CN212970200U - 一种led光伏路灯控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及LED控制技术领域,公开了一种亮度感应灵敏度高且输出控制指令及时的LED光伏路灯控制系统,具备:分压电路,其输入端与太阳能电池板的一输出端连接,用于接收太阳能电池板根据光照亮度输出的电压信号;检测控制电路,其一输入端与分压电路的输出端连接,用于接收经分压处理的电压信号,并根据输入的电压信号输出电平信号;输出控制电路,其一输入端耦接于检测控制电路的输出端,用于接收电平信号;当检测控制电路输出的电平信号为低电平时,低电平用于关闭输出控制电路;当检测控制电路输出的电平信号为高电平时,高电平用于触发输出控制电路工作,以控制LED光伏路灯开启。

Description

一种LED光伏路灯控制系统
技术领域
本实用新型涉及LED控制技术领域,更具体地说,涉及一种LED光伏路灯控制系统。
背景技术
太阳能路灯是采用晶体硅太阳能电池供电,免维护阀控式密封蓄电池储存电能,超高亮LED灯具作为光源,并由智能化充放电控制器控制,用于代替传统公用电力照明的路灯。目前,太阳能电池将太阳能转换为电能后可通过蓄电池将电能储存,蓄电池再将电能供给与其电连接的LED路灯,然而,现有的光伏路灯控制系统在环境亮度渐变时,其无法及时控制LED路灯的导通或停止,导致蓄电池在白天仍然持续为LED路灯放电,造成电能的浪费。
因此,如何提高控制系统亮度感应灵敏度及输出控制指令的及时性成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
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光伏路灯控制系统在环境亮度渐变时,其无法及时控制LED路灯的导通或停止,导致蓄电池在白天仍然持续为LED路灯放电的缺陷,提供一种亮度感应灵敏度高且输出控制指令及时的LED光伏路灯控制系统。
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LED光伏路灯控制系统,用于控制LED光伏路灯的导通或停止,具备:
分压电路,其输入端与太阳能电池板的一输出端连接,用于接收所述太阳能电池板根据光照亮度输出的电压信号,并对输入的所述电压信号进行分压;
检测控制电路,其一输入端与所述分压电路的输出端连接,用于接收经分压处理的所述电压信号,根据输入的所述电压信号输出电平信号;
输出控制电路,其一输入端耦接于所述检测控制电路的输出端,用于接收所述电平信号;
当所述检测控制电路输出的电平信号为低电平时,所述低电平用于关闭输出控制电路;
当所述检测控制电路输出的电平信号为高电平时,所述高电平用于触发输出控制电路工作,以控制所述LED光伏路灯开启。
在一些实施方式中,所述检测控制电路包括第一运算放大器及第一三极管,
所述第一运算放大器的反相端与所述分压电路的输出端连接,用于接收所述电压信号;
所述第一运算放大器的同相端耦接于所述第一三极管的集电极;
所述第一三极管的基极与所述第一运算放大器的输出端连接;
所述第一三极管的发射极与所述输出控制电路的信号输入端连接。
在一些实施方式中,所述检测控制电路还包括串联连接的第四电阻、第五电阻及第一可调电阻,
所述第四电阻的一端分别与所述第一运算放大器的同相端及所述第五电阻的一端连接,
所述第四电阻的另一端与所述第一三极管的集电极连接;
所述第五电阻的另一端与所述第一可调电阻的一端连接,所述第一可调电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端连接。
在一些实施方式中,所述输出控制电路包括定时控制器,所述定时控制器的信号输入端与所述第一三极管的发射极连接;
所述定时控制器的信号输出端与所述LED光伏路灯的正极端连接。
在一些实施方式中,所述第一三极管为NPN型三极管。
在一些实施方式中,所述分压电路包括串联连接的第二电阻及第三电阻,
所述第二电阻的一端耦接于所述太阳能电池板的一输出端,所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端及所述第一运算放大器的反相端连接;
所述第三电阻的另一端与公共端连接。
在本实用新型所述的LED光伏路灯控制系统中,包括用于接收太阳能电池板根据光照亮度输出电压信号的分压电路、检测控制电路及输出控制电路,其中,检测控制电路根据输入电压信号输出电平信号;输出控制电路的一输入端耦接于检测控制电路的输出端,用于接收电平信号;当检测控制电路输出的电平信号为低电平时,低电平用于关闭输出控制电路;当检测控制电路输出的电平信号为高电平时,高电平用于触发输出控制电路工作,以控制LED光伏路灯开启。与现有技术相比,检测控制电路可根据光照变化而输出用于控制输出控制电路工作状态的电平信号,以解决现有路灯控制系统无法根据环境亮度的渐变而及时控制LED路灯的导通或停止,致使蓄电池在白天仍然持续为LED路灯放电,造成电能浪费的问题。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:
图1是本实用新型提供LED光伏路灯控制系统一实施例的开灯检测与控制电路图;
图2是本实用新型提供LED光伏路灯控制系统一实施例的过充电检测保护电路图;
图3是本实用新型提供LED光伏路灯控制系统一实施例的电压指示电路图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1及图3所示,在本实用新型的LED光伏路灯控制系统第一实施例中,LED光伏路灯控制系统包括开灯检测与控制电路100及电压指示电路300。
其中,开灯检测与控制电路100用于输出控制LED光伏路灯工作状态的电平信号(高电平或低电平)。
具体地,开灯检测与控制电路100包括分压电路101、检测控制电路102、过放电控制电路103及输出控制电路104。
其中,分压电路101用于对输入的电压信号进行分压。
分压电路101的输入端与太阳能电池板(对应Solar)的一输出端连接,其用于接收太阳能电池板(对应Solar)根据太阳光照亮度输出的电压信号,并对输入的电压信号进行分压,然后将分压后的电压信号输出至检测控制电路102。
检测控制电路102可根据输入的电压/电流信号的大小而输出高电平或低电平信号。
检测控制电路102的输入端与分压电路101的输出端连接,其用于接收经分压处理的电压信号,检测控制电路102根据输入的电压信号输出电平信号,然后将电平信号输出至输出控制电路104。
输出控制电路104可根据输入的电平信号控制LED光伏路灯的工作状态。
输出控制电路104的一输入端耦接于检测控制电路102的输出端,其用于接收电平信号。
当检测控制电路102输出的电平信号为低电平时,该低电平用于关闭输出控制电路104,以关闭LED光伏路灯;
当检测控制电路102输出的电平信号为高电平时,该高电平用于触发输出控制电路104工作,以控制LED光伏路灯开启。
具体而言,太阳能电池板(对应PVIN-Solar)输入电压经分压电路101分压后,加至第一运算放大器A101的反相端(属于检测控制电路102),第一运算放大器A101的同相端接于第四电阻R104、第五电阻R105及第一可调电阻RT101的分压点上。
在白天时,太阳能电池板(对应PVIN-Solar)在阳光的照射下输出电压很高,电压信号经第二电阻R102及第三电阻R103(属于分压电路101)分压后使第一运算放大器A101的反相端的电压高于同相端,第一运算放大器A101的输出端输出低电平,此时,第一三极管VT101(属于检测控制电路102)截止,输出控制电路104无供电电压不工作,第六三极管VT301(属于继电器控制电路301)截止,继电器JQ不吸合,控制系统无输出电压,LED光伏路灯不工作。
随着天色渐黑,太阳能电池板(对应PVIN-Solar)输出的电压降低,第一运算放大器A101的反相端(对应3脚)的电压也同步降低,当第一运算放大器A101的反相端(对应3脚)的电压低于同相端时,第一运算放大器A101翻转,第一运算放大器A101的输出端输出高电平,此时,第一三极管VT101导通,输出控制电路104得电工作,第六三极管VT301(属于继电器控制电路301)导通、继电器JQ吸合点亮路灯。
使用本技术方案,检测控制电路102可根据光照变化,而输出用于控制输出控制电路102工作状态的电平信号,以解决现有路灯控制系统无法根据环境亮度的渐变而及时控制LED路灯的导通或停止,致使蓄电池在白天仍然持续为LED路灯放电,造成电能浪费的问题。
在一些实施方式中,为了提高输出电平信号的准确性,可在检测控制电路102中设置第一运算放大器A101及第一三极管VT101。
其中,第一运算放大器A101内含多级放大电路的电子集成电路,其输入级是差分放大电路,具有高输入电阻和抑制零点漂移能力。
第一三极管VT101具有开关的作用,其为NPN型三极管。
具体地,第一运算放大器A101的反相端(对应3脚)与分压电路101的输出端连接,其用于接收电压信号。
第一运算放大器A101的同相端(对应2脚)与第一三极管VT101的集电极连接,第一三极管VT101的基极与第一运算放大器A101的输出端(对应4脚)连接。
第一三极管VT101的发射极与输出控制电路104的信号输入端连接。
即,当第一运算放大器A101输出的电平信号为高电平时,第一三极管VT101被触发导通,向输出控制电路104输出控制信号,以控制LED路灯工作;
当第一运算放大器A101输出的电平信号为低电平时,第一三极管VT101由导通转为截止,停止向输出控制电路104输出控制信号,以关闭LED路灯。
在一些实施方式中,为了提高路灯开灯时刻设置的灵活性,可在检测控制电路102中设置第四电阻R104、第五电阻R105、第六电阻R106及第一可调电阻RT101,其中,第一可调电阻RT101为路灯开灯时刻设置调节电位器,调节第一可调电阻RT101可设置不同时刻点亮路灯。
第六电阻R106为反馈电阻,其作用是使第一运算放大器A101成为一个迟滞比较器,防止和避免第一运算放大器A101在开灯点附近振荡而反复开、关路灯。
具体地,第四电阻R104、第五电阻R105及第一可调电阻RT101串联连接。
第四电阻R104的一端分别与第一运算放大器A101的同相端(对应2脚)及第五电阻R105的一端连接,第四电阻R104的另一端与第一三极管VT101的集电极连接。
第五电阻R105的另一端与第一可调电阻RT101的一端连接,第一可调电阻RT101的另一端与第一运算放大器A101的输出端(对应4脚)连接。
其中,第一运算放大器A101的输出端通过第六电阻R106与第一三极管VT101的基极连接。
第一可调电阻RT101的调节端分别与第一二极管D101的阳极及第一电容C101的一端连接,第一二极管D101的阴极及第一电容C101的另一端分别与第一运算放大器A101的反相端(对应2脚)连接。
需要说明的是,第一二极管D101是钳位二极管,作用是避免白天太阳能电池板接收的电压过高导致第一运算放大器A101的反相端(对应3脚)输入电压过高而损坏。
第一电容C101为储能电容,用于防止第一运算放大器A101的反相端(对应3脚)电压瞬时突变误点亮LED光伏路灯。
在一些实施方式中,为了便于设置LED光伏路灯的工作时段,可在输出控制电路104中设置定时控制器U101,其采用可编程定时控制芯片,具有功耗低、内置可编程分频器电路。
具体地,定时控制器U101的信号输入端(对应12及13脚)与第一三极管VT101的发射极连接,定时控制器U101的信号输出端(对应8脚)与LED光伏路灯的正极端连接。
具体而言,定时控制器U101设计定时开灯和定时关灯时间调节范围是:2.093小时-11.93小时,分别由第二可调电阻RT102和第三可调电阻RT103控制调节。
在一些实施方式中,为了提高输入的电压信号的稳定性,可在分压电路101中设置第二电阻R102及第三电阻R103,其中,第二电阻R102与第三电阻R103串联连接。
具体地,第二电阻R102的一端耦接于太阳能电池板(对应PVIN-Solar)的一输出端,第二电阻R102的另一端与第三电阻R103的一端及第一运算放大器A101的反相端(对应3脚)连接,第三电阻R103的另一端与公共端连接。
即,太阳能电池板(对应PVIN-Solar)输入的电压/电流信号经第二电阻R102及第三电阻R103分压后,再输入第一运算放大器A101。
在一些实施方式中,为了提高蓄电池运行的安全性,可在控制系统中设置过放电控制电路103,其用于蓄电池过放检测,即当蓄电池电压低于10.8V时,蓄电池停止输出电压。
其中,过放电控制电路103包括第二运算放大器A102及第二三极管VT102。
第二三极管VT102为NPN型三极管,其具有开关的作用。
具体地,第二运算放大器A102的同相端(对应5脚)通过第十电阻R110与9V电源端连接,第二运算放大器A102的反相端(对应6脚)通过串联连接的第七电阻R107及第八电阻R108与12V电源端连接。
第二运算放大器A102的输出端(对应7脚)通过第十三电阻R113与第二三极管VT102的基极连接,第二三极管VT102的集电极与第一三极管VT101的基极连接。
当LED光伏路灯欲点亮或已点亮时,蓄电池电压已经低于其允许终止放电值(即10.8V)时,第二三极管VT102导通,此时,无论第一运算放大器A101输出高电平与否,均会使第一三极管VT101截止,从而保护蓄电池避免过放电损坏。
在一些实施方式中,如图2所示,过充电检测保护电路200用于检测蓄电池的电压值,当蓄电池的电压值高于14.4V时,停止充电;当蓄电池的电压值低于12.5V时,开始充电。
具体地,过充电检测保护电路200包括微控制器U201、第五三极管VT201及场效应管VT202。
其中,微控制器U201为过充电检测保护电路200的核心部件,其具有逻辑运算、电量数值、较及指令输出及输出脉冲宽度调制的作用。
第五三极管VT201具有开关及信号放大的作用。
具体地,太阳能电池组件板由插口J1的1脚输入,然后加至防反充电的第二二极管D201的阳极,第二二极管D201的阴极接12V蓄电池的正极,即J1的3脚。
微控制器U201的门限(阈值)端(对应6脚)通过第二十一电阻R201与12V电源端连接。
微控制器U201的复位端(对应4脚)及电源电压端(对应8脚)分别与9V电源端连接。
微控制器U201的触发端(对应2脚)通过串联连接第二十二电阻R202及第二十三电阻R203与公共端。
第五三极管VT201的基极通过第二十五电阻R205与微控制器U201输出端(对应3脚)连接,第五三极管VT201的集电极通过第二十七电阻R207与场效应管VT202的栅极连接。
场效应管VT202的漏极与第二二极管D201的阳极连接,场效应管VT202的源极耦接于第五三极管VT201的发射极。
具体而言,微控制器U201在初始上电时,由于第三电容C201的作用使微控制器U201的2脚为低电平,3脚输出高电平,第五三极管VT201导通;场效应管VT202截止,允许太阳能电池给蓄电池充电。
当蓄电池所充的电压小于14.4V时,由第二十一电阻R201、第二十二电阻R202及第二十三电阻R203组成的串联分压电路送至微控制器U201的2脚及6脚的电压低于2/3的微控制器U201的供电电压时,即小于6V,电路维持充电状态。
随着充电时间的延长,蓄电池电压逐渐升高,当微控制器U201的2脚及6脚的电压高于2/3的微控制器U201的供电电压时,微控制器U201的3脚输出低电平,使第五三极管VT201截止,场效应管VT202导通,给太阳能电池板泄放电流,停止对蓄电池充电。
在微控制器U201的3脚输出低电平的状态下,其7脚导通,相当于将第二十四电阻R204并入电路中,此时电路的分压比为:第二十二电阻R202+第二十三电阻R203//第二十四电阻R204//第二十一电阻R201+(第二十二电阻R202+第二十三电阻R203)//第二十四电阻R204,当蓄电池电压低于设定值12.5时,电路状态再次翻转,微控制器U201的3脚输出高电平,允许蓄电池充电。
在一些实施方式中,如图3所示,为了让现场看管、维护人员及时了解、掌握蓄电池的状态,可在控制系统中设置电压指示电路300,通过LED点亮显示电路302的数量指示蓄电池电压的高低。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述,但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下,在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (6)

1.一种LED光伏路灯控制系统,用于控制LED光伏路灯的导通或停止,其特征在于,具备:
分压电路,其输入端与太阳能电池板的一输出端连接,用于接收所述太阳能电池板根据光照亮度输出的电压信号,并对输入的所述电压信号进行分压;
检测控制电路,其一输入端与所述分压电路的输出端连接,用于接收经分压处理的所述电压信号,根据输入的所述电压信号输出电平信号;
输出控制电路,其一输入端耦接于所述检测控制电路的输出端,用于接收所述电平信号;
当所述检测控制电路输出的电平信号为低电平时,所述低电平用于关闭输出控制电路;
当所述检测控制电路输出的电平信号为高电平时,所述高电平用于触发输出控制电路工作,以控制所述LED光伏路灯开启。
2.根据权利要求1所述的LED光伏路灯控制系统,其特征在于,
所述检测控制电路包括第一运算放大器及第一三极管,
所述第一运算放大器的反相端与所述分压电路的输出端连接,用于接收所述电压信号;
所述第一运算放大器的同相端耦接于所述第一三极管的集电极;
所述第一三极管的基极与所述第一运算放大器的输出端连接;
所述第一三极管的发射极与所述输出控制电路的信号输入端连接。
3.根据权利要求2所述的LED光伏路灯控制系统,其特征在于,
所述检测控制电路还包括串联连接的第四电阻、第五电阻及第一可调电阻,
所述第四电阻的一端分别与所述第一运算放大器的同相端及所述第五电阻的一端连接,
所述第四电阻的另一端与所述第一三极管的集电极连接;
所述第五电阻的另一端与所述第一可调电阻的一端连接,所述第一可调电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端连接。
4.根据权利要求2所述的LED光伏路灯控制系统,其特征在于,
所述输出控制电路包括定时控制器,所述定时控制器的信号输入端与所述第一三极管的发射极连接;
所述定时控制器的信号输出端与所述LED光伏路灯的正极端连接。
5.根据权利要求2或3所述的LED光伏路灯控制系统,其特征在于,
所述第一三极管为NPN型三极管。
6.根据权利要求2所述的LED光伏路灯控制系统,其特征在于,
所述分压电路包括串联连接的第二电阻及第三电阻,
所述第二电阻的一端耦接于所述太阳能电池板的一输出端,所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端及所述第一运算放大器的反相端连接;
所述第三电阻的另一端与公共端连接。
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