CN211352549U

CN211352549U - 一种物联网太阳能灯具控制器

Info

Publication number: CN211352549U
Application number: CN201921589483.8U
Authority: CN
Inventors: 黄先和; 山战胜; 徐勇; 黄浩
Original assignee: Zhongshan Zhituo Lighting Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Zhongshan Zhituo Lighting Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2020-08-25
Anticipated expiration: 2029-09-23

Abstract

本实用新型公开了一种物联网太阳能灯具控制器，包括电源部分电路、外围接口电路、升压驱动部分电路、通讯部分电路及控制部分电路，所述外围接口电路的输出端与所述升压驱动部分电路的输入端电连接，所述升压驱动部分电路的输出端、电源部分电路的输出端及通讯部分电路的输出端均与所述控制部分电路的输入端电连接。本实用新型具备电池的充放电管理功能，稳定性较高、工作效率较高、使用寿命较长。

Description

一种物联网太阳能灯具控制器

技术领域

本实用新型涉及新能源太阳能灯具技术领域，特别涉及一种物联网太阳能灯具控制器。

背景技术

太阳能灯具控制器是对太阳能板、蓄电池和灯具三者随实际昼夜光环境的变化，实现对灯具的自动控制及对电池的过充过放保护，实现太阳能灯具照明系统的智能化控制。随着当今节能环保及新兴能源的发展，新能源开发中的太阳能作为未来发展的大趋势，太阳能灯具也就成为节能环保产业下的衍生产品。通常的太阳能控制器是用在内部编写了程序的单片机来实现自动化智能控制。目前市场上的太阳能控制器大多数是集成在LED光源铝基板上的，这种在使用寿命上大大的影响了电子元器件的寿命，而且在光源板工作时最高温度可以达到 100摄氏度，会导致部分元件失去工作能力。市场上大部分的太阳能控制器不具备电池的充放电管理功能，往往容易导致电池在使用过程中爆炸起火的现象和过放电导致电池永久损坏的现象。有部分太阳能控制器在过放电后不能正常启动，导致太阳能控制器不能工作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种物联网太阳能灯具控制器，具备电池的充放电管理功能，稳定性较高、工作效率较高、使用寿命较长。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种物联网太阳能灯具控制器，包括电源部分电路、外围接口电路、升压驱动部分电路、通讯部分电路及控制部分电路，所述外围接口电路的输出端与所述升压驱动部分电路的输入端电连接，所述升压驱动部分电路的输出端、电源部分电路的输出端及通讯部分电路的输出端均与所述控制部分电路的输入端电连接。

优选地，所述控制部分电路包括单片机芯片U3、电容C5、电阻R11及二极管D3，所述电容C5的一端与单片机芯片U3的第一引脚连接，所述电阻R11的一端与单片机芯片U3的第六引脚连接，所述电阻R11的另一端与二极管D3的阳极连接，所述二极管D3的阴极及电容C5的另一端均接地。

优选地，所述电源部分电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、三极管Q1及电源控制芯片U2，所述二极管D1的阳极及二极管D2的阳极均与电阻R2的一端连接，所述二极管D1的阴极与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极与电阻R1的一端连接，所述二极管D2的阴极、电阻R1的另一端及电阻R3的一端均与所述电源控制芯片U2的第一引脚连接，所述电阻R3的另一端、电阻R2的另一端、电阻R4的一端及电容C2的一端均与电源控制芯片U2的第四引脚连接，所述电阻R6的一端与电源控制芯片U2的第五引脚连接，所述电阻R4的另一端、电阻R5的一端及电容C1的一端均与所述单片机芯片U3的第五引脚连接，所述电源控制芯片U2的第三引脚与所述单片机芯片U3的第一引脚连接，所述电阻R5的另一端、电阻R6的另一端、电容C1的另一端、电容C2的另一端及三极管Q1的发射极均接地。

优选地，所述通讯部分电路包括烧录接口P1，所述烧录接口P1的第一引脚与所述单片机芯片U3的第一引脚连接，所述烧录接口P1的第二引脚与单片机芯片U3的第三引脚连接，所述烧录接口P1的第三引脚与单片机芯片U3的第二引脚连接，所述烧录接口P1的第四引脚接地。

优选地，所述升压驱动部分电路包括电感L1、稳压管D4、电容C3、电容C4、电阻R8、电阻R9、电阻R10及升压芯片U1，所述电感L1的一端及升压芯片U1的第五引脚均与所述单片机芯片U3的第一引脚连接，所述电感L1的另一端及稳压管D4的阳极均与升压芯片U1的第一引脚连接，所述升压芯片U1的第四引脚经电阻R8与所述单片机芯片U3的第七引脚连接，所述稳压管D4的阴极、电容C3的一端及电阻R9的一端均与电容C4的一端连接，所述电阻 R9的另一端、电阻R10的一端及电容C3的另一端均与升压芯片U1的第三引脚连接，所述电阻R10的另一端及电容C4的另一端均接地。

优选地，所述外围接口电路包括电池接口、LED接口、电阻R7及太阳能输入接口，所述电池接口的第二引脚与所述电感L1的一端连接，所述LED接口的第二引脚与所述电容C4的一端连接，所述LED接口的第一引脚经电阻R7接地，所述太阳能输入接口的第二引脚及电池接口的第一引脚均接地。

采用上述技术方案，本实用新型提供的一种物联网太阳能灯具控制器，该物联网太阳能灯具控制器中的外围接口电路的输出端与升压驱动部分电路的输入端电连接，该升压驱动部分电路的输出端、电源部分电路的输出端及通讯部分电路的输出端均与控制部分电路的输入端电连接，该外围接口电路用于焊接或插接蓄电池、太阳能电池板及LED光源板等，该电源部分电路用于给锂电池充电并检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪，负载和驱动串连在一起，在输出电压基本稳定的条件下，通过改变驱动的占空比，来改变通过电阻的平均电流，因此产生了电流的扰动，同时，光伏电池的输出电流电压亦将随之变化，通过测量扰动前后光伏电池输出功率和电压的变化，以决定下一周期的扰动方向，当扰动方向正确时太阳能光能板输出功率增加，下周期继续朝同一方向扰动，反之，朝反方向扰动，如此，反复进行着扰动与观察来使太阳能光电板输出达最大功率点；通过该升压驱动部分电路能够增强该物联网太阳能灯具控制器的抗干扰性，避免了电池在使用过程中爆炸起火的现象和过放电导致电池永久损坏的现象，稳定性高，该电源部分电路采用分段式充电保护，能够有效延长蓄电池的使用寿命，使用寿命较长。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图中，1-电源部分电路、2-外围接口电路、3-升压驱动部分电路、4-通讯部分电路、5- 控制部分电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，在本实用新型的结构框图中，该物联网太阳能灯具控制器包括电源部分电路1、外围接口电路2、升压驱动部分电路3、通讯部分电路4及控制部分电路5，该外围接口电路1的输出端与该升压驱动部分电路3的输入端电连接，该升压驱动部分电路3的输出端、电源部分电路1的输出端及通讯部分电路4的输出端均与该控制部分电路5的输入端电连接。可以理解的，该外围接口电路2用于焊接或插接蓄电池、太阳能电池板及LED光源板等，通过该升压驱动部分电路3能够增强该物联网太阳能灯具控制器的整体抗干扰性，避免了电池在使用过程中爆炸起火的现象和过放电导致电池永久损坏的现象，稳定性高，该电源部分电路1采用分段式充电保护，能够有效延长蓄电池的使用寿命，使用寿命较长。

具体地，图2为本实用新型的电路原理图，结合图1和图2，该电源部分电路1包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、三极管Q1及电源控制芯片U2，该二极管D1的阳极及二极管D2的阳极均与电阻R2的一端连接，该二极管D1的阴极与三极管Q1的集电极连接，该三极管Q1的基极与电阻R1的一端连接，该二极管D2的阴极、电阻R1的另一端及电阻R3的一端均与该电源控制芯片U2 的第一引脚连接，该电阻R3的另一端、电阻R2的另一端、电阻R4的一端及电容C2的一端均与电源控制芯片U2的第四引脚连接，该电阻R6的一端与电源控制芯片U2的第五引脚连接，该电阻R4的另一端、电阻R5的一端及电容C1的一端均与该单片机芯片U3的第五引脚连接，该电源控制芯片U2的第三引脚与该单片机芯片U3的第一引脚连接，该电阻R5的另一端、电阻R6的另一端、电容C1的另一端、电容C2的另一端及三极管Q1的发射极均接地；该外围接口电路2包括电池接口、LED接口、电阻R7及太阳能输入接口，该电池接口的第二引脚与该电感L1的一端连接，该LED接口的第二引脚与该电容C4的一端连接，该LED接口的第一引脚经电阻R7接地，该太阳能输入接口的第二引脚及电池接口的第一引脚均接地；该电池接口为电池输入接口，是用来焊接或插接蓄电池的；该LED接口为灯具输出接口：是用来焊接或插接LED光源板；该太阳能输入接口是用来焊接或插接太阳能电池板的。该升压驱动部分 3电路包括电感L1、稳压管D4、电容C3、电容C4、电阻R8、电阻R9、电阻R10及升压芯片 U1，该电感L1的一端及升压芯片U1的第五引脚均与该单片机芯片U3的第一引脚连接，该电感L1的另一端及稳压管D4的阳极均与升压芯片U1的第一引脚连接，该升压芯片U1的第四引脚经电阻R8与该单片机芯片U3的第七引脚连接，该稳压管D4的阴极、电容C3的一端及电阻R9的一端均与电容C4的一端连接，该电阻R9的另一端、电阻R10的一端及电容C3的另一端均与升压芯片U1的第三引脚连接，该电阻R10的另一端及电容C4的另一端均接地；该控制部分电路5包括单片机芯片U3、电容C5、电阻R11及二极管D3，该电容C5的一端与单片机芯片U3的第一引脚连接，该电阻R11的一端与单片机芯片U3的第六引脚连接，该电阻R11的另一端与二极管D3的阳极连接，该二极管D3的阴极及电容C5的另一端均接地；该通讯部分电路4包括烧录接口P1，该烧录接口P1的第一引脚与该单片机芯片U3的第一引脚连接，该烧录接口P1的第二引脚与单片机芯片U3的第三引脚连接，该烧录接口P1的第三引脚与单片机芯片U3的第二引脚连接，该烧录接口P1的第四引脚接地。可以理解的，该升压芯片U1可以是SX1308芯片等，该电源控制芯片U2可以是TP4054芯片等，该单片机芯片U3 可以是STC15W201S_SOP8芯片等。控制器特点：1.内置LED驱动，输入电压最大5.5v，最高效率可达98％；2.电池3.2v/3.7v磷酸铁锂/锂电池自动识别；3.IP68防护等级(1.5m水深度，72小时正常工作)；4.分段式充电保护，速冲均充浮充，有效延长蓄电池的使用寿命； 5.256级PWM调光，参数掉电保存；6.采用专有的LED驱动芯片，电流纹波小，有效延长LED 寿命；7.完善的保护功能(输出防反接、电池过充、过放)；8.工作稳定可靠。主要功能通过测量太阳能电池板的电压，并经过特殊算法，识别白天和晚上，不需要与用户设置当前时间和外加传感器。这种方式可能在某些时候不太准确，但是可以避免用户在不同季节对时钟及开关进行调整。

具体地，该物联网太阳能灯具控制器有多种输出模式：1.通过光伏板的电压判断开关，判断光伏板电压值判断是傍晚还是清晨(如果已判断为白天，虽然未达到设定时间也会关闭 LED)；2.不管是白天还是黑夜，用户都可以使用遥控器控制灯光的亮度和定时模式；3.用户通过手机app控制LED的亮度输出，可以定时，设置亮度曲线模式。该通讯部分电路4用于下载程序接口和配置接口，此接口是用于出厂前的程序下载和参数配置使用，可以附加按键控制和升级使用，拥有此接口可以方便的升级更新，设置各种应用场景。

可以理解的，该升压驱动部分电路3主要给LED光源提供供电，当开关管导通时，电源经由电感-开关管形成回路，电流在电感中转化为磁能贮存；开关管关断时，电感中的磁能转化为电能在电感端左负右正，此电压叠加在电源正端，经由二极管-负载形成回路，完成升压功能。

可以理解的，本实用新型设计合理，构造独特，通过该电源部分电路1用于给锂电池充电并检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪，负载和驱动串连在一起，在输出电压基本稳定的条件下，通过改变驱动的占空比，来改变通过电阻的平均电流，因此产生了电流的扰动，同时，光伏电池的输出电流电压亦将随之变化，通过测量扰动前后光伏电池输出功率和电压的变化，以决定下一周期的扰动方向，当扰动方向正确时太阳能光能板输出功率增加，下周期继续朝同一方向扰动，反之，朝反方向扰动，如此，反复进行着扰动与观察来使太阳能光电板输出达最大功率点。本实用新型添加了电池过流短路保护电路，供电升压电路轻松的规避的现有技术中的上述问题，切采用分离式控制器，原理为采用光源为发热物体，大大的增加了控制器的使用寿命，能降低后期应用过程中的技术壁垒，成本较低。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种物联网太阳能灯具控制器，其特征在于：包括电源部分电路、外围接口电路、升压驱动部分电路、通讯部分电路及控制部分电路，所述外围接口电路的输出端与所述升压驱动部分电路的输入端电连接，所述升压驱动部分电路的输出端、电源部分电路的输出端及通讯部分电路的输出端均与所述控制部分电路的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的物联网太阳能灯具控制器，其特征在于：所述控制部分电路包括单片机芯片U3、电容C5、电阻R11及二极管D3，所述电容C5的一端与单片机芯片U3的第一引脚连接，所述电阻R11的一端与单片机芯片U3的第六引脚连接，所述电阻R11的另一端与二极管D3的阳极连接，所述二极管D3的阴极及电容C5的另一端均接地。

3.根据权利要求2所述的物联网太阳能灯具控制器，其特征在于：所述电源部分电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C1、电容C2、二极管D1、二极管D2、三极管Q1及电源控制芯片U2，所述二极管D1的阳极及二极管D2的阳极均与电阻R2的一端连接，所述二极管D1的阴极与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极与电阻R1的一端连接，所述二极管D2的阴极、电阻R1的另一端及电阻R3的一端均与所述电源控制芯片U2的第一引脚连接，所述电阻R3的另一端、电阻R2的另一端、电阻R4的一端及电容C2的一端均与电源控制芯片U2的第四引脚连接，所述电阻R6的一端与电源控制芯片U2的第五引脚连接，所述电阻R4的另一端、电阻R5的一端及电容C1的一端均与所述单片机芯片U3的第五引脚连接，所述电源控制芯片U2的第三引脚与所述单片机芯片U3的第一引脚连接，所述电阻R5的另一端、电阻R6的另一端、电容C1的另一端、电容C2的另一端及三极管Q1的发射极均接地。

4.根据权利要求2所述的物联网太阳能灯具控制器，其特征在于：所述通讯部分电路包括烧录接口P1，所述烧录接口P1的第一引脚与所述单片机芯片U3的第一引脚连接，所述烧录接口P1的第二引脚与单片机芯片U3的第三引脚连接，所述烧录接口P1的第三引脚与单片机芯片U3的第二引脚连接，所述烧录接口P1的第四引脚接地。

5.根据权利要求2所述的物联网太阳能灯具控制器，其特征在于：所述升压驱动部分电路包括电感L1、稳压管D4、电容C3、电容C4、电阻R8、电阻R9、电阻R10及升压芯片U1，所述电感L1的一端及升压芯片U1的第五引脚均与所述单片机芯片U3的第一引脚连接，所述电感L1的另一端及稳压管D4的阳极均与升压芯片U1的第一引脚连接，所述升压芯片U1的第四引脚经电阻R8与所述单片机芯片U3的第七引脚连接，所述稳压管D4的阴极、电容C3的一端及电阻R9的一端均与电容C4的一端连接，所述电阻R9的另一端、电阻R10的一端及电容C3的另一端均与升压芯片U1的第三引脚连接，所述电阻R10的另一端及电容C4的另一端均接地。

6.根据权利要求5所述的物联网太阳能灯具控制器，其特征在于：所述外围接口电路包括电池接口、LED接口、电阻R7及太阳能输入接口，所述电池接口的第二引脚与所述电感L1的一端连接，所述LED接口的第二引脚与所述电容C4的一端连接，所述LED接口的第一引脚经电阻R7接地，所述太阳能输入接口的第二引脚及电池接口的第一引脚均接地。