CN220190519U - 城市路灯智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能路灯技术领域，提出了城市路灯智能控制系统，包括主控单元和充电电路，充电电路包括电阻R1、三极管Q1、三极管Q2、电阻R3和开关管Q4，光伏板P1的第一输出端连接电阻R1的第一端，光伏板P1的第二输出端接地，电阻R1的第二端连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极连接三极管Q1的基极，三极管Q2的基极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的集电极通过电阻R3接地，三极管Q1的发射极连接电阻R1的第一端，三极管Q1的集电极连接开关管Q4的第一端，开关管Q4的控制端连接主控单元的第一输出端，开关管Q4的第二端连接蓄电池E1的正极，蓄电池E1的负极接地。通过上述技术方案，解决了相关技术中恒流充电电路结构复杂的问题。

Description

城市路灯智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及智能路灯技术领域，具体的，涉及城市路灯智能控制系统。

背景技术

路灯照明作为城市生活必需品之一，其重要性毋庸置疑，太阳能路灯相对于传统的照明工具来说，不仅省去了电缆的铺设和配电线路的预处理，而且不需要投入人力对系统进行控制，只需要一次性的投入便可以获得低维护成本和高长效收益的不错效果，太阳能是一种可再生能源，对太阳能的开发使用不仅节省了大量的资源，而且还非常环保；在白天太阳能光伏板发电把电存储在蓄电池中，在晚上的时候把蓄电池中的电供给路灯使用。为了保证蓄电池的使用寿命，通常在蓄电池的充电过程中设置恒流源，保证蓄电池的充电电流稳定不变，但现有的恒流源的电路结构复杂，在使用和安装的过程中存在不便。

实用新型内容

本实用新型提出城市路灯智能控制系统，解决了相关技术中恒流充电电路结构复杂的问题。

本实用新型的技术方案如下：

城市路灯智能控制系统，包括光伏板P1和蓄电池E1，所述光伏板P1用于将太阳能转化为电能输出，所述蓄电池E1用于存储电能，还包括主控单元和充电电路，所述充电电路连接所述主控单元，所述充电电路包括电阻R1、电阻R2、三极管Q1、三极管Q2、电阻R3和开关管Q4，

所述光伏板P1的第一输出端连接所述电阻R1的第一端，所述光伏板P1的第二输出端接地，所述电阻R1的第二端连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的基极连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q2的基极连接所述三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R3接地，

所述电阻R2的第一端连接所述电阻R1的第一端，所述电阻R2的第二端连接所述三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的集电极连接所述开关管Q4的第一端，所述开关管Q4的控制端连接所述主控单元的第一输出端，所述开关管Q4的第二端连接所述蓄电池E1的正极，所述蓄电池E1的负极接地。

进一步，本实用新型中所述充电电路还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6和开关管Q3，所述电阻R4的第一端连接所述光伏板P1的第一输出端，所述电阻R4的第二端通过所述电阻R5接地，所述开关管Q3的控制端通过所述电阻R6连接所述电阻R4的第二端，所述开关管Q3的第一端连接所述光伏板P1的第一输出端，所述开关管Q3的第二端连接所述电阻R1的第一端。

进一步，本实用新型中所述充电电路还包括电阻R15和电阻R16，所述电阻R15的第一端连接所述蓄电池E1的正极，所述电阻R15的第二端通过所述电阻R16接地。

进一步，本实用新型中还包括路灯控制电路，所述路灯控制电路包括光敏二极管U4、电阻R7、电阻R8、开关管Q5和发光二极管LED1，所述光敏二极管U4的阴极连接9V电源，所述光敏二极管U4的阳极通过所述电阻R7接地，所述光敏二极管U4的阳极通过所述电阻R8连接所述开关管Q5的控制端，所述开关管Q5的第一端连接所述蓄电池E1的正极，所述开关管Q5的第二端连接所述发光二极管LED1的阳极，所述发光二极管LED1的阴极接地。

进一步，本实用新型中所述路灯控制电路还包括运放U1、电阻R9和电阻R10，所述运放U1的同相输入端连接所述开关管Q5的第二端，所述运放U1的输出端通过所述电阻R9连接所述运放U1的反相输入端，所述运放U1的输出端连接所述发光二极管LED1的阳极，所述发光二极管LED1的阴极连接所述电阻R10的第一端，所述电阻R10的第二端接地，所述电阻R10的第一端连接所述运放U1的反相输入端。

进一步，本实用新型中还包括红外检测电路，所述红外检测电路包括红外传感器P2、电阻R11、电阻R17、运放U3、电阻R13、电阻R12、运放U2、电阻R14和开关管Q6，所述红外传感器P2的供电端连接5V电源，所述红外传感器P2的输出端通过所述电阻R11连接所述运放U3的同相输入端，所述红外传感器P2的接地端接地，所述运放U3的反相输入端通过所述电阻R17接地，所述运放U3的输出端通过所述电阻R13连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端通过所述电阻R12连接所述运放U2的反相输入端，所述运放U2的同相输入端连接Vref参考电压，所述运放U2的输出端通过所述电阻R14连接所述开关管Q6的控制端，所述开关管Q6的第一端连接所述开关管Q5的第二端，所述开关管Q6的第二端连接所述运放U1的同相输入端。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型中，光伏板P1用于将太阳能转化为电能，光伏板P1输出的电能经充电电路为蓄电池E1充电，充电电路可以实现蓄电池E1的恒流充电。

充电电路的电路原理为：光伏板P1输出的电能分别加至三极管Q2和三极管Q1的发射极，三极管Q1和三极管Q2的基极电压分别低于三极管Q1和三极管Q2的发射极，三极管Q1和三极管Q2均导通，这时，光伏板P1输出的电能经电阻R2和三极管Q1后加至开关管Q4的第一端，充电时，主控单元的第一输出端输出PWM控制信号至开关管Q4的控制端，当PWM控制信号为高电平时，开关管Q4导通，光伏板P1输出的电能加至蓄电池E1的正极，蓄电池E1开始充电，当PWM控制信号为低电平时，开关管Q4截止，蓄电池E1停止充电，当PWM再次变为高电平时，蓄电池E1再次进入充电状态，就此形成循环。

受环境影响，蓄电池E1在充电过程中，光伏板P1输出的电流可能存在不稳定的情况，当充电电流过大，容易导致蓄电池E1发热，长期下去影响蓄电池E1的使用寿命，当充电电流过低时，蓄电池E1则无法正常充电。充电时，三极管Q2导通，充电电流经电阻R3后产生电压，当充电电流变大时，电阻R3上的分压变大，三极管Q1的基极电压变大，三极管Q1的发射极和三极管Q1基极之间的电压U_be减小，从而使流过三极管Q1的发射极电流减小，抑制充电电流变大；当充电电流变小时，电阻R3上的分压减小，三极管Q1的基极电压减小，三极管Q1的发射极和三极管Q1基极之间的电压U_be变大，使流过三极管Q1的发射极电流变大，抑制充电电流减小，从而实现恒流充电的目的。本实用新型中，仅利用三极管的电流控制特性即可实现恒流充电的目的，电路结构简单、运行可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型中充电电路的电路图；

图2为本实用新型中路灯控制电路的电路图；

图3为本实用新型中红外检测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了城市路灯智能控制系统，包括光伏板P1和蓄电池E1，光伏板P1用于将太阳能转化为电能输出，蓄电池E1用于存储电能，还包括主控单元和充电电路，充电电路连接主控单元，充电电路包括电阻R1、电阻R2、三极管Q1、三极管Q2、电阻R3和开关管Q4，光伏板P1的第一输出端连接电阻R1的第一端，光伏板P1的第二输出端接地，电阻R1的第二端连接三极管Q2的发射极，三极管Q2的基极连接三极管Q1的基极，三极管Q2的基极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的集电极通过电阻R3接地，电阻R2的第一端连接电阻R1的第一端，电阻R2的第二端连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极连接开关管Q4的第一端，开关管Q4的控制端连接主控单元的第一输出端，开关管Q4的第二端连接蓄电池E1的正极，蓄电池E1的负极接地。

本实施例中，光伏板P1用于将太阳能转化为电能，光伏板P1输出的电能经充电电路为蓄电池E1充电，充电电路可以实现蓄电池E1的恒流充电。

具体的，充电电路的电路原理为：光伏板P1输出的电能分别加至三极管Q2和三极管Q1的发射极，三极管Q1和三极管Q2的基极电压分别低于三极管Q1和三极管Q2的发射极，三极管Q1和三极管Q2均导通，这时，光伏板P1输出的电能经电阻R2和三极管Q1后加至开关管Q4的第一端，充电时，主控单元的第一输出端输出PWM控制信号至开关管Q4的控制端，当PWM控制信号为高电平时，开关管Q4导通，光伏板P1输出的电能加至蓄电池E1的正极，蓄电池E1开始充电，当PWM控制信号为低电平时，开关管Q4截止，蓄电池E1停止充电，当PWM再次变为高电平时，蓄电池E1再次进入充电状态，就此形成循环。

受环境影响，蓄电池E1在充电过程中，光伏板P1输出的电流可能存在不稳定的情况，当充电电流过大，容易导致蓄电池E1发热，长期下去影响蓄电池E1的使用寿命，当充电电流过低时，蓄电池E1则无法正常充电。充电时，三极管Q2导通，充电电流经电阻R3后产生电压，当充电电流变大时，电阻R3上的分压变大，三极管Q1的基极电压变大，本实施例中三极管Q1和三极管Q2均为PNP型三极管，因此当三极管Q1的基极电压变大时，三极管Q1的发射极和三极管Q1基极之间的电压U_be减小，从而使流过三极管Q1的发射极电流减小，抑制充电电流变大；当充电电流变小时，电阻R3上的分压减小，三极管Q1的基极电压减小，三极管Q1的发射极和三极管Q1基极之间的电压U_be变大，使流过三极管Q1的发射极电流变大，抑制充电电流减小，从而实现恒流充电的目的。

本实施例中，利用三极管的电流控制特性实现恒流充电的目的，电路结构简单。

本实施例中，采用N沟道增强型场效应管作为开关管Q4，N沟道增强型场效应管的栅极作为开关管Q4的控制端，N沟道增强型场效应管的漏极作为开关管Q4的第一端，N沟道增强型场效应管的源极作为开关管Q4的第二端。

如图1所示，本实施例中充电电路还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6和开关管Q3，电阻R4的第一端连接光伏板P1的第一输出端，电阻R4的第二端通过电阻R5接地，开关管Q3的控制端通过电阻R6连接电阻R4的第二端，开关管Q3的第一端连接光伏板P1的第一输出端，开关管Q3的第二端连接电阻R1的第一端。

本实施例中，电阻R4和电阻R5构成分压电路，取电阻R5上的电压为采样电压并送至主控单元，主控单元可实时检测光伏板P1的输出电压。

当光伏板P1输出的电压过低时，将无法正常为蓄电池E1充电，长期下去同样会影响蓄电池E1的正常使用寿命。将电阻R5两端的电压加至开关管Q3的控制端，当光伏板P1输出的电压正常时，电阻R5上的电压大于开关管Q3的开启电压，开关管Q3导通，这时蓄电池E1可正常充电，当光伏板P1输出的电压过低时，电阻R5上的电压小于开关管Q3的开启电压，开关管Q3截止，蓄电池E1停止充电。

本实施例中，采用N沟道增强型场效应管作为开关管Q3，N沟道增强型场效应管的栅极作为开关管Q3的控制端，N沟道增强型场效应管的漏极作为开关管Q3的第一端，N沟道增强型场效应管的源极作为开关管Q3的第二端。

如图1所示，本实施例中充电电路还包括电阻R15和电阻R16，电阻R15的第一端连接蓄电池E1的正极，电阻R15的第二端通过电阻R16接地。

电阻R15和电阻R16构成电压检测电路，用于检测蓄电池E1的充电电压，当蓄电池E1的充电电压达到设定值时，主控单元停止输出PWM控制信号，以免蓄电池E1过充。

如图2所示，本实施例中还包括路灯控制电路，路灯控制电路包括光敏二极管U4、电阻R7、电阻R8、开关管Q5和发光二极管LED1，光敏二极管U4的阴极连接9V电源，光敏二极管U4的阳极通过电阻R7接地，光敏二极管U4的阳极通过电阻R8连接开关管Q5的控制端，开关管Q5的第一端连接蓄电池E1的正极，开关管Q5的第二端连接发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极接地。

路灯控制电路用于控制路灯的亮灭，本实施例中，将发光二极管LED1作为路灯，具体的，光敏二极管U4用于检测太阳光的光照度，在白天太阳光强的情况下，光敏二极管U4将光信号转为电流信号，电流经过电阻R7时产生电压，太阳光的照度越强，电阻R7上的电压越大，当在白天时，太阳光的照度大于设定值，电阻R7上的电压大于开关管Q5的开启电压，开关管Q5截止，发光二极管LED1不发光；当在晚上或阴雨天气时，太阳光的照度低于设定值，电阻R7上的电压小于开关管Q5的开启电压，开关管Q5导通，蓄电池E1开始放电，放电电压经开关管Q5后加至发光二极管LED1，发光二极管LED1发光用于照明，因此，本实施例可根据太阳光的照度自动控制路灯的打开或关闭，实现路灯的智能控制。

如图2所示，本实施例中路灯控制电路还包括运放U1、电阻R9和电阻R10，运放U1的同相输入端连接开关管Q5的第二端，运放U1的输出端通过电阻R9连接运放U1的反相输入端，运放U1的输出端连接发光二极管LED1的阳极，发光二极管LED1的阴极连接电阻R10的第一端，电阻R10的第二端接地，电阻R10的第一端连接运放U1的反相输入端。

蓄电池E1同样受环境因素的影响，随着工作环境的变化蓄电池E1的供电电流可能出现不稳定的情况，电阻R10作为采样电阻，当流过发光二极管LED1的电流越大，电阻R10上的电压越大，反之电阻R10上的电压越小。电阻R10上的电压加至运放U1的反相输入端，运放U1构成减法电路，当流过发光二极管LED1的电流变大时，运放U1的反相输入端电压变大，运放U1输出电压减小，从而使流过发光二极管LED1的电流减小；当流过发光二极管LED1的电流变小时，运放U1的反相输入端电压变小，运放U1输出电压变大，从而使流过发光二极管LED1的电流变大；运放U1构成的减法电路可以保证发光二极管LED1的工作电流稳定不变，避免发光二极管LED1在工作的过程中出现闪烁现象。

本实施例中，采用P沟道增强型场效应管作为开关管Q5，P沟道增强型场效应管的栅极作为开关管Q5的控制端，P沟道增强型场效应管的源极作为开关管Q5的第一端，P沟道增强型场效应管的漏极作为开关管Q5的第二端。

如图2-图3所示，本实施例中还包括红外检测电路，红外检测电路包括红外传感器P2、电阻R11、电阻R17、运放U3、电阻R13、电阻R12、运放U2、电阻R14和开关管Q6，红外传感器P2的供电端连接5V电源，红外传感器P2的输出端通过电阻R11连接运放U3的同相输入端，红外传感器P2的接地端接地，运放U3的反相输入端通过电阻R17接地，运放U3的输出端通过电阻R13连接运放U3的反相输入端，运放U3的输出端通过电阻R12连接运放U2的反相输入端，运放U2的同相输入端连接Vref参考电压，运放U2的输出端通过电阻R14连接开关管Q6的控制端，开关管Q6的第一端连接开关管Q5的第二端，开关管Q6的第二端连接运放U1的同相输入端。

在晚上，尤其是深夜的时候行人较少，这时如果路灯长时间处于照明状态将造成资源的浪费，为此，本实施例加入了红外检测电路，无论是人还是车辆经过都会产生红外信号，红外检测电路用于检测行人或行驶车辆，在深夜，红外检测电路如果检测到有人或车辆经过时，路灯打开，否则路灯关闭。

具体的，红外检测电路的工作原理为：红外传感器P2用于检测行人或车辆经过时产生的红外信号，并将该红外信号转为电信号输出，但红外传感器P2输出的电信号比较微弱，为此，运放U3构成了放大电路，用于放大红外传感器P2输出的电信号，经放大后的电信号送至运放U2的反相输入端，运放U2构成比较器，当有人经过时，运放U2反相输入端电压大于运放U2同相输入端电压，运放U2输出低电平，该低电平信号加至开关管Q6的控制端，开关管Q6导通，发光二极管LED1可正常发光；当没有人经过时，运放U2反相输入端电压小于运放U2同相输入端电压，运放U2输出高电平，该高电平信号加至开关管Q6的控制端，开关管Q6截止，发光二极管LED1断电不发光。

本实施例中，采用P沟道增强型场效应管作为开关管Q6，P沟道增强型场效应管的栅极作为开关管Q6的控制端，P沟道增强型场效应管的源极作为开关管Q6的第一端，P沟道增强型场效应管的漏极作为开关管Q6的第二端。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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 (6)

1.城市路灯智能控制系统，包括光伏板P1和蓄电池E1，所述光伏板P1用于将太阳能转化为电能输出，所述蓄电池E1用于存储电能，其特征在于，还包括主控单元和充电电路，所述充电电路连接所述主控单元，所述充电电路包括电阻R1、电阻R2、三极管Q1、三极管Q2、电阻R3和开关管Q4，

所述光伏板P1的第一输出端连接所述电阻R1的第一端，所述光伏板P1的第二输出端接地，所述电阻R1的第二端连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的基极连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q2的基极连接所述三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的集电极通过所述电阻R3接地，

所述电阻R2的第一端连接所述电阻R1的第一端，所述电阻R2的第二端连接所述三极管Q1的发射极，所述三极管Q1的集电极连接所述开关管Q4的第一端，所述开关管Q4的控制端连接所述主控单元的第一输出端，所述开关管Q4的第二端连接所述蓄电池E1的正极，所述蓄电池E1的负极接地。

2.根据权利要求1所述的城市路灯智能控制系统，其特征在于，所述充电电路还包括电阻R4、电阻R5、电阻R6和开关管Q3，所述电阻R4的第一端连接所述光伏板P1的第一输出端，所述电阻R4的第二端通过所述电阻R5接地，所述开关管Q3的控制端通过所述电阻R6连接所述电阻R4的第二端，所述开关管Q3的第一端连接所述光伏板P1的第一输出端，所述开关管Q3的第二端连接所述电阻R1的第一端。

3.根据权利要求1所述的城市路灯智能控制系统，其特征在于，所述充电电路还包括电阻R15和电阻R16，所述电阻R15的第一端连接所述蓄电池E1的正极，所述电阻R15的第二端通过所述电阻R16接地。

4.根据权利要求1所述的城市路灯智能控制系统，其特征在于，还包括路灯控制电路，所述路灯控制电路包括光敏二极管U4、电阻R7、电阻R8、开关管Q5和发光二极管LED1，所述光敏二极管U4的阴极连接9V电源，所述光敏二极管U4的阳极通过所述电阻R7接地，所述光敏二极管U4的阳极通过所述电阻R8连接所述开关管Q5的控制端，所述开关管Q5的第一端连接所述蓄电池E1的正极，所述开关管Q5的第二端连接所述发光二极管LED1的阳极，所述发光二极管LED1的阴极接地。

5.根据权利要求4所述的城市路灯智能控制系统，其特征在于，所述路灯控制电路还包括运放U1、电阻R9和电阻R10，所述运放U1的同相输入端连接所述开关管Q5的第二端，所述运放U1的输出端通过所述电阻R9连接所述运放U1的反相输入端，所述运放U1的输出端连接所述发光二极管LED1的阳极，所述发光二极管LED1的阴极连接所述电阻R10的第一端，所述电阻R10的第二端接地，所述电阻R10的第一端连接所述运放U1的反相输入端。

6.根据权利要求5所述的城市路灯智能控制系统，其特征在于，还包括红外检测电路，所述红外检测电路包括红外传感器P2、电阻R11、电阻R17、运放U3、电阻R13、电阻R12、运放U2、电阻R14和开关管Q6，所述红外传感器P2的供电端连接5V电源，所述红外传感器P2的输出端通过所述电阻R11连接所述运放U3的同相输入端，所述红外传感器P2的接地端接地，所述运放U3的反相输入端通过所述电阻R17接地，所述运放U3的输出端通过所述电阻R13连接所述运放U3的反相输入端，所述运放U3的输出端通过所述电阻R12连接所述运放U2的反相输入端，所述运放U2的同相输入端连接Vref参考电压，所述运放U2的输出端通过所述电阻R14连接所述开关管Q6的控制端，所述开关管Q6的第一端连接所述开关管Q5的第二端，所述开关管Q6的第二端连接所述运放U1的同相输入端。