CN201846504U - 一种基于zigbee无线通讯可远程调控的led路灯控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的LED路灯控制电路,包括电源模块、电压采集模块、无线通讯模块、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,无线通讯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zigbee无线通讯模块及智能控制模块结合起来,可在监控终端通过无线通讯模块实现对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。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的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ZIGBEE无线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ZIGBEE无线通讯可远程调控的LED路灯控制电路,包括电源模块、电压采集模块、无线通讯模块、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,无线通讯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zigbee无线通讯模块及智能控制模块结合起来设计,可在监控终端通过无线通讯模块实现对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为本实用新型无线通讯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、无线通讯模块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,无线通讯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为无线通讯模块供电,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,所述无线通讯模块3包括无线通讯模块U8、电阻R21-R24、二极管D10-D13。其中无线通讯模块U8的1脚经过二极管D10、电阻R21接到电源5V,2脚经过二极管D11、电阻R22接到电源5V,3脚经过二极管D12、电阻R23接到电源5V,4脚经过二极管D13、电阻R24接到电源5V,5脚为端口P1.1,6脚为端口485CTL,7脚为端口P1.2,8脚为端口P1.3,9脚为端口P1.4,10脚为端口RESET,12脚为通讯端TX,13脚为通讯端RX,14脚为通讯端RS232-GND,15脚为通讯端CPU-RX,16脚为通讯端CPU-TX,17脚接电源5V,18脚接地。无线通讯模块采用SZ05系列Z-BEE嵌入式无线串口通信模块,采用了加强型的ZIGBEE无线技术,符合工业标准应用的无线数据通信设备,它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性;可实现多设备间的数据透明传输;可组MESH型的网状网络结构。SZ05系列无线通信模块数据接口包括:TTL电平收发接口、标准串口RS232数据接口,可以实现数据的广播方式发送、按照目标地址发送模式,除可实现一般的点对点数据通信功能外,还可实现多点之间的数据通讯,串口通信使用方法简单便利,可以大大简短模块的嵌入匹配时间进程。
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,2脚为端口P1.1,3脚为端口P1.2,4脚为端口P1.3,5脚为端口P1.4,9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,14脚为端口P3.4,15脚为端口P3.5,16脚为端口RESET,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无线通讯模块,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为无线通讯模块供电,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,无线通讯模块采用SZ05系列Z-BEE嵌入式无线串口通信模块,采用了加强型的ZIGBEE无线技术,符合工业标准应用的无线数据通信设备,它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性;可实现多设备间的数据透明传输;可组MESH型的网状网络结构。SZ05系列无线通信模块数据接口包括:TTL电平收发接口、标准串口RS232数据接口,可以实现数据的广播方式发送、按照目标地址发送模式,除可实现一般的点对点数据通信功能外,还可实现多点之间的数据通讯,串口通信使用方法简单便利,可以大大简短模块的嵌入匹配时间进程。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无线通讯模块,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驱动和无线通讯模块及智能控制模块结合起来设计,在监控终端通过无线通讯模块实现对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 (6)
1.一种基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的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)、无线通讯模块(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,无线通讯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ZIGBEE无线通讯可远程调控的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ZIGBEE无线通讯可远程调控的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ZIGBEE无线通讯可远程调控的LED路灯控制电路,其特征在于所述无线通讯模块(3)包括无线通讯模块U8、电阻R21-R24、二极管D10-D13,其中无线通讯模块U8的1脚经过二极管D10、电阻R21接到电源5V,2脚经过二极管D11、电阻R22接到电源5V,3脚经过二极管D12、电阻R23接到电源5V,4脚经过二极管D13、电阻R24接到电源5V,5脚为端口P1.1,6脚为端口485CTL,7脚为端口P1.2,8脚为端口P1.3,9脚为端口P1.4,10脚为端口RESET,12脚为通讯端TX,13脚为通讯端RX,14脚为通讯端RS232-GND,15脚为通讯端CPU-RX,16脚为通讯端CPU-TX,17脚接电源5V,18脚接地。
5.根据权利要求1所述的基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的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,2脚为端口P1.1,3脚为端口P1.2,4脚为端口P1.3,5脚为端口P1.4,9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,14脚为端口P3.4,15脚为端口P3.5,16脚为端口RESET,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ZIGBEE无线通讯可远程调控的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。
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