专利名称：一种基于zigbee无线通讯可远程调控的led路灯控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的LED路灯控制电路，尤其 是可远程调光及远程控制路灯亮灭的LED路灯控制电路。
背景技术：
当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的 问题，在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光，LED作为一种新型的绿色光 源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代。 LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛 应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。近年来，世界上一些经 济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。路灯是城市照明的重要组成部分，传 统的路灯常采用高压钠灯，高压钠灯整体上光效低的缺点造成了能源的巨大浪费，因此，开 发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。 目前，LED照明技术日趋成熟，因其是一种固态冷光源，具有环保无污染、耗电少、光效高、寿 命长等特点，做成的LED路灯大功率LED光源功效已经达到1001m/W以上，这使得城市路灯 照明节能改造成为可能。LED路灯，特别是大功率LED路灯，正以迅猛的速度冲击传统的路 灯市场LED路灯具有高效、节能、环保的优点，在国家的倡导下，迅速发展，得到广泛应用。 现在的LED路灯电源多采用恒压或恒流方式来驱动LED路灯，不具有远程调控功能，不能对 LED路灯的工作状态实现实时监测，使得LED路灯的大范围普及受到了制约。
实用新型内容本实用新型主要目的是提供一种基于ZIGBEE无线通讯可远程调光及远程控制路 灯亮灭的LED路灯控制电路。为达成该目的，本实用新型所采取的技术方案是一种基于ZIGBEE无线通讯可远 程调控的LED路灯控制电路，包括电源模块、电压采集模块、无线通讯模块、微处理器、LED 调光驱动模块，其中，电源模块的输出端接其他各模块的电源输入端，电压采集模块的输出 端接微处理器的输入端，无线通讯模块的输出端接微处理器的输入端，微处理器的输出端 接LED调光驱动模块的输入端。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本实用新型将LED驱动和zigbee无线 通讯模块及智能控制模块结合起来设计，可在监控终端通过无线通讯模块实现对LED工作电 流、电压等参数的远程监控，如发现工作异常可在监控中心实现报警提示。还可远程控制各路 灯的亮灭，及通过智能控制模块实现LED路灯的调光。电路结构简单，实用性强，工作可靠。
图1为本实用新型原理框图；[0008]图2为本实用新型电源模块电路原理图；图3为本实用新型电压采集模块电路原理图；图4为本实用新型无线通讯模块和微处理器电路原理图；图5为本实用新型LED调光驱动模块电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述如图1所示，本实用新型包括电源模块1、电压采集模块2、无线通讯模块3、微处理 器4、LED调光驱动模块5，其中，电源模块的输出端接其他各模块的电源输入端，电压采集 模块的输出端接微处理器的输入端，无线通讯模块的输出端接微处理器的输入端，微处理 器的输出端接LED调光驱动模块的输入端。如图2所示，所述电源模块1包括变压器Tl、整流桥D1、电解电容E1-E5、电容 C1-C5、稳压电源块U1-U3。其中交流输入电源220L、220N接变压器Tl的初级，变压器Tl的 次级中心头接地，次级两端接整流桥Dl的交流输入端。整流桥Dl的输出正端通过电容E1、 Cl接地，同时接到稳压电源块Ul的输入端，稳压电源块Ul的接地端接地，稳压电源块Ul的 输出端通过电容E3、C3接地，为12V电源输出，同时接到稳压电源块U3的输入端，稳压电源 块U3的接地端接地，稳压电源块U3的输出端通过电容E5、C5接地，为5V电源输出。整流 桥Dl的输出负端通过电容E2、C2接地，同时接到稳压电源块U2的输入端，稳压电源块U2 的接地端接地，稳压电源块U2的输出端通过电容E4、C4接地，为-5V电源输出。该模块采 用双12V输出变压器，中间抽头接地，经过整流桥以后输出的正极接7812输入端，7812输 出+12v，再输入7805得到+5v输出，整流桥输出的负极作为7905输入端，从而得到_5v输 出。系统用到3个电源，+12V为无线通讯模块供电，正负5v为TL060放大器提供双电源供 电，单片机控制模块用5v电源。如图3所示，所述电压采集模块2包括电流互感器T2、二极管D6-D9、电阻R7-R18、 电容C10-C15、运放TO-U7、电位器VR1、电解电容E8。其中电流互感器T2的输出负端接地， 电流互感器T2的输出正端通过二极管D6、D7，电阻R7接地，同时串接电阻R8、电容ClO到 运放U6的同向端，运放TO的同向端通过电阻R9接地。运放U6的反向端与输出端之间并 接电阻RlO、电容C11，运放TO的反向端串接电容C12、电位器VRl、电阻Rll到地，运放U6 的输出端串接电容C13、电阻R14到电源5V。二极管D8与电阻R12串接，二极管D9与电阻 R13串接，二者并联后上端接于电容C13、电阻R14的节点，下端接于电容C12、电位器VRl的 节点。二极管D9与电阻R13的节点经过电阻R15接到运放U7的反向端，运放U7的反向端 经过电容E8接地，运放U7的同向端经过电阻R16接地，运放U7的同向端与输出端之间并 接电阻R17、电容C14，运放U7的输出端经过电阻R18到输出V0UT，输出VOUT经过电容C15 接地。采集电流器件为1000变比的电流互感器，输出为20mA交流小信号，经过电阻R7 (10 欧)输出200mv电压信号。U6、U7为集成运放放大器TL060，它的一组放大器构成线性AC/ DC平均值转换器，为了保证线性良好，这一级处理的信号仅仅为AC200mV/DC200mV。另外一 组放大器则对DC200mV信号进行线性放大，输出为0-5v直流信号，送入单片机进行AD转 换。如图4所示，所述无线通讯模块3包括无线通讯模块U8、电阻R21-R24、二极管D10-D13。其中无线通讯模块U8的1脚经过二极管D10、电阻R21接到电源5V，2脚经过二 极管D11、电阻R22接到电源5V，3脚经过二极管D12、电阻R23接到电源5V，4脚经过二极 管D13、电阻RM接到电源5V，5脚为端口 Pl. 1，6脚为端口 485CTL，7脚为端口 Pl. 2，8脚 为端口 Pl. 3，9脚为端口 Pl. 4，10脚为端口 RESET, 12脚为通讯端TX, 13脚为通讯端RX, 14 脚为通讯端RS232-GND，15脚为通讯端CPU-RX，16脚为通讯端CPU-TX，17脚接电源5V，18 脚接地。无线通讯模块采用SZ05系列Z-BEE嵌入式无线串口通信模块，采用了加强型的 ZIGBEE无线技术，符合工业标准应用的无线数据通信设备，它具有通讯距离远、抗干扰能力 强、组网灵活等优点和特性；可实现多设备间的数据透明传输；可组MESH型的网状网络结 构。SZ05系列无线通信模块数据接口包括TTL电平收发接口、标准串口 RS232数据接口， 可以实现数据的广播方式发送、按照目标地址发送模式，除可实现一般的点对点数据通信 功能外，还可实现多点之间的数据通讯，串口通信使用方法简单便利，可以大大简短模块的 嵌入匹配时间进程。如图4所示，所述微处理器4包括单片机U9、电阻R20、电容C17-C19、电解电容 E9-E10、晶振CY1、通讯接口 U10-U11。其中单片机U9的1脚接电压采集信号V0UT，2脚为 端口 Pl. 1，3脚为端Π Pl. 2,4脚为端口 Pl. 3，5脚为端口 Pl. 4，9脚经过电容Ε9接电源5V、 经过电阻R20接地，10脚为通讯端ΤΧ，11脚为通讯端RX，14脚为端口 Ρ3. 4，15脚为端口 Ρ3. 5，16脚为端口 RESET，18脚、19脚之间并接晶振CYl，18脚经过电容C17接地，19脚经过 电容C18接地。单片机U9的21脚到28脚分别与通讯接口 Ull的8脚到1脚连接，单片机 U9的32脚到39脚分别与通讯接口 UlO的8脚到1脚连接，单片机U9的40脚接电源5V， 同时经过电容E10、C19接地。处理器采用STC12C5A60S2，该单片机为增强型8051内核，低 功耗，内置62k flash程序存储器。该单片机具有8通道，10位高速ADC，速度可达25万次 /秒。4个16位的定时器，兼容普通8051的定时器TO和Tl。内置硬件看门狗，可有效防 止程序跑飞。单片机的Pl. 0设置为AD转换输入通道，对采集模块发过来的数据进行AD转 换，转换完成以后单片机通过串行口发送到无线通讯模块，与远端实现通信，通信协议采用 自行编写的通信协议1.0。PO 口和P2 口外接作为传感器接口及硬件升级端口。如图5所示，所述LED调光驱动模块5包括整流桥D2、电阻R1-R6、电容C6-C9、电 解电容E6-E7、稳压管D3、控制芯片U4、开关管Q1、二极管D4-D5、光耦U5、电感Li、继电器 K1。其中交流输入电源220L、220N接整流桥D2的交流输入端，整流桥D2的直流输出正端 经过电容E6、C6接整流桥D2的直流输出负端，整流桥D2的直流输出正端串接电阻R1、稳压 管D3到整流桥D2的直流输出负端。电阻R1、稳压管D3的节点接到控制芯片U4的1、6、7、 8脚，同时经过电容E7、C7接到整流桥D2的直流输出负端。控制芯片U4的2脚经过电阻 R2接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的3脚经过电容C8接到整流桥D2的直流 输出负端，控制芯片U4的4脚接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的3脚经过电 阻R3接到开关管Ql的源极，开关管Ql的源极经过电阻R4、电容C9接到整流桥D2的直流 输出负端。控制芯片U4的5脚接到开关管Ql的栅极，开关管Ql的漏极经过电感Ll到输 出端IED-0UT-，同时经过二极管D4接到整流桥D2的直流输出正端，整流桥D2的直流输出 正端经过继电器Kl到输出端IED-0UT+。继电器Kl的两个控制端并接二级管D5、电阻R6， 一端接地，另一端接光耦U5次级的输出端，光耦U5次级的输入端接电源12V，光耦U5初级 的输入端经过电阻R5接电源5V，光耦TO初级的输出端接节点P3. 4。控制芯片U4的型号为XLT604，是可降压、升压、升降压驱动大功率LED串的控制芯片。该芯片既适用于AC输 入，也适用于8 450V的直流输入。交流输入时，为提高功率因素，可在线路中加入无源功 率因素校正电路。XLT604可驱动上百个LED的串联或数串并联，并可通过调节恒流值来确 保LED的亮度并延长寿命。PWM_D端可采用低频脉宽调制的方法调节LED亮度，同时兼作使 能端，该端悬空时，芯片无输出控制。该芯片也可以通过LD端的线性调压方式调节LED的 亮度。采用12V继电器控制，通过光隔TLP521实现隔离。工作原理
以下结合附图对本实用新型的工作原理做进一步详细描述如图2所示，电源模块1采用双12V输出变压器，中间抽头接地，经过整流桥以后 输出的正极接7812输入端，7812输出+12ν，再输入7805得到+5ν输出，整流桥输出的负极 作为7905输入端，从而得到-5v输出。+12V为无线通讯模块供电，正负5v为TL060放大器 提供双电源供电，单片机控制模块用5v电源，保证了各个功能单元的可靠供电。如图3所示，电压采集模块2内部采集电流器件为1000变比的电流互感器，输出 为20mA交流小信号，经过电阻R7 (10欧)输出200mv电压信号。TL062为集成双运放放大 器，它的一组放大器构成线性AC/DC平均值转换器，为了保证线性良好，这一级处理的信号 仅仅为AC200mV/DC200mV。另外一组放大器则对DC200mV信号进行线性放大，输出为0_5v 直流信号，送入单片机进行AD转换。该信号作为单片机对路灯的照明度进行调节的关键依 据。如图4所示，无线通讯模块采用SZ05系列Z-BEE嵌入式无线串口通信模块，采用 了加强型的ZIGBEE无线技术，符合工业标准应用的无线数据通信设备，它具有通讯距离 远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性；可实现多设备间的数据透明传输；可组MESH 型的网状网络结构。SZ05系列无线通信模块数据接口包括TTL电平收发接口、标准串口 RS232数据接口，可以实现数据的广播方式发送、按照目标地址发送模式，除可实现一般的 点对点数据通信功能外，还可实现多点之间的数据通讯，串口通信使用方法简单便利，可以 大大简短模块的嵌入匹配时间进程。处理器采用STC12C5A60S2，该单片机为增强型8051内 核，低功耗，内置62k flash程序存储器。该单片机具有8通道，10位高速ADC，速度可达25 万次/秒。4个16位的定时器，兼容普通8051的定时器TO和Tl。内置硬件看门狗，可有 效防止程序跑飞。单片机的Pl. 0设置为AD转换输入通道，对采集模块发过来的数据进行 AD转换，转换完成以后单片机通过串行口发送到无线通讯模块，与远端实现通信，通信协议 采用自行编写的通信协议1. 0。PO 口和P2 口外接作为传感器接口及硬件升级端口。如图5所示，XLT604是可降压、升压、升降压驱动大功率LED串的控制芯片。该芯 片既适用于AC输入，也适用于8 450V的直流输入。交流输入时，为提高功率因素，可在线 路中加入无源功率因素校正电路。XLT604可驱动上百个LED的串联或数串并联，并可通过 调节恒流值来确保LED的亮度并延长寿命。PWM_D端可采用低频脉宽调制的方法调节LED 亮度，同时兼作使能端，该端悬空时，芯片无输出控制。实际上，该芯片也可以通过LD端的 线性调压方式调节LED的亮度。如图市电经过整流滤波，通过电阻(lOOk/lw)限流，由稳压 管D3稳压后提供XLT604的工作电压，其通过开关控制功率M0SFET，通过电感储能的方式驱 动LED。采用12V继电器控制，通过光隔TLP521实现隔离。本实用新型将LED驱动和无线通讯模块及智能控制模块结合起来设计，在监控终端通过无线通讯模块实现对LED工作电流、电压等参数的远程监控，发现工作异常可在监 控中心实现报警提示。还可远程控制各路灯的亮灭，及通过智能控制模块实现LED路灯的 调光。达到了本实用新型的主要目的。
权利要求1.一种基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的LED路灯控制电路，其特征在于包括电源 模块(1)、电压采集模块( 、无线通讯模块C3)、微处理器(4)、LED调光驱动模块(5)，其 中，电源模块的输出端接其他各模块的电源输入端，电压采集模块的输出端接微处理器的 输入端，无线通讯模块的输出端接微处理器的输入端，微处理器的输出端接LED调光驱动 模块的输入端。
2.根据权利要求1所述的基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的LED路灯控制电路，其特 征在于所述电源模块(1)包括变压器Tl、整流桥D1、电解电容E1-E5、电容C1-C5、稳压电源 块U1-U3，其中交流输入电源220L、220N接变压器Tl的初级，变压器Tl的次级中心头接地， 次级两端接整流桥Dl的交流输入端，整流桥Dl的输出正端通过电容E1、C1接地，同时接到 稳压电源块Ul的输入端，稳压电源块Ul的接地端接地，稳压电源块Ul的输出端通过电容 E3、C3接地，为12V电源输出，同时接到稳压电源块U3的输入端，稳压电源块U3的接地端 接地，稳压电源块U3的输出端通过电容E5、C5接地，为5V电源输出，整流桥Dl的输出负端 通过电容E2、C2接地，同时接到稳压电源块U2的输入端，稳压电源块U2的接地端接地，稳 压电源块U2的输出端通过电容E4、C4接地，为-5V电源输出。
3.根据权利要求1所述的基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的LED路灯控制电路， 其特征在于所述电压采集模块( 包括电流互感器T2、二极管D6-D9、电阻R7-R18、电容 C10-C15、运放TO-U7、电位器VRl、电解电容E8，其中电流互感器T2的输出负端接地，电流 互感器T2的输出正端通过二极管D6、D7，电阻R7接地，同时串接电阻R8、电容ClO到运放 U6的同向端，运放TO的同向端通过电阻R9接地，运放TO的反向端与输出端之间并接电阻 R10、电容C11，运放TO的反向端串接电容C12、电位器VR1、电阻Rll到地，运放TO的输出 端串接电容C13、电阻R14到电源5V，二极管D8与电阻R12串接，二极管D9与电阻R13串 接，二者并联后上端接于电容C13、电阻R14的节点，下端接于电容C12、电位器VRl的节点， 二极管D9与电阻R13的节点经过电阻R15接到运放U7的反向端，运放U7的反向端经过电 容E8接地，运放U7的同向端经过电阻R16接地，运放U7的同向端与输出端之间并接电阻 R17、电容C14，运放U7的输出端经过电阻R18到输出V0UT，输出VOUT经过电容C15接地。
4.根据权利要求1所述的基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的LED路灯控制电路，其 特征在于所述无线通讯模块(3)包括无线通讯模块U8、电阻R21-R24、二极管D10-D13，其 中无线通讯模块U8的1脚经过二极管D10、电阻R21接到电源5V，2脚经过二极管D11、电 阻R22接到电源5V，3脚经过二极管D12、电阻R23接到电源5V，4脚经过二极管D13、电阻 R24接到电源5V，5脚为端口 Pl. 1，6脚为端口 485CTL，7脚为端口 Pl. 2，8脚为端口 Pl. 3， 9脚为端口 Pl. 4，10脚为端口 RESET, 12脚为通讯端TX, 13脚为通讯端RX, 14脚为通讯端 RS232-GND, 15脚为通讯端CPU-RX，16脚为通讯端CPU-TX，17脚接电源5V，18脚接地。
5.根据权利要求1所述的基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的LED路灯控制电路，其 特征在于所述微处理器(4)包括单片机U9、电阻R20、电容C17-C19、电解电容E9-E10、晶振 CYl、通讯接口 UlO-Ul 1，其中单片机U9的1脚接电压采集信号V0UT，2脚为端口 Pl. 1，3脚 为端口 P1.2，4脚为端口 P1.3，5脚为端口 P1.4，9脚经过电容E9接电源5V、经过电阻R20 接地，10脚为通讯端TX, 11脚为通讯端RX, 14脚为端口 P3. 4，15脚为端口 P3. 5，16脚为端 口 RESET, 18脚、19脚之间并接晶振CYl, 18脚经过电容C17接地，19脚经过电容C18接地， 单片机U9的21脚到28脚分别与通讯接口 Ull的8脚到1脚连接，单片机U9的32脚到39脚分别与通讯接口 UlO的8脚到1脚连接，单片机U9的40脚接电源5V，同时经过电容E10、 C19接地。
6.根据权利要求1所述的基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的LED路灯控制电路，其特 征在于所述LED调光驱动模块(5)包括整流桥D2、电阻R1-R6、电容C6-C9、电解电容E6-E7、 稳压管D3、控制芯片U4、开关管Q1、二极管D4-D5、光耦U5、电感Li、继电器K1，其中交流输 入电源220L、220N接整流桥D2的交流输入端，整流桥D2的直流输出正端经过电容E6、C6 接整流桥D2的直流输出负端，整流桥D2的直流输出正端串接电阻R1、稳压管D3到整流桥 D2的直流输出负端，电阻R1、稳压管D3的节点接到控制芯片U4的1、6、7、8脚，同时经过电 容E7、C7接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的2脚经过电阻R2接到整流桥D2 的直流输出负端，控制芯片U4的3脚经过电容C8接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯 片U4的4脚接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯片U4的3脚经过电阻R3接到开关管 Ql的源极，开关管Ql的源极经过电阻R4、电容C9接到整流桥D2的直流输出负端，控制芯 片U4的5脚接到开关管Ql的栅极，开关管Ql的漏极经过电感Ll到输出端IED-0UT-，同时 经过二极管D4接到整流桥D2的直流输出正端，整流桥D2的直流输出正端经过继电器Kl 到输出端IED-0UT+，继电器Kl的两个控制端并接二级管D5、电阻R6，一端接地，另一端接光 耦U5次级的输出端，光耦U5次级的输入端接电源12V，光耦U5初级的输入端经过电阻R5 接电源5V，光耦TO初级的输出端接节点P3. 4。
专利摘要本实用新型公开了一种基于ZIGBEE无线通讯可远程调控的LED路灯控制电路，包括电源模块、电压采集模块、无线通讯模块、微处理器、LED调光驱动模块，其中，电源模块的输出端接其他各模块的电源输入端，电压采集模块的输出端接微处理器的输入端，无线通讯模块的输出端接微处理器的输入端，微处理器的输出端接LED调光驱动模块的输入端。本实用新型将LED驱动和zigbee无线通讯模块及智能控制模块结合起来，可在监控终端通过无线通讯模块实现对LED路灯工作电流、电压等参数的远程监控，如发现工作异常可在监控中心实现报警提示。还可远程控制各路灯的亮灭，及通过智能控制模块实现LED路灯的调光。
文档编号G08C17/02GK201846504SQ201020541018
公开日2011年5月25日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者刘会丽, 王改河, 霍彦明, 霍海龙 申请人:石家庄合辐节能科技有限公司