多色温全光谱LED太阳灯照明控制系统的制作方法

本发明涉及一种led照明控制系统，尤其涉及一种多色温全光谱led太阳灯照明控制系统。

背景技术：

由于led灯具有节能、使用寿命长的优点，目前广泛应用于路灯照明中，现有的路灯照明中，太阳灯也是led照明灯的一种，太阳灯中布置有多色温全光谱led阵列，通过led阵列发光来模拟太阳光，现有技术中，对于太阳灯供电一般采用单一市电供电、太阳能-市电结合供电，但是，现有的太阳能市电结合供电存在如下缺陷：一方面，现有的太阳能市电结合供电的整个电路系统复杂，而且稳定性得不到保证，另一方面，现有的太阳灯照明均是采用人工控制，实现太阳灯的开启和关闭，这种方式不能适应环境的需求，另一方面，人为因素的原因导致光线不足时太阳灯还未开启，从而存在安全隐患。

因此，为了解决上述技术问题，需要提出一种新的方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种多色温全光谱led太阳灯照明控制系统，能够采用市电、太阳能相结合的方式进行供电，而且整个供电稳定性好，电路结构相对于现有技术更加简单，另一方面，对于路灯的照明，能够根据环境的光线以及能见度的变化进行照明控制，从而确保路灯照明能够满足环境变化需求，确保道路交通、行人的安全。

本发明提供的一种多色温全光谱led太阳灯照明控制系统，太阳能电池板、太阳能稳压电路、锂电池、环境检测模块、电池管理芯片、市电供电电路、恒流电路、控制保护电路、电源转换电路、锂电池供电开关电路、控制芯片以及多色温led阵列；

所述太阳能电池板的输出端与太阳能稳压电路的输入端连接，所述太阳能稳压电路的输出端与电池管理芯片的电源输入端连接，电池管理芯片的供电输出端与锂电池供电开关电路的输入端连接，锂电池供电开关电路的输出端与电源转换电路的输入端连接，所述电池管理芯片用于对锂电池的充放电进行管理，所述电池管理芯片与控制芯片通信连接，所述环境检测模块用于检测环境亮度和能见度并向控制芯片输出控制信息，所述恒流电路由电源转换电路供电并向多色温led阵列提供恒定工作电流，所述恒流电路的控制端与控制芯片连接，所述控制保护电路的控制端与控制芯片连接。

进一步，所述太阳能稳压电路包括电阻r17、电阻r18、电阻r19、三极管q7、三极管q8、三极管q30、三极管q9、稳压管d6、稳压管d7、稳压管d8以及电容c9；

三极管q30的集电极通过电阻r17与稳压管d6的负极连接，稳压管d6的正极接地，三极管q30的集电极与电阻r17的公共连接点作为太阳能稳压电路的输入端与太阳能电池连接，所述稳压管d6的负极与三极管q7的基极连接，三极管q7的发射极通过电阻r18与三极管q30的集电极连接，三极管q7的集电极与稳压管d7的负极连接，稳压管d7的正极接地，稳压管d7的负极与三极管q8的基极连接，三极管q8的集电极通过电阻r19与三极管q30的集电极连接，三极管q8的发射极与三极管q9的基极连接，三极管q9的集电极连接于三极管q9的发射极与三极管q30的基极连接，三极管q30的基极与稳压管d8的负极连接，稳压管d8的正极接地，三极管q30的发射极通过电容c9接地，三极管q30和电容c9的公共连接点作为太阳能稳压电路的输出端。

进一步，所述开关控制电路包括电阻r13、三极管q3、pmos管q4、nmos管q5、电阻r16、二极管d6、电感l2、稳压管d4、电阻r14、电阻r15、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c8、电容c7、稳压管d2、稳压管d3、三极管q6、比较器u2和比较器u3；

pmos管q4的源极作为开关控制电路的电源输入端与在线取电电路的输出端连接，pmos管q4的源极通过电阻r13与pmos管q4的栅极连接，pmos管q4的栅极与三极管q3的集电极连接，三极管q3的发射极接地，pmos管q4的漏极与nmos管q5的漏极连接，nmos管q5的源极接地，pmos管q4的漏极通过电阻r16与二极管d6的正极连接，二极管d6的负极作为开关控制电路的电源输出端；

电感l2的串接于pmos管q4的漏极和电阻r16之间，稳压管d4的负极连接于电感l2和pmos管q4的漏极之间的公共连接点，稳压管d4的正极通过电阻r14接地，稳压管d4的正极与电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端连接于nmos管q5的栅极；

电阻r8的一端与在线取电电路的输出端连接，电阻r8的另一端通过电阻r9和电阻r10串联后接地，电阻r8和电阻r9之间的公共连接点通过电容c8接地，电阻r8和电阻r9之间的公共连接点与稳压管d3的负极连接，稳压管d3的正极接地，电阻r10和电阻r9之间的公共连接点通过电容c7接地，电阻r10和电阻r9之间的公共连接点与稳压管d2的负极连接，稳压管d2的正极接地；

电阻r11的一端与在线取电电路的输出端连接，电阻r11的另一端通过电阻r12接地，电阻r11和电阻r12之间的公共连接点分别与比较器u2的同相端和比较器u3的反相端连接，比较器u2的反相端连接于电阻r8和电阻r9之间的公共连接点，比较器u3的同相端连接于电阻r10和电阻r9之间的公共连接点，比较器u2和比较器u3的输出端与与门电路ad1的输入端连接，与门电路ad1的输出端与三极管q3的基极连接，三极管q6的发射极连接于pmos管q4的栅极，三极管q6的集电极连接于pmos管q4的源极，三极管q6的基极作为控制保护电路的控制端。

进一步，所述市电供电电路包括变压器t1、整流电路rec、电容c5、电容c6、电阻r7以及运放u1；

所述变压器t1的初级绕组与市电连接，所述变压器t1的次级绕组与整流电路rec的输入端连接，所述整流电路rec的正输出端通过电容c5接地，所述整流电路rec的负输出端接地，整流电路rec的正输出端和电容c5之间的公共连接点通过电阻r7与运放u1的同相端连接，运放u1的同相端通过电容c6接地，运放u1的反相端与运放u1的输出端连接，运放u1的输出端作为市电供电电路的输出端。

进一步，所述锂电池供电开关电路包括电阻r4、电阻r5、电阻r6、三极管q1和三极管q2；

三极管q2的发射极通过电阻r5与电池管理芯片的供电输出端连接，三极管q2的集电极作为锂电池供电开关电路的输出端，三极管q2的基极通过电阻r4与电池管理芯片的供电输出端连接，三极管q2的基极与三极管q1的集电极连接，三极管q1的发射极通过电阻r6接地，三极管q1的基极与控制芯片连接。

进一步，所述电源转换电路包括12电压电路、5v电压电路以及3.3v电压电路，所述12v电压电路的输入端与控制保护电路的输出端连接，12v电压电路的输出端与5v电压电路的输入端连接，5v电压电路的输入端还与锂电池供电开关电路的输出端连接，5v电压电路的输出端与3.3v电压电路的输入端连接，12v电压用于向恒流电路供电，所述5v电压用于向检测模块以及rs465通信电路提供工作用电，所述3.3v电压用于向控制器提供工作用电。

进一步，所述恒流电路包括电阻r1、运放u4、运放u5、运放u6、电阻r2、电阻r3、电容c1以及数字电位器rt1；

所述电阻r1的一端作为恒流电路的输入端，电阻r1的另一端与运放u4的同相端连接，所述运放u4的输出端与数字电位器rt1的输入端连接，所述数字电位器rt1的输出端作为恒流电路的输出端向led阵列供电，所述运放u6的同相端与数字电位器rt1的输出端连接，运放u6的反相端与运放u6的输出端连接，运放u6的输出端通过电阻r3与运放u5的反相端连接，运放u5的反相端通过电阻r2和电容c1并联后与运放u5的输出端连接，运放u5的输出端与运放u4的反相端连接，运放u5的同相端与运放u4的输出端连接，所述数字电位器rt1的控制端作为恒流电路的控制端。

进一步，所述环境检测模块包括能见度传感器和光强传感器，所述能见度传感器和光强传感器的输出端与控制器的信息输入端连接。

本发明的有益效果：通过本发明，能够采用市电、太阳能相结合的方式进行供电，而且整个供电稳定性好，电路结构相对于现有技术更加简单，另一方面，对于路灯的照明，能够根据环境的光线以及能见度的变化进行照明控制，从而确保路灯照明能够满足环境变化需求，确保道路交通、行人的安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明的太阳能稳压电路原理图。

图3为本发明的市电供电电路和控制保护电路原理图。

图4为本发明的锂电池供电开关电路原理图。

图5为本发明的恒流电路原理图。

图6为本发明的12v电压电路原理图。

图7为本发明的5v电压电路原理图。

图8为本发明的3.3v电压电路原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：

本发明提供的一种多色温全光谱led太阳灯照明控制系统，太阳能电池板、太阳能稳压电路、锂电池、环境检测模块、电池管理芯片、市电供电电路、恒流电路、控制保护电路、电源转换电路、锂电池供电开关电路、控制芯片以及多色温led阵列；

所述太阳能电池板的输出端与太阳能稳压电路的输入端连接，所述太阳能稳压电路的输出端与电池管理芯片的电源输入端连接，电池管理芯片的供电输出端与锂电池供电开关电路的输入端连接，锂电池供电开关电路的输出端与电源转换电路的输入端连接，所述电池管理芯片用于对锂电池的充放电进行管理，所述电池管理芯片与控制芯片通信连接，所述环境检测模块用于检测环境亮度和能见度并向控制芯片输出控制信息，所述恒流电路由电源转换电路供电并向多色温led阵列提供恒定工作电流，所述恒流电路的控制端与控制芯片连接，所述控制保护电路的控制端与控制芯片连接；通过本发明，能够采用市电、太阳能相结合的方式进行供电，而且整个供电稳定性好，电路结构相对于现有技术更加简单，另一方面，对于路灯的照明，能够根据环境的光线以及能见度的变化进行照明控制，从而确保路灯照明能够满足环境变化需求，确保道路交通、行人的安全。

本实施例中，所述太阳能稳压电路包括电阻r17、电阻r18、电阻r19、三极管q7、三极管q8、三极管q30、三极管q9、稳压管d6、稳压管d7、稳压管d8以及电容c9；

三极管q30的集电极通过电阻r17与稳压管d6的负极连接，稳压管d6的正极接地，三极管q30的集电极与电阻r17的公共连接点作为太阳能稳压电路的输入端与太阳能电池连接，所述稳压管d6的负极与三极管q7的基极连接，三极管q7的发射极通过电阻r18与三极管q30的集电极连接，三极管q7的集电极与稳压管d7的负极连接，稳压管d7的正极接地，稳压管d7的负极与三极管q8的基极连接，三极管q8的集电极通过电阻r19与三极管q30的集电极连接，三极管q8的发射极与三极管q9的基极连接，三极管q9的集电极连接于三极管q9的发射极与三极管q30的基极连接，三极管q30的基极与稳压管d8的负极连接，稳压管d8的正极接地，三极管q30的发射极通过电容c9接地，三极管q30和电容c9的公共连接点作为太阳能稳压电路的输出端，通过上述结构的稳压电路，其稳定性高。

本实施例中，所述开关控制电路包括电阻r13、三极管q3、pmos管q4、nmos管q5、电阻r16、二极管d6、电感l2、稳压管d4、电阻r14、电阻r15、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c8、电容c7、稳压管d2、稳压管d3、三极管q6、比较器u2和比较器u3；

pmos管q4的源极作为开关控制电路的电源输入端与在线取电电路的输出端连接，pmos管q4的源极通过电阻r13与pmos管q4的栅极连接，pmos管q4的栅极与三极管q3的集电极连接，三极管q3的发射极接地，pmos管q4的漏极与nmos管q5的漏极连接，nmos管q5的源极接地，pmos管q4的漏极通过电阻r16与二极管d6的正极连接，二极管d6的负极作为开关控制电路的电源输出端；

电感l2的串接于pmos管q4的漏极和电阻r16之间，稳压管d4的负极连接于电感l2和pmos管q4的漏极之间的公共连接点，稳压管d4的正极通过电阻r14接地，稳压管d4的正极与电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端连接于nmos管q5的栅极；

电阻r8的一端与在线取电电路的输出端连接，电阻r8的另一端通过电阻r9和电阻r10串联后接地，电阻r8和电阻r9之间的公共连接点通过电容c8接地，电阻r8和电阻r9之间的公共连接点与稳压管d3的负极连接，稳压管d3的正极接地，电阻r10和电阻r9之间的公共连接点通过电容c7接地，电阻r10和电阻r9之间的公共连接点与稳压管d2的负极连接，稳压管d2的正极接地；

电阻r11的一端与在线取电电路的输出端连接，电阻r11的另一端通过电阻r12接地，电阻r11和电阻r12之间的公共连接点分别与比较器u2的同相端和比较器u3的反相端连接，比较器u2的反相端连接于电阻r8和电阻r9之间的公共连接点，比较器u3的同相端连接于电阻r10和电阻r9之间的公共连接点，比较器u2和比较器u3的输出端与与门电路ad1的输入端连接，与门电路ad1的输出端与三极管q3的基极连接，三极管q6的发射极连接于pmos管q4的栅极，三极管q6的集电极连接于pmos管q4的源极，三极管q6的基极作为控制保护电路的控制端。其中：

比较器u2用于判断是否过压，比较器u3用于判断是否欠压，当电压没有过压或者欠压时，比较器u2、比较器u3均输出低电平，此时与门电路ad1输出高电平，三极管q3导通，从而拉低pmos管q4的栅极电压，pmos管q4导通，而此时nmos管q5截止，开关电路具有输出，当过压时或者欠压时，比较器u2或者比较器u3输出高电平，此时与门电路ad1输出低电平，三极管q3截止，pmos管q4的栅源电压相等，pmos管q4截止，停止输出，当电流发生瞬变且为变大时，电感l2的左端会感应出高压，稳压管d4导通，从而使得nmos管q5导通，对后续电路短路，从而执行电流瞬变保护，消除瞬变电流的冲击，nmos管q5导通后，电感l2的感应电压消失，nmos管q5重新截止，电感l2会继续得电，由于电感l2具有电流延迟的作用，此时，后续电路所得到的电流仍然较小，此时，如果电流仍然过大，由于电阻r11和电阻r12的分压作用，过压欠压检测电路参与检测，从而按照pmos管q4的控制逻辑控制pmos管q4截止，实现保护，虽然电流增大，使得电阻r8、r9以及r10的分压也会随之增大，但是，由于是电流，电阻r8、电阻r9以及电阻r10的分压也会比例增大，其实质提供的基准电压也是比例增大的，但是稳压管d3和稳压管d2的钳压作用，将基准电压牵制在安全范围，从而实现过压检测控制，进而对后续电路实现良好的保护，从而提高整个系统的稳定性。

本实施例中，所述市电供电电路包括变压器t1、整流电路rec、电容c5、电容c6、电阻r7以及运放u1；

所述变压器t1的初级绕组与市电连接，所述变压器t1的次级绕组与整流电路rec的输入端连接，所述整流电路rec的正输出端通过电容c5接地，所述整流电路rec的负输出端接地，整流电路rec的正输出端和电容c5之间的公共连接点通过电阻r7与运放u1的同相端连接，运放u1的同相端通过电容c6接地，运放u1的反相端与运放u1的输出端连接，运放u1的输出端作为市电供电电路的输出端；其中，变压器t1用于将市电进行降压处理，整流电路rec采用二极管组成的全桥式整流电路，用于将交流整流成直流，电容c5、电容c6以及电阻r7组成滤波电路，电阻r7还用于限流分压，运放u1构成一个电压跟随器，用于稳定电压，并且利用运放的高输入阻抗特性形成隔离，从而利于后续用电器件的稳定。

本实施例中，所述锂电池供电开关电路包括电阻r4、电阻r5、电阻r6、三极管q1和三极管q2；

三极管q2的发射极通过电阻r5与电池管理芯片的供电输出端连接，三极管q2的集电极作为锂电池供电开关电路的输出端，三极管q2的基极通过电阻r4与电池管理芯片的供电输出端连接，三极管q2的基极与三极管q1的集电极连接，三极管q1的发射极通过电阻r6接地，三极管q1的基极与控制芯片连接，通过上述电路，能够良好的控制锂电池的供电输出的通断。

本实施例中，所述电源转换电路包括12电压电路、5v电压电路以及3.3v电压电路，所述12v电压电路的输入端与控制保护电路的输出端连接，12v电压电路的输出端与5v电压电路的输入端连接，5v电压电路的输入端还与锂电池供电开关电路的输出端连接，5v电压电路的输出端与3.3v电压电路的输入端连接，12v电压用于向恒流电路供电，所述5v电压用于向检测模块以及rs465通信电路提供工作用电，所述3.3v电压用于向控制器提供工作用电，其中，12v电压电路采用lm7812电压芯片，5v电压电路采用lm2596电压芯片，3.3v电压电路采用sgm2202-3.3电压芯片，通过上述电路，用于向负载提供稳定的工作用电。

本实施例中，所述恒流电路包括电阻r1、运放u4、运放u5、运放u6、电阻r2、电阻r3、电容c1以及数字电位器rt1；

所述电阻r1的一端作为恒流电路的输入端，电阻r1的另一端与运放u4的同相端连接，所述运放u4的输出端与数字电位器rt1的输入端连接，所述数字电位器rt1的输出端作为恒流电路的输出端向led阵列供电，所述运放u6的同相端与数字电位器rt1的输出端连接，运放u6的反相端与运放u6的输出端连接，运放u6的输出端通过电阻r3与运放u5的反相端连接，运放u5的反相端通过电阻r2和电容c1并联后与运放u5的输出端连接，运放u5的输出端与运放u4的反相端连接，运放u5的同相端与运放u4的输出端连接，所述数字电位器rt1的控制端作为恒流电路的控制端，其中，控制芯片控制数字电位器rt1的电流大小，从而控制多色温全光谱led阵列的亮度。

本实施例中，所述环境检测模块包括能见度传感器和光强传感器，所述能见度传感器和光强传感器的输出端与控制器的信息输入端连接。所述控制芯片为stm32f030k6t6芯片；能见度传感器采用深圳东嘉宝公司的ga1as100wp传感器，光强传感器采用tls2561传感器，锂电池管理芯片为mp2636芯片。

以下进一步对本发明的原理进行说明：

太阳灯，也可以成为多色温全光谱led阵列，其通过led阵列发光模拟太阳光，也就是说，其色温与太阳能接近，当能见度较低时和/或当亮度不能满足照明需求时，通过控制芯片通过控制三极管q1导通或者q6截止，q1截止的方式供电进行照明，然后控制芯片通过调整数字电位器rt1的阻值来调其亮度，对于供电的控制：控制芯片通过电池管理芯片获取锂电池的电量状态，当锂电池的电量充足时，由锂电池进行供电照明，三极管q1导通，三极管q6导通，如果锂电池的电量不充足时先控制三极管q6截止，然后控制三极管q1也截止，锂电池的电量是否充足判断为当前锂电池的电量能够满足控制芯片以及电池管理芯片的工作，但是不能满足照明以及检测模块的需求。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。