CN211019338U - 路灯线路控制器 - Google Patents

Abstract

路灯线路控制器，包括：控制模块以及电源模块，电源模块的输入端与市电相连；控制模块包括：主控MCU；与主控MCU相连的扩展MCU，用于采集外部设备的模拟量输入信号及开关量输入信号；与主控MCU相连的RS485通信单元，主控MCU通过RS485通信单元与路灯***的集中器通信连接；与主控MCU相连的继电器驱动电路，主控MCU通过继电器驱动该电路控制路灯的通/断；与主控MCU相连的接触器状态反馈输入电路，主控MCU通过接触器状态反馈输入电路检测交流接触器状态反馈量。本实用新型的路灯线路控制器设置有两个MCU，可以实现路灯照明***中其它外设的状态量的输入，为路灯***的智能化管理提供更多的信息依据。

Description

路灯线路控制器

技术领域

本实用新型属于路灯照明控制***技术领域，尤其涉及一种路灯照明线路上的控制器。

背景技术

随着科学技术的不断进步，城市智慧化已成为发展趋势，智慧路灯作为参与“智慧城市”建设的最佳细分入口，趋势预测自然十分可期。智慧路灯、互联网+物联网等技术正在悄无声息地改变着人们的生活方式，带给人们前所未有的便利体验。随着我国智慧城市建设推广力度的加大，未来我国将继续坚持走“可持续发展”战略，推广新能源，发展智慧城市等项目来实现节约能源以及保护环境。

现如今很多城市及地区已经启动路灯的智慧化改造项目，不仅将传统的路灯逐步替换成太阳能路灯、LED节能路灯，同时还大力推广智慧路灯。智慧路灯具备智慧照明、WIFI热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控、信息发布、应急可视报警以及电动汽车智能充电等多种功能。如何对公共照明***的路灯进行有效管理，例如远程大规模地控制路灯的亮灭、明暗度调节、路灯巡检、维护，以及对温度、湿度多种环境数据信息进行采集等，是路灯管理部门的重要研究方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可以更好地实现路灯照明***智能管理的路灯线路控制器。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：

路灯线路控制器，包括：控制模块以及为所述控制模块供电的电源模块，所述电源模块的输入端与市电相连；所述控制模块包括：主控MCU；所述主控MCU相连的扩展MCU，所述扩展MCU用于采集外部设备的模拟量输入信号及开关量输入信号；与所述主控MCU相连的RS485通信单元，所述主控MCU通过所述RS485通信单元与路灯***的集中器通信连接；与所述主控MCU相连的继电器驱动电路所述主控MCU通过所述继电器驱动该电路控制路灯的通/断；与所述主控MCU相连的接触器状态反馈输入电路，所述主控MCU通过所述接触器状态反馈输入电路检测交流接触器状态反馈量。

更具体的，所述控制模块还包括与所述主控MCU相连的按键电路。

更具体的，所述控制模块还包括与所述主控MCU相连的状态显示电路。

更具体的，所述RS485通信单元的输入端和/或输出端设置有静电保护电路。

更具体的，所述静电保护电路由一个瞬变抑制器和一个PTC热敏电阻构成，所述热敏电阻串联在RS485通信单元的输入端和/或输出端，所述瞬变抑制器与所述热敏电阻并联。

更具体的，所述主控MCU和扩展MCU采用瑞萨公司型号为R7F0C902的微控芯片。

更具体的，所述电源模块包括开关电源芯片、隔离变压器、第一整流电路、第二整流电路、第一滤波电路、第二滤波电路、第一降压电路和第二降压电路；所述第一整流电路的输入端与市电相连、输出端与第一滤波电路的输入端相连，所述第一滤波电路的输出端所述开关电源芯片的输入端相连，所述开关电源芯片的输出端与所述隔离变压器的输入端相连，所述隔离变压器的输出端与所述第二整流电路的输入端相连，所述第二整流电路的输出端与所述第二滤波电路的输入端相连，所述第二滤波电路的输出端与所述第一降压电路的输入端相连，所述第一降压电路的输出端与所述第二降压电路的输入端相连，所述第二降压电路的输出端为电源电路的输出端。

更具体的，所述电源模块的输入端还设置有过压保护电路，所述过压保护电路包括压敏电阻、安规电容及功率电感，所述压敏电阻和安规电容并接于市电的两个连接端之间，所述功率电感于市电的一个连接端和所述第一整流电路之间。

更具体的，所述电源模块还包括与所述开关电源芯片相连的反馈调节电路；所述反馈调节电路包括采样电阻、光耦及稳压芯片，所述光耦的两个输入端分别与所述开关电源芯片的EN/UV引脚和BP/M引脚相连，光耦的两个输出端分别与所述第二滤波电路的输出端和所述稳压芯片的输入端相连，所述稳压芯片的输出端分别经电阻接信号地以及经电阻与第二滤波电路的输出端相连。

更具体的，所述第一整流电路为4个整流二极管组成的全桥整流电路，和/或所述第二整流电路由一个肖特基二极管和一个电容组成。

由以上技术方案可知，本实用新型的路灯线路控制器通过增加一个扩展MCU，来负责处理路灯照明***中其它外设的状态量的输入，可扩展采集温度、照度、水位、箱门状态等模拟量或开关量数据，例如采集路灯控制箱的温度作为电力线的灾害预警，采集液位开关状态作为水灾或漏电预警，采集光照度作为路灯开关或调光强度的依据等，为路灯***的智能化管理提供更多的信息。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的电路框图；

图2为本实用新型实施例主控MCU和扩展MCU的连接示意图；

图3为本实用新型实施例电源电路的电路图；

图4为本实用新型实施例的接口示意图。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

参照图1和图2，本实施例的路灯线路控制器包括控制模块和电源模块，电源模块为控制模块供电。其中，控制模块包括设置于电路板上的主控MCU、扩展MCU以及与主控MCU相连的RS485通信单元、状态显示电路、按键电路、继电器驱动电路、接触器状态反馈输入电路。本实施例的主控MCU和扩展MCU均采用瑞萨公司型号为R7F0C902的微控芯片，该芯片具有32pin引脚，支持5V耐压输入。主控MCU分别通过继电器驱动电路及接触器状态反馈输入电路，实现对路灯的继电器的控制以及交流接触器状态反馈量的检测。主控MCU通过RS485通信接口与路灯***的集中器进行通信，接收集中器下发的指令并根据指令控制路灯(继电器)的通/断，并将路灯的实时工作状态传回给集中器。除了通过集中器的命令控制路灯外，主控MCU还可以使用与其相连的按键电路来手动控制路灯的通/断，本实施例的按键电路包含5路继电器的路灯控制及一路手动和自动控制切换的按键。主控MCU将收到的交流接触器的状态反馈量通过IO引脚输出，通过状态显示电路进行显示。本实施例的状态显示电路包含了5个LED灯，分别用于显示5路路灯线路(继电器、接触器)的开通关断状态及线路的实时工作状态(电源指示灯、RS485通信指示灯、自动/手动控制指示灯)。进一步的，主控MCU与时钟芯片RX8025相连，为路灯线路控制器提供准确的时间。

主控MCU通过串口与扩展MCU相连，扩展MCU用于和其它外设相连，负责对其他外设状态信号的检测处理，接收模拟量和开关量的输入信号。例如扩展MCU与温度传感器、水位传感器、箱门状态传感器、照度传感器等相连。本实施例的扩展MCU可以接收8路模拟量及1路开关量的输入信号，能将路灯设备的温度、照度、水位、箱门状态等模拟量或开关量数据传入路灯管理***。

本实施例的RS485通信单元采用晶焱公司型号为AZRS485的RS485通信芯片，该芯片的抗静电高达18KV，兼容性好。为了实现防静电保护，还可以在RS485通信单元的输入端和输出端分别设置静电保护电路。具体的，静电保护电路由一个瞬变抑制器和一个PTC热敏电阻构成，在RS485通信单元的输入端/输出端串联热敏电阻，并将瞬变抑制器与热敏电阻并联，从而实现防静电保护，避免485端口的静电过压烧坏MCU。在主控MCU和RS485通信单元之间还可以连接有MOS管电路。

电源模块的输入端与市电相连，电源模块为控制模块供电，并提供一路12V的电源输出。如图3所示，电源模块包括设置于电路板上的开关电源芯片、隔离变压器、第一整流电路、第二整流电路、第一滤波电路、第二滤波电路、第一降压电路和第二降压电路。第一整流电路的输入端与220V市电相连，本实施例的第一整流电路采用4个整流二极管组成全桥整流方式，将交流市电转变为直流电。本实施例在电源模块的输入端(第一整流电路的输入端)还设置了过压保护电路，过压保护电路包括压敏电阻、安规电容及功率电感，压敏电阻和安规电容并接于市电的两个连接端(UL、UN)之间，在市电的一个连接端(UL)和第一整流电路之间串联功率电感。第一整流电路的输出端与第一滤波电路相连，第一滤波电路的输出端与开关电源芯片的输入端相连，直流市电经第一整流电路进行一次整流和第一滤波电路低通滤波后，输入至开关电源芯片。

本实施例的开关电源芯片的型号为TNY275GN，该芯片集成了电流限流、超温、过压短路等保护电路，最大功耗为15W，满足路灯线路控制器的功耗要求。开关电源芯片的输出端与隔离变压器的输入端相连，输入的市电通过隔离变压器后转为12V电源电压，实现弱电与弱电之间的隔离。隔离变压器的输出端与第二整流电路相连，本实施例的第二整流电路由一个肖特基二极管和一个电容组成，采用一个肖特基二极管SS110进行二次整流，同时在二极管两端并联一个RC电路(电容)，可以防止变压器的脉冲电压损坏二极管。第二整流电路的输出端与第二滤波电路相连，第二滤波电路的输入端与第一降压电路相连，第二整流电路对电压进行二次整流后，第二滤波电路对电压进行平滑滤波，12V直流电源经依次相连的第一降压电路和第二降压电路降压为5V输出，为控制模块及其***电路供电。本实施例的第二降压电路采用型号为LV13603BMRX-ADJ的DC-DC转换芯片，该芯片支持驱动电流3A的负载。为了增加电源的稳定性，电源模块还包括与开关电源芯片相连的反馈调节电路，反馈调节电路包括采样电阻(R41)、光耦(型号为EL816)及稳压芯片(型号为TL431)。光耦的两个输入端分别与开关电源芯片的EN/UV引脚和BP/M引脚相连，光耦的两个输出端分别与第二滤波电路的输出端和稳压芯片的输入端相连，稳压芯片的输出端分别经电阻接信号地以及经电阻与第二滤波电路的输出端相连，稳压芯片提供一个参考基准电压(2.5V)，将输出电压稳定输出。

图4为本实施例路灯线路控制器的接口图，如图4所示，路灯线路控制器包含5V电平的RS485接口，可兼容5V或3.3V电平的RS485总线通信；具有5个通道交流输出控制，每个通道的感性负载载流能力为2A；具有5个通道专为接触器设计的辅助触头状态采集；具有1路开关量采集,总负载不应超过3W；具有8路模拟量采集,总负载不应超过3W；面板上还包含5个继电器的按键通道开关及5个路灯线路的LED通道显示，一个手动和通过RS485命令方式的自动控制LED灯，一个电源指示灯，一个RS485通信的状态指示灯及一个手动或者自动控制的状态指示灯。

本实用新型的路灯线路控制器通过设置两个MCU，由主控MCU驱动继电器的开关来控制路灯线路，并接收交流接触器的实时工作状态将状态显示在线路控制器的面板上和回传给路灯控制***，使用扩展MCU采集路灯控制***中的其他外设信号，以实现温度、光照度、供电状态、水位报警、门磁检测等多个模拟/开关量采集，满足智能路灯控制及安全的要求。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围之中。

Claims (10)

1.路灯线路控制器，包括：控制模块以及为所述控制模块供电的电源模块，所述电源模块的输入端与市电相连；

其特征在于，所述控制模块包括：

主控MCU；

与所述主控MCU相连的扩展MCU，所述扩展MCU用于采集外部设备的模拟量输入信号及开关量输入信号；

与所述主控MCU相连的RS485通信单元，所述主控MCU通过所述RS485通信单元与路灯***的集中器通信连接；

与所述主控MCU相连的继电器驱动电路，所述主控MCU通过所述继电器驱动该电路控制路灯的通/断；

与所述主控MCU相连的接触器状态反馈输入电路，所述主控MCU通过所述接触器状态反馈输入电路检测交流接触器状态反馈量。

2.根据权利要求1所述的路灯线路控制器，其特征在于：所述控制模块还包括与所述主控MCU相连的按键电路。

3.根据权利要求1或2所述的路灯线路控制器，其特征在于：所述控制模块还包括与所述主控MCU相连的状态显示电路。

4.根据权利要求1所述的路灯线路控制器，其特征在于：所述RS485通信单元的输入端和/或输出端设置有静电保护电路。

5.根据权利要求4所述的路灯线路控制器，其特征在于：所述静电保护电路由一个瞬变抑制器和一个PTC热敏电阻构成，所述热敏电阻串联在RS485通信单元的输入端和/或输出端，所述瞬变抑制器与所述热敏电阻并联。

6.根据权利要求1所述的路灯线路控制器，其特征在于：所述主控MCU和扩展MCU采用瑞萨公司型号为R7F0C902的微控芯片。

7.根据权利要求1所述的路灯线路控制器，其特征在于：所述电源模块包括开关电源芯片、隔离变压器、第一整流电路、第二整流电路、第一滤波电路、第二滤波电路、第一降压电路和第二降压电路；

所述第一整流电路的输入端与市电相连、输出端与第一滤波电路的输入端相连，所述第一滤波电路的输出端与所述开关电源芯片的输入端相连，所述开关电源芯片的输出端与所述隔离变压器的输入端相连，所述隔离变压器的输出端与所述第二整流电路的输入端相连，所述第二整流电路的输出端与所述第二滤波电路的输入端相连，所述第二滤波电路的输出端与所述第一降压电路的输入端相连，所述第一降压电路的输出端与所述第二降压电路的输入端相连，所述第二降压电路的输出端为电源电路的输出端。

8.根据权利要求7所述的路灯线路控制器，其特征在于：所述电源模块的输入端设置有过压保护电路，所述过压保护电路包括压敏电阻、安规电容及功率电感，所述压敏电阻和安规电容并接于市电的两个连接端之间，所述功率电感于市电的一个连接端和所述第一整流电路之间。

9.根据权利要求7所述的路灯线路控制器，其特征在于：所述电源模块还包括与所述开关电源芯片相连的反馈调节电路，所述反馈调节电路包括采样电阻、光耦及稳压芯片，所述光耦的两个输入端分别与所述开关电源芯片的EN/UV引脚和BP/M引脚相连，光耦的两个输出端分别与所述第二滤波电路的输出端和所述稳压芯片的输入端相连，所述稳压芯片的输出端分别经电阻接信号地以及经电阻与第二滤波电路的输出端相连。

10.根据权利要求7所述的路灯线路控制器，其特征在于：所述第一整流电路为4个整流二极管组成的全桥整流电路，和/或所述第二整流电路由一个肖特基二极管和一个电容组成。

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