CN216748465U - 一种采用Cat.1通信的单灯控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用Cat.1通信的单灯控制器，包括AC‑DC模块、DC‑DC模块、主控模块、通信模块、继电器模块、调光模块、总线模块、存储模块及测量模块，主控模块电连接AC‑DC模块、DC‑DC模块、通信模块、继电器模块、调光模块、总线模块、存储模块及测量模块，其基于通信模块接收到的控制信号输出控制指令，继电器模块及调光模块根据控制指令控制灯具的运行状态或亮度。可见，通过采用Cat.1通信方式，单灯控制器实现高速稳定通信，且通信时延低、信号覆盖范围广、数据包长度充足；其继电器模块采用常闭式触点开关，调光模块采用常开式触点开关，在单灯控制器发生故障时可维持灯具正常点亮，不影响灯具亮度，从而可灵活广泛地应用于各类场景下的路灯产品。

Description

一种采用Cat.1通信的单灯控制器

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种采用Cat.1通信的单灯控制器。

背景技术

单灯控制器常应用于路灯控制等场景，其多采用电力线载波、ZigBee或者NB-IoT通信方式实现通信。

其中，电力线载波与ZigBee通信方式的控制信号均需在配电箱的集中器进行中转后才与后台通信，由于集中器采用轮询机制，其与每个单灯控制器逐一进行通信，使得巡检周期长，状态反馈慢；且电力线载波的控制信号还易受电力线上其它设备的干扰，ZigBee的控制信号则易受其它无线信号干扰，且建筑物遮挡也可能造成其通信不稳定。

另外，NB-IoT通信方式则是基于无线公网进行通信，每个单灯控制器中含有一张SIM卡，从而每一单灯控制器直接与后台无线通信，但NB-IoT通信方式也因其通信原理而存在数据包长度短、响应时间长、通信覆盖率低等缺点，难以在偏远地区应用于路灯监控。

此外，传统的单灯控制器还存在故障时继电器失效的问题，其常开式触点会由于无法闭合导致灯具无法亮灯；纵使继电器正常运行，也会因调光输出接口的电压过低，或者接口输入阻抗过小，导致灯具亮度过低，无法正常点亮。

可见，传统的单灯控制器在通信方式与控制逻辑上存在固有缺陷，无法灵活适配不同的使用场景。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术的不足，提供一种采用Cat.1通信的单灯控制器，包括：

AC-DC模块、DC-DC模块、主控模块、通信模块、继电器模块、调光模块、总线模块、存储模块及测量模块；

所述AC-DC模块用以将220V交流电转换为12V直流电；

所述DC-DC模块用以将12V直流电转换为3.3V芯片用电或3.7V通信用电；

所述主控模块电连接所述AC-DC模块、所述DC-DC模块、所述通信模块、所述继电器模块、所述调光模块、所述总线模块、所述存储模块及所述测量模块，用以控制单灯控制器运行；

所述通信模块采用Cat.1通信模组，用以与外界进行无线通信；

所述继电器模块采用常闭式触点开关K411，用以根据所述主控模块发出的控制指令控制灯具点亮/熄灭；

所述调光模块用以在灯具点亮时，根据所述主控模块发出的控制指令控制所述灯具的亮度，且所述调光模块与所述灯具采用常开式触点开关K50连接；

所述总线模块采用485通信总线，其具备用以减少外界通信干扰的TVS管；

所述存储模块用以存储用户数据，防止掉电造成数据丢失；

所述测量模块具备电流互感器CT01-A及电压互感器PT01-A，用以采集分析电路参数；

所述主控模块基于所述通信模块接收到的控制信号输出控制指令，所述继电器模块及所述调光模块根据所述控制指令控制所述灯具的运行状态或亮度。

优选的，所述AC-DC模块包括保险丝F111、压敏电阻RV111、交直流转换单元U111、电容C111及电容C112；

所述保险丝F111用以在输入电流过大时自行熔断，以保护其后端电路不受损坏；

所述压敏电阻RV111用以进行浪涌保护；

所述交直流转换单元U111用以将外接220V交流电转换为12V直流电；

所述电容C111及所述电容C112用以对12V直流电进行滤波。

优选的，所述DC-DC模块电连接所述AC-DC模块，其包括采用ME1117A33稳压芯片的第一降压稳压单元，以及采用MP2359稳压芯片的第二降压稳压单元；

所述第一降压稳压单元用以将所述AC-DC模块输出的12V直流电转换为3.3V芯片用电，以供应所述单灯控制器中各芯片运行；

所述第二降压稳压单元电连接所述通信模块，用以将所述AC-DC模块输出的12V直流电转换为3.7V通信用电，以供应所述通信模块运行。

优选的，所述主控模块采用STM32F103C8T6单片机作为主控芯片，所述主控芯片的第2引脚接所述继电器模块，第46引脚接所述调光模块，第12、13引脚接所述通信模块；

从而，所述主控芯片经第13引脚接收控制信号，并经第2引脚、第46引脚分别向所述继电器模块及所述调光模块输出对应于所述控制信号的控制指令，以控制灯具的运行状态或亮度。

优选的，所述通信模块采用EC600S-CN通信芯片，且所述通信模块具备天线单元与运行指示单元；

所述通信芯片的第31引脚接所述主控芯片的第12引脚；

所述通信芯片的第32引脚接所述主控芯片的第13引脚；

所述天线单元用以增加信号发送功率和提高接受灵敏度；

所述运行指示单元接所述通信芯片的第54引脚，其具备运行指示灯，所述运行指示灯用以在所述通信芯片通信时闪动指示。

优选的，所述继电器模块具备三极管及常闭式触点开关K411，所述三极管基于所述控制指令驱动所述常闭式触点开关K411，当所述常闭式触点开关K411的触点闭合导通时，灯具获得供电并点亮；

在所述单灯控制器故障时，所述常闭式触点开关K411维持闭合状态，其触点导通以维持所述灯具处于点亮状态。

优选的，所述调光模块包括采用LM2904D运算放大器的放大单元，所述主控模块的控制指令通过PWM调光方式控制所述放大单元输出0~10V的控制电压，以调节所述灯具的亮度；

所述调光模块与所述灯具采用常开式触点开关K50连接，所述常开式触点开关K50在触点导通时对所述灯具进行亮度调节；

在所述单灯控制器故障时，所述常开式触点开关K50的触点分开，以避免影响所述灯具的亮度。

优选的，所述测量模块采用ATT7053计量芯片，且具备电流互感器CT01-A及电压互感器PT01-A；

其中，所述电流互感器CT01-A用以采集电流，所述电压互感器PT01-A用以采集电压；

所述ATT7053计量芯片基于电流及电压计算得到电路参数。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

通过采用Cat.1通信方式，单灯控制器实现高速稳定通信，且通信时延低、信号覆盖范围广、数据包长度充足；其继电器模块采用常闭式触点开关，调光模块采用常开式触点开关，在单灯控制器发生故障时可维持灯具正常点亮，不影响灯具亮度，从而可灵活广泛地应用于各类场景下的路灯产品。

附图说明

图1是本实用新型的一种采用Cat.1通信的单灯控制器的运行原理示意图；

图2是本实用新型的一种采用Cat.1通信的单灯控制器中AC-DC模块及DC-DC模块的电路结构示意图；

图3是本实用新型的一种采用Cat.1通信的单灯控制器中主控模块的电路结构示意图；

图4是本实用新型的一种采用Cat.1通信的单灯控制器中通信模块的电路结构示意图；

图5是本实用新型的一种采用Cat.1通信的单灯控制器中继电器模块及调光模块的电路结构示意图；

图6是本实用新型的一种采用Cat.1通信的单灯控制器中总线模块及存储模块的电路结构示意图；

图7是本实用新型的一种采用Cat.1通信的单灯控制器中测量模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为加深本实用新型的理解，下面将结合实施案例和附图对本实用新型作进一步详述。本实用新型可通过如下方式实施：

如图1~图7所示，本实用新型所涉及的一种采用Cat.1通信的单灯控制器，可以包括以下内容：

AC-DC模块、DC-DC模块、主控模块、通信模块、继电器模块、调光模块、总线模块、存储模块及测量模块；

AC-DC模块用以将220V交流电转换为12V直流电；

DC-DC模块用以将12V直流电转换为3.3V芯片用电或3.7V通信用电；

主控模块电连接AC-DC模块、DC-DC模块、通信模块、继电器模块、调光模块、总线模块、存储模块及测量模块，用以控制单灯控制器运行；

通信模块采用Cat.1通信模组，用以与外界进行无线通信；

继电器模块采用常闭式触点开关K411，用以根据主控模块发出的控制指令控制灯具点亮/熄灭；

调光模块用以在灯具点亮时，根据主控模块发出的控制指令控制灯具的亮度，且调光模块与灯具采用常开式触点开关K50连接；

总线模块采用485通信总线，其具备用以减少外界通信干扰的TVS管；

存储模块用以存储用户数据，防止掉电造成数据丢失；

测量模块具备电流互感器CT01-A及电压互感器PT01-A，用以采集分析电流、电压、功率或电量等电路参数；

主控模块基于通信模块接收到的控制信号输出控制指令，继电器模块及调光模块根据控制指令控制灯具的运行状态或亮度。

本实施例中，AC-DC模块包括保险丝F111、压敏电阻RV111、交直流转换单元U111、电容C111及电容C112；

保险丝F111用以在输入电流过大时自行熔断，以保护其后端电路不受损坏；

压敏电阻RV111用以进行浪涌保护；

交直流转换单元U111用以将外接220V交流电转换为12V直流电；

电容C111及所述电容C112用以对12V直流电进行滤波。

从而，AC-DC模块为单灯控制器提供稳定的运行用电，并提供过流保护，确保后端电路的运行安全。

本实施例中，DC-DC模块电连接AC-DC模块，其包括采用ME1117A33稳压芯片的第一降压稳压单元，以及采用MP2359稳压芯片的第二降压稳压单元；

第一降压稳压单元用以将AC-DC模块输出的12V直流电转换为3.3V芯片用电，以供应单灯控制器中各芯片运行；

第二降压稳压单元电连接通信模块，用以将AC-DC模块输出的12V直流电转换为3.7V通信用电，以供应通信模块运行。

可见，DC-DC模块进一步将AC-DC模块所输出的直流电进行降压稳压，以供各模块运行。

本实施例中，主控模块采用STM32F103C8T6单片机作为主控芯片，主控芯片的第2引脚接继电器模块，第46引脚接调光模块，第12、13引脚接通信模块；

从而，主控芯片经第13引脚接收控制信号，并经第2引脚、第46引脚分别向继电器模块及所述调光模块输出对应于控制信号的控制指令，以控制灯具的运行状态或亮度。

本实施例中，通信模块采用EC600S-CN通信芯片，且通信模块具备天线单元与运行指示单元；

通信芯片的第31引脚接主控芯片的第12引脚；

通信芯片的第32引脚接主控芯片的第13引脚；

天线单元用以增加信号发送功率和提高接受灵敏度；

运行指示单元接所述通信芯片的第54引脚，其具备运行指示灯，所述运行指示灯用以在所述通信芯片通信时闪动指示。

在此，EC600S-CN通信芯片基于Cat.1通信方式实现单灯控制器与外界的数据交互，有效避免了传统电力线载波与ZigBee通信方式存在的巡检周期长，状态反馈慢，通信不稳定等问题；此外，相对NB-IoT通信方式，其数据包长度充足，且通信时延低，具备广阔的通信覆盖率，布设于偏远地区的路灯亦可据此实现良好稳定的数据交互。

本实施例中，继电器模块具备三极管及常闭式触点开关K411，三极管基于控制指令驱动常闭式触点开关K411，当常闭式触点开关K411的触点闭合导通时，灯具获得供电并点亮。

在单灯控制器故障时，常闭式触点开关K411维持闭合状态，其触点导通以维持灯具处于点亮状态。

在此，继电器模块采用常闭式触点开关控制灯具的工作状态，且当其触点处于常态闭合时，灯具导通并处于点亮状态，从而，在单灯控制器故障，无法执行驱动功能时，灯具将维持常亮。有效避免了因单灯控制器故障导致灯具无法点亮的情况发生。

本实施例中，调光模块包括采用LM2904D运算放大器的放大单元，主控模块的控制指令通过PWM调光方式控制放大单元输出0~10V的控制电压，以调节灯具的亮度；

调光模块与灯具采用常开式触点开关K50连接，常开式触点开关K50在触点导通时对灯具进行亮度调节；

在单灯控制器故障时，常开式触点开关K50的触点分开，以避免影响灯具的亮度。

在此，调光模块采用常开式触点开关，且当其触点处于驱动闭合时，对灯具进行PWM调光，从而，在单灯控制器故障，无法执行驱动功能时，常开式触点开关的触点处于常态断开，此时调光模块与灯具之间维持高阻态，不对灯具产生影响。有效避免了在单灯控制器故障时灯具亮度异常的情况发生。

本实施例中，测量模块采用ATT7053计量芯片，且具备电流互感器CT01-A及电压互感器PT01-A；

其中，电流互感器CT01-A用以采集电流，电压互感器PT01-A用以采集电压；ATT7053计量芯片基于电流及电压计算得到包括功率及电量等电路参数。

进而，上述电路参数由主控模块封装为运行数据，并经通信模块以Cat.1通信方式向外界发送，实现灯具及单灯控制器运行状态的实时反馈。

综上，通过采用Cat.1通信方式，单灯控制器实现高速稳定通信，且通信时延低、信号覆盖范围广、数据包长度充足；其继电器模块采用常闭式触点开关，调光模块采用常开式触点开关，在单灯控制器发生故障时可维持灯具正常点亮，不影响灯具亮度，从而可灵活广泛地应用于各类场景下的路灯产品。

最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种采用Cat.1通信的单灯控制器，其特征在于，包括：

AC-DC模块、DC-DC模块、主控模块、通信模块、继电器模块、调光模块、总线模块、存储模块及测量模块；

所述AC-DC模块用以将220V交流电转换为12V直流电；

所述DC-DC模块用以将12V直流电转换为3.3V芯片用电或3.7V通信用电；

所述主控模块电连接所述AC-DC模块、所述DC-DC模块、所述通信模块、所述继电器模块、所述调光模块、所述总线模块、所述存储模块及所述测量模块，用以控制单灯控制器运行；

所述通信模块采用Cat.1通信模组，用以与外界进行无线通信；

所述继电器模块采用常闭式触点开关K411，用以根据所述主控模块发出的控制指令控制灯具点亮/熄灭；

所述调光模块用以在灯具点亮时，根据所述主控模块发出的控制指令控制所述灯具的亮度，且所述调光模块与所述灯具采用常开式触点开关K50连接；

所述总线模块采用485通信总线，其具备用以减少外界通信干扰的TVS管；

所述存储模块用以存储用户数据，防止掉电造成数据丢失；

所述测量模块具备电流互感器CT01-A及电压互感器PT01-A，用以采集分析电路参数；

所述主控模块基于所述通信模块接收到的控制信号输出控制指令，所述继电器模块及所述调光模块根据所述控制指令控制所述灯具的运行状态或亮度。

2.根据权利要求1所述的一种采用Cat.1通信的单灯控制器，其特征在于，包括：

所述AC-DC模块包括保险丝F111、压敏电阻RV111、交直流转换单元U111、电容C111及电容C112；

所述保险丝F111用以在输入电流过大时自行熔断，以保护其后端电路不受损坏；

所述压敏电阻RV111用以进行浪涌保护；

所述交直流转换单元U111用以将外接220V交流电转换为12V直流电；

所述电容C111及所述电容C112用以对12V直流电进行滤波。

3.根据权利要求1所述的一种采用Cat.1通信的单灯控制器，其特征在于，包括：

所述DC-DC模块电连接所述AC-DC模块，其包括采用ME1117A33稳压芯片的第一降压稳压单元，以及采用MP2359稳压芯片的第二降压稳压单元；

所述第一降压稳压单元用以将所述AC-DC模块输出的12V直流电转换为3.3V芯片用电，以供应所述单灯控制器中各芯片运行；

所述第二降压稳压单元电连接所述通信模块，用以将所述AC-DC模块输出的12V直流电转换为3.7V通信用电，以供应所述通信模块运行。

4.根据权利要求1所述的一种采用Cat.1通信的单灯控制器，其特征在于，包括：

所述主控模块采用STM32F103C8T6单片机作为主控芯片，所述主控芯片的第2引脚接所述继电器模块，第46引脚接所述调光模块，第12、13引脚接所述通信模块；

从而，所述主控芯片经第13引脚接收控制信号，并经第2引脚、第46引脚分别向所述继电器模块及所述调光模块输出对应于所述控制信号的控制指令，以控制灯具的运行状态或亮度。

5.根据权利要求4所述的一种采用Cat.1通信的单灯控制器，其特征在于，包括：

所述通信模块采用EC600S-CN通信芯片，且所述通信模块具备天线单元与运行指示单元；

所述通信芯片的第31引脚接所述主控芯片的第12引脚；

所述通信芯片的第32引脚接所述主控芯片的第13引脚；

所述天线单元用以增加信号发送功率和提高接受灵敏度；

所述运行指示单元接所述通信芯片的第54引脚，其具备运行指示灯，所述运行指示灯用以在所述通信芯片通信时闪动指示。

6.根据权利要求1所述的一种采用Cat.1通信的单灯控制器，其特征在于，包括：

所述继电器模块具备三极管及常闭式触点开关K411，所述三极管基于所述控制指令驱动所述常闭式触点开关K411，当所述常闭式触点开关K411的常闭触点闭合导通时，灯具获得供电并点亮；

在所述单灯控制器故障时，所述常闭式触点开关K411维持闭合状态，其触点导通以维持所述灯具处于点亮状态。

7.根据权利要求1所述的一种采用Cat.1通信的单灯控制器，其特征在于，包括：

所述调光模块包括采用LM2904D运算放大器的放大单元，所述主控模块的控制指令通过PWM调光方式控制所述放大单元输出0~10V的控制电压，以调节所述灯具的亮度；

所述调光模块与所述灯具采用常开式触点开关K50连接，所述常开式触点开关K50在触点导通时对所述灯具进行亮度调节；

在所述单灯控制器故障时，所述常开式触点开关K50的触点分开，以避免影响所述灯具的亮度。

8.根据权利要求1所述的一种采用Cat.1通信的单灯控制器，其特征在于，包括：

所述测量模块采用ATT7053计量芯片，且具备电流互感器CT01-A及电压互感器PT01-A；

其中，所述电流互感器CT01-A用以采集电流，所述电压互感器PT01-A用以采集电压；

所述ATT7053计量芯片基于电流及电压计算得到电路参数。

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