CN213991093U - 一种低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，包括：中央控制模块，脉冲宽度调制充电模块，电源管理模块以及平压限流模块，中央控制模块集成有蓝牙通信单元，移动终端通过蓝牙通信单元对中央控制模块的参数进行读写，电源管理模块包括第一开关电路和第二开关电路，太阳能供电板经脉冲宽度调制充电模块、第一开关电路连接蓄电池，蓄电池经第二开关电路、平压限流模块连接负载路灯，中央控制模块根据采集的太阳能供电板的电压控制第一开关电路和第二开关电路的通/断。本实用新型的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置成本低，控制使用方便，可直接用于控制路灯。

Description

一种低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能路灯控制技术领域，特别涉及一种低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置。

背景技术

随着生态环境不断破坏，地球上的资源也日益枯竭，迫使各国纷纷开始了新能源的研究，其中太阳能作为一种新能源，因其取之不尽、用之不竭，且无污染而受到各国的青睐。

路灯是城市照明工程的主要组成部分，它在起着重要作用的同时，也在消耗着大量的能源。传统路灯主要是高压钠灯，一盏路灯的功率大约为100W～400W，在一个城市中，仅主干道路，比如一些国道，一级公路，二级公路等每年所消耗的电能就非常巨大。为了解决路灯耗能高的问题，出现了太阳能路灯，以及由此应运而生的太阳能路灯控制装置。

市面上大多数太阳能路灯控制装置的通讯方式为红外通讯和2.4G无线通讯，均需要通过手持遥控器对控制装置进行参数设置和读取当前的实时参数。其中，红外通讯方式的缺点还包括通讯距离短，且在白天时受阳光影响特别大，存在衰减且衰减后只有几米的通讯距离，只能晚上对放到灯杆上的控制装置进行控制；而2.4G无线通讯方式的缺点还包括成本高，且无线通讯模块与控制装置不能集成在一个电路板上，工艺可靠性较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，用以解决现有阳能路灯控制装置成本高且控制不便的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，包括：中央控制模块，与所述中央控制模块连接的脉冲宽度调制充电模块，电源管理模块以及平压限流模块，所述中央控制模块集成有蓝牙通信单元，移动终端通过所述蓝牙通信单元对所述中央控制模块的参数进行读写，所述电源管理模块包括第一开关电路和第二开关电路，太阳能供电板经所述脉冲宽度调制充电模块、所述第一开关电路连接蓄电池，所述蓄电池经所述第二开关电路、所述平压限流模块连接负载路灯，所述中央控制模块根据采集的所述太阳能供电板的电压控制所述第一开关电路和所述第二开关电路的通/断；

所述电源管理模块还包括供电电路，所述蓄电池经所述供电电路向所述中央控制模块供电，所述供电电路包括一个低压差线性稳压器和一个低导通电阻P沟功率MOS管，所述蓄电池的输出端连接所述低导通电阻 P沟功率MOS管的漏极，所述低导通电阻P沟功率MOS管的源极连接所述低压差线性稳压器的电压输入端，所述低压差线性稳压器的电压输出端连接所述中央控制模块的电压输入端。

优选的，所述供电电路还包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻以及第二电阻，所述低压差线性稳压器的电压输出端经所述第一电阻连接所述中央控制模块的电压输入端，所述低压差线性稳压器的电压输入端经所述第二电阻连接所述低压差线性稳压器的片选引脚，所述第一电容和所述第二电容的一端均连接所述低压差线性稳压器的电压输出端，所述第三电容和所述第四电容的一端均连接所述低压差线性稳压器的电压输入端，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容的另一端均接地。

优选的，所述第一开关电路包括四个并联的低导通电阻N沟功率 MOS管。

优选的，所述第二开关电路包括一个低导通电阻N沟功率MOS管。

优选的，所述电源管理模块还包括第一MOS管驱动电路和第二MOS 管驱动电路，所述第一MOS管驱动电路用于驱动所述第一开关电路的四个低导通电阻N沟功率MOS管的通/断，所述第二MOS管驱动电路用于驱动所述第二开关电路的低导通电阻N沟功率MOS管的通/断。

优选的，所述低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置还包括与所述中央控制模块连接的状态指示模块，所述状态指示模块包括蓄电池状态指示灯、太阳能供电板状态指示灯以及负载路灯状态指示灯。

优选的，所述低压差线性稳压器的输出设定值为3.3V。

优选的，所述蓄电池为单串锂电池。

优选的，所述中央控制模块的主控芯片为PHY6212。

优选的，所述平压限流模块输出的电流范围为0A～10A。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置包括中央控制模块，脉冲宽度调制充电模块，电源管理模块，平压限流模块，其中中央控制模块集成有蓝牙通信单元，该控制装置是一个控制太阳能供电板，蓄电池和负载路灯的控制装置，白天当太阳能供电板有电压时，第一开关电路闭合，第二开关电路断开，太阳能供电板给蓄电池充电，晚上当太阳能供电板没有电压时，第一开关电路断开，第二开关电路闭合，蓄电池电压给负载路灯供电。本实用新型中中控控制模块集成蓝牙通讯功能，满足成本要求，且通讯距离也满足需求且不受太阳光影响，这样无需手持遥控器，通过人手一部的智能手机操作、更方便、简单、灵活，节约成本。另外，本实用新型中供电电路只用了一颗低压差线性稳压器，并且充电部分MOS管选用低导通阈值的，供电电路简单，在满足MOS 驱动及中央控制模块供电的同时实现待机功耗低。因此，本实用新型的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置可用于直接驱动路灯，体积小，成本低，易于安装，使用极其方便且智能化程度高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的电路原理示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的供电电路原理示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的第一开关驱动电路原理示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的第二开关驱动电路原理示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的采样电路的原理示意图；

图7是根据一示例性实施例示出的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的主控芯片的电路原理示意图；

图8是根据一示例性实施例示出的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的状态指示模块的电路原理示意图。

附图标记说明：

100-低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置；

1-中央控制模块；11-蓝牙通信单元

2-脉冲宽度调制充电模块；

3-电源管理模块；

4-平压限流模块；

5-状态指示模块；

200-太阳能供电板；

300-蓄电池；

400-负载路灯；

500-移动终端。

具体实施方式

下面将结合具体实施方案对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，但是本领域技术人员应当理解，下文所述的实施方案仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施方案，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方案，都属于本实用新型保护的范围。

下面将结合实施例对本实用新型的优选实施方式进行详细说明。需要理解的是以下实施例的给出仅是为了起到说明的目的，并不是用来限制本实用新型的保护范围。本领域的技术人员在不背离本实用新型的宗旨和精神的情况下，可以对本实用新型进行各种修改和替换，所有这些修改和替换都落入了本实用新型权利要求书请求保护的范围内。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步描述：

为实现上述目的，参见图1-2所示，本实用新型实施例提供了一种低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置100，包括：中央控制模块1，与中央控制模块1连接的脉冲宽度调制充电模块2，电源管理模块3以及平压限流模块4，中央控制模块1集成有蓝牙通信单元11，移动终端500通过蓝牙通信单元11对中央控制模块1的参数进行读写，电源管理模块3包括第一开关电路和第二开关电路，太阳能供电板200经脉冲宽度调制充电模块2、第一开关电路连接蓄电池300，蓄电池300经第二开关电路、平压限流模块4 连接负载路灯400，中央控制模块1根据采集的太阳能供电板200的电压控制第一开关电路和第二开关电路的通/断；

电源管理模块3还包括供电电路，蓄电池300经供电电路向中央控制模块1供电，供电电路包括一个低压差线性稳压器U2和一个低导通电阻P 沟功率MOS管Q29，蓄电池300的输出端连接低导通电阻P沟功率MOS管 Q29的漏极，低导通电阻P沟功率MOS管Q29的源极连接低压差线性稳压器U2的电压输入端，低压差线性稳压器U2的电压输出端连接中央控制模块1的电压输入端。

需要说明的是，本实施例中中央控制模块的主控芯片自身带有多位 AD通道，集成蓝牙通讯功能，其实现系统电压采样并导入到控制算法进行计算，然后对整个信息输出控制信号。另外，本实施例中可采用蓝牙 Mesh低功耗技术，通过手机APP对控制装置进行参数下发和读取实时参数，并实现OTA固件升级。

需要说明的是，本实施例中脉冲宽度调制充电模块(即PWM充电模块)用于控制太阳能供电板按既定的充电曲线对蓄电池进行充电，从而避免蓄电池因过放，过充，超压而造成损坏。

需要说明的是，本实施例中平压限流模块用于将电池电压通过平压电路对负载进行平压输出。

本实用新型实施例的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置包括中央控制模块，脉冲宽度调制充电模块，电源管理模块，平压限流模块，其中中央控制模块集成有蓝牙通信单元，该控制装置是一个控制太阳能供电板，蓄电池和负载路灯的控制装置，白天当太阳能供电板有电压时，第一开关电路闭合，第二开关电路断开，采用PWM充电方式给蓄电池充电，此时负载路灯是关闭的，晚上当太阳能供电板没有电压时，第一开关电路断开，第二开关电路闭合，蓄电池电压通过平压限流模块达到负载路灯的工作电压并进行限流输出。本实施例中中控控制模块集成蓝牙通讯功能，满足成本要求，且通讯距离也满足需求且不受太阳光影响，这样无需手持遥控器，通过人手一部的智能手机操作、更方便、简单、灵活，节约成本。另外，本实施例中供电电路只用了一颗低压差线性稳压器，并且充电部分MOS管选用低导通阈值的，供电电路简单，在满足MOS驱动及中央控制模块供电的同时实现待机功耗低，且外围电路少进一步减少了成本。

因此，本实用新型实施例的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置可用于直接驱动LED路灯，体积小，成本低，易于安装，使用极其方便且智能化程度高。

根据上述方案，进一步的，参见图3所示，本实用新型实施例的供电电路还包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C5、第一电阻R1以及第二电阻R2，低压差线性稳压器U2的电压输出端经第一电阻 R1连接中央控制模块1的电压输入端，低压差线性稳压器U2的电压输入端通过第二电阻R2连接低压差线性稳压器U2的片选引脚，第一电容C1和第二电容C2的一端均连接低压差线性稳压器U2的电压输出端，第三电容 C3和第四电容C5的一端均连接低压差线性稳压器U2的电压输入端，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C5的另一端均接地。

本实用新型实施例的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的供电电路给中央控制模块的主芯片、运放、MOS管供电，只用了一颗低压差线性稳压器，并且充电部分MOS选用低导通阈值的，主芯片的供电电压最低可到1.8V，低压差线性稳压器输出设定值为3.3V，蓄电池电压低于3.3V 时，低压差线性稳压器输出为跟随输入状态且最低输入电压为2.5V，其可以满足MOS驱动及主芯片的供电，供电电路简单且待机功耗低。

根据上述方案，进一步的，参见图2所示，本实用新型实施例的第一开关电路包括四个并联的低导通电阻N沟功率MOS管(即图2中的Q1，Q2， Q5及Q8)。

根据上述方案，进一步的，参见图2所示，本实用新型实施例的第二开关电路包括一个低导通电阻N沟功率MOS管即Q11。

本实用新型实施例的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的主控回路在放电时Q1，Q2，Q5，Q8 MOS管关断，Q11 MOS打开导通给负载路灯供电，充电时Q11 MOS关断，Q1，Q2，Q5，Q8 MOS管打开导通给蓄电池充电。

根据上述方案，进一步的，参见图4和图5所示，本实用新型实施例的电源管理模块3还包括第一MOS管驱动电路和第二MOS管驱动电路，第一MOS管驱动电路用于驱动第一开关电路的四个低导通电阻N沟功率 MOS管的通/断，第二MOS管驱动电路用于驱动第二开关电路的低导通电阻N沟功率MOS管的通/断。

本实用新型实施例的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的主回路 MOS管驱动电路，在放电时：蓄电池端接单串锂电约3.2V，主控芯片控制信号PWQ11G_load为高电平，Q17导通，Q16导通，所以驱动电压Q11G 为VCC，Q11导通，通过改变PWQ11G_load的PWM值来控制输出电流大小，此时输出电压低于输入电压；在充电时：PV+、PV-接太阳能供电板，信号PWQG_PV为低电平，Q7不通，Q4导通，所以Q1、Q5导通，Q2、 Q8为防反，开始给蓄电池充电，通过改变PWQG_PV的PWM值来控制充电电流大小，PWQG_PV为高电平时充电截止。

根据上述方案，进一步的，参见图8所示，本实用新型实施例的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置100还包括与中央控制模块1连接的状态指示模块5，状态指示模块5包括蓄电池状态指示灯、太阳能供电板状态指示灯以及负载路灯状态指示灯。本实施例中通过蓄电池状态指示灯、太阳能供电板状态指示灯，负载路灯状态指示灯可清晰判断控制装置的工作状态。

参见图6所示，本实用新型实施例的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的采样电路包括蓄电池电压采样电路，负载电压采样电路，光电池电压采样电路(光电池即太阳能电池)，放电电流采样电路，充电电流采样电路以及内部温度采样电路。通过采集蓄电池电压及光电池电压来判断是否放电或充电，采集放电电流来判断是否为开路保护、短路保护。同时通过手机APP下发放电电流参数调节负载电流，并可按各种放电模式时间段来设置电流大小，实现智能操作。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的低压差线性稳压器 U2的输出设定值为3.3V。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的蓄电池300为单串锂电池。可选的，本实施例中蓄电池300为单串三元锂电池或者单串磷酸铁锂电池。

根据上述方案，进一步的，参见图7所示，本实用新型实施例的中央控制模块1的主控芯片为PHY6212。本实用新型实施例的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置的主控芯片MCU集成蓝牙通讯部分，由单片机 PHY6212芯片作为主芯片，其自身带有6位AD通道，实现系统电压采样并导入到控制算法进行计算，可通过手机APP查看控制装置的实时参数，对控制装置进行参数修改，OTA升级。

另外，参见图7所示，本实施例中蓝牙通信单元11的天线为板载天线 U4。

根据上述方案，进一步的，本实用新型实施例的平压限流模块4输出的电流范围为0A～10A。本实施例中将蓄电池电压(如单串磷酸铁锂电芯约3.2V)通过平压电路对负载路灯进行平压输出(负载灯板串数为1串30 并灯板，输出电压等于输入电压)，输出电流范围0-10A(具体数值由客户自己设定决定)但功率不能超过30W。本实施例通过主控芯片对负载端进行平压限流控制，提高了准确性和可靠性。

综上所述，本实用新型实施例的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置具有如下优点：

1.具有初上电系统自检功能，可自动检测接线顺序的准确性；

2.可适用于负载工作电压等于蓄电池电压的场合；

3.内置温度传感器，可根据环境温度自动调节负载功率，能有效地增加太阳能路灯的亮灯时间；

4.IP67防水等级，优良的热平衡设计及自然空气冷却，能够在各种恶劣环境下使用；

5.智能控制模式，适用于锂电电池，可根据蓄电池状况，自动调整充放电策略；

6.完善的电子保护功能，负载过流、短路保护，电池过充保护及电池低压保护等；

7.采用BLE 5.0Mesh技术，实现低成本、低功耗、高可靠性通过手机 APP查看控制装置的实时参数，对控制装置进行参数修改；

8.OTA升级功能，可以对控制装置固件进行OTA升级，产品售出后仍会由厂家持续维护，确保控制装置功能与时俱进，大幅缩减了售后的时间和费用；

9.应用在单串(3.2V)系统上，集成太阳能蓄电池充放电管理，体积小外形美观，可靠性高故障率低，成本低。

Claims (10)

1.一种低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，其特征在于，包括：中央控制模块，与所述中央控制模块连接的脉冲宽度调制充电模块，电源管理模块以及平压限流模块，所述中央控制模块集成有蓝牙通信单元，移动终端通过所述蓝牙通信单元对所述中央控制模块的参数进行读写，所述电源管理模块包括第一开关电路和第二开关电路，太阳能供电板经所述脉冲宽度调制充电模块、所述第一开关电路连接蓄电池，所述蓄电池经所述第二开关电路、所述平压限流模块连接负载路灯，所述中央控制模块根据采集的所述太阳能供电板的电压控制所述第一开关电路和所述第二开关电路的通/断；

所述电源管理模块还包括供电电路，所述蓄电池经所述供电电路向所述中央控制模块供电，所述供电电路包括一个低压差线性稳压器和一个低导通电阻P沟功率MOS管，所述蓄电池的输出端连接所述低导通电阻P沟功率MOS管的漏极，所述低导通电阻P沟功率MOS管的源极连接所述低压差线性稳压器的电压输入端，所述低压差线性稳压器的电压输出端连接所述中央控制模块的电压输入端。

2.根据权利要求1所述的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，其特征在于，所述供电电路还包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻以及第二电阻，所述低压差线性稳压器的电压输出端经所述第一电阻连接所述中央控制模块的电压输入端，所述低压差线性稳压器的电压输入端经所述第二电阻连接所述低压差线性稳压器的片选引脚，所述第一电容和所述第二电容的一端均连接所述低压差线性稳压器的电压输出端，所述第三电容和所述第四电容的一端均连接所述低压差线性稳压器的电压输入端，所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容的另一端均接地。

3.根据权利要求2所述的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，其特征在于，所述第一开关电路包括四个并联的低导通电阻N沟功率MOS管。

4.根据权利要求3所述的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，其特征在于，所述第二开关电路包括一个低导通电阻N沟功率MOS管。

5.根据权利要求4所述的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，其特征在于，所述电源管理模块还包括第一MOS管驱动电路和第二MOS管驱动电路，所述第一MOS管驱动电路用于驱动所述第一开关电路的四个低导通电阻N沟功率MOS管的通/断，所述第二MOS管驱动电路用于驱动所述第二开关电路的低导通电阻N沟功率MOS管的通/断。

6.根据权利要求1所述的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，其特征在于，所述低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置还包括与所述中央控制模块连接的状态指示模块，所述状态指示模块包括蓄电池状态指示灯、太阳能供电板状态指示灯以及负载路灯状态指示灯。

7.根据权利要求1-6任一项所述的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，其特征在于，所述低压差线性稳压器的输出设定值为3.3V。

8.根据权利要求1-6任一项所述的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，其特征在于，所述蓄电池为单串锂电池。

9.根据权利要求1-6任一项所述的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，其特征在于，所述中央控制模块的主控芯片为PHY6212。

10.根据权利要求1-6任一项所述的低成本的蓝牙太阳能路灯控制装置，其特征在于，所述平压限流模块输出的电流范围为0A～10A。

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