CN208673096U - 一种带有光照度检测的单灯控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有光照度检测的单灯控制器，包括光照度采集单元、控制单元、无线通信模块、继电器和电源模块，控制单元包括单片机、ADC模块、UART模块、EEPROM、I/O接口和RTC时钟模块，光照度采集单元与ADC模块连接；电源模块包括直流电源、第一电阻、第一稳压二极管、第一电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第二三极管、第一MOS管、第二二极管、第一线圈、第二电容、第三电容、第五电阻、第六电阻、运算放大器、第三二极管、第四二极管、第七电阻、第八电阻和电压输出端。本实用新型电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

Description

一种带有光照度检测的单灯控制器

技术领域

本实用新型涉及控制器领域，特别涉及一种带有光照度检测的单灯控制器。

背景技术

单灯控制器顾名思义就是能实现对每一盏控制的控制器。单灯控制器的分类有很多，但主要的类别有两大类。第一类从技术上，分为电力载波单灯控制器和Zigbee单灯控制器；第二类按功能，可分为单灯控制器主机和单灯控制器从机(又名单灯控制器终端)。

电力载波单灯控制器利用传输电流的电力线作为通信载体，中间无需任何的布线就能实现通讯，且对每一盏进行控制。适用于市政路灯LED灯、高压钠灯、无极灯、金卤灯等单灯控制。通过监控中心EH120和远程分布式RTU(FAC4C)，借助强大的GPRS/CDMA移动通讯网络，和下端通过电力载波技术对每一个终端FLS-P2W完远程控制、远程调光、远程监视、远程实时动态管理四大方面的功能，简称无线"四遥"监控。

Zigbee单灯控制器通过Zigbee技术近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。其特点是：低功耗、低成本、时延短、传输范围小、数据传输速率低，适用于太阳能的路灯的单灯控制。

传统单灯控制器的内部供电电路使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统单灯控制器的内部供电电路缺少相应的电路保护功能，例如：限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的带有光照度检测的单灯控制器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带有光照度检测的单灯控制器，包括光照度采集单元、控制单元、无线通信模块、继电器和电源模块，所述控制单元包括单片机、ADC模块、UART模块、EEPROM、I/O接口和RTC时钟模块，所述光照度采集单元与所述ADC模块连接，所述ADC模块、UART模块、EEPROM、I/O接口和RTC时钟模块均与所述单片机连接，所述无线通信模块与所述UART模块连接，所述继电器与所述I/O接口连接，所述电源模块与所述单片机连接；

所述电源模块包括直流电源、第一电阻、第一稳压二极管、第一电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第二三极管、第一MOS管、第二二极管、第一线圈、第二电容、第三电容、第五电阻、第六电阻、运算放大器、第三二极管、第四二极管、第七电阻、第八电阻和电压输出端，所述直流电源分别与所述第一电阻的一端、第二电阻的一端、第四电阻的一端和第一MOS管的漏极连接，所述第一电阻的另一端分别与所述运算放大器的负极电源端、第一稳压二极管的阴极、第七电阻的一端和第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端和第一三极管的基极连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第四电阻的另一端分别与所述第一三极管的集电极、第一MOS管的栅极和第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极均接地，所述第五二极管的阴极与所述运算放大器的正极电源端连接；

所述第二三极管的基极分别与所述第二电容的一端和第五电阻的一端连接，所述运算放大器的输出端分别与所述第二电容的另一端、第五电阻的另一端和第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述第七电阻的另一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第一MOS管的源极分别与所述第二二极管的阴极和第一线圈的一端连接，所述第二二极管的阳极接地，所述第一线圈的另一端分别与所述第三电容的一端、第三二极管的阳极、运算放大器的同相输入端和第八电阻的一端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第三二极管的阴极与所述第四二极管的阴极连接，所述第四二极管的阳极接地，所述第八电阻的另一端与所述电压输出端连接，所述第五二极管的型号为E-202。

在本实用新型所述的带有光照度检测的单灯控制器中，所述电源模块还包括第四电容，所述第四电容的一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第四电容的另一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第四电容的电容值为420pF。

在本实用新型所述的带有光照度检测的单灯控制器中，所述电源模块还包括第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第一稳压二极管的阴极连接，所述第九电阻的另一端与所述运算放大器的负极电源端连接，所述第九电阻的阻值为29kΩ。

在本实用新型所述的带有光照度检测的单灯控制器中，所述电源模块还包括第十电阻，所述第十电阻的一端与所述第三二极管的阳极连接，所述第十电阻的另一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述第十电阻的阻值为36kΩ。

在本实用新型所述的带有光照度检测的单灯控制器中，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管，所述第一MOS管为N沟道MOS管。

在本实用新型所述的带有光照度检测的单灯控制器中，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。

实施本实用新型的带有光照度检测的单灯控制器，具有以下有益效果：由于设有光照度采集单元、控制单元、无线通信模块、继电器和电源模块，控制单元包括单片机、ADC模块、UART模块、EEPROM、I/O接口和RTC时钟模块；电源模块包括直流电源、第一电阻、第一稳压二极管、第一电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第二三极管、第一MOS管、第二二极管、第一线圈、第二电容、第三电容、第五电阻、第六电阻、运算放大器、第三二极管、第四二极管、第七电阻、第八电阻和电压输出端，该电源模块相对于传统单灯控制器的内部供电电路，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第九电阻用于进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型带有光照度检测的单灯控制器一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中电源模块的电路原理图。

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。

在本实用新型带有光照度检测的单灯控制器实施例中，该带有光照度检测的单灯控制器包括光照度采集单元1、控制单元2、无线通信模块3、继电器4和电源模块5，其中，控制单元2包括单片机21、ADC模块22、UART模块23、EEPROM24、I/O接口25和RTC时钟模块26，光照度采集单元1与ADC模块22连接，ADC模块22、UART模块23、EEPROM24、I/O接口25和RTC时钟模块26均与单片机21连接，无线通信模块3与UART模块23连接，继电器4与I/O接口25连接，电源模块5与单片机21连接。

无线通信模块3与路灯管理终端双向连接，且路灯管理终端与上位机服务器双向连接，继电器的输出端与外部驱动电源的输入端连接。路灯管理终端负责数据传递，其通过无线方式接收来自无线通信模块3发送的数据，并将接收的数据通过网络上传至上位机服务器。继电器4主要用于控制外部驱动电源的开关。

光照度采集单元1采用线性度较好的光敏晶体管，其主要用于检测环境光照度。控制单元2主要用于计算实时数据，包括外部驱动电源的电压、电流、功率、累计运行时间和数据传输及存储等功能。

无线通信模块3负责无线信号的传输，是该带有光照度检测的单灯控制器与路灯管理终端之间连接的桥梁。

本实施例中，无线通信模块3为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块等。通过设置多种无线通信方式，不仅可以增加无线通信方式的灵活性，还能满足不同用户和不同场合的需求。尤其是采用LoRa模块时，其通信距离较远，且通信性能较为稳定，适用于对通信质量要求较高的场合。

使用时，该带有光照度检测的单灯控制器接入电源后开始工作，路灯管理终端首先读取该带有光照度检测的单灯控制器的实时数据信息，并判断单灯参数同步标识是否相等，如果相等则表示单灯已经保存了相应的单灯属性信息，如果不相等则需要下载单灯相关属性数据，该带有光照度检测的单灯控制器将单灯属性信息保存在EEPROM24内，包括单灯地址、道路属性、灯杆号、所属控制柜编号、经纬度、开关灯偏移时间等参数，该带有光照度检测的单灯控制器根据接收到单灯参数数据后根据经纬度信息、RTC时间及日出日落偏移时间判断光照度是否处于激活状态，当光照度处于激活状态时，该带有光照度检测的单灯控制器完全按照光照度开关外部驱动电源，当光照度处于关闭状态时，该带有光照度检测的单灯控制器运行相应的调光策略，打开继电器4的光照度阈值及时间或关闭继电器4的光照度阈值及时间，可以通过上位机服务器设置相应策略。

图2为本实施例中电源模块的电路原理图，图2中，该电源模块5包括直流电源VCC、第一电阻R1、第一稳压二极管D1、第一电容C1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一MOS管M1、第二二极管D2、第一线圈L1、第二电容C21、第三电容C3、第五电阻R5、第六电阻R6、运算放大器A、第三二极管D3、第四二极管D4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和电压输出端Vo，其中，直流电源VCC分别与第一电阻R1的一端、第二电阻R2的一端、第四电阻R4的一端和第一MOS管M1的漏极连接，第一电阻R1的另一端分别与运算放大器A的负极电源端、第一稳压二极管D1的阴极、第七电阻R7的一端、第一电容C1的一端和第九电阻R9的一端连接，第一电容C1的另一端接地，第二电阻R2的另一端分别与第三电阻R3的一端和第一三极管Q1的基极连接，第三电阻R3的另一端接地，第四电阻R4的另一端分别与第一三极管Q1的集电极、第一MOS管M1的栅极和第二三极管Q2的集电极连接，第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的发射极均接地，第九电阻R9的另一端与运算放大器A的正极电源端连接。

第二三极管Q2的基极分别与第二电容C2的一端和第五电阻R5的一端连接，运算放大器A的输出端分别与第二电容C2的另一端、第五电阻R5的另一端和第六电阻R6的一端连接，第六电阻R6的另一端与运算放大器A的同相输入端连接，第七电阻R7的另一端与运算放大器A的反相输入端连接，第一MOS管M1的源极分别与第二二极管D2的阴极和第一线圈L1的一端连接，第二二极管D2的阳极接地，第一线圈L1的另一端分别与第三电容C3的一端、第三二极管D3的阳极、运算放大器A的同相输入端和第八电阻R8的一端连接，第三电容C3的另一端接地，第三二极管D3的阴极与第四二极管D4的阴极连接，第四二极管D4的阳极接地，第八电阻R8的另一端与电压输出端Vo连接。

该电源模块5相对于传统单灯控制器的内部供电电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第九电阻R9为限流电阻，用于进行限流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第九电阻R9的阻值为29kΩ，当然，在实际应用中，第九电阻R9的阻值可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，运算放大器A加正反馈进行振荡，其振荡频率由第一线圈L1和第六电阻R6决定。当第一MOS管M1截止时，第一线圈L1感应的反向电压流入第二二极管D2，电压输出端Vo通过第八电阻R8加到运算放大器A的同相输入端，并与加在其反相输入端的5V基准电压进行比较，运算放大器A输出通过第二三极管Q2控制第一MOS管M1导通或截止，当输出电压的峰值超过6V时，第二三极管Q2等元件组成的过电压检测电路动作，使第一MOS管M1可靠截止，关断对单片机1的供电。

在第一线圈L1的一端加入第三二极管D3、第四二极管D4和第三电容C3，能有效将第一线圈L1因漏感产生的尖峰电压钳位到安全值，提高电路的稳定性，稳压效果较好，非常适合推广使用。

本实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管，第一MOS管M1为N沟道MOS管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1和第二三极管Q2也可以采用PNP型三极管，第一MOS管M1也可以采用P沟道MOS管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该电源模块5还包括第四电容C4，第四电容C4的一端与第一MOS管M1的栅极连接，第四电容C4的另一端与第二三极管Q2的集电极连接。第四电容C4为耦合电容，用于防止第一MOS管M1与第二三极管Q2之间的干扰，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第四电容C4的电容值为420pF，当然，在实际应用中，第四电容C4的电容值可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，该电源模块5还包括第五二极管D5，第五二极管D5的阳极与第一稳压二极管D1的阴极连接，第五二极管D5的阴极与运算放大器A的负极电源端连接。第五二极管D5为限流二极管，用于进行限流保护，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第五二极管D5的型号为E-202，当然，在实际应用中，第五二极管D5也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

本实施例中，该电源模块5还包括第十电阻R10，第十电阻R10的一端与第三二极管D3的阳极连接，第十电阻R10的另一端与运算放大器A的同相输入端连接。第十电阻R10为限流电阻，用于进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第十电阻R10的阻值为36kΩ，当然，在实际应用中，第十电阻R10的阻值可以根据具体情况进行相应调整。

本实施例中，上述光照度采集单元1、继电器4、单片机21、ADC模块22、UART模块23、EEPROM24、I/O接口25和RTC时钟模块26均采用现有技术中能够实现其功能的任意结构。

总之，本实施例中，该电源模块5相对于传统单灯控制器的内部供电电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该电源模块5中设有限流电阻，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带有光照度检测的单灯控制器，其特征在于，包括光照度采集单元、控制单元、无线通信模块、继电器和电源模块，所述控制单元包括单片机、ADC模块、UART模块、EEPROM、I/O接口和RTC时钟模块，所述光照度采集单元与所述ADC模块连接，所述ADC模块、UART模块、EEPROM、I/O接口和RTC时钟模块均与所述单片机连接，所述无线通信模块与所述UART模块连接，所述继电器与所述I/O接口连接，所述电源模块与所述单片机连接；

所述电源模块包括直流电源、第一电阻、第一稳压二极管、第一电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第二三极管、第一MOS管、第二二极管、第一线圈、第二电容、第三电容、第五电阻、第六电阻、运算放大器、第三二极管、第四二极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻和电压输出端，所述直流电源分别与所述第一电阻的一端、第二电阻的一端、第四电阻的一端和第一MOS管的漏极连接，所述第一电阻的另一端分别与所述运算放大器的负极电源端、第一稳压二极管的阴极、第七电阻的一端、第一电容的一端和第九电阻的一端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第二电阻的另一端分别与所述第三电阻的一端和第一三极管的基极连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第四电阻的另一端分别与所述第一三极管的集电极、第一MOS管的栅极和第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极均接地，所述第九电阻的另一端与所述运算放大器的正极电源端连接；

所述第二三极管的基极分别与所述第二电容的一端和第五电阻的一端连接，所述运算放大器的输出端分别与所述第二电容的另一端、第五电阻的另一端和第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述第七电阻的另一端与所述运算放大器的反相输入端连接，所述第一MOS管的源极分别与所述第二二极管的阴极和第一线圈的一端连接，所述第二二极管的阳极接地，所述第一线圈的另一端分别与所述第三电容的一端、第三二极管的阳极、运算放大器的同相输入端和第八电阻的一端连接，所述第三电容的另一端接地，所述第三二极管的阴极与所述第四二极管的阴极连接，所述第四二极管的阳极接地，所述第八电阻的另一端与所述电压输出端连接，所述第九电阻的阻值为29kΩ。

2.根据权利要求1所述的带有光照度检测的单灯控制器，其特征在于，所述电源模块还包括第四电容，所述第四电容的一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第四电容的另一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第四电容的电容值为420pF。

3.根据权利要求2所述的带有光照度检测的单灯控制器，其特征在于，所述电源模块还包括第五二极管，所述第五二极管的阳极与所述第一稳压二极管的阴极连接，所述第五二极管的阴极与所述运算放大器的负极电源端连接，所述第五二极管的型号为E-202。

4.根据权利要求3所述的带有光照度检测的单灯控制器，其特征在于，所述电源模块还包括第十电阻，所述第十电阻的一端与所述第三二极管的阳极连接，所述第十电阻的另一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述第十电阻的阻值为36kΩ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的带有光照度检测的单灯控制器，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管，所述第一MOS管为N沟道MOS管。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的带有光照度检测的单灯控制器，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。