CN104902650A - 一种太阳能智能感应路灯控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种太阳能智能感应路灯控制器，包括设置在密封外壳内的控制电路板上的微处理器主控芯片、太阳能电池板充电模块、微处理器主控芯片与LED路灯之间的恒流源模块、密封在塑胶外壳内的人体感应模块、LED状态指示模块和无线遥控收发电路。本发明由于采用了人体感应模块，可以实现有人时全功率亮灯，人离开后，降低功率或者灭灯，可有效延长亮灯时间，更加节能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能路灯控制领域，特别涉及一种太阳能智能感应路灯控制器。
背景技术
目前，随着太阳能应用的广泛深入，其在LED路灯上的应用也越来越多。LED路灯优势在于节能，其最大特点是可以调光和调节功率。为了达到节能的目的，现有的太阳能路灯控制器分为多时段及多功率调光，即不同时间段采用不同功率运行。现有的控制方式，有一定的节能作用，但是并不十分符合人们的使用习惯。即无法感知有人和无人，以提供不同的亮灯功率。在无人经过时，浪费掉了很大一部分能量，不利于环保节能。
在现实的使用环境中，人们迫切的希望有一种全新的控制方式，可以实现有人时全功率亮灯，人离开后，降低功率或者灭灯。传统的太阳能LED路灯控制器无法满足。
发明内容
本发明的目的在于解决传统LED太阳能控制器无法感知有人和无人，自动调节LED的负载功率，提供一种太阳能智能感应路灯控制器。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种太阳能智能感应路灯控制器，包括设置在密封外壳内的控制电路板上的微处理器主控芯片、太阳能电池板充电模块、微处理器主控芯片与LED路灯之间的恒流源模块、密封在塑胶外壳内的人体感应模块、LED状态指示模块和与遥控器通信的无线遥控收发电路，其特征在于：所述的太阳能电池板充电模块、恒流源模块、人体感应模块分别与所述的微处理器主控芯片相连，人体感应模块还分别连接无线遥控收发电路和LED状态指示模块，所述的人体感应模块通过反馈信号给微处理器主控芯片对所述的恒流源模块的负载电流进行调节；
所述的人体感应模块包括热释电人体红外传感器PIR和信号处理芯片U1，所述的热释电红外传感器PIR的1脚通过电阻R7接5V电源，热释电红外传感器PIR的2脚分别连接电容C12、电阻R11、电阻R10和信号处理芯片U1的14脚，热释电红外传感器PIR的3脚接GND，所述的信号处理芯片U1的2脚接电阻R26，信号处理芯片U1的3脚接电阻R4，信号处理芯片U1的4脚接电容C8，信号处理芯片U1的5脚接电容C7，信号处理芯片U1的6脚接电阻R5，所述的电阻R4另一端接电容C8，电阻R5的另一端接电容C7，所述的电容C7、电容C8的另一端接GND，所述信号处理芯片U1的7脚接GND，信号处理芯片U1的8脚接5V，信号处理芯片U1的9脚接电阻R9，信号处理芯片U1的10脚接电阻R8，所述电阻R9的另一端接5V，电阻R8的另一端接GND，所述信号处理芯片U1的12脚分别接电阻R15、电阻R16和电容C6，信号处理芯片U1的13脚分别接电阻R15的另一端、电阻R16的另一端和电容C6的另一端，所述信号处理芯片U1的14脚接电阻R10的另一端，信号处理芯片U1的15脚分别接电阻R1、电容C3和电阻R3，所述信号处理芯片U1的16分别接电阻R1的另一端和电容C3的另一端；
所述的无线遥控收发电路包括接收头U7、发射头IR和三极管Q21，所述接收头U7的1脚接微处理器主控芯片的IR-IN，接收头U7的2脚接GND，接收头U7的3脚通过电阻R44连接5V电压，发射头IR的1脚接电阻R44的另一端，发射头IR的2脚接三极管Q21的集电极，三极管Q21的发射极接电阻R52，三极管Q21的基极分别接电阻R49、电阻R46、二极管D15的阳极和三极管Q22的集电极，所述电阻R52的另一端和电阻R49的另一端分别接GND，所述电阻R46的另一端接三极管Q20的集电极，三极管Q20的发射极接5V电压，三极管Q20的基极分别接电阻R45和电阻R43，所述R43的另一端接三极管Q20的发射极，R45的另一端接数据发送端IR-OUT，所述三极管Q22的发射极接GND，三极管Q22的集电极接二极管D15的阳极，三极管Q22的基极通过电阻R50至调制信号IR_carrier。
作为本发明的优选方案：所述的调制信号IR_carrier由微处理器主控芯片产生，IR-OUT接微处理器主控芯片的串口发送端，经载波信号调制后从发射头IR送出，所述的接收头U7采用一体化接收头，接收到信号经IR-IN引脚送至微处理器主控芯片。
作为本发明的优选方案：所述的太阳能电池板充电模块包括将太阳能电池板的阳极与蓄电池阳极之间的连线，设置在太阳能电池板的阴极与蓄电池阴极连接线上的控制开关管，所述的控制开关管由微处理器主控芯片控制产生的PWM信号控制开、关，太阳能电池板充电模块还包括蓄电池电压采集电路。
作为本发明的优选方案：所述太阳能LED智能感应路灯控制器还包括太阳能电池电压采样电路和温度采样电路，所述太阳能电池电压采样电路和温度采样电路的输出均连接微处理器主控芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明由于采用了人体感应模块，可以实现有人时全功率亮灯，人离开后，降低功率或者灭灯，可有效延长亮灯时间，更加节能。
附图说明
图1为本发明太阳能智能感应路灯控制器的原理框图。
图2为本发明人体感应模块的电路图。
图3为本发明太阳能电池板充电模块的电路图。
图4是本发明无线遥控收发电路图。
图5是本发明太阳能板电压采集电路。
图6是本发明的蓄电池电压采集电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，一种太阳能智能感应路灯控制器，包括设置在密封外壳内的控制电路板上的微处理器主控芯片、太阳能电池板充电模块、微处理器主控芯片与LED路灯之间的恒流源模块、密封在塑胶外壳内的人体感应模块、LED状态指示模块和与遥控器通信的无线遥控收发电路，其特征在于：所述的太阳能电池板充电模块、恒流源模块、人体感应模块分别与所述的微处理器主控芯片相连，人体感应模块还分别连接无线遥控收发电路和LED状态指示模块，所述的人体感应模块通过反馈信号给微处理器主控芯片对所述的恒流源模块的负载电流进行调节。
所述的人体感应模块包括热释电人体红外传感器PIR和信号处理芯片U1，所述的热释电红外传感器PIR的1脚通过电阻R7接5V电源，热释电红外传感器PIR的2脚分别连接电容C12、电阻R11、电阻R10和信号处理芯片U1的14脚，热释电红外传感器PIR的3脚接GND，所述的信号处理芯片U1的2脚接电阻R26，信号处理芯片U1的3脚接电阻R4，信号处理芯片U1的4脚接电容C8，信号处理芯片U1的5脚接电容C7，信号处理芯片U1的6脚接电阻R5，所述的电阻R4另一端接电容C8，电阻R5的另一端接电容C7，所述的电容C7、电容C8的另一端接GND，所述信号处理芯片U1的7脚接GND，信号处理芯片U1的8脚接5V，信号处理芯片U1的9脚接电阻R9，信号处理芯片U1的10脚接电阻R8，所述电阻R9的另一端接5V，电阻R8的另一端接GND，所述信号处理芯片U1的12脚分别接电阻R15、电阻R16和电容C6，信号处理芯片U1的13脚分别接电阻R15的另一端、电阻R16的另一端和电容C6的另一端，所述信号处理芯片U1的14脚接电阻R10的另一端，信号处理芯片U1的15脚分别接电阻R1、电容C3和电阻R3，所述信号处理芯片U1的16分别接电阻R1的另一端和电容C3的另一端。
所述的无线遥控收发电路包括接收头U7、发射头IR和三极管Q21，所述接收头U7的1脚接微处理器主控芯片的IR-IN，接收头U7的2脚接GND，接收头U7的3脚通过电阻R44连接5V电压，发射头IR的1脚接电阻R44的另一端，发射头IR的2脚接三极管Q21的集电极，三极管Q21的发射极接电阻R52，三极管Q21的基极分别接电阻R49、电阻R46、二极管D15的阳极和三极管Q22的集电极，所述电阻R52的另一端和电阻R49的另一端分别接GND，所述电阻R46的另一端接三极管Q20的集电极，三极管Q20的发射极接5V电压，三极管Q20的基极分别接电阻R45和电阻R43，所述R43的另一端接三极管Q20的发射极，R45的另一端接数据发送端IR-OUT，所述三极管Q22的发射极接GND，三极管Q22的集电极接二极管D15的阳极，三极管Q22的基极通过电阻R50至调制信号IR_carrier。
所述的调制信号IR_carrier由微处理器主控芯片产生，IR-OUT接微处理器主控芯片的串口发送端，经载波信号调制后从发射头IR送出，所述的接收头U7采用一体化接收头，接收到信号经IR-IN引脚送至微处理器主控芯片。
所述的太阳能电池板充电模块包括将太阳能电池板的阳极与蓄电池阳极之间的连线，设置在太阳能电池板的阴极与蓄电池阴极连接线上的控制开关管，所述的控制开关管由微处理器主控芯片控制产生的PWM信号控制开、关，太阳能电池板充电模块还包括蓄电池电压采集电路。
所述太阳能LED智能感应路灯控制器还包括太阳能电池电压采样电路和温度采样电路，所述太阳能电池电压采样电路和温度采样电路的输出均连接微处理器主控芯片。
本发明的工作原理是：如图2所示是人体感应模块的实现电路，热释电人体红外传感器PIR检测到有人经过后，在2脚会输出一个模拟信号，经电容C12、电阻R11、电阻R10、电容C11滤波调理后，将信号送入U1的14号引脚1IN+，U1将输入的信号处理后输出电平至主控制器的I/O口，有人经过时，U1输出高电平，无人经过时输出低电平。U1内置两路运算放大器OP1和OP2，两路比较器COP1和COP2，所述的运算放大器OP1对输入信号进行预处理，将信号放大，然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，将输出的信号送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴频器，检出有效的信号由U1的2脚VO送出至主控芯片。所述的主控芯片根据输入的信号判断是否有人经过，以控制器恒流源模块输出不同的电流，从而调节负载的亮度，以实现有人和无人时的功率调节。
如图3所示的太阳能电池板充电模块，太阳能电池板阴极和阳极端并接一防雷管TVS1，太阳能电池板一般装在灯杆的顶部，为避免雷电对控制器损害，因此，在太阳能电池板的阴、阳两极之间增加防雷管TVS1。所述的充电模块包括将太阳能电池板的阳极与蓄电池阳极之间的连线，设置在太阳能电池板的阴极与蓄电池阴极连接线上的控制开关管，所述的控制开关管由微处理器主控芯片控制产生的PWM信号PWM_PV和PWM_BAT分别控制。所述的PWM_PV控制太阳能电池板一侧的开关管Q3，所述的PWM_BAT控制蓄电池的开关管Q6，从而实现太阳能电池板对蓄电池充电。
如图4所示是无线遥控收发电路，所述的无线发射电路由发射头为IR1、调制信号IR_carrier，数据发送端IR-OUT及外围电路组成，所述的调制信号IR_carrier由主控芯片产生38KHz的载波信号，IR-OUT接主控芯片的串口发送端，经载波信号调制后从发射头IR1送出。所述的无线接收电路采用一体化接收头U7，其内部集成信号解调电路，接收到信号经IR-IN引脚送至主控制器，完成信号的接收。
如图5所示是太阳能电池板电压采样电路，电路中电阻R1和R4、R6为光照度采集电路，通过检测光电池两端电压从而判断光照强度的大小，MCU通过采集光照强度的大小去识别白天和黑夜，结合用户设置的模式去决定负载的工作状态。D1输出连接到太阳能电池板的负极，当太阳能电池板有电压时，D1导通，R4电阻上端到地的电压为0.5～0.7V；当太阳能电池板没有电压时，D1截止，R4上面的电压为蓄电池在R4上面的分压，MCU通过采集R4和R6上面的分压值来判断白天和晚上，C1为MCU的AD采样口的滤波电容。
如图6所示是蓄电池电压采集电路。电阻R18和电阻R21是蓄电池的电压采集电路中的分压电阻，通过R21的分压，结合MCU自带的AD转换器的电压，经过一定算法就可得到实际的蓄电池电压。
用户可用专用的遥控器设置好相关的参数，然后通过无线红外信号发送到本发明的产品上，产品的MCU会根据软件设定的通信协议去更改相应的参数并照此参数控制整个系统的运作。
本发明实施例有以下优点：
1.智能感应，在有人和无人经过时，启用不同的负载功率，更有利于延长亮灯时间，更加节能。
2.感应探头上集成无线红外收发模块，通过专用的手持遥控器发送参数信息，改变控制器的工作模式，解决了传统控制器无法在路灯底下直接操作困难问题。
3.感应探头上集成的LED状态指示模块，可以直观方便的了解控制器器的工作状态。
Claims (3)
1.一种太阳能智能感应路灯控制器，包括设置在密封外壳内的控制电路板上的微处理器主控芯片、太阳能电池板充电模块、恒流源模块、人体感应模块、LED状态指示模块和无线遥控收发电路，其特征在于，所述的太阳能电池板充电模块、恒流源模块和人体感应模块分别与所述的微处理器主控芯片相连，人体感应模块还分别连接无线遥控收发电路和LED状态指示模块；所述的人体感应模块包括热释电人体红外传感器PIR和信号处理芯片U1；
所述的热释电红外传感器PIR的1脚通过电阻R7接5V电源，热释电红外传感器PIR的2脚分别连接电容C12、电阻R11、电阻R10和信号处理芯片U1的14脚，热释电红外传感器PIR的3脚接GND，所述的信号处理芯片U1的2脚接电阻R26，信号处理芯片U1的3脚接电阻R4，信号处理芯片U1的4脚接电容C8，信号处理芯片U1的5脚接电容C7，信号处理芯片U1的6脚接电阻R5，所述的电阻R4另一端接电容C8，电阻R5的另一端接电容C7，所述的电容C7、电容C8的另一端接GND，所述信号处理芯片U1的7脚接GND，信号处理芯片U1的8脚接5V，信号处理芯片U1的9脚接电阻R9，信号处理芯片U1的10脚接电阻R8，所述电阻R9的另一端接5V，电阻R8的另一端接GND，所述信号处理芯片U1的12脚分别接电阻R15、电阻R16和电容C6，信号处理芯片U1的13脚分别接电阻R15的另一端、电阻R16的另一端和电容C6的另一端，所述信号处理芯片U1的14脚接电阻R10的另一端，信号处理芯片U1的15脚分别接电阻R1、电容C3和电阻R3，所述信号处理芯片U1的16分别接电阻R1的另一端和电容C3的另一端；
所述的无线遥控收发电路包括接收头U7、发射头IR和三极管Q21，所述接收头U7的1脚接微处理器主控芯片，接收头U7的2脚接GND，接收头U7的3脚通过电阻R44连接5V电压，发射头IR的1脚接电阻R44的另一端，发射头IR的2脚接三极管Q21的集电极，三极管Q21的发射极接电阻R52，三极管Q21的基极分别接电阻R49、电阻R46、二极管D15的阳极和三极管Q22的集电极，所述电阻R52的另一端和电阻R49的另一端分别接GND，所述电阻R46的另一端接三极管Q20的集电极，三极管Q20的发射极接5V电压，三极管Q20的基极分别接电阻R45和电阻R43，所述R43的另一端接三极管Q20的发射极，R45的另一端接数据发送端IR-OUT，所述三极管Q22的发射极接GND，三极管Q22的集电极接二极管D15的阳极，三极管Q22的基极通过电阻R50至调制信号IR_carrier。
2.根据权利要求4所述的太阳能LED智能感应路灯控制器，其特征在于，所述的调制信号IR_carrier由微处理器主控芯片产生，IR-OUT接微处理器主控芯片的串口发送端，经载波信号调制后从发射头IR送出，所述的接收头U7采用一体化接收头，接收到信号经IR-IN引脚送至微处理器主控芯片。
3.根据权利要求1所述的太阳能LED智能感应路灯控制器，其特征在于，所述太阳能LED智能感应路灯控制器还包括太阳能电池电压采样电路和温度采样电路，所述太阳能电池电压采样电路和温度采样电路的输出均连接微处理器主控芯片。
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