CN207283862U - 一种教学模拟路灯节能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种教学模拟路灯节能控制系统，包括单片机、环境控制电路、时钟电路、传感器检测电路、显示控制模块和LED 恒流驱动及故障检测电路，所述环境控制电路、时钟电路和传感器检测电路的输出端电性连接于单片机的输入端；单片机的输出端电性连接于显示控制模块和LED 恒流驱动及故障检测电路；所述单片机的输出端还电性连接于报警电路。本教学模拟路灯节能控制系统，采用环境控制电路、时钟电路、交通状况的传感器检测电路、显示控制模块和LED 恒流驱动及故障检测电路来实现模拟路灯节能控制的学习，有效帮助学生动手思考开发自主学习的能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及路灯技术领域，尤其是一种教学模拟路灯节能控制系统。
背景技术
在倡导绿色用电的今天，路灯节能控制日益成为人们关注的话题，模拟路灯节能控制系统实现的功能：支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，控制整条支路按时开灯和关灯；能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯，能根据交通情况自动调节亮灯状态；并能分别独立控制单只路灯的开灯和关灯时间。
为此，本实用新型开发了一种能够环境控制电路、时钟电路、交通状况的传感器检测电路、显示控制模块、LED恒流驱动及故障检测电路来实现模拟路灯节能控制的学习，有效帮助学生动手思考开发自主学习的能力。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种教学模拟路灯节能控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种教学模拟路灯节能控制系统，包括单片机、环境控制电路、时钟电路、传感器检测电路、显示控制模块和LED恒流驱动及故障检测电路，所述环境控制电路、时钟电路和传感器检测电路的输出端电性连接于单片机的输入端；单片机的输出端电性连接于显示控制模块和LED恒流驱动及故障检测电路；所述单片机的输出端还电性连接于报警电路；所述和LED恒流驱动及故障检测电路由故障检测单元和LED恒流源单元组成，故障检测单元的输出端电性连接于单片机的输入端，LED恒流源单元的输入端电性连接于单片机的输出端；所述LED恒流源单元控制第一LED路灯和第二LED路灯；第一LED路灯和第二LED路灯分别并联接入第一单元控制器和第二单元控制器；第一单元控制器和第二单元控制器均受控于支路控制器，支路控制器双向连接于显示控制模块。
作为本实用新型进一步的方案：所述单片机为带有两路PWM脉宽的MCU，单片机的型号为STC12C5A6052。
作为本实用新型进一步的方案：所述环境控制电路由555定时器U3组成的施密特触发器，555定时器U3的引脚1接地，55定时器U3的引脚2连接光敏电阻RP2和光敏电阻RG1的一端，光敏电阻RP2的另一端串联电阻R12接到555定时器U3的引脚4上，光敏电阻RG1的另一端串联电容C8接到555定时器U3的引脚5上，以及光敏电阻RG1的另一端串联电容C8接到555定时器U3的引脚6上；555定时器U3的引脚3串联电阻R13接到三极管Q1的基级，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极接发光二极管D2和电阻R16，并接到555定时器U3的引脚8上。
作为本实用新型进一步的方案：所述发光二极管D2为第一LED路灯。
作为本实用新型进一步的方案：所述时钟电路由控制芯片U2和二极管D1组成，控制芯片U2的引脚5，6，7分别连接电阻R10、电阻R9、电阻R8形成并联接到控制芯片U2的引脚1上；控制芯片U2的引脚1还串联二极管D1和电阻R7接到控制芯片U2的引脚8上。
作为本实用新型进一步的方案：所述传感器检测电路的传感器采用E18-D80NK红外传感器，传感器检测电路由发光二极管D4及与非门元件U6A和非门元件U6B组成。
作为本实用新型进一步的方案：所述发光二极管D4为第二LED路灯。
作为本实用新型进一步的方案：所述LED恒流驱动及故障检测电路包含故障检测单元和LED恒流源单元，故障检测单元采集MOS管Q3的漏极电压，经二极管D6、电阻R40、电容C7峰值检波电路得到直流电压信号，与比较器U7A组成的2脚电压比较，输出电平信号输送到单片机的输出口P10检测。
与现有技术相比，本实用新型有益效果：
本教学模拟路灯节能控制系统的环境控制电路：利用光敏电阻的阻值与光照度呈反比例关系，采样其两端的电压信号，利用采样的电压信号通过施密特触发器输出的TTL电平来控制LED灯的开关。电路可靠，有效地避免由于短时间光照剧烈变化引起的误动作，操作者可以通过电位器方便的进行调试。
本教学模拟路灯节能控制系统的时钟电路：使用时钟专用芯片DS1302进行时钟控制，通过外加很少的电路就可以实现高精度的时钟信号；外围电路简单可靠，时间精度高，采用串口通信可以节省I/O口的资源，通过外接锂电池后可以实现时间信息储存。
本教学模拟路灯节能控制系统的传感器检测电路：使用红外传感器，来判断物体是否通过相关位置，并送入单片机判断执行相关程序。它具有光电传感器的优点，又避免了LED灯的灯光干扰。
本教学模拟路灯节能控制系统的显示控制模块：使用液晶点阵进行信息显示，使用独立键盘进行功能切换和时间调整。信息量大，外围电路简单，通过下拉式菜单方便操作，人机界面友好。
本教学模拟路灯节能控制系统的恒流驱动及故障检测电路：利用三端可调稳压集成块LM317，实现恒流输出。PWM脉宽调制法来控制灯的亮度，可以精确的控制灯的亮度和功率，而且LED灯在从暗到亮的变化中过度平滑；可以选用单片机内部集成有两路PWM脉宽，能方便的产生所需要的PWM脉宽调制信号。
附图说明
图1为本实用新型的教学模拟路灯节能控制系统结构图；
图2为本实用新型的教学模拟路灯节能控制系统组成框图；
图3为本实用新型的环境控制电路原理图；
图4为本实用新型的时钟电路原理图；
图5为本实用新型的传感器检测电路原理图；
图6为本实用新型的显示控制模块电路原理图；
图7为本实用新型的LED恒流驱动及故障检测电路原理图。
图中：1单片机、2环境控制电路、3时钟电路、4传感器检测电路、5显示控制模块、6LED恒流驱动及故障检测电路、61故障检测单元、62 LED恒流源单元、7报警电路、8第一LED路灯、81第一单元控制器、9第二LED路灯、91第二单元控制器、10支路控制器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-7，本实用新型实施例中，一种教学模拟路灯节能控制系统，包括单片机1、环境控制电路2、时钟电路3、传感器检测电路4、显示控制模块5和LED恒流驱动及故障检测电路6，所述环境控制电路2、时钟电路3和传感器检测电路4的输出端电性连接于单片机1的输入端，单片机1为带有两路PWM脉宽的MCU，单片机1的型号为STC12C5A6052；单片机1的输出端电性连接于显示控制模块5和LED恒流驱动及故障检测电路6；所述单片机1的输出端还电性连接于报警电路7；所述和LED恒流驱动及故障检测电路6由故障检测单元61和LED恒流源单元62组成，故障检测单元61的输出端电性连接于单片机1的输入端，LED恒流源单元62的输入端电性连接于单片机1的输出端；所述LED恒流源单元62控制第一LED路灯8和第二LED路灯9；第一LED路灯8和第二LED路灯9分别并联接入第一单元控制器81和第二单元控制器91；第一单元控制器81和第二单元控制器91均受控于支路控制器10，支路控制器10双向连接于显示控制模块5。
环境控制电路2由555定时器U3组成的施密特触发器，555定时器U3的引脚1接地，55定时器U3的引脚2连接光敏电阻RP2和光敏电阻RG1的一端，光敏电阻RP2的另一端串联电阻R12接到555定时器U3的引脚4上，光敏电阻RG1的另一端串联电容C8接到555定时器U3的引脚5上，以及光敏电阻RG1的另一端串联电容C8接到555定时器U3的引脚6上；555定时器U3的引脚3串联电阻R13接到三极管Q1的基级，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极接发光二极管D2和电阻R16，并接到555定时器U3的引脚8上；利用光敏电阻的阻值与光照度呈反比例关系，采样其两端的电压信号，利用采样的电压信号通过施密特触发器输出的TTL电平来控制LED灯的开关。
环境控制电路2是对环境光亮度的检测，将检测信号送单片机1的P15接口，从而实现自动开灯关灯；明暗检测采用光敏电阻RG1和光敏电阻RP2分压，提取电压信号，送到由555定时器U3组成的施密特触发器。当环境暗到一定程度通过RP2可以方便的调节，光敏电阻RG1阻值上升，施密特触发器翻转，将电平信号送单片机1处理；电容C8为抗干扰设计，如天暗时，闪电的干扰，电容C8使555定时器U3的2脚电压不会突变，防止误动作。发光二极管D2为第一LED路灯8，方便调试。
时钟电路3由控制芯片U2和二极管D1组成，控制芯片U2的引脚5，6，7分别连接电阻R10、电阻R9、电阻R8形成并联接到控制芯片U2的引脚1上；控制芯片U2的引脚1还串联二极管D1和电阻R7接到控制芯片U2的引脚8上。控制芯片U2的型号为DS1302，是一种高精度时钟集成电路，可以进行年、月、日、星期、时、分、秒计时，功能强大。
传感器检测电路4的传感器采用E18-D80NK红外传感器，传感器检测电路4由发光二极管D4及与非门元件U6A和非门元件U6B组成；采用低电平输出，正常状态是高电平输出；发光二极管D4为第二LED路灯9。
LED恒流驱动及故障检测电路6包含故障检测单元61和LED恒流源单元62，故障检测单元61采集MOS管Q3的漏极电压，MOS管Q3的型号为RF540，经二极管D6、电阻R40、电容C7峰值检波电路得到直流电压信号，与比较器U7A组成的2脚电压比较，输出电平信号输送到单片机1的输出口P10检测。单片机1输出PWM加在MOS管Q3的栅极，控制其通断，来达到调整LED亮度功率的功能。
按图元件取值，实测路灯正常时，C7电压为3.3V，断路故障时0V，短路故障时7.2V。实际电路只做了检测断路故障，平时P1.0为高电平，断路故障时3932脚电压为0V，比较器翻转输出低电平。变阻器R39调节比较器基准电压，可以在1V左右，防止干扰信号。电阻R37取值关键，影响电容C7的放电时间。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种教学模拟路灯节能控制系统，包括单片机(1)、环境控制电路(2)、时钟电路(3)、传感器检测电路(4)、显示控制模块(5)和LED恒流驱动及故障检测电路(6)，其特征在于：所述环境控制电路(2)、时钟电路(3)和传感器检测电路(4)的输出端电性连接于单片机(1)的输入端；单片机(1)的输出端电性连接于显示控制模块(5)和LED恒流驱动及故障检测电路(6)；所述单片机(1)的输出端还电性连接于报警电路(7)；所述和LED恒流驱动及故障检测电路(6)由故障检测单元(61)和LED恒流源单元(62)组成，故障检测单元(61)的输出端电性连接于单片机(1)的输入端，LED恒流源单元(62)的输入端电性连接于单片机(1)的输出端；所述LED恒流源单元(62)控制第一LED路灯(8)和第二LED路灯(9)；第一LED路灯(8)和第二LED路灯(9)分别并联接入第一单元控制器(81)和第二单元控制器(91)；第一单元控制器(81)和第二单元控制器(91)均受控于支路控制器(10)，支路控制器(10)双向连接于显示控制模块(5)。
2.根据权利要求1所述的一种教学模拟路灯节能控制系统，其特征在于：所述单片机(1)为带有两路PWM脉宽的MCU，单片机(1)的型号为STC12C5A6052。
3.根据权利要求1所述的一种教学模拟路灯节能控制系统，其特征在于：所述环境控制电路(2)由555定时器U3组成的施密特触发器，555定时器U3的引脚1接地，55定时器U3的引脚2连接光敏电阻RP2和光敏电阻RG1的一端，光敏电阻RP2的另一端串联电阻R12接到555定时器U3的引脚4上，光敏电阻RG1的另一端串联电容C8接到555定时器U3的引脚5上，以及光敏电阻RG1的另一端串联电容C8接到555定时器U3的引脚6上；555定时器U3的引脚3串联电阻R13接到三极管Q1的基级，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1 的集电极接发光二极管D2和电阻R16，并接到555定时器U3的引脚8上。
4.根据权利要求3所述的一种教学模拟路灯节能控制系统，其特征在于：所述发光二极管D2为第一LED路灯(8)。
5.根据权利要求1所述的一种教学模拟路灯节能控制系统，其特征在于：所述时钟电路(3)由控制芯片U2和二极管D1组成，控制芯片U2的引脚5,6,7分别连接电阻R10、电阻R9、电阻R8形成并联接到控制芯片U2的引脚1上；控制芯片U2的引脚1还串联二极管D1和电阻R7接到控制芯片U2的引脚8上。
6.根据权利要求1所述的一种教学模拟路灯节能控制系统，其特征在于：所述传感器检测电路(4)的传感器采用E18-D80NK红外传感器，传感器检测电路(4)由发光二极管D4及与非门元件U6A和非门元件U6B组成。
7.根据权利要求6所述的一种教学模拟路灯节能控制系统，其特征在于：所述发光二极管D4为第二LED路灯(9)。
8.根据权利要求1所述的一种教学模拟路灯节能控制系统，其特征在于：所述LED恒流驱动及故障检测电路(6)包含故障检测单元(61)和LED恒流源单元(62)，故障检测单元(61)采集MOS管Q3的漏极电压，经二极管D6、电阻R40、电容C7峰值检波电路得到直流电压信号，与比较器U7A组成的2脚电压比较，输出电平信号输送到单片机(1)的输出口P10检测。
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|---|---|---|---|---|
| CN114093181A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-02-25 | 长春职业技术学院 | 一种道路提示用led交通路灯 |
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