CN209151408U - 一种路灯驱动设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种路灯驱动设备，该驱动设备包括处理器、继电器驱动模块和调光输出模块，继电器驱动模块,与处理器相连接，接收来自处理器的控制信号，用于控制路灯灯具的开关灯。调光输出模块,与处理器相连接，接收来自处理器的1KHz占空比为0‑100%的脉冲宽度调制信号，处理器用于指令和数据的接收和发送。本实用新型能够实现照明灯具的开关控制、大功率灯具调光，通过简单的电路设计即保证了设备的高可靠性、简化了生产工艺流程、又降低了设备器件成本和生产成本，同时还能够控制路灯灯杆上挂载的用电设备供电和设备故障的检测。

Description

一种路灯驱动设备

技术领域

本实用新型涉及智慧照明、智慧城市领域，尤其是一种路灯驱动设备。

背景技术

在道路照明领域，大部分的路灯灯具采用交流接触器进行回路开关控制，通过定时时控设备控制接触器给路灯回路供电实现路灯灯具的供电开关，该路灯控制方法即不能实现路灯的独立开关控制，也不能实现路灯的调光控制，同时对回路中的路灯出现灭灯故障也不能及时发现，使得路灯维护需要投入大量的人力物力。

在家居照明领域和工业园区、厂房照明领域，大部分灯具采用墙面开关、合闸按钮灯进行手动开关，在使用过程中经常出现人员离开后照明灯具依然处于亮灯状态，即浪费的电能，又减少照明灯具的寿命。

当前市场上有部分的厂商为了实现路灯的自动化开关控制，设计的单灯控制器虽然能够实现自动化的照明灯具的开关控制和灯具的故障检测，但是这些产品几乎都采用电能计量芯片检测照明灯具耗电功率，根据灯具耗电功率来判断灯具是否故障；这些电能计量芯片通常外围电路复杂，价格昂贵，导致控制器故障点多，容易损坏；同时对于电能计量的电流、电压、功率、电能等参数，生产时每个设备都需要进行单独的计量校正，且校正仪器价格昂贵，生产工艺流畅复杂，导致生产成本高昂；有的电能计量芯片外围电路采用隔离的电流互感器和电压互感器进行电能参数采样，但这种单灯控制器通常体积较大，且隔离电流互感器和电压互感器缺一不可；有的电能计量芯片外围电路采用非隔离分压电路进行电能参数采样，但这种单灯控制器由于没有采用隔离电路，很容易导致其自身被线路上的感应雷电击坏或者线路上的高压静电、浪涌脉冲群击坏，这类单灯控制器在使用时需要额外配置昂贵的防雷模块才能保证其安全可靠的工作。

当前市场上的照明灯具通常对单灯控制器并不需要那么复杂那么高精度的电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因素、电能统计等参数的采样，通常仅仅需要开关控制和灭灯故障判断即可，即是对于大功率灯具也仅仅需要一个调光功能，从电路设计可靠性角度出发，单灯控制器电路越简单，其故障率越低。

当前路灯灯杆上挂载了众多用电设备如摄像头、4G、5G微站、交通雷达等，这些设备都借用路灯的电源供电，为了保证设备白天供电时，路灯灯泡处于关闭状态，通常需要改单独给用电设备铺设供电电缆，施工工程量巨大。上述提到的这些缺陷已经成为了急需解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题,本实用新型设计了一种电路简单的路灯驱动设备，能够实现照明灯具的开关控制、大功率灯具调光，通过简单的电路设计即保证了设备的高可靠性、简化了生产工艺流程、又降低了设备器件成本和生产成本。

本实用新型采用了如下技术方案：

一种路灯驱动设备，该驱动设备包括处理器、继电器驱动模块和调光输出模块，其特征在于：

继电器驱动模块,与处理器相连接，接收来自处理器的控制信号，用于控制路灯灯具的开关灯；

调光输出模块,与处理器相连接，接收来自处理器的1KHz占空比为0-100%的脉冲宽度调制信号；

处理器，用于指令和数据的接收和发送，并控制继电器驱动模块实现路灯的开关灯控制，控制调光输出模块实现0-10V调光输出。

进一步的，所述继电器驱动模块通过一个三极管驱动一个12V的继电器实现路灯灯具的供电和断电。

进一步的，所述调光输出模块中包括由R803、R804、C801、R805、C802和R824组成的两级RC电容充放电电路。

进一步的，所述继电器驱动模块采用光耦LTV817对三极管进行隔离控制使继电器初级线圈两端产生电压，最后继电器次级导通，继电器次级初始默认为常闭，即3与5脚导通，当ST_K_O1输入高电平时，光耦次级导通，通过上拉A_DC12V的电压驱动，Q901导通，继电器的初级线圈与A_DC12V并接，继电器开关发生翻转，3脚与4脚导通，5脚悬空，与5脚连接的回路断开。

进一步的，所述处理器采用STM32F103RCT6芯片。

本实用新型的有益效果是：能够实现照明灯具的开关控制、大功率灯具调光，通过简单的电路设计即保证了设备的高可靠性、简化了生产工艺流程、又降低了设备器件成本和生产成本，同时还能够控制路灯灯杆上挂载的用电设备供电和设备故障的检测。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是路灯驱动设备的结构示意图；

图2是调光输出模块的电路示意图；

图3是继电器驱动模块的电路示意图；

图4是处理器的电路示意图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

图1是路灯驱动设备的结构示意图。该驱动设备包括处理器、继电器驱动模块和调光输出模块。

图2是调光输出模块的电路示意图。本实用新型的调光输出模块,与处理器相连接，接收来自处理器的1KHz占空比为0-100%的脉冲宽度调制信号，该脉冲宽度调制信号对两级电容充放电后输出给一个运算放大器做跟随驱动输出0-10V可调电压，该可调电压连接路灯灯具的驱动电源可以实现路灯功率和照度的调光控制，从而实现调光节能的目的。

该调光输出模块中包括由R803、R804、C801、R805、C802和R824组成的两级RC电容充放电电路，用两级是为了让电压变化更趋于平稳，PWM_OUT1_V输出3.3V PWM波，通过不同的占空比调节Q801的关断时间，让电容充放电时间发生变化导致输出1-10V可调，运放U801做一级跟随电路提高输出带负载能力，能够保证输出电压负载能力保持40mA，如果还要更大的带载能力，可以加上Q802，去掉R808，这样可以由A_DC12V提供更大的负载电流，D801为TVS管，防止调光的电路和光源驱动之间有瞬间大电压的干扰，R810和R811组成1-10V输出反馈回路，由于供电电压A_DC12V的大小会影响到1-10V的固定稳定输出，为保证固定电压稳定输出，加一个反馈电路，单片机通过PWM_ CHK _ADC_ 5端口采样反馈，自动调节占空比，输出稳定调光电压。

反馈调节方式如下：默认状态下假定供电电压为12V，那么PWM_OUT1_V占空比为2%，输出为10V，如果实际供电电压为大于12V，那么2%的占空比下输出的电压将大于10V，通过反馈采样得知不是我们需要的10V，将增大占空比，直到输出稳定10V，反之如果供电电压小于12V，2%的占空比输出的电压将小于10V，通过反馈调节减小占空比，直到输出稳定10V，占空比不再变化。

图3是继电器驱动模块的电路示意图。本实用新型的继电器驱动模块,与处理器相连接，接收来自处理器的控制信号，用于控制路灯灯具的开关灯，通过一个三极管驱动一个12V的继电器实现路灯灯具的供电和断电，通过远程无线指令可以实现路灯灯具的开灯和关灯操作，为了增加路灯的安全可靠性，本实用新型将继电器的常开NO、常闭NC触点通过引线连接到输出接线端子，对于不同的应用采用不同的连接出线方式，对于常规的道路路灯照明，采用常闭NC触点给路灯灯具供电，保证默认上电就是开灯状态，需要关灯时通过远程无线关灯指令控制继电器触点断开来完成关灯，在设备运行过程中出现电源故障或者继电器控制故障时，继电器自动恢复到常闭NC触点状态，保证了设备故障后路灯灯具依然是开灯状态，避免道路照明灭灯的问题出现；对于默认为关灯的应用采用常开NO触点给路灯灯具供电，保证了在设备故障和继电器控制故障时，继电器自动恢复到常开NO触点状态，保证了设备故障后灯具为关灯状态。

继电器驱动模块，采用光耦LTV817对三极管进行隔离控制使继电器初级线圈两端产生电压，最后继电器次级导通，继电器次级初始默认为常闭，即3与5脚导通，当ST_K_O1输入高电平时，光耦次级导通，通过上拉A_DC12V的电压驱动，Q901导通，继电器的初级线圈与A_DC12V并接，继电器开关发生翻转，3脚与4脚导通，5脚悬空，与5脚连接的回路断开。

图4是处理器的电路示意图。本实用新型的处理器主要用来完成无线指令和数据的接收和发送，并根据指令控制继电器驱动模块实现路灯的开关灯控制，控制调光输出模块实现0-10V调光输出。

处理器采用STM32F103RCT6芯片，该芯片中存储器容量256KB，SRAM为48KB，支持3组SPI接口，2组I²C，5组USART，1组USB，1组CAN，51个GPIO口，16路ADC，2路DAC，最大速度可以达到72M。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本实用新型实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，光介质、或者半导体介质等。

Claims (5)

1.一种路灯驱动设备，该驱动设备包括处理器、继电器驱动模块和调光输出模块，其特征在于：

继电器驱动模块,与处理器相连接，接收来自处理器的控制信号，用于控制路灯灯具的开关灯；

调光输出模块,与处理器相连接，接收来自处理器的1KHz占空比为0-100%的脉冲宽度调制信号；

处理器，用于指令和数据的接收和发送，并控制继电器驱动模块实现路灯的开关灯控制，控制调光输出模块实现0-10V调光输出。

2.根据权利要求1所述的路灯驱动设备，其特征在于：

所述继电器驱动模块通过一个三极管驱动一个12V的继电器实现路灯灯具的供电和断电。

3.根据权利要求1所述的路灯驱动设备，其特征在于：

所述调光输出模块中包括由R803、R804、C801、R805、C802和R824组成的两级RC电容充放电电路。

4.根据权利要求1所述的路灯驱动设备，其特征在于：

所述继电器驱动模块采用光耦LTV817对三极管进行隔离控制使继电器初级线圈两端产生电压，最后继电器次级导通，继电器次级初始默认为常闭，即3与5脚导通，当ST_K_O1输入高电平时，光耦次级导通，通过上拉A_DC12V的电压驱动，Q901导通，继电器的初级线圈与A_DC12V并接，继电器开关发生翻转，3脚与4脚导通，5脚悬空，与5脚连接的回路断开。

5.根据权利要求1所述的路灯驱动设备，其特征在于：所述处理器采用STM32F103RCT6芯片。