CN207687994U - 一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，包括控制单元、分别与控制单元电性连接的电源模块、人体检测单元、光照检测单元、照明单元，所述电源模块还连接照明单元，所述电源模块包括市供电模块、太阳能供电模块、滤波稳压电路、蓄电池、过充过放电路、逆变器、稳压电路；所述蓄电池分别与滤波稳压电路、逆变器、过充过放电路、稳压电路电性连接，所述滤波稳压电路还分别电性连接太阳能供电模块、市供电模块；所述稳压电路还电性连接照明单元为照明单元供电。不仅利用太阳光能和市电进行互补供电，达到节能减排，而且通过高精度检测行人靠近和光照强度作为路灯开启和调节的依据，进一步减小功耗。

Description

一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯

技术领域

本实用新型涉及路灯领域，具体的说，是一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯。

背景技术

太阳能是取之不尽，用之不竭，清洁无污染并可再生的绿色环保能源。利用太阳能发电，无可比拟的清洁性、高度的安全性、能源的相对广泛性和充足性、长寿命以及免维护性等其他常规能源所不具备的优点，光伏能源被认为是二十一世纪最重要的新能源。而太阳能路灯无需铺设线缆、无需交流供电、不产生电费；采用直流供电、控制；具有稳定性好、寿命长、发光效率高，安装维护简便、安全性能高、节能环保、经济实用等优点。可广泛应用于城市主、次干道、小区、工厂、旅游景点、停车场等场所。

然而，现有的太阳能路灯，电能来源太过单一，很可能会因为太阳光能不足而导致不能正常工作，而且电源电路往往太过复杂，成本较高，不利于广泛使用，再是路灯工作时间太过固定，在规定时间内即使没有人经过也会保持工作状态，增加了不必要的功耗。

因此提供一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯来提升路灯的节能性能是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，不仅利用太阳光能和市电进行互补供电，达到节能减排，而且通过高精度检测行人靠近和光照强度作为路灯开启和调节的依据，进一步减小功耗。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，包括控制单元、分别与控制单元电性连接的电源模块、人体检测单元、光照检测单元、照明单元，所述电源模块还连接照明单元；所述人体检测单元为微波雷达运动感应模块。

所述电源模块包括市供电模块、太阳能供电模块、滤波稳压电路、蓄电池、过充过放电路、逆变器、稳压电路；所述蓄电池分别与滤波稳压电路、逆变器、过充过放电路、稳压电路电性连接，所述滤波稳压电路还分别电性连接太阳能供电模块、市供电模块；所述稳压电路还电性连接照明单元为照明单元供电。

其工作原理：电源模块为与之电性连接的照明单元和控制单元进行供电，使路灯能够正常进行照明，并且照明方式受智能控制。在路灯开始工作后，一方面，人体检测单元对路过的行人是否经过进行检测，另一方面光照检测单元对路灯周围的光照强度进行检测；控制单元再接收从人体检测单元和光照检测单元传输过来的采集数据，若是检测到有行人靠近，控制单元则控制照明单元进行照明，其中，照明的亮度由控制器根据光照检测单元检测的数据进行调节，从而达到减小功耗的作用。

其中，电源模块太阳光和常规市电两路能量来源。当蓄电池馈电时，在阳光充足的情况下首先利用太阳能充电，其次通过220V电源给蓄电池充电。两种输入方式相结合，方便而且环保。将两种输入能量通过滤波稳压电路，然后给蓄电池进行充电。其中的过充过放保护电路主要是利用继电器电路模块检测蓄电池的电量；当过充的时候断开充电主回路；当蓄电池电压降到一定范围的时候接通充电回路；当检测到过放的时候断开用电器电路，防止过充过放，起到对蓄电池保护的作用，然后整个电路再由蓄电池进行供电。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述人体检测单元为微波雷达运动感应模块，具体采用TX982。这里采用TX982作为微波雷达运动感应模块，是因为TX982微波探测器也叫雷达探测模块、人体探测器，它的内部集成了微波发射、接收及信号放大、识别等电路，因此不需要外加电路即可与后续控制单元连接直接使用，能够以非接触形式探测出周围一定范围内的运动人体或者物体，并转换成高电平信号输出，而且，它具有探测灵敏度高、作用范围大、可靠性能好、安装使用简单等优点。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述市电供电模块包括市电压、变压器、整流器、以及稳压器LM7806CK依次连接而成。这里采用LM7806CK作为市电源的稳压器是因为LM7806CK属于三端稳压器，只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述太阳能供电模块包括太阳能板、整流二极管D4、稳压二极管D5、电阻R7、电阻R8、过充保护电路以及发光二级管；所述太阳能板与整流二极管D4和电阻R7串联后再分别与电容C7、稳压二极管D5、过充保护电路以及电阻R8与发光二级管串联成的支路并联。这里电路首先通过整流二极管D4整流，然后经电阻R7和电容C7组成的RC滤波电路滤波，最后通过稳压二极管D5将电压稳定为直流电压，再通过过充保护电路为蓄电池充电。其中整流二极管D4硅整流二极管，其最大反向峰值电压为400V，最大半波整流电流为3A。稳压二极管D5最大功耗为1mW，稳定电压为15V，最大电流是57mA。而R8与发光二级管则在充电时起到指示作用，本太阳能充电电路结构简单，成本不高，而且工作稳定，非常实用，具有较高性价比。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述光照检测单元为光敏电阻。这里采用光敏电阻是因为光敏电阻对光线十分敏感，其在无光照时，呈高阻状态，暗电阻一般可达1.5MΩ。由于光敏电阻的特殊性能，不仅灵敏度高而且成本不高，因此便于推广。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述控制单元采用ST公司STM32F103R8型32位ARM微控制器。这里采用STM32F103R8型32位ARM微控制器是因为STM32F103R8为LQFP64封装，128KFlash，20KRAM，具有3个USART接口，2个I2C总线接口，可以满足本设计的要求。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述照明单元为LED照明灯。采用LED照明灯是因为LED照明灯为直流驱动，超低功耗(单管0.03-0.06瓦)电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上，而且它采用固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上，因此具有节能、环保、寿命长、等特点。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型通过微波雷达运动感应模块，能够精准地感应物体的存在、运动速度、距离、角度等信息并具有稳定性高，体积小，感应灵敏等特点，用在本路灯上可以帮助准确启动照明，避免了检测不够准确而造成路灯在行人路过时不能自动照明的情况。

（2）本实用新型通过采用市电和太阳光能互补提供电源，节能环保，而且避免了单独使用太阳能而因自然因素不能正常工作。

（3）本实用新型通过根据检查光照强度自动调节照明亮度，进一步减少功耗。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型的电源模块原理框图；

图3为本实用新型实施例2的中的电路原理图；

图4为本实用新型市电供电模块的电路原理框图；

图5为本实用新型太阳能供电模块的电路原理框图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，如图1所示：包括控制单元、分别与控制单元电性连接的电源模块、人体检测单元、光照检测单元、照明单元，所述电源模块还连接照明单元。

如图2所示：所述电源模块包括市供电模块、太阳能供电模块、滤波稳压电路、蓄电池、过充过放电路、逆变器、稳压电路；所述蓄电池分别与滤波稳压电路、逆变器、过充过放电路、稳压电路电性连接，所述滤波稳压电路还分别电性连接太阳能供电模块、市供电模块；所述稳压电路还电性连接照明单元为照明单元供电。其中，逆变器负责防止交流电输出。

其工作原理：电源模块为与之电性连接的照明单元和控制单元进行供电，使路灯能够正常进行照明，并且照明方式受智能控制。在路灯开始工作后，一方面，人体检测单元对路过的行人是否经过进行检测，另一方面光照检测单元对路灯周围的光照强度进行检测；控制单元再接收从人体检测单元和光照检测单元传输过来的采集数据，若是检测到有行人靠近，控制单元则控制照明单元进行照明，其中，照明的亮度由控制器根据光照检测单元检测的数据进行调节，从而达到减小功耗的作用。

其中，电源模块太阳光和常规市电两路能量来源。当蓄电池馈电时，在阳光充足的情况下首先利用太阳能充电，其次通过220V电源给蓄电池充电。两种输入方式相结合，方便而且环保。将两种输入能量通过滤波稳压电路，然后给蓄电池进行充电。其中的过充过放保护电路主要是利用继电器电路模块检测蓄电池的电量；当过充的时候断开充电主回路；当蓄电池电压降到一定范围的时候接通充电回路；当检测到过放的时候断开用电器电路，防止过充过放，起到对蓄电池保护的作用，然后整个电路再由蓄电池进行供电。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，所述人体检测单元为微波雷达运动感应模块，具体采用TX982。

在本实施例中利用TX982设计的路灯，具体如图3所示：由电容C1、电容C2、电阻R1、DW、D1组成典型的电容降压电路，向高可靠微波感应控制器和C整流二极管D4011提供11V直流工作电压，C整流二极管D4011BP 是COMS 四与非门集成电路，其中，四个与非门分别为F1、F2、F3、F4。当高可靠微波感应控制器检测到有人活动时，白线输出下拉电平10秒，A 点变成低电平经F1反相后变成高电平，电阻R3和光敏电阻GM组成光控电路，白天GM 阻值较小，B 点经分压后低于1/2电源电压为低电平，与非门F2封锁输出高电平通过电阻R4使电容C3上的电压充至电源电压，夜晚GM 的阻值较大，B 点为高电平，此时如果有人在监控范围内活动，F1输出高电平，共同使F2开通输出低电平，经F3、F4反相后变成高电平，通过电阻R5使双向可控硅BCR导通，灯泡点亮。如果人员离开监控范围，TX982停止输出A 点重新变成高电平，经F1反相后变成低电平，F2封锁，输出高电平通过电阻R4向电容C3缓慢充电，约30秒后电容C3上的电压大于1/2电源电压实F3、F4翻转，BCR截至灯泡熄灭。该电路工作稳定，并且使用寿命长。

这里采用TX982作为微波雷达运动感应模块，是因为TX982微波探测器内部集成了微波发射、接收及信号放大、识别等电路，因此不需要外加电路即可与后续控制单元连接直接使用，能够以非接触形式探测出周围一定范围内的运动人体或者物体，并转换成高电平信号输出，而且，它具有探测灵敏度高、作用范围大、可靠性能好、安装使用简单等优点。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上做进一步优化，如图4所示：所述市电供电模块包括市电压、变压器、整流器、以及稳压器LM7806CK依次连接而成。

其工作时：当电源接通后红色指示灯也就是图中的发光二级管点亮，否则熄灭。此电路通过变压器和整流器电桥电路将220 V市电转为28.4 V直流电压，再经过RC振荡电路进行滤波稳压后送入三端稳压稳压器LM7806CK，输出稳定的直流15 V电压，然后通过过冲保护电路给蓄电池充电。

这里采用LM7806CK作为市电源的稳压器是因为LM7806CK属于三端稳压器，只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。

本实施例的其他部分与实施例2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在实施例3的基础上做进一步优化，如图5所示：所述太阳能供电模块包括太阳能板、整流二极管D4、稳压二极管D5、电阻R7、电阻R8、过充保护电路以及发光二级管；所述太阳能板与整流二极管D4和电阻R7串联后再分别与电容C7、稳压二极管D5、过充保护电路以及电阻R8与发光二级管串联成的支路并联。这里电路首先通过整流二极管D4整流，然后经电阻R7和电容C7组成的RC滤波电路滤波，最后通过稳压二极管D5将电压稳定为直流电压，再通过过充保护电路为蓄电池充电。其中整流二极管D4硅整流二极管，其最大反向峰值电压为400V，最大半波整流电流为3A。稳压二极管D5最大功耗为1mW，稳定电压为15V，最大电流是57mA。而电阻R8与发光二级管则在充电时起到指示作用，本太阳能充电电路结构简单，成本不高，而且工作稳定，非常实用，具有较高性价比。

本实施例的其他部分与实施例3相同，故不再赘述。

实施例5：

在本实施例中的一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，如图1-5所示：包括控制单元、分别与控制单元电性连接的电源模块、人体检测单元、光照检测单元、照明单元，上述电源模块还连接照明单元。

上述电源模块包括市供电模块、太阳能供电模块、滤波稳压电路、蓄电池、过充过放电路、逆变器、稳压电路；上述蓄电池分别与滤波稳压电路、逆变器、过充过放电路、稳压电路电性连接，上述滤波稳压电路还分别电性连接太阳能供电模块、市供电模块；上述稳压电路还电性连接照明单元为照明单元供电。

上述人体检测单元为微波雷达运动感应模块，具体采用TX982。这里采用TX982作为微波雷达运动感应模块，是因为TX982微波探测器也叫雷达探测模块、人体探测器，它的内部集成了微波发射、接收及信号放大、识别等电路，因此不需要外加电路即可与后续控制单元连接直接使用，能够以非接触形式探测出周围一定范围内的运动人体或者物体，并转换成高电平信号输出，而且，它具有探测灵敏度高、作用范围大、可靠性能好、安装使用简单等优点。

上述市电供电模块包括市电压、变压器、整流器、以及稳压器LM7806CK依次连接而成。这里采用LM7806CK作为市电源的稳压器是因为LM7806CK属于三端稳压器，只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。

上述太阳能供电模块包括太阳能板、整流二极管D4、稳压二极管D5、电阻R7、R8、过充保护电路以及发光二级管；上述太阳能板与整流二极管D4和电阻R7串联后再分别与电容C7、稳压二极管D5、过充保护电路以及R8与发光二级管串联成的支路并联。这里电路首先通过整流二极管D4整流，然后经电阻R7和电容C7组成的RC滤波电路滤波，最后通过稳压二极管D5将电压稳定为直流电压，再通过过充保护电路为蓄电池充电。其中整流二极管D4硅整流二极管，其最大反向峰值电压为400V，最大半波整流电流为3A。稳压二极管D5最大功耗为1mW，稳定电压为15V，最大电流是57mA。而R8与发光二级管则在充电时起到指示作用，本太阳能充电电路结构简单，成本不高，而且工作稳定，非常实用，具有较高性价比。

上述光照检测单元为光敏电阻。这里采用光敏电阻是因为光敏电阻对光线十分敏感，其在无光照时，呈高阻状态，暗电阻一般可达1.5MΩ。由于光敏电阻的特殊性能，不仅灵敏度高而且成本不高，因此便于推广。

上述控制单元采用ST公司STM32F103R8型32位ARM微控制器。这里采用STM32F103R8型32位ARM微控制器是因为STM32F103R8为LQFP64封装，128KFlash，20KRAM，具有3个USART接口，2个I2C总线接口，可以满足本设计的要求。

上述照明单元为LED照明灯。采用LED照明灯是因为LED照明灯为直流驱动，超低功耗(单管0.03-0.06瓦)电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上，而且它采用固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上，因此具有节能、环保、寿命长、等特点。

其工作时：当电源接通后市电供电模块中的发光二级管点亮，否则熄灭。此电路通过变压器和电桥电路将220 V市电转为28.4 V直流电压，再经过RC振荡电路进行滤波稳压后送入LM7806CK三端稳压模块，输出稳定的直流15 V电压，然后通过过冲保护电路给蓄电池充电。开关Key1为供电模式手动选择开关，当开关J1连接时为选择市电充电，则市电供电模块中的发光二级管亮。开关J2连接时为选择太阳能充电，则太阳能供电模块中的发光二级管点亮。

然后，电源模块为与之电性连接的照明单元和控制单元进行供电，使路灯能够正常进行照明，并且照明方式受智能控制。在路灯开始工作后，一方面，人体检测单元对路过的行人是否经过进行检测，另一方面光照检测单元对路灯周围的光照强度进行检测；控制单元再接收从人体检测单元和光照检测单元传输过来的采集数据，若是检测到有行人靠近，控制单元则控制照明单元进行照明，其中，照明的亮度由控制器根据光照检测单元检测的数据进行调节，从而达到减小功耗的作用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，其特征在于：包括控制单元、分别与控制单元电性连接的电源模块、人体检测单元、光照检测单元、照明单元，所述电源模块还连接照明单元；所述人体检测单元为微波雷达运动感应模块；

所述电源模块包括市供电模块、太阳能供电模块、滤波稳压电路、蓄电池、过充过放电路、逆变器、稳压电路；所述蓄电池分别与滤波稳压电路、逆变器、过充过放电路、稳压电路电性连接，所述滤波稳压电路还分别电性连接太阳能供电模块、市供电模块；所述稳压电路还电性连接照明单元为照明单元供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，其特征在于：所述微波雷达运动感应模块具体采用TX982。

3.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，其特征在于：所述市供电模块包括市电压、变压器、整流器、以及稳压器LM7806CK依次连接而成。

4.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，其特征在于：所述太阳能供电模块包括太阳能板、整流二极管D4、稳压二极管D5、电阻R7、R8、过充保护电路以及发光二级管；所述太阳能板与整流二极管D4和电阻R7串联后再分别与电容C7、稳压二极管D5、过充保护电路以及R8与发光二级管串联成的支路并联。

5.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，其特征在于：所述光照检测单元为光敏电阻。

6.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，其特征在于：所述控制单元采用ST公司STM32F103R8型32位ARM微控制器。

7.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达运动感应的可调光一体化太阳能路灯，其特征在于：所述照明单元为LED照明灯。