一种基于物联网模块的太阳能LED灯恒流控制系统的制作方法

本实用新型属于照明领域，尤其涉及一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统。

背景技术：

近年来，随着中国国力的逐渐增强，发展的日新月异，太阳能智能路灯控制器被家喻户晓，太阳能智能路灯控制器主要用于家庭、商业区、工厂、交通、牧区、通信等太阳能供电系统。传统的太阳能路灯控制器大多还停留在手动、光控、钟控等控制模式，此控制和管理方式不能满足城市路灯发展和管理的需求，需要采用“训灯”的制度进行路灯的管理，效率低，维护成本高。

传统离网式太阳能路灯控制器不能及时根据需要调整开关灯时间，也无法及时反应照明设施的运行情况，故障率高，维修困难。但随着科技的不断发展，万物互联的需求越来越多，离网式太阳能路灯控制器的组网需求也越来越急切，集成物联网模块的太阳能路灯控制器产品的需求十分强烈。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统，以解决传统基于物联网的太阳能路灯容易通信不良和可靠性低的问题。

为了实现本实用新型的目的，以及为了解决本实用新型的技术问题，本实用新型提供了一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统，包括pwm充电模块、电源管理模块、升压恒流模块、gprs无线通信模组、充电连接端、电池连接端、负载连接端、太阳能板光电池、蓄电池、负载灯板、太阳能路灯控制模块；所述pwm充电模块控制所述太阳能板光电池通过所述充电连接端进行供电，所述电源管理模块控制所述pwm充电模块提供的电能进行放电和充电，所述蓄电池通过所述电池连接端进行充电和放电，所述升压恒流模块通过所述负载连接端向所述负载灯板放电，所述太阳能路灯控制模块用于向所述电源管理模块和所述升压恒流模块发送控制命令。

优选地，所述pwm充电模块采用2个mos管和1个单片机进行指令控制，所述的2个mos管分别为q1和q2，所述单片机的引脚通过驱动电路驱动所述mos管q1和q2的开断时序，所述pwm充电模块利用pwm脉冲宽度调制对充电过程的通断时序进行控制。

优选地，所述电源管理模块包括采集电路和中央处理器，所述采样电路分为电压采集电路和电流采集电路，所述电流采集电路采集充电、放电的电流，所述电压采集电路分别采集所述太阳能板光电池、所述蓄电池和所述负载灯板的电压。

优选地，所述升压恒流模块的输出电压等于所述负载灯板的输入电压；所述电池连接端输入电压为12v或24v；所述电池连接端输入电压为12v时，所述升压恒流模块输出功率为40w；所述电池连接端输入电压为24v时，所述升压恒流模块输出功率为60w。

优选地，所述gprs无线通信模组包括esim芯片、gsm/gprs通信模组、天线和指示灯；所述esim芯片安装在所述gsm/gprs通信模组内进行网络的构建，所述天线用于无线信号向外发送，所述指示灯用于展示所述gprs无线通信模组的运行状态。

优选地，所述升压恒流模块向负载进行恒压恒流输出，所述负载灯板的串数范围为5串到18串，所述升压恒流模块输出电压范围为从15v到54v之间，输出电流范围从0到2a。

优选地，所述蓄电池的正极与所述负载灯板的正极之间通过boost电路连接，所述boost电路包括绕线电感l3、升压mos管q3、肖特基二极管d4和输出稳压电容c2；所述boost电路将所述蓄电池的输出电压升高至所述负载灯板的输入电压。

优选地，所述电源管理模块利用所述电压采集电路和所述电流采集电路识别所述负载灯板的串数，所述电源管理模块向所述升压mos管q3发出驱动信号，控制所述boost电路的升压比例。同现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

(1)本实用新型采用esim芯片和gprs无线通信进行基于物联网的充放电控制，可以实现pc的远程控制；

(2)本实用新型将输出电压和电流稳定为一个固定值，保证了整体系统稳定可靠运行。

附图说明

图1为本实用新型中提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统结构图；

图2为本实用新型中提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统的所述太阳能路灯控制模块电路图；

图3为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中的所述pwm充电模块的驱动电路图；

图4为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中的所述pwm充电模块、所述电源管理模块、所述升压恒流模块和所述充电连接端、所述电池连接端、所述负载连接端的连接电路图；

图5为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中的gprs无线通信模组电路图；

图6为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中的所述电池管理模块的负载电压采集电路图；

图7为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中的所述电池管理模块的蓄电池与光电池采集电路图；

图8为实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中所述升压恒流模块中升压mos管驱动电路图。

具体实施方式

为了能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。

如图1所示，为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统结构图。所述基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统包括pwm充电模块、电源管理模块、升压恒流模块、gprs无线通信模组、充电连接端、电池连接端、负载连接端、太阳能板光电池、蓄电池、负载灯板、太阳能路灯控制模块；所述pwm充电模块控制所述太阳能板光电池通过所述充电连接端进行供电，所述电源管理模块控制所述pwm充电模块提供的电能进行放电和充电，所述蓄电池通过所述电池连接端进行充电和放电，所述升压恒流模块通过所述负载连接端向所述负载灯板放电，所述太阳能路灯控制模块用于向所述电源管理模块和所述升压恒流模块发送控制命令。

所述电源管理模块采用mcu控制电路由单片机stm32芯片作为主芯片，带有12位ad通道，所述电源管理模块采集电压并将电压导入到控制算法进行计算，电源管理模块的输出为控制信号。

所述pwm充电模块通过mos管的驱动电路和单片机指令控制，所述pwm充电模块控制所述蓄电池过放，过充和超压状态的保护。所述电池管理模块通过电阻识别所述蓄电池电压、所述的太阳能板光电池的电压和所述负载灯板的电压，对运行状态进行监测和保护。

如图2所示，为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中的所述太阳能路灯控制模块电路图。所述太阳能路灯控制模块以单片机为核心，外围电路主要由辅助源供电电路，boost升压输出电路，放电控制电路，充电控制电路，电压采样电路、电流采样电路，指示灯显示电路组成，通过一系列的硬件电路和单片机逻辑，实现光伏给蓄电池充电，蓄电池升压恒流输出，负载灯珠分时段有规律显示，并且有效的保护蓄电池过充过放，负载超压、超载、开路等。

如图3所示，为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中的所述pwm充电模块的驱动电路图。控制太阳能电池板按既定的充电曲线对蓄电池进行充电。避免蓄电池因过放，过充，超压而造成损坏。工作原理通过mos管的驱动电路和单片机指令控制q1、q2mos进行pwm充电，通过采样电路对蓄电池进行过放、过充、超压保护。

如图4所示，为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中的所述pwm充电模块、所述电源管理模块、所述升压恒流模块和所述充电连接端、所述电池连接端、所述负载连接端的连接电路图。

所述连接电路中x1和x2分别为光电池的正负极，x3接蓄电池正极，x4接蓄电池负极，x5接负载灯板正极，x6接负载灯板负极。所述蓄电池正极与负载灯板正极间通过boost电路连接，boost电路主要由绕线电感l3，升压mos管q3，肖特基二极管d4，输出稳压电容c2组成，通过boost电路可以使输出电压高于输入电压，从而达到升压的目的，其中通过识别负载灯串数单片机可自动调节升压mos管q3的驱动信号，q3驱动信号由单片机控制驱动芯片得到，使得输出电压稳定，从而负载灯不会闪烁。

所述电流采集电路包括充电电流采集电路与放电电流采集电路。所述电池管理模块的充电电流采集电路均采用电阻分压方式进行测量，r13为充电回路的电流检测电阻，电流检测信号i_pv通过运算放大器按设定比例放大，放大信号i_pv1传递给单片机，所述太阳能路灯控制模块通过检测此信号读取充电电流的大小。所述电池管理模块的放电电流采集电路通过电阻采集获得电压值，r18为放电回路电流检测电阻，电流检测信号iload_cs通过运算放大器按设定比例放大，放大信号iload传递给单片机，所述太阳能路灯控制模块通过检测此信号读取放电电流的大小。

如图5所示，为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中的gprs无线通信模组电路图。gprs无线通信包括部分包括esim芯片、m6315模组、天线和指示灯。通过串口将数据上传到pc端及手机移动端，同时通过pc端及手机端给控制器下发控制参数。

所述基于物联网模块的太阳能led等恒流控制系统用以控制所述太阳能板、所述蓄电池和所述负载灯板的充电和放电过程。所述基于物联网模块的太阳能led等恒流控制系统工作时段分为白天和晚上，当白天时，所述太阳能板有电压，此时采用三段式的电方式给所述蓄电池充电，并且此时所述负载灯板是关闭的；当晚上时，所述太阳能板没有电压，所述负载灯板打开，所述蓄电池上的电压通过所述升压恒流模块送至所述负载灯板，所述升压恒流模块可以进行对输出电能的限流输出。所述太阳能路灯控制模块采用分时段控制，所述太阳能路灯控制模块可以接收用户通过gprs传输的多种时段运行需求。

如图6所示，为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中的所述电池管理模块的负载电压采集电路图。所述电池管理模块的负载电压采集电路包括r21和r22两个电阻，其中r22电阻两端的电压为所采集的负载电压。

如图7所示，为本实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中的所述电池管理模块的蓄电池与光电池采集电路图。所述电池管理模块的蓄电池与光电池采集电路图均采用电阻分压方式进行测量，测量的电阻分别为电阻r26和电阻r27的两端电压值。

所述gprs无线通讯模组的模组型号为m6315，所述型号m6315提供gprs数传在gsm网络上，所述gprs无线通讯模组采用低功耗技术，电流功耗在睡眠模式时消耗的电流为1.45ma。所述gprs无线通讯模组与所述通过串口进行数据传递，通过电脑平台和手机对所述太阳能路灯控制模块里的参数进行读写，并可对所述太阳能路灯控制模块进行参数修改。

如图8所述，为实用新型提出的一种基于物联网模块的太阳能led灯恒流控制系统中所述升压恒流模块中升压mos管驱动电路图。所述升压恒流模块将电池电压(12v)通过升压电路和恒流控制电路对负载进行恒压恒流输出(负载灯板串数范围5串8并～18串3并，输出电压范围约15v～54v左右)，输出电流范围0-2a，功率不能超过60w。蓄电池负极与负载灯板负极通过放电mos管q5连接，q5驱动信号由单片机控制驱动芯片得到。

所述电池管理模块的放电电流采集电路中r18为放电回路的电流检测电阻，电流检测信号i通过运算放大器按设定比例放大，放大后的信号传递给单片机，所述太阳能路灯控制模块通过检测此信号的大小来改变信号，从而改变pwm波的占空比来限制输出电流，达到输出恒流的目的。

通过上述方式可以实现，本专利将无线通信配置在一个恒流控制器内，可以实现pc的远程控制，保证了整体太阳能led路灯的稳定可靠运行。

需要声明的是，上述实用新型内容及具体实施方式意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。