CN210241420U - 一种智能路灯 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能路灯，涉及路灯领域，其包括太阳灯电池板、蓄电池、照明灯和智能供电系统，智能供电系统包括亮度检测模块、电量检测模块、亮度信号处理模块和电量信号处理模块、控制切换模块和市电供电模块，亮度检测模块和电量检测模块分别用于检测环境光亮度和蓄电池内的剩余电量，当环境光亮度小于亮度预设值且蓄电池内的剩余电量大于电量预设值时，蓄电池提供电能给照明灯；当环境光亮度小于亮度预设值且蓄电池内的剩余电量小于电量预设值时，市电供电模块提供电能给照明灯，当环境光大于亮度预设值并延时预设时间后自动停止市电供电，实现太阳能路灯的智能供电，方便人们的夜间出行。
Description
技术领域
本实用新型涉及路灯的技术领域，尤其是涉及一种智能路灯。
背景技术
路灯泛指交通照明中路面照明范围内的灯具，在全世界的用电量中，路灯照明消耗约19%。太阳能路灯以其环保、节能的优势正逐渐替代传统的城市照明路灯。太阳能路灯的工作原理为：白天路灯在智能控制器的控制下，太阳能电池板经过太阳光的照射，吸收太阳能光并转换成电能，白天太阳能电池板向蓄电池充电，晚上蓄电池提供电力给路灯光源供电，实现照明功能。
现有的太阳能路灯大多为单电源供电，当长期处于阴雨天气时，蓄电池内储存电量不足，直接导致路灯失电熄灭，给夜间出行的人带来极大不便。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种智能路灯，为路灯提供多种供电模式，防止路灯在蓄电池电量不足时失电熄灭。
本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种智能路灯，包括照明灯、太阳能电池板、与太阳能电池板连接的蓄电池，还包括市电连接单元、连接于太阳能电池板和市电连接单元的备用电池以及切换模块，所述切换模块包括：
亮度检测单元，用于检测环境光亮度并输出与环境光亮度呈正比的亮度检测信号；
启动单元，连接所述亮度检测单元，用于接收所述亮度检测信号，当亮度检测信号小于亮度预设信号时输出高电平的启动信号；
蓄电池电量检测单元，连接所述蓄电池并输出对应蓄电池电量的蓄电池电量检测信号；
蓄电池比较单元，连接蓄电池电量检测单元，用于接收蓄电池电量检测信号，当蓄电池电量检测信号小于蓄电池电量预设值时输出高电平的蓄电池失电信号；
市电断电检测单元，连接市电连接单元，用于检测市电供电状态并在市电断电时输出断电检测信号；
切换单元，连接启动单元、蓄电池比较单元和市电断电检测单元，当仅接受到启动信号时，连通蓄电池和照明灯；当仅接收到启动信号和蓄电池失电信号时，连通市电连接单元和照明灯；当仅接受到启动信号、蓄电池失电信号和断电检测信号时连通备用电池和照明灯。
通过采用以上技术方案，太阳能电池板吸收太阳能并将电能输送至蓄电池内进行储存；亮度检测单元检测环境光亮度并输出对应环境光亮度的亮度检测信号，当亮度检测信号小于亮度预设信号时，蓄电池首先连通照明灯并使照明灯开始照明；当蓄电池电量检测信号小于蓄电池预设电量信号时，说明蓄电池电量已不能保证照明灯有足够亮度，市电连接单元联通照明灯并使照明灯照明；当市电断电时，备用电池连通照明灯，常态下，备用电池连接太阳能电池板和市电连接单元，从而通过太阳能电池板和市电充电。通过为路灯提供多种供电模式，防止路灯在蓄电池电量不足时失电熄灭。
本实用新型进一步设置为：所述亮度检测单元，包括连接电源正极的分压电阻以及连接分压电阻和电源负极的光敏电阻，所述分压电阻和光敏电阻耦接的节点输出所述亮度检测信号。
通过采用以上技术方案，在不同环境光亮度下，光敏电阻阻值不同，环境光亮度越大，光敏电阻阻值越小，根据光敏电阻的这一特性实现对环境光亮度的检测并输出响应于不同环境光亮度的亮度检测信号。
本实用新型进一步设置为：所述启动单元包括：
亮度预设单元，用于设定亮度预设值并输出对应亮度预设值的亮度预设信号；
亮度比较器，所述亮度比较器的同相输入端耦接所述亮度预设单元，所述亮度比较器的反相输出端耦接所述亮度检测单元，用于接收所述亮度检测信号，当所述亮度检测信号小于所述亮度预设信号时输出所述启动信号。
通过采用以上技术方案，亮度预设单元输出对应亮度预设值的亮度预设信号，当亮度检测信号小于亮度预设电压信号时输出高电平的启动信号。
本实用新型进一步设置为：所述蓄电池电量检测单元设置为型号为STC3100的电池监控芯片。
通过采用以上技术方案，实现电池芯片对蓄电池内剩余电量的检测。
本实用新型进一步设置为：所述蓄电池比较单元包括：
蓄电池电量预设单元，用于设定蓄电池电量预设值并输出对应蓄电池电量预设值的蓄电池电量预设信号；
电量比较器，所述电量比较器的同相输入端耦接所述蓄电池电量预设单元，所述电量比较器的反相输入端耦接所述蓄电池电量检测单元，当蓄电池电量检测信号小于蓄电池电量预设信号时，电量比较器输出高电平的所述蓄电池失电信号。
通过采用以上技术方案，蓄电池电量预设单元输出对应蓄电池内电量的蓄电池电量预设信号并在蓄电池电量检测信号小于蓄电池电量预设信号时输出蓄电池失电信号。
本实用新型进一步设置为：所述市电断电检测单元包括连接电源正极的第六电阻和连接第六电阻和电源负极的第七电阻、第三比较器以及保护电阻和第四接触器；
所述保护电阻和第四接触器的线圈连接于市电连接单元的输出端之间；
所述第四接触器的常闭触点连接电源的正极和第三比较器的同相输入端；
所述第三比较器的反相输入端耦接第六电阻和第七电阻耦接的节点；
当市电断电时，所述第三比较器的输出端输出所述断电检测信号。
通过采用以上技术方案，实现市电供电状态的检测并在市电断电时输出断电检测信号。
本实用新型进一步设置为：所述切换单元包括太阳能供电切换单元、市电供电切换单元和备用电池供电切换单元；
太阳能供电切换单元，包括第一非门、第一与门、第一三极管和第一接触器，所述第一非门的输入端耦接所述蓄电池比较单元单元，所述第一与门的两个输入端分别耦接启动单元和第一非门的输出端，所述第一三极管的集电极连接于电源正极，所述第一三极管的发射极通过所述第一接触器的线圈连接于电源的负极，所述第一三极管的基极耦接第一与门的输出端，所述第一接触器的常开触点与照明灯串联在蓄电池两端；
市电供电切换单元，包括第二与门、第二三极管和第二接触器，所述第二与门的两个输入端分别耦接所述启动单元和所述蓄电池比较单元，所述第二三极管的集电极连接于电源正极，所述第二三极管的发射极通过所述第二接触器的线圈连接于电源的负极，所述第二三极管的基极耦接第二与门的输出端，第二接触器的常开触点与照明灯串联在市电连接单元的两个输出端；
备用电池供电切换单元，包括第三与门、第三三极管和第三接触器，所述第三与门的三个输入端分别耦接所述启动单元、所述蓄电池比较单元和所述市电断电检测单元，所述第三三极管的集电极连接于电源正极，所述第三三极管的发射极通过所述第三接触器的线圈连接于电源的负极，所述第三三极管的基极耦接第三与门的输出端，所述第三接触器的常开触点与照明灯串联在备用电池两端。
通过采用以上技术方案，当切换单元接收到来自检测单元的不同信号时，第一三极管、第二三极管或第三三极管分别导通，使太阳能供电切换单元、市电供电切换单元或备用电池供电切换单元连通照明灯并使照明灯照明，实现照明灯的供电切换。
本实用新型进一步设置为：所述第一与门和所述第二与门均设置为型号为CD4081的与门芯片，所述第三与门设置为型号为CD4073的与门芯片。
本实用新型进一步设置为：所述路灯包括有一根竖直的灯杆，所述备用电池连接有用于显示备用电池电量的显示模块和用于从备用电池中输出电能的充电口，所述显示模块和充电口均设置在所述灯杆的外侧。
通过采用以上技术方案，显示模块显示备用电池内的电量，当备用电池内储存有电能时，通过充电口输出电能，方便充电，丰富智能路灯的功能。
综上所述，本实用新型的有益技术效果为：
1．通过蓄电池、市电连接单元和备用电池连通照明灯并给照明灯供电，为路灯提供多种供电模式，防止路灯在蓄电池电量不足时失电熄灭；
2．通过亮度检测单元和启动单元分别对环境光亮度进行检测并当亮度检测信号小于亮度预设信号时输出启动信号，进而调节照明灯的照明，减少电能浪费，且调节方式简单，使用方便；
3．通过设置显示模块和充电口，方便行人充电，丰富智能路灯的功能。
附图说明
图1是智能路灯的结构示意图；
图2是智能路灯的控制系统图；
图3是智能路灯的控制电路图一；
图4是智能路灯的控制电路图二；
图5是市电断电检测单元的连接示意图。
图中：1、照明灯；2、太阳能电池板；3、显示屏；4、充电口；5、市电连接单元；6、亮度检测单元；7、启动单元；8、蓄电池比较单元；9、市电断电检测单元；10、切换单元；101、太阳能供电切换单元；102、市电供电切换单元；103、备用电池供电切换单元；11、灯杆。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
参照图1和图2，为本实用新型公开的一种智能路灯，包括竖直设置的灯杆11，设置于灯杆11顶部的照明灯1、设置于灯杆11顶部用于储存太阳能并将太阳能转化为电能的太阳能电池板2、设置于灯杆11内部并与太阳能电池板2连接的用于储存电能并为照明灯1提供电能的蓄电池、设置于灯杆11内部并用于在蓄电池内电量不足时为照明灯1提供电能的市电连接单元5、连接于太阳能电池板2和市电连接单元5的用于在蓄电池内电量不足以及市电断电时为照明灯1提供电能的备用电池以及用于切换蓄电池、市电连接单元5或备用电池为照明灯1供电的切换模块。使用时，蓄电池、市电连接单元5和备用电池为照明灯1提供多种供电模式，根据需要切换照明灯1的供电方式，使照明灯1在需要照明期间持续照明，防止蓄电池电量不足时照明灯1失电熄灭。
参照图1，灯杆11的外侧设置有连接备用电池用于显示备用电池电量的显示屏3以及连接于备用电池用于从备用电池输出电能的充电口4，方便行人充电，丰富智能路灯的功能。
参照图2至图4，切换模块包括亮度检测单元6、启动单元7、蓄电池电量检测单元、蓄电池比较单元8、市电断电检测单元9和切换单元10。
参照图4，亮度检测单元6包括连接电源正极的分压电阻R1和连接分压电阻R1和电源负极的光敏电阻Ra，当环境光亮度发生变化时，光敏电阻Ra阻值发生变化，分压电阻R1和光敏电阻Ra耦接的节点输出与环境光的亮度呈正比的亮度检测信号，实现环境光亮度的检测。
参照图4，启动单元7包括亮度预设单元和亮度比较器D1，亮度预设单元包括连接于电源正极的电阻R2、连接于电阻R2和电源负极的电阻R3，电阻R2和电阻R3耦接的节点输出对应亮度预设值的亮度预设信号，亮度比较器D1的同相输入端耦接电阻R2和电阻R3耦接的节点，亮度比较器D1的反相输入端耦接分压电阻R1和光敏电阻Ra耦接的节点，当亮度检测信号小于亮度预设信号时输出高电平的启动信号。
蓄电池电量检测单元设置为型号为STC3100的电池监控芯片，STC3100的电池监控芯片连接蓄电池，实现对蓄电池内剩余电量的检测并输出与蓄电池电量呈正比的蓄电池电量检测信号。
参照图4，蓄电池比较单元8包括蓄电池电量预设单元和电量比较器D2，蓄电池电量预设单元包括连接于电源正极的电阻R4、连接于电阻R4和电源负极的电阻R5，电阻R4和电阻R5耦接的节点输出对应蓄电池电量预设值的蓄电池电量预设信号，电量比较器D2的同相输入端耦接电阻R4和电阻R5耦接的节点，电量比较器D2的反相输入端耦接STC3100的电池监控芯片，当蓄电池电量检测信号小于蓄电池电量预设信号时，电量比较器D2输出高电平的蓄电池失电信号，当蓄电池电量检测信号大于蓄电池电量预设信号时，电量比较器D2输出低电平的蓄电池电量剩余信号，。
参照图4和图5，市电断电检测单元9包括连接电源正极的电阻R6、连接电阻R6和电源负极的电阻R7、第三比较器D3以及保护电阻Rb和接触器KM4，接触器KM4的常闭触点KM4-1连接电源的正极和第三比较器D3的同相输入端，第三比较器D3的反相输入端耦接电阻R6和电阻R7耦接的节点，保护电阻Rb和接触器KM4的线圈连接市电连接单元5的输出端之间。当市电断电时，接触器KM4的线圈得电，常闭触点KM4-1闭合，第三比较器D3的输出端输出断电检测信号，实现市电供电状态的检测。
参照图3和4，切换单元10包括太阳能供电切换单元101、市电供电切换单元102和备用电池供电切换单元103。
参照图3和图4，太阳能供电切换单元101，包括非门N2、与门A1、NPN型的三极管Q1和接触器KM1，非门N2的输入端耦接亮度比较器D1的输出端，与门A1的两个输入端分别耦接亮度比较器D1和非门N2的输出端，三极管Q1的基极耦接与门A1的输出端,三极管Q1的集电极连接于电源正极，三极管Q1的发射极通过接触器KM1的线圈连接于电源的负极，接触器KM1的常开触点KM1-1与照明灯1串联在蓄电池两端。当亮度检测信号小于亮度预设信号且蓄电池电量检测信号大于蓄电池电量预设信号时，与门A1输出高电平信号，三极管Q1导通，接触器KM1线圈得电，常开触点KM1-1闭合，蓄电池连通照明灯1。
参照图3至图5，市电供电切换单元102包括与门A2、NPN型的三极管Q2和接触器KM2，与门A2的两个输入端分别耦接亮度比较器D0和电量比较器D1，三极管Q2的集电极连接于电源正极，三极管Q2的发射极通过接触器KM2的线圈连接于电源的负极，三极管Q2的基极耦接与门A2的输出端，接触器KM2的常开触点KM2-1与照明灯1串联在市电连接单元5的两个输出端之间。当亮度检测信号小于亮度预设信号且蓄电池电量检测信号小于蓄电池电量预设信号时，与门A2输出高电平信号，三极管Q2导通，接触器KM2线圈得电，常开触点KM2-1闭合，市电连接单元5连通照明灯1。
参照图3和图4，备用电池供电切换单元103包括与门A3、NPN型的三极管Q3和接触器KM3，与门A3的三个输入端分别耦接亮度比较器D0的输出端、电量比较器D1的输出端和第三比较器D3的输出端，三极管Q3的集电极连接于电源正极，三极管Q3的发射极通过接触器KM3的线圈连接于电源的负极，三极管Q3的基极耦接与门A3的输出端，接触器KM3的常开触点KM3-1与照明灯1串联在备用电池的两端。当亮度检测信号小于亮度预设信号、蓄电池电量检测信号小于蓄电池电量预设信号且市电断电时，与门A3输出高电平信号，三极管Q3导通，接触器KM3线圈得电，常开触点KM3-1闭合，备用电池连通照明灯1。
本实施例的实施原理为：亮度检测单元6检测环境光的亮度并输出亮度检测信号，亮度设定单元设定亮度预设信号，STC3100电池监控芯片检测蓄电池电量信号，断电检测信号检测市电供电状态，当亮度检测信号小于亮度预设信号且蓄电池电量检测信号大于电量预设信号时，蓄电池连通照明灯1；当亮度检测信号小于亮度预设信号且蓄电池电量检测信号小于电量预设信号时，市电连接单元5连通照明灯1；当亮度检测信号小于亮度预设信号、蓄电池电量检测信号小于电量预设信号且市电断电时，备用电池连通照明灯1。
本实用新型通过蓄电池、市电连接单元5和备用电池连通照明灯1并给照明灯1供电，为路灯提供多种供电模式，防止路灯在蓄电池电量不足时失电熄灭；通过设置显示屏3和充电口4，方便行人充电，丰富智能路灯的功能；通过亮度检测单元6和启动单元7分别对环境光亮度进行检测并当亮度检测信号小于亮度预设信号时输出启动信号，进而调节照明灯1的照明，减少电能浪费，且调节方式简单，使用方便。
本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种智能路灯，包括照明灯(1)、太阳能电池板(2)、与太阳能电池板(2)连接的蓄电池，其特征在于：还包括市电连接单元(5)、连接于太阳能电池板(2)和市电连接单元(5)的备用电池以及切换模块，所述切换模块包括：
亮度检测单元(6)，用于检测环境光亮度并输出与环境光亮度呈正比的亮度检测信号；
启动单元(7)，连接所述亮度检测单元(6)，用于接收所述亮度检测信号，当亮度检测信号小于亮度预设信号时输出高电平的启动信号；
蓄电池电量检测单元，连接所述蓄电池并输出对应蓄电池电量的蓄电池电量检测信号；
蓄电池比较单元(8)，连接蓄电池电量检测单元，用于接收蓄电池电量检测信号，当蓄电池电量检测信号小于蓄电池电量预设值时输出高电平的蓄电池失电信号；
市电断电检测单元(9)，连接市电连接单元(5)，用于检测市电供电状态并在市电断电时输出断电检测信号；
切换单元(10)，连接启动单元(7)、蓄电池比较单元(8)和市电断电检测单元(9)，当仅接受到启动信号时，连通蓄电池和照明灯(1)；当仅接收到启动信号和蓄电池失电信号时，连通市电连接单元(5)和照明灯(1)；当仅接受到启动信号、蓄电池失电信号和断电检测信号时连通备用电池和照明灯(1)。
2.根据权利要求1所述的一种智能路灯，其特征在于：所述亮度检测单元(6)，包括连接电源正极的分压电阻以及连接分压电阻和电源负极的光敏电阻，所述分压电阻和光敏电阻耦接的节点输出所述亮度检测信号。
3.根据权利要求1所述的一种智能路灯，其特征在于：所述启动单元(7)包括：
亮度预设单元，用于设定亮度预设值并输出对应亮度预设值的亮度预设信号；
亮度比较器，所述亮度比较器的同相输入端耦接所述亮度预设单元，所述亮度比较器的反相输出端耦接所述亮度检测单元(6)，用于接收所述亮度检测信号，当所述亮度检测信号小于所述亮度预设信号时输出所述启动信号。
4.根据权利要求1所述的一种智能路灯，其特征在于：所述蓄电池电量检测单元设置为型号为STC3100的电池监控芯片。
5.根据权利要求1所述的一种智能路灯，其特征在于：所述蓄电池比较单元(8)包括：
蓄电池电量预设单元，用于设定蓄电池电量预设值并输出对应蓄电池电量预设值的蓄电池电量预设信号；
电量比较器，所述电量比较器的同相输入端耦接所述蓄电池电量预设单元，所述电量比较器的反相输入端耦接所述蓄电池电量检测单元，当蓄电池电量检测信号小于蓄电池电量预设信号时，电量比较器输出高电平的所述蓄电池失电信号。
6.根据权利要求1所述的一种智能路灯，其特征在于：所述市电断电检测单元(9)包括连接电源正极的第六电阻和连接第六电阻和电源负极的第七电阻、第三比较器以及保护电阻和第四接触器；
所述保护电阻和第四接触器的线圈连接于市电连接单元(5)的输出端之间；
所述第四接触器的常闭触点连接电源的正极和第三比较器的同相输入端；
所述第三比较器的反相输入端耦接第六电阻和第七电阻耦接的节点；
当市电断电时，所述第三比较器的输出端输出所述断电检测信号。
7.根据权利要求1所述的一种智能路灯，其特征在于：所述切换单元(10)包括太阳能供电切换单元(101)、市电供电切换单元(102)和备用电池供电切换单元(103)；
太阳能供电切换单元(101)，包括第一非门、第一与门、第一三极管和第一接触器，所述第一非门的输入端耦接所述蓄电池比较单元单元，所述第一与门的两个输入端分别耦接启动单元和第一非门的输出端，所述第一三极管的集电极连接于电源正极，所述第一三极管的发射极通过所述第一接触器的线圈连接于电源的负极，所述第一三极管的基极耦接第一与门的输出端，所述第一接触器的常开触点与照明灯串联在蓄电池两端；
市电供电切换单元(102)，包括第二与门、第二三极管和第二接触器，所述第二与门的两个输入端分别耦接所述启动单元和所述蓄电池比较单元，所述第二三极管的集电极连接于电源正极，所述第二三极管的发射极通过所述第二接触器的线圈连接于电源的负极，所述第二三极管的基极耦接第二与门的输出端，第二接触器的常开触点与照明灯串联在市电连接单元的两个输出端；
备用电池供电切换单元(103)，包括第三与门、第三三极管和第三接触器，所述第三与门的三个输入端分别耦接所述启动单元、所述蓄电池比较单元和所述市电断电检测单元，所述第三三极管的集电极连接于电源正极，所述第三三极管的发射极通过所述第三接触器的线圈连接于电源的负极，所述第三三极管的基极耦接第三与门的输出端，所述第三接触器的常开触点与照明灯串联在备用电池两端。
8.根据权利要求7所述的一种智能路灯，其特征在于：所述第一与门和所述第二与门均设置为型号为CD4081的与门芯片，所述第三与门设置为型号为CD4073的与门芯片。
9.根据权利要求1所述的一种智能路灯，其特征在于：所述路灯包括有一根竖直的灯杆(11)，所述备用电池连接有用于显示备用电池电量的显示模块(3)和用于从备用电池中输出电能的充电口(4)，所述显示模块(3)和充电口(4)均设置在所述灯杆(11)的外侧。
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| CN112886660A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-01 | 浙江阳光照明灯具有限公司 | 一种市电补充供电的太阳能led灯控制方法和电路 |
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20200403 Termination date: 20210919 |