CN202773152U - 一种基于电力载波通信的单灯控制器 - Google Patents

一种基于电力载波通信的单灯控制器 Download PDF

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张炳炎
潘云相
陈志亮
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Abstract

本实用新型涉及路灯智能控制领域。本实用新型的一种基于电力载波通信的单灯控制器，包括MCU微控制单元、电源模块、载波通信模块、单灯电能量采集模块、单灯亮度调节模块、存储电路、单灯亮/灭控制模块、控制结果反馈模块、灯具故障判断模块、外置串口通信电路和工作状态指示电路。所述单灯亮/灭控制模块的输入端连接至MCU微控制单元的输出端，单灯亮/灭控制模块的输出端连接至控制结果反馈模块的输入端，控制结果反馈模块的输出端连接至MCU微控制单元的输入端。其中，单灯亮/灭控制模块用于对单个路灯的亮、灭进行控制，控制结果反馈模块将单灯亮/灭控制模块对路灯的控制结果反馈给MCU微控制单元。本实用新型应用于单灯控制器。

Description

一种基于电力载波通信的单灯控制器
技术领域
本实用新型涉及路灯智能控制领域，具体是涉及一种路灯智能控制***中的单灯控制器。
背景技术
随着我国城市化步伐的加快，城市照明建设作为体现城市形象的作用日益受到重视。在城市照明的控制管理范围日益扩大的同时，建设发展也对城市照明也提出了更高更新的要求。其中，路灯作为城市照明的一个重要组成部分，是城市照明管理的重点。
目前路灯的控制管理方式主要有路灯线路集中控制和单灯控制两种。根据***、国家发展和改革委员会《关于加强城市照明管理促进节约用电工作意见》( 建城[2004]204号)的要求，大城市的亮灯率要达到 97％，中小城市的亮灯率要达到 95％。城市中作为景观照明的路灯要讲究亮度与色彩的科学配置，单灯控制方式则可准确判断亮灯率，可随意控制单盏路灯的开关等，显然能够很好的满足国家发展和改革委员会的要求。但是现有的单灯控制方式中使用的单灯控制器并没有包含对路灯控制结果的反馈信号的处理，不能及时发现和定位有故障的路灯，给监管人员带来不便。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种路灯智能控制***中的单灯控制器，在该单灯控制器内增设控制结果反馈模块以及灯具故障判断模块，对路灯的控制结果进行检测，以便及时发现和定位有故障的路灯，方便监管人员的管理。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种基于电力载波通信的单灯控制器，包括MCU微控制单元、电源模块、载波通信模块、单灯电能量采集模块、单灯亮度调节模块、存储电路、单灯亮/灭控制模块、控制结果反馈模块、灯具故障判断模块、外置串口通信电路和工作状态指示电路。所述电源模块的电源端连接至MCU微控制单元的电源端，为MCU微控制单元以及连接至MCU微控制单元的电路模块进行供电，所述载波通信模块的输入端连接至MCU微控制单元的输出端，所述单灯电能量采集模块的输入输出端、单灯亮度调节模块的输入输出端、存储电路的输入输出端、灯具故障判断模块的输入输出端、外置串口通信电路的输入输出端和工作状态指示电路的输入输出端连接至MCU微控制单元的输入输出端，所述单灯亮/灭控制模块的输入端连接至MCU微控制单元的输出端，单灯亮/灭控制模块的输出端连接至控制结果反馈模块的输入端，控制结果反馈模块的输出端连接至MCU微控制单元的输入端。
进一步的，单灯亮/灭控制模块包括继电器JDQ1、二极管D1、三极管Q1、电阻R24、电阻R25、电阻R26和电容C22，继电器JDQ1的常开端和常闭端分别连接路灯电缆的火线进线和火线出线，继电器JDQ1与二极管D1并联后的一端连接至的控制结果反馈模块，同时该端还通过电阻R24连接至电源模块的电源端；继电器JDQ1与二极管D1并联后的另一端连接三极管Q1的C极，三极管Q1的E极接地，三极管Q1的B极连接电容C22的一端、电阻R25的一端和电阻R26的一端，电容C22的另一端和电阻R25的另一端接地，电阻R26的另一端连接至MCU微控制单元的RELAY管脚。其中，所述三极管Q1是型号为S8050的三极管。
进一步的，控制结果反馈模块包括光耦E1、二极管D2、电容C23、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30和电阻R31。单灯亮/灭控制模块的输出电压，经过串联连接的电阻R27、电阻R28和电阻R29降压后，再通过光耦E1隔离后，反馈给MCU微控制单元；二极管D2与光耦E1并联连接，对其进行保护以免反向击穿；光耦E1和MCU微控制单元之间还设有起整形滤波作用的、并联连接的电阻R31和电容C23。其中，所述光耦E1是型号为K1010-K35的光耦。
本实用新型采用上述电路结构，通过增设控制结果反馈模块，对路灯的控制结果进行检测，使监管人员在远程即可查询被控制的路灯是否正常亮/灭，无须亲自到现场；通过灯具故障判断模块，可及时发现并定位有故障的路灯，方便监管人员的管理。
附图说明
图1是本实用新型的电路模块框图；
图2是本实用新型的实施例的单灯亮/灭控制模块的电路原理图；
图3是本实用新型的实施例的控制结果反馈模块的电路原理图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
现有的单灯控制方式中使用的单灯控制器并没有包含对路灯控制结果的反馈信号的处理，不能及时发现和定位有故障的路灯，给监管人员带来不便，本实用新型针对上述问题，提出了一种基于电力载波通信的单灯控制器。
如图1所示，该基于电力载波通信的单灯控制器包括MCU微控制单元1、电源模块2、载波通信模块3、单灯电能量采集模块4、单灯亮度调节模块5、存储电路6、单灯亮/灭控制模块7、控制结果反馈模块8、灯具故障判断模块9、外置串口通信电路10和工作状态指示电路11。
所述电源模块2的电源端连接至MCU微控制单元1的电源端，为MCU微控制单元1以及连接至MCU微控制单元1的电路模块进行供电。
所述载波通信模块3的输入端连接至MCU微控制单元1的输出端。所述单灯电能量采集模块4的输入输出端、单灯亮度调节模块5的输入输出端、存储电路6的输入输出端、灯具故障判断模块9的输入输出端、外置串口通信电路10的输入输出端和工作状态指示电路11的输入输出端连接至MCU微控制单元1的输入输出端。所述单灯亮/灭控制模块7的输入端连接至MCU微控制单元1的输出端，单灯亮/灭控制模块7的输出端连接至控制结果反馈模块8的输入端，控制结果反馈模块8的输出端连接至MCU微控制单元1的输入端。
其中，载波通信模块3一般是由滤波电路、功放电路和耦合电路实现，调制信号通过滤波电路滤波后，进入功放电路放大，最后经过耦合电路进入电力线信道中传输。
单灯电能量采集模块4和单灯亮度调节模块5用于采集路灯的相应数据，并传输给MCU微控制单元1。
存储电路6用户存储MCU微控制单元1接收到的各种数据，以及MCU微控制单元1处理的中间数据。
单灯亮/灭控制模块7用于对单个路灯的亮、灭进行控制。作为一个具体实施例，如图2所示，单灯亮/灭控制模块7包括继电器JDQ1、二极管D1、三极管Q1、电阻R24、电阻R25、电阻R26和电容C22，继电器JDQ1的常开端和常闭端分别连接路灯电缆的火线进线Lin和火线出线Lout，继电器JDQ1与二极管D1并联后的一端连接至控制结果反馈模块8，同时通过电阻R24连接至电源模块的电源端，并联后的另一端连接三极管Q1的C极，三极管Q1的E极接地，三极管Q1的B极连接电容C22的一端、电阻R25的一端和电阻R26的一端，电容C22的另一端和电阻R25的另一端接地，电阻R26的另一端连接至MCU微控制单元1的RELAY管脚。其中，所述三极管Q1是型号为S8050的三极管。
上述单灯亮/灭控制模块7中，Lin为电缆火线进线，Lout为经单灯亮/灭控制模块7控制后的火线出线，其与路灯连接；N为零线。当MCU微控制单元1的RELAY管脚输出高电平时，晶体管Q1饱和导通，C极（集电极）变为低电平，因此继电器JDQ1线圈通电，触点位置打到常开点，此时Lin与Lout断开。
其中，继电器JDQ1采用12v驱动，触点容量10A，平时正常工作状态下Lin与Lout接继电器JDQ1的常闭端，以节省功耗。三极管Q1可视为控制开关，选取VCBO≈VCEOR≧24V，放大倍数在120-240之间。电阻R26与电阻R24主要起限流作用，以降低三极管Q1的功耗。电阻R25和电容C22可使三极管Q1可靠截止。与继电器JDQ1的线圈并联的二极管D1为保护二极管，由于线圈的电感在断电的瞬间，线圈两端将产生较高的反向电压，这个电压与电源电压叠加，很可能超过三极管Q1的最大反向击穿电压，使三极管Q1击穿损坏，而二极管D1的作用就是消除这个反向电压的影响，以防止电路元件的损坏，保护电路的正常工作。 
控制结果反馈模块8将单灯亮/灭控制模块7对路灯的控制结果反馈给MCU微控制单元1。作为一个具体实施例，如图3所示，控制结果反馈模块8包括光耦E1、二极管D2、电容C23、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30和电阻R31。单灯亮/灭控制模块7的输出电压，经过串联连接的电阻R27、电阻R28和电阻R29降压后，再通过光耦E1隔离后，反馈给MCU微控制单元1。二极管D2与光耦E1并联连接，对其进行保护以免反向击穿；光耦E1和MCU微控制单元之间还设有起整形滤波作用的、并联连接的电阻R31和电容C23。其中，所述光耦E1是型号为K1010-K35的光耦。
控制结果反馈模块8采集路灯侧电压，经降压、光耦隔离后反馈给MCU微控制单元1。若拉闸控制成功，MCU微控制单元1得到低电平信号，若拉闸控制不成功，MCU微控制单元1得到高电平信号，从而得到路灯的控制结果。其中，R27-R30为降压电阻，二极管D2在220v交流电负半周保护光耦E1不至于被反向击穿，光耦E1起隔离作用，电阻R31与电容C23起滤波整形作用。
灯具故障判断模块9是对连接的路灯各种故障进行巡检和判断。
通过外置串口通信电路10，MCU微控制单元1可连接***设备。
工作状态指示电路11可对路灯的实时运行状态进行指示，方便监管人员在现场观察。
上述灯具故障判断模块9、外置串口通信电路10和工作状态指示电路11均为现有技术，本领域的技术人员可查阅相关资料获得。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。 

Claims (5)

1.一种基于电力载波通信的单灯控制器，其特征在于：包括：
MCU微控制单元、电源模块、载波通信模块、单灯电能量采集模块、单灯亮度调节模块、存储电路、单灯亮/灭控制模块、控制结果反馈模块、灯具故障判断模块、外置串口通信电路和工作状态指示电路；
所述电源模块的电源端连接至MCU微控制单元的电源端，为MCU微控制单元以及连接至MCU微控制单元的电路模块进行供电；
所述载波通信模块的输入端连接至MCU微控制单元的输出端；
所述单灯电能量采集模块的输入输出端、单灯亮度调节模块的输入输出端、存储电路的输入输出端、灯具故障判断模块的输入输出端、外置串口通信电路的输入输出端和工作状态指示电路的输入输出端连接至MCU微控制单元的输入输出端；
所述单灯亮/灭控制模块的输入端连接至MCU微控制单元的输出端，单灯亮/灭控制模块的输出端连接至控制结果反馈模块的输入端，所述控制结果反馈模块的输出端连接至MCU微控制单元的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力载波通信的单灯控制器，其特征在于：所述单灯亮/灭控制模块包括继电器JDQ1、二极管D1、三极管Q1、电阻R24、电阻R25、电阻R26和电容C22；继电器JDQ1与二极管D1并联后的一端连接至控制结果反馈模块，该端同时还通过电阻R24连接至电源模块；继电器JDQ1与二极管D1并联后的另一端连接三极管Q1的C极，三极管Q1的E极接地，三极管Q1的B极连接电容C22的一端、电阻R25的一端和电阻R26的一端，电容C22的另一端和电阻R25的另一端接地，电阻R26的另一端连接至MCU微控制单元。
3.根据权利要求2所述的一种基于电力载波通信的单灯控制器，其特征在于：所述三极管Q1是型号为S8050的三极管。
4.根据权利要求1所述的一种基于电力载波通信的单灯控制器，其特征在于：所述控制结果反馈模块包括光耦E1、二极管D2、电容C23、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30和电阻R31；单灯亮/灭控制模块的输出电压，经过串联连接的电阻R27、电阻R28和电阻R29降压后，再通过光耦E1隔离后，反馈给MCU微控制单元；二极管D2与光耦E1并联连接，对所述光耦E1进行保护以免反向击穿；光耦E1和MCU微控制单元之间还设有起整形滤波作用的、并联连接的电阻R31和电容C23。
5.根据权利要求4所述的一种基于电力载波通信的单灯控制器，其特征在于：所述光耦E1是型号为K1010-K35的光耦。
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CN103945615A (zh) * 2014-04-30 2014-07-23 长兴泛亚照明电器有限公司 一种停车场照明***节点控制器
CN104363678A (zh) * 2014-11-06 2015-02-18 厦门市致创能源技术有限公司 一种路灯控制***

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