CN217639986U - 一种具有冗余通讯的路灯控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有冗余通讯的路灯控制器，所述路灯控制器包括微控制电路、通讯电路、信号采集电路和电源电路，所述电源电路为所述路灯控制器供电，所述微控制电路分别连接通讯电路和信号采集电路；所述通讯电路包括电力载波通讯电路和lora通讯电路，电力载波通讯电路和lora通讯电路均连接远程主机。本实用新型的通讯电路包括两种通讯方式，通过这种冗余设计，进行通讯互补，包括远程主机能够接收到实时的路灯数据，便于维护人员及时准确的掌握路灯的运行状态，若灯杆发生漏电，维护人员也可以及时发现并处理。解决了现有城市照明系统中采用单一通讯方式时路灯数据发送不稳定的问题。

Description

一种具有冗余通讯的路灯控制器

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其是一种具有冗余通讯的路灯控制器。

背景技术

随着城市的高速发展，城市路灯建设的数量日趋增长，因此给维护人员也带来了很大的工作量，无法实时精准的对每盏路灯进行监控，导致路灯出现故障无法在第一时间得到处理。

在目前路灯行业中，一般采用的单灯控制器多为电力线载波方式通讯电力线载波通讯方式借助电缆线传输信号，虽然施工安装简单，但是载波信号很容易遭受电缆上杂波信号的干扰，导致通讯不稳定。

实用新型内容

本实用新型提供了一种具有冗余通讯的路灯控制器，用于解决现有路灯控制器的通讯方式易造成数据传输不稳定的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

本实用新型提供了一种具有冗余通讯的路灯控制器，所述路灯控制器包括微控制电路、通讯电路、信号采集电路和电源电路，所述电源电路为所述路灯控制器供电，所述微控制电路分别连接通讯电路和信号采集电路；所述通讯电路包括电力载波通讯电路和lora通讯电路，电力载波通讯电路和lora通讯电路均连接远程主机。

进一步地，所述微控制电路包括微控制芯片U2，型号为STM8L151C8T6。

进一步地，所述电源电路包括第一电压转换电路、第二电压转换电路和第三电压转换电路；

所述第一电压转换电路将交流宽电压输入转化为12V直流电压，所述第二电压转换电路将所述12V直流电压转化为5V直流电压，所述第三电压转换电路将所述12V直流电压转换为3.3V直流电压。

进一步地，所述第一电压转换电路包括电容C1，电容C1的一端通过整流桥D2连接市电火线，电容C1的一端还分别连接电阻R2的一端、电容C2的一端和变压器T1其一输入线圈的一端，所述电容C1的另一端通过电容C8接地，市电零线通过所述整流桥D2接地；所述电阻R2的另一端和电容C2的另一端均连接二极管D1的负极，所述二极管D1的正极分别连接电源管理芯片U1和变压器T1其一输入线圈的另一端，所述变压器T1另一输入线圈的一端通过二极管D7分别连接所述电源管理芯片U1的VCC端、电容C3的一端和光耦U2的输出端，电容C3的另一端接地；变压器T1的输出端依次经二极管D8和电感L2输出12V直流电压，所述二极管D8的正极连接变压器T1输出线圈的一端，二极管D8的另一端分别连接电容C4的一端、电感L2的一端和电阻R4的一端，所述电容C4的另一端通过可变电阻VR2接地，电阻R4的另一端连接光耦U2的输入端，所述电感L2的另一端为12V直流电压输出端，且分别连接电容C7的一端和电阻R5的一端，所述电容C7的另一端连接电容C4的另一端，所述电阻R5的另一端分别连接电阻R6的一端、电容C5的一端和芯片U3的R端，所述电容C5的另一端连接芯片U3的K端，芯片U3的A端接地，芯片U3的型号为AS431ARTR-E1。

进一步地，所述第二电压转换电路包括稳压芯片D3，型号为AMS1117-5.0；所述第三电压转换电路包括稳压芯片D9，型号为AMS1117-3.3。

进一步地，所述信号采集电路包括电参采集电路和漏电检测电路；

所述信号采集电路包括电压采集单元、电流采集单元、通信单元和单相计量芯片U5，所述单相计量芯片U5分别连接电压采集单元、电流采集单元和通信单元。

进一步地，所述电力载波通讯电路包括通信芯片K1，所述通信芯片K1通过USART接口与微控制电路通信。

进一步地，所述lora通讯电路包括通信芯片U1，所述通信芯片U1通过SPI接口与微控制电路通信。

进一步地，所述控制器还包括调光电路，所述调光电路包括集成放大芯片U4，所述集成放大芯片U4分别连接所述微控制电路的PWM输出引脚和路灯的供电输入端。

实用新型内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是实用新型所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本实用新型的通讯电路包括两种通讯方式，通过这种冗余设计，进行通讯互补，包括远程主机能够接收到实时的路灯数据，便于维护人员及时准确的掌握路灯的运行状态，若灯杆发生漏电，维护人员也可以及时发现并处理。解决了现有城市照明系统中采用单一通讯方式时路灯数据发送不稳定的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所述路灯控制器的结构示意图；

图2是本实用新型所述微控制电路的电路结构示意图；

图3是本实用新型所述电源电路的电路结构示意图；

图4是本实用新型所述漏电检测电路的电路结构示意图；

图5是本实用新型所述电参采集电路的电路结构示意图

图6是本实用新型所述电力载波通讯电路的电路结构示意图

图7是本实用新型所述lora通讯电路的电路结构示意图

图8是本实用新型所述调光电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供的一种具有冗余通讯的路灯控制器，包括微控制电路、通讯电路、信号采集电路和电源电路，所述电源电路为所述路灯控制器供电，所述微控制电路分别连接通讯电路和信号采集电路；所述通讯电路包括电力载波通讯电路和lora通讯电路，电力载波通讯电路和lora通讯电路均连接远程主机。信号采集电路包括电参采集电路和漏电检测电路。

本实用新型中，通过信号采集电路采集路灯的电信号，并将采集到的电信号发送给微控制电路，微控制电路进行数据处理后，通过通讯电路将数据发送给远程主机，维护人员通过远程主机获取到路灯的状态信息。

如图2所示，所述微控制电路包括微控制芯片U2，型号为STM8L151C8T6，为低功耗型的8位STM微控制器。

如图3所示，所述电源电路包括第一电压转换电路、第二电压转换电路和第三电压转换电路；

所述第一电压转换电路将交流宽电压输入转化为12V直流电压，所述第二电压转换电路将所述12V直流电压转化为5V直流电压，所述第三电压转换电路将所述12V直流电压转换为3.3V直流电压。

所述第一电压转换电路包括电容C1，电容C1的一端通过整流桥D2连接市电火线，电容C1的一端还分别连接电阻R2的一端、电容C2的一端和变压器T1其一输入线圈的一端，所述电容C1的另一端通过电容C8接地，市电零线通过所述整流桥D2接地；所述电阻R2的另一端和电容C2的另一端均连接二极管D1的负极，所述二极管D1的正极分别连接电源管理芯片U1和变压器T1其一输入线圈的另一端，所述变压器T1另一输入线圈的一端通过二极管D7分别连接所述电源管理芯片U1的VCC端、电容C3的一端和光耦U2的输出端，电容C3的另一端接地；变压器T1的输出端依次经二极管D8和电感L2输出12V直流电压，所述二极管D8的正极连接变压器T1输出线圈的一端，二极管D8的另一端分别连接电容C4的一端、电感L2的一端和电阻R4的一端，所述电容C4的另一端通过可变电阻VR2接地，电阻R4的另一端连接光耦U2的输入端，所述电感L2的另一端为12V直流电压输出端，且分别连接电容C7的一端和电阻R5的一端，所述电容C7的另一端连接电容C4的另一端，所述电阻R5的另一端分别连接电阻R6的一端、电容C5的一端和芯片U3的R端，所述电容C5的另一端连接芯片U3的K端，芯片U3的A端接地，芯片U3的型号为AS431ARTR-E1。

所述第二电压转换电路包括稳压芯片D3，型号为AMS1117-5.0；所述第三电压转换电路包括稳压芯片D9，型号为AMS1117-3.3。

如图4所示，所述漏电检测电路对零线和火线的净输入电流进行采集放大，送至为控制芯片U4的ADC接口。漏电监测电路包括并联连接的电阻R3、二极管V2和电容C2，所述电阻R3的两端分别连接市电零线端和火线端，且电阻R3的一端连接所述微控制电路的ADC接口，电阻R3的另一端接地。

所述信号采集电路包括电压采集单元、电流采集单元、通信单元和单相计量芯片U5，所述单相计量芯片U5分别连接电压采集单元、电流采集单元和通信单元。

如图5所示，电参采集电路采用RN8209芯片,对电流、电压、功率、功率因数进行采集，并对电量进行计量，RN8209的5、6引脚采集电流，9、10引脚采集电压，通过12、13引脚USART接口与单片机通讯。

电参采集电路包括电压采集单元、电流采集单元、通信单元和单相计量芯片U5，所述单相计量芯片U5分别连接电压采集单元、电流采集单元和通信单元，单相计量芯片U5的型号为上述的RN8209。

所述电压采集单元包括电压互感器T4，所述电压互感器T4的输入端连接市电，电压互感器T4的输出端分别通过限流电阻连接所述单相计量芯片U5的两个输入接口；

所述电压互感器T4的其一输出端分别连接电阻R23的一端和电阻R22的一端，所述电阻R23的另一端分别连接电阻R25的一端和地，电阻R25的另一端分别连接电压互感器T4的另一输出端和电阻R26的一端，所述电阻R26的另一端分别连接电容C26的一端和单相计量芯片U15，所述电容C26的另一端分别连接电容C25的一端和地，所述电容C25的另一端分别连接电阻R22的另一端和单相计量芯片U15。

所述电流采集单元包括电流互感器T3，电流互感器T3的一端分别连接电阻R19的一端和电阻R18的一端，所述电阻R18的另一端分别连接电阻R17的一端和地，所述电阻R17的另一端连接电阻R16的一端，所述电阻R16的另一端分别连接电容C23的一端和单相计量芯片U5，所述电容C23的另一端分别连接电容C24的一端和地，所述电容C24的另一端分别连接电阻R19的另一端和单相计量芯片U5。

如图6所示，所述电力载波通讯电路包括通信芯片K1，所述通信芯片K1通过USART接口与微控制电路通信。

如图7所示，所述lora通讯电路包括通信芯片U1，所述通信芯片U1通过SPI接口与微控制电路通信。

所述电力线载波通讯电路和lora通讯电路提供两个数据传输通道，实现互补通讯，在两者通讯都正常的情况下，选择载波通道的数据作为有效数据，将另一个通道的数据舍弃，最后将数据传输到远程主机。数据选通通过微控制器实现，该实现过程采用现有技术即可，不涉及计算机程序的创新。

如图8所示，所述控制器还包括调光电路，所述调光电路包括集成放大芯片U6，所述集成放大芯片U6分别连接所述微控制芯片U2的PWM输出引脚和路灯的供电输入端。PWM调光电路采用集成放大芯片LM258AD进行电流信号的放大，并与所述单片机的PWM输出引脚连接，将幅值为3.3V的方波放大至10V的PWM方波，可实现0-100％无极调光。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种具有冗余通讯的路灯控制器，其特征是，所述路灯控制器包括微控制电路、通讯电路、信号采集电路和电源电路，所述电源电路为所述路灯控制器供电，所述微控制电路分别连接通讯电路和信号采集电路；所述通讯电路包括电力载波通讯电路和lora通讯电路，电力载波通讯电路和lora通讯电路均连接远程主机。

2.根据权利要求1所述具有冗余通讯的路灯控制器，其特征是，所述微控制电路包括微控制芯片U2，型号为STM8L151C8T6。

3.根据权利要求1所述具有冗余通讯的路灯控制器，其特征是，所述电源电路包括第一电压转换电路、第二电压转换电路和第三电压转换电路；

所述第一电压转换电路将交流宽电压输入转化为12V直流电压，所述第二电压转换电路将所述12V直流电压转化为5V直流电压，所述第三电压转换电路将所述12V直流电压转换为3.3V直流电压。

4.根据权利要求3所述具有冗余通讯的路灯控制器，其特征是，所述第一电压转换电路包括电容C1，电容C1的一端通过整流桥D2连接市电火线，电容C1的一端还分别连接电阻R2的一端、电容C2的一端和变压器T1其一输入线圈的一端，所述电容C1的另一端通过电容C8接地，市电零线通过所述整流桥D2接地；所述电阻R2的另一端和电容C2的另一端均连接二极管D1的负极，所述二极管D1的正极分别连接电源管理芯片U1和变压器T1其一输入线圈的另一端，所述变压器T1另一输入线圈的一端通过二极管D7分别连接所述电源管理芯片U1的VCC端、电容C3的一端和光耦U2的输出端，电容C3的另一端接地；变压器T1的输出端依次经二极管D8和电感L2输出12V直流电压，所述二极管D8的正极连接变压器T1输出线圈的一端，二极管D8的另一端分别连接电容C4的一端、电感L2的一端和电阻R4的一端，所述电容C4的另一端通过可变电阻VR2接地，电阻R4的另一端连接光耦U2的输入端，所述电感L2的另一端为12V直流电压输出端，且分别连接电容C7的一端和电阻R5的一端，所述电容C7的另一端连接电容C4的另一端，所述电阻R5的另一端分别连接电阻R6的一端、电容C5的一端和芯片U3的R端，所述电容C5的另一端连接芯片U3的K端，芯片U3的A端接地，芯片U3的型号为AS431ARTR-E1。

5.根据权利要求3所述具有冗余通讯的路灯控制器，其特征是，所述第二电压转换电路包括稳压芯片D3，型号为AMS1117-5.0；所述第三电压转换电路包括稳压芯片D9，型号为AMS1117-3.3。

6.根据权利要求1所述具有冗余通讯的路灯控制器，其特征是，所述信号采集电路包括电参采集电路和漏电检测电路；

所述信号采集电路包括电压采集单元、电流采集单元、通信单元和单相计量芯片U5，所述单相计量芯片U5分别连接电压采集单元、电流采集单元和通信单元。

7.根据权利要求1所述具有冗余通讯的路灯控制器，其特征是，所述电力载波通讯电路包括通信芯片K1，所述通信芯片K1通过USART接口与微控制电路通信。

8.根据权利要求1所述具有冗余通讯的路灯控制器，其特征是，所述lora通讯电路包括通信芯片U1，所述通信芯片U1通过SPI接口与微控制电路通信。

9.根据权利要求1-8任一项所述具有冗余通讯的路灯控制器，其特征是，所述控制器还包括调光电路，所述调光电路包括集成放大芯片U4，所述集成放大芯片U4分别连接所述微控制电路的PWM输出引脚和路灯的供电输入端。

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