专利名称：Led路灯集中控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种路灯控制电路，尤其涉及一种LED路灯集中控制电路。
背景技术：
伴随着城市道路照明和城市亮化照明工程的快速发展，城市道路路灯照明规模也随之变大，如何高效管理城市路灯系统就变得越来越重要；传统的路灯控制器仅能实现简单的定时开关控制和人工手动控制，其缺点在于不能对用电情况实时监测，不能远程集中管理控制，无法反馈故障情况，使相关维护部门无法及时进行故障的排除和处理，同时，由于管理上的不便，造成了人力物力方面巨大的浪费，且管理效率也非常低下；现有的路灯集中控制器主要存在电力载波随着控制距离的增长通讯性能变得不稳定，不能完全根据实际环境亮度控制路灯开关，还存在电源接口过于复杂、电路扩展性不强等缺点。为此，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种设计科学、节能降耗、性能可靠、工作稳定、性价比高的LED路灯集中控制电路。本发明所采用的技术方案如下一种LED路灯集中控制电路，它包括微处理器电路、环境亮度测量电路、三相电检测电路、电力载波通讯电路、路灯子控制器、串口电路和电源电路；其中，所述微处理器电路连接所述环境亮度测量电路用于采集道路环境亮度检测数据并产生相应的路灯控制命令；所述微处理器电路连接所述三相电检测电路用于采集路灯三相电力线路通断数据以便于选择电力载波通讯电力线路；所述微处理器电路连接所述电力载波通讯电路用于获取路灯数据和发送路灯控制命令；所述电力载波通讯电路通过微处理器电路所选择的电力载波通讯电力线路连接所述路灯子控制器用于采集路灯数据和执行路灯控制命令；所述微处理器电路连接所述串口电路以提供外围设备通讯接口 ；所述电源电路分别连接所述微处理器电路、所述环境亮度测量电路、所述三相电检测电路、所述电力载波通讯电路、所述串口电路以提供工作电源。本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体地说，该电路可以有效的对大量的路灯进行集中、有效的管理控制，不仅可以实现开关控制、故障检测、路灯回路电参数的采集工作，而且可以通过无线或有线的方式，把相关参数及故障反馈到控制中心，使用户随时监测各个路灯的工作情况和状态，快速判断故障点，及时进行维护；该电路不仅可以把有限的人力资源节省下来，而且可以提高整个路灯工程的管理效率，也更加节约能源。
图1是本发明的结构框图；图2是所述微处理器电路的电路原理图3是所述环境亮度测量电路的电路原理图；图4是所述电力载波通讯电路的电路原理图；图5是所述串口电路的电路原理图；图6是所述电力线路检测电路的电路原理图；图7是所述电源电路的电路原理图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。如图1所示，一种LED路灯集中控制电路，它包括微处理器电路、环境亮度测量电路、三相电检测电路、电力载波通讯电路、路灯子控制器、串口电路和电源电路；其中，所述微处理器电路连接所述环境亮度测量电路用于采集道路环境亮度检测数据并产生相应的路灯控制命令；所述微处理器电路连接所述三相电检测电路用于采集路灯三相电力线路通断数据以便于选择电力载波通讯电力线路；所述微处理器电路连接所述电力载波通讯电路用于获取路灯数据和发送路灯控制命令；所述电力载波通讯电路通过微处理器电路所选择的电力载波通讯电力线路连接所述路灯子控制器用于采集路灯数据和执行路灯控制命令； 所述微处理器电路连接所述串口电路以提供外围设备通讯接口 ；所述电源电路分别连接所述微处理器电路、所述环境亮度测量电路、所述三相电检测电路、所述电力载波通讯电路、 所述串口电路以提供工作电源；所述路灯子控制器用于控制单个路灯的开关、亮度状态，可实现LED路灯的无极调光，并把检测的路灯状态，通过电力载波通讯反馈给路灯集中控制电路，并可以接受路灯集中控制电路的控制，保存自己的照明方案；所述路灯子控制器属于现有技术。基于上述，根据实际需要，所述串口电路连接有GPRS模块以便于实现远程无线通讯，还可连接电能表以便于实现电能数据采集，还可连接上位机以便于进行程序设置等操作。基于上述，如图2所示，所述微处理器电路采用型号为AT91RM9200的工业级ARM9 处理芯片U1，该芯片已经广泛应用于各种工业控制系统中；所述微处理器电路的主要功能是获取各种类型的采样数据，进行数据分析处理，并对路灯子控制器进行集中控制，其具有性能稳定，外围电路简单等特点；ARM9处理芯片Ul具有工作环境温度范围宽，抗干扰性好，扩展功能强等特点，具有 64MB SDRAM,8MB NOR FLASHU28MB NAND FLASH，具有 10M/100Mbps 以太网络、8 个USART 串口、1全双工标准串口，可解决所有串口通讯问题，并且带有1个USB HOST接口，1个USB Device接口，并具有3个SPI，1个IIC通讯接口，可由硬件控制3个P丽口，36个标准I/O 控制，板载RTC实时时钟，系统功耗750mw，工作温度-40 85°C ；内嵌嵌入式LINUX2. 6操作系统，具有完整的TCP/IP协议及后台程序支持，完善的FLASH文件系统，强大的驱动程序支持，故在数据采集处理、工业应用方面具有极大的优势。ARM9处理芯片Ul的外围控制电路包括RTC实时时钟电路、复位电路、LED指示电路和键盘电路，功能是提供一系列的保护和操作接口。基于上述，如图3所示，所述环境亮度测量电路采用型号为TSL2561的传感器芯片U4 ；传感器芯片U4是新型环境亮度传感器，精度可达到人眼级检测，且检测精度高，范围宽，速度快，功耗低，其功能是为微处理器电路提供高精准度的道路环境亮度检测数据； 传感器芯片U4是TAOS公司推出的型号为TSL2561的传感器，该芯片是一种高速、低功耗、 宽量程、可编程灵活配置的光强传感器芯片，它的特点是可编程配置许可的光强度上下阈值，当实际光照度超过该阈值时给出中断信号；数字输出符合标准的I2C总线协议；模拟增益和数字输出时间可编程控制；封装尺寸超小，低功耗模式下，功耗为0. 75MW，且自动抑制 50HZ/60HZ的光照波动；该芯片可以精确的反映当前光强亮度，微处理器电路可以通过该数据，精确计算管理路灯的当前状态，做出相应的动作，并通过一些数据算法，更精准的控制路灯的开关时间，最大限度的节约了电能。基于上述，如图4所示，所述电力载波通讯电路采用BWPlOA系列电力载波模块 U6 ；该模块性能稳定，接口简单，且通讯距离大于500m，设置简便，且可以设定多种波特率工作，其功能是为核心控制板提供电力载波通讯接口 ；该模块12V直流供电，载波波特率IOObps 600bps可调，采用TTL电平串行接口，可以直接与单片机RXD、T)(D端连接， 可由用户自行设定波特率1200bpS、2400bpS、4800bpS、9600bpS ；该电力载波模块可以在 220/110V,50/60Hz电力线上实现局域通讯，可以自由配置电力线上数据通讯模式；该模块为用户提供了透明数据传输通道，采用扩频编码方式，抗干扰能力强，传输距离远，数据传输可靠；在同一台变压器下，多个该模块可以连接在同一条电力线上，在主从通信模式下， 模块分别单独工作，不会相互影响。基于上述，如图5所示，所述串口电路采用3个型号为MAX3232的串口通讯芯片和型号为SN75176的串口通讯芯片；采用美信公司工业级3. 3V串口芯片MAX3232，该芯片工作温度范围宽，性能稳定可靠，与微处理器电路均为3. 3V供电，不存在电平转换问题，可以很好的工作在3. 3V系统上。基于上述，如图6所示，所述三相电检测电路包括三路电力线路检测电路，所述电力线路检测电路包括光电耦合器TO、三极管Ql、三极管Q2、二极管D9、电阻R16、电阻R17、 电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22和电容C16 ；其中，所述光电耦合器TO的正输入端分别连接所述二极管D9负极和所述电阻R21 一端，所述光电耦合器U5的负输入端分别连接所述二极管D9正极和所述电容C16 —端，所述电阻R21另一端连接所述电阻R22 —端，所述电阻R22另一端连接所述电容C16另一端， 所述电容C16两端用于连接电力线路；所述电阻R16 —端连接所述三极管Ql的集电极，所述三极管Ql的基极连接所述电阻R17 —端，所述电阻R17另一端和所述电阻R18 —端分别连接所述三极管Q2的集电极，所述三极管Ql的发射极连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的发射极连接所述电阻R19 —端，所述电阻R19另一端接地，所述三极管Q2的基极连接所述电阻R20 —端，所述电阻R20另一端接地，所述光电耦合器TO的发射极连接所述三极管Q2的基极，所述光电耦合器TO的集电极、所述电阻R16另一端和所述电阻R18另一端分别连接3. 3V供电电源；所述三极管Ql的集电极用于输出电力线路检测信号。该电力线路检测电路由型号为PC817的光电耦合器TO和两个型号为MMBT2222A 的三级管构成过零检测电路；光电耦合器U5为模拟光耦，能反映交流电的变化规律；若有交流电的情况下，通过光电耦合器U5的导通、截止，来输出高低电平信号，从而反映出过零点的时间和交流电接通的情况；该三相电检测电路采用过零检测方式检测三相电的通断情况，若某一相没有工作，微处理器电路接收到的是一个常低电平；若正常工作，则微处理器电路接收到的是为频率是50HZ的方波；微处理器电路根据检测的电平数据，提出相应的故障检测分析结果。基于上述，如图7所示，所述电源电路包括三路电力线路供电电路和集成稳压电路，三路电力线路供电电路的输出端分别连接集成稳压电路的输入端；所述电力线路供电电路包括热敏电阻R7、压敏电阻R8、电阻R9、变压器T3、整流桥 D5和二极管D6，其中，所述热敏电阻R7 —端连接所述变压器T3 —初级端，所述压敏电阻 R8的两端、所述电阻R9的两端分别并联在所述变压器T3两初级端，所述变压器T3两二级端分别连接所述整流桥D5的两输入端，所述整流桥D5的一输出端连接所述二极管D6的正极，所述整流桥D5另一输出端接地，所述二极管D6的负极用于连接所述集成稳压电路的输入端，所述热敏电阻R7另一端和所述变压器T3另一初级端用于连接电力线路；所述集成稳压电路包括12V稳压电路、5V稳压电路和3. 3V稳压电路，所述12V稳压电路的电压输出端连接所述5V稳压电路的电压输入端，所述5V稳压电路的电压输出端连接所述3. 3V稳压电路的电压输入端；所述二极管D6的负极连接所述12V稳压电路的电压输入端。所述电源电路采用三相隔离供电方式进行供电，不论用户接交流电任意一相、两相、或三相，该电源电路均可产生工作电压；电源电路可分别输出DC3. 3V、DC5V和DC12V直流电，以便为整个电路提供供电电压。所述电源电路为LED路灯集中控制电路提供工作电源，它的好坏关系到整个系统工作的稳定性；在设计上，该电路采用线性变压器变压，再通过整流桥进行整流，把市电 220V转化为15V脉动直流电，采用高品质电容、电感进行滤波，进而通过集成稳压芯片输出 12V、5V工作电压，并且在电路上采用了变压器前级保护电路，该保护电路在负载短路或开关机的情况下，防止电压、电流过大，起到保护变压器的作用；电源电路采用15V/800MA的线性变压器，输出功率可达到12W，且5V/12V供电电路分开设计，减少相互间干扰。LED路灯集中控制系统是智能化、多功能集中管理控制系统，它主要由中心数据库管理软件、路灯集中控制电路等组成；其中，中心数据库管理软件安装在控制中心PC端，用于远程对各个路灯状态的监控和管理，软件可实现远程状态读取，故障预警，各个集中控制器分组管理，单灯管理，照明方案设定及下发，当前电参数读取，电参数统计等功能。路灯集中控制电路通过扩展GPRS无线通讯模块或通过网络布线，可与中心软件远程连接，实现信息互通，接受中心软件的设置与查询；通过电力线载波模块与路灯子控制器进行通讯和控制，读取路灯子控制状态，上报中心软件，并且可以外扩电力电表，以达到读取该支路电参数，计算支路功率、效率、电压、电流等功能；接收执行照明方案，并根据各个传感器的采样数据，按实际情况，进行自适应调节，已达到优化管理；路灯控制电路可对子控制器进行主动查询，检测子控制状态，如果发现故障，可主动上报中心软件。综上所述，LED路灯集中控制系统可替代以往的路灯控制器，节约大量人力物力， 可集中管理整个城市的路灯系统，做到及时的故障追踪预警和维护，并通过照明方案的设置，更加合理的利用道路照明资源，最大限度节约能源。
权利要求
1.一种LED路灯集中控制电路，其特征在于该LED路灯集中控制电路包括微处理器电路、环境亮度测量电路、三相电检测电路、电力载波通讯电路、路灯子控制器、串口电路和电源电路；其中，所述微处理器电路连接所述环境亮度测量电路用于采集道路环境亮度检测数据并产生相应的路灯控制命令；所述微处理器电路连接所述三相电检测电路用于采集路灯三相电力线路通断数据以便于选择电力载波通讯电力线路；所述微处理器电路连接所述电力载波通讯电路用于获取路灯数据和发送路灯控制命令；所述电力载波通讯电路通过微处理器电路所选择的电力载波通讯电力线路连接所述路灯子控制器用于采集路灯数据和执行路灯控制命令；所述微处理器电路连接所述串口电路以提供外围设备通讯接口 ；所述电源电路分别连接所述微处理器电路、所述环境亮度测量电路、所述三相电检测电路、所述电力载波通讯电路、所述串口电路以提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的LED路灯集中控制电路，其特征在于所述串口电路连接有 GPRS模块以便于实现远程无线通讯。
3.根据权利要求1或2所述的LED路灯集中控制电路，其特征在于所述串口电路连接有电能表以便于实现电能数据采集。
4.根据权利要求1所述的LED路灯集中控制电路，其特征在于所述微处理器电路采用型号为AT91RM9200的工业级ARM9处理芯片。
5.根据权利要求1所述的LED路灯集中控制电路，其特征在于所述环境亮度测量电路采用型号为TSL2561的传感器芯片。
6.根据权利要求1所述的LED路灯集中控制电路，其特征在于所述电力载波通讯电路采用BWPlOA系列电力载波模块。
7.根据权利要求1所述的LED路灯集中控制电路，其特征在于所述串口电路采用型号为MAX3232的串口通讯芯片和型号为SN75176的串口通讯芯片。
8.根据权利要求1所述的LED路灯集中控制电路，其特征在于所述三相电检测电路包括三路电力线路检测电路，所述电力线路检测电路包括光电耦合器TO、三极管Q1、三极管Q2、二极管D9、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22和电容 C16 ；其中，所述光电耦合器U5的正输入端分别连接所述二极管D9负极和所述电阻R21 — 端，所述光电耦合器U5的负输入端分别连接所述二极管D9正极和所述电容C16 —端，所述电阻R21另一端连接所述电阻R22 —端，所述电阻R22另一端连接所述电容C16另一端，所述电容C16两端用于连接电力线路；所述电阻R16 —端连接所述三极管Ql的集电极，所述三极管Ql的基极连接所述电阻 R17 一端，所述电阻R17另一端和所述电阻R18 —端分别连接所述三极管Q2的集电极，所述三极管Ql的发射极连接所述三极管Q2的发射极，所述三极管Q2的发射极连接所述电阻 R19 一端，所述电阻R19另一端接地，所述三极管Q2的基极连接所述电阻R20 —端，所述电阻R20另一端接地，所述光电耦合器TO的发射极连接所述三极管Q2的基极，所述光电耦合器U5的集电极、所述电阻R16另一端和所述电阻R18另一端分别连接3. 3V供电电源；所述三极管Ql的集电极用于输出电力线路检测信号。
9.根据权利要求1所述的LED路灯集中控制电路，其特征在于所述电源电路包括三路电力线路供电电路和集成稳压电路，三路电力线路供电电路的输出端分别连接所述集成稳压电路的输入端；所述电力线路供电电路包括热敏电阻R7、压敏电阻R8、电阻R9、变压器T3、整流桥D5 和二极管D6，其中，所述热敏电阻R7 —端连接所述变压器T3 —初级端，所述压敏电阻R8的两端、所述电阻R9的两端分别并联在所述变压器T3两初级端，所述变压器T3两二级端分别连接所述整流桥D5的两输入端，所述整流桥D5的一输出端连接所述二极管D6的正极， 所述整流桥D5另一输出端接地，所述二极管D6的负极用于连接所述集成稳压电路的输入端，所述热敏电阻R7另一端和所述变压器T3另一初级端用于连接电力线路。
10.根据权利要求9所述的LED路灯集中控制电路，其特征在于所述集成稳压电路包括12V稳压电路、5V稳压电路和3. 3V稳压电路，所述12V稳压电路的电压输出端连接所述 5V稳压电路的电压输入端，所述5V稳压电路的电压输出端连接所述3. 3V稳压电路的电压输入端；所述二极管D6的负极连接所述12V稳压电路的电压输入端。
全文摘要
本发明提供一种LED路灯集中控制电路，它包括微处理器电路、环境亮度测量电路、三相电检测电路、电力载波通讯电路、路灯子控制器、串口电路和电源电路；其中，微处理器电路连接环境亮度测量电路用于采集道路环境亮度检测数据并产生相应的路灯控制命令；微处理器电路连接三相电检测电路用于采集路灯三相电力线路通断数据以便于选择电力载波通讯电力线路；微处理器电路连接电力载波通讯电路用于获取路灯数据和发送路灯控制命令；电力载波通讯电路连接路灯子控制器用于采集路灯数据和执行路灯控制命令；微处理器电路连接串口电路以提供外围设备通讯接口。该电路具有节能降耗、性能可靠、工作稳定的优点。
文档编号H05B37/02GK102196636SQ20111006429
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者余建华, 张红跃, 田斌 申请人:生茂光电科技股份有限公司