感器T2的输出正端通过二极管D6、D7，电阻R7接地，同时串接电阻R8、电容C10到运放U6的同向端，运放U6的同向端通过电阻R9接地，运放U6的反向端与输出端之间并接电阻R10、电容C11，运放U6的反向端串接电容C12、电位器VR1、电阻R11到地，运放U6的输出端串接电容C13、电阻R14到电源5V，二极管D8与电阻R12串接，二极管D9与电阻R13串接，二者并联后上端接于电容C13、电阻R14的节点，下端接于电容C12、电位器VR1的节点，二极管D9与电阻R13的节点经过电阻R15接到运放U7的反向端，运放U7的反向端经过电容E8接地，运放U7的同向端经过电阻R16接地，运放U7的同向端与输出端之间并接电阻R17、电容C14，运放U7的输出端经过电阻R18到输出VOUT，输出VOUT经过电容C15接地。

4.根据权利要求1所述的基于电力载波通讯可远程调控的LED路灯控制电路，其特征在于所述电力载波模块(3)包括载波模块U8、保险F1、电阻R19、电容C16、耦合线圈T3，其中载波模块U8的4脚为通讯端TX，5脚为通讯端RX，6脚接电源5V，7脚接地，8脚接电源12V，9脚、10脚为发射端G、A，发射端G、A接到耦合线圈T3的输入端，耦合线圈T3的输出端一端接电力线的零线220N，另一端串接电容C16、保险F1到电力线的火线220L，电容C16、保险F1的节点经过电阻R19到电力线的零线220N。

5.根据权利要求1所述的基于电力载波通讯可远程调控的LED路灯控制电路，其特征在于所述微处理器(4)包括单片机U9、电阻R20、电容C17-C19、电解电容E9-E10、晶振CY1、通讯接口U10-U11，其中单片机U9的1脚接电压采集信号VOUT，9脚经过电容E9接电源5V、经过电阻R20接地，10脚为通讯端TX，11脚为通讯端RX，18脚、19脚之间并接晶振CY1，18脚经过电容C17接地，19脚经过电容C18接地，单片机U9的21脚到28脚分别与通讯接口U11的8脚到1脚连接，单片机U9的32脚到39脚分别与通讯接口U10的8脚到1脚连接，单片机U9的40脚接电源5V，同时经过电容E10、C19接地。

6.根据权利要求1所述的基于电力载波通讯可远程调控的LED路灯控制电路，其特征在于所述LED调光驱动模块(5)包括整流桥D2、电阻R1-R6、电容C6-C9、电解电容E6-E7、稳压管D3、控制芯片U4、开关管Q1、二极管D4-D5、光耦U5、电感L1、继电器K1，其中交流输入电源220L、220N接整流桥D2的交流输入端，整流桥D2的直流输出正端经过电容E6、C6接整流桥D2的直流输出负端，整流桥D2的直流输出正端串接电阻R1、稳压管D3到整流桥D2的直流输出负端，电阻R1、稳压管D3的节点接到控制芯片U4的1、6、7、8脚，同时经过电容E7、C7接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的2脚经过电阻R2接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的3脚经过电容C8接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的4脚接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的3脚经过电阻R3接到开关管Q1的源极，开关管Q1的源极经过电阻R4、电容C9接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的5脚接到开关管Q1的栅极，开关管Q1的漏极经过电感L1到输出端IED-OUT-，同时经过二极管D4接到整流桥D2的直流输出正端，整流桥D2的直流输出正端经过继电器K1到输出端IED-OUT+，继电器K1的两个控制端并接二级管D5、电阻R6，一端接地，另一端接光耦U5次级的输出端，光耦U5次级的输入端接电源12V，光耦U5初级的输入端经过电阻R5接电源5V，光耦U5初级的输出端接节点P3.4。