照明型智能节电装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种照明型智能节电装置，其特征是包括：开关电源转换模块、中心控制模块、电压采集模块、功能选择模块、电流采集模块、RS485通讯模块、过零检测模块、GPRS通讯模块、显示模块、数据参数储存模块和可控硅投切模块。本实用新型具有能自动稳压、三相分调、时控，光控功能，并具有短路，过流，欠压，过压，过热等保护功能，能提高控制的精度和控制效率，从而达到绿色、节能、人性化、智能化要求。
【专利说明】照明型智能节电装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子学领域，具体地说是一种照明型智能节电装置。
【背景技术】
[0002]普通照明型节电装置一方面只能进行简单电压调节，且不能独立调节，不能根据用户的需要而进行数据的实时变动。且不能随时了解节电装置的工作状态和故障情况；同时没有显示功能，不能实现友好的人机互动，操控性能差。
【发明内容】
[0003]本实用新型为克服现有技术存在的不足之处，提出一种具有能自动稳压、三相分调、时控，光控功能，并具有短路，过流，欠压，过压，过热等保护功能的照明型智能节电装置，以期提高控制的精度和控制效率，从而达到绿色、节能、人性化、智能化设计要求。
[0004]本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案:
[0005]本实用新型一种照明型智能节电装置，其特点是包括:开关电源转换模块、中心控制模块、电压采集模块、功能选择模块、电流采集模块、RS485通讯模块、过零检测模块、GPRS通讯模块、显示模块、数据参数储存模块和可控硅投切模块；
[0006]所述中心控制模块采用LM3S1138单片机作为核心处理器；
[0007]所述开关电源转换模块是由开关电源控制芯片IC1、场效应管BGl和高频变压器BI组成，用于将输入的交流电分别转换为直流电压并分为五路电源输出；
[0008]所述电压采集模块采用高精度电流型互感器B2，并经第一整流桥电路以及由电阻R8和电容C62构成的低通滤波器将电压信号输出给所述LM3S1138单片机的I号引脚，以实现装置电压的采集；
[0009]所述功能选择模块以并转串芯片74LS165和八位拨码开关KPl及八个辅助上拉电阻共同组成，所述并转串芯片74LS165的I号引脚、2号引脚和9号引脚分别与所述LM3S1138单片机的58号引脚、59号引脚和60引脚相联，并根据所述拨码开关KPl的状态以实现各种功能的选择；
[0010]所述电流采集模块采用专用高精度电流型互感器P4，并经第二整流桥电路和由电阻R7、电感C13和电感C15构成的低通滤波器将电流信号输出给所述LM3S1138单片机的2号脚，以实现对装置电流的采集；
[0011]所述GPRS通讯模块以TT8010芯片为核心单元，通过RS485接口与所述LM3S1138单片机相联，完成远程数据的共享和指令的收发；
[0012]所述数据参数储存模块以串型闪存FM25L16芯片为核心，所述FM25L16芯片的I号引脚、2号引脚、5号引脚和6号引脚分别与所述LM3S1138单片机的28号引脚、29号引脚、30号引脚、31号引脚脚相联，用于完成数据交换；
[0013]所述显示模块采用点阵式TFT屏为核心单元；
[0014]所述RS485通讯模块采用MAX485芯片为核心，所述LM3S1138单片机的26号引脚、22号引脚和27号引脚分别经过光I禹合器IC4、光I禹合器IC5和光I禹合器IC6与所述MAX485芯片的I号引脚、2号引脚、3号引脚和4号引脚相连来接收和发射数据，实现数据的通讯；
[0015]所述过零检测模块以整流桥BRl为主要核心单元，并通过光电耦合器IC9的输出端与所述LM3S1138单片机的25号脚相联，以实现完成过零脉冲的检测；
[0016]所述可控硅投切模块分为两部分组成，包括由双向可控硅SCR1、双向可控硅SCR2、双向可控硅SCR3和双向可控硅SCR4组成的第一部分双向可控硅；由双向可控硅SCR5、双向可控硅SCR6和双向可控硅SCR7组成的第二部分双向可控硅；
[0017]所述第一部分双向可控娃的控制触发信号分别通过光电親合器IC16、光电親合器IC17、光电耦合器IC18和光电耦合器IC19与所述LM3S1138单片机的72号引脚、73号引脚、74号引脚、75号引脚相联，以实现双向可控娃的触发；
[0018]所述第二部分双向可控娃的控制触发信号分别通过光电親合器IC20、光电親合器IC21和光电耦合器IC22与所述LM3S1138单片机的67号引脚、70号引脚、71号引脚相联，以实现双向可控硅的触发。
[0019]本实用新型所述的照明型智能节电装置的结构特点也在于，所述五路电源包括:
[0020]所述高频变压器BI的第一路电源经整流二极管电路D62、第一滤波电路和稳压电路IC14给所述中心控制模块、电压采集模块、功能选择模块、电流采集模块、GPRS模块、显示模块、数据参数储存模块供电；
[0021]第二路电源经整流二极管D4和第二滤波电路送到稳压电源IC15的Vin输入端引脚后，所述稳压电源IC15的Vout输出端引脚经过滤波电路C20输出稳定的5V直流电压给所述RS485通讯模块；
[0022]第三路电源经过整流二极管D3和第三滤波电路给双向可控硅SCR5、双向可控硅SCR6和双向可控硅SCR7的触发回路提供触发电压；
[0023]第四路电源经过整流二极管D5和第四滤波电路送给精密稳压模块IC13的Vin引脚，经所述精密稳压模块IC13通过Vout引脚输出给所述过零检测模块电路供电；
[0024]第五路电源经过整流二极管D12和第五滤波电路给双向可控硅SCR1、双向可控硅SCR2、双向可控硅SCR3和双向可控硅SCR4的触发回路提供触发电压。
[0025]所述第三路电源的输出同时接在双向可控硅SCR5、双向可控硅SCR6、双向可控硅SCR7的Tl端和G端，用于第二部分的双向可控娃的导通；
[0026]第五路电源的输出同时接在双向可控硅SCR1、双向可控硅SCR2、双向可控硅SCR3、双向可控娃SCR4的Tl端和G端，用于第一部分双向可控娃的导通。
[0027]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0028]1、本实用新型采用高性能的CPU为控制核心，低损耗元件，使其自身损耗大大降低，使得装置的性价比大大提高，且可靠性高、抗干扰能力强；并采用高性能开关电源为装置供电，保证了装置工作的稳定性;MAX485和GPRS通信使得监控计算机与照明型智能节电装置熔入一体，将节电装置工作状态、数据信息、故障内容能及时有效传到监控中心。
[0029]2、本实用新型通过数据参数储存模块能实时的记录装置的故障台号、故障状态和数据信息；方便以后对历史数据的查找。
[0030]3、本实用新型通过双向可控硅过零投切模块使得节电装置在可控和平缓的方式下智能调节，使输出电压稳定在设定的额定值范围之间模式，安全得以更可靠的保证。
[0031]4、本实用新型通过GPRS遥控模块使得节电装置即使安装在不利于操作的地理位置时也能很轻松的修改设定装置内部的参数和运行模式。
[0032]5、本实用新型可通过内置的可编程控制器、时间继电器、光敏控制器等，对节电装置的工作曲线进行自动控制，从而轻松调控整条线路上的负载；使得节电装置达到绿色、节能、人性化、智能化要求。
[0033]6、本实用新型允许照明装置在极大负载情况下平稳启动，可以大大延长灯具的使用寿命，并具有无触点稳压、恒压功能；在同一照明装置中，可以混合不同类型的灯具，对于每一相都可以进行独立的输入电压调整与节电控制，操作性强，可广泛应用于市政照明、工厂照明、商业照明、公共照明等需要照明节电场合。
[0034]7、本实用新型具有可自动跟踪控制开关时间功能、防盗报警功能、三相独立控制功能；上位机与节电装置之间采用GPRS通讯，可实现超远程控制或多地点控制；输出无级可调节的纯正弦电压，对电网无污染，适应各种类型照明负载。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为本实用新型装置原理图；
[0036]图2为本实用新型中心控制模块芯片图；
[0037]图2a为本实用新型复位电路图；
[0038]图3a为本实用新型开关电源转换模块电路图；
[0039]图3b为本实用新型开关电源转换模块的五路电源输出图；
[0040]图4为本实用新型电压采集模块电路图；
[0041]图5为本实用新型功能选择模块电路图；
[0042]图6为本实用新型电流采集模块电路图；
[0043]图7为本实用新型数据参数储存模块电路图；
[0044]图8为本实用新型RS485通讯模块电路图；
[0045]图9为本实用新型过零检测模块电路图；
[0046]图1Oa为本实用新型第一部分双向可控硅电路图；
[0047]图1Ob为本实用新型第二部分双向可控硅电路图；
[0048]图11为本实用新型装置安装示意图。
【具体实施方式】
[0049]如图1所示，一种照明型智能节电装置，其特征是包括:中心控制模块、开关电源转换模块、电压采集模块、功能选择模块、电流采集模块、RS485通讯模块、过零检测模块、GPRS通讯模块、显示模块、数据参数储存模块和可控硅投切模块；
[0050]如图2所示，中心控制模块采用高性价比ARM Cortex-M3系列的100脚芯片LM3S1138单片机作为核心处理器；如图2a所示，复位电路部分采用SP706芯片(U3)为LM3S1138单片机(Ul)做上电复位电路和CPU工作过程的监控。SP706芯片(U3)的6号引脚、7号引脚脚分别和LM3S1138单片机(Ul)的64号引脚、66号引脚相连。如图2所示，时序电路部分采用高精度8MHZ的晶振Yl为LM3S1138单片机(Ul)提供其工作时所须的脉冲信号。晶振Yl的I号引脚、2号引脚经过30PF的电容(C42、C43)与LM3S1138 (Ul)的48号引脚、49号引脚相连。
[0051]如图3a所示，开关电源转换模块是由高性能开关电源控制芯片ICl、MOSFET场效应管BGl和高频变压器BI组成，用于将输入的交流电分别转换为直流电压并分为五路电源输出；输入交流电压可满足85-240VAC，输出分别为5V、10V、18V的直流电压。
[0052]如图3b所示，高频变压器BI的第一路电源经整流二极管电路D62、第一滤波电路(C8、C68、C69)和稳压电路IC14给中心控制模块、电压采集模块、功能选择模块、电流采集模块、GPRS模块、显示模块、数据参数储存模块供电；
[0053]第二路电源经整流二极管D4和第二滤波电路(C18、C49)送到稳压电源IC15的Vin输入端引脚后，稳压电源IC15的Vout输出端引脚经过滤波电路C20输出稳定的5V直流电压给RS485通讯模块；
[0054]第三路电源经过整流二极管D3和第三滤波电路(C17、C64、R54)给双向可控硅SCR5、双向可控硅SCR6和双向可控硅SCR7的触发回路提供触发电压；
[0055]第四路电源经过整流二极管D5和第四滤波电路(C65、C19)送给精密稳压模块IC13的Vin引脚，经精密稳压模块IC13通过Vout引脚输出给过零检测模块电路供电；
[0056]第五路电源经过整流二极管D12和第五滤波电路(C35、C66、R53)给双向可控硅SCRl、双向可控硅SCR2、双向可控硅SCR3和双向可控硅SCR4的触发回路提供触发电压。
[0057]如图4所示，电压采集模块采用高精度电流型互感器B2，并经第一整流桥电路(D25、D26、D27、D28)以及由电阻R8和电容C62构成的低通滤波器将电压信号输出给LM3S1138单片机的I号引脚，以实现装置电压的采集；
[0058]如图5所示，功能选择模块以并转串芯片74LS165(U13)和八位拨码开关KPl及八个辅助上拉电阻共同组成，并转串芯片74LS165的I号引脚、2号引脚和9号引脚分别与LM3S1138单片机的58号引脚、59号引脚和60引脚相联，并根据拨码开关KPl的状态以实现各种功能的选择；
[0059]如图6所示，电流采集模块采用专用高精度电流型互感器P4，并经第二整流桥电路(D21、D22、D23、D24)和由电阻R7、电感C13和电感C15构成的低通滤波器将电流信号输出给LM3S1138单片机的2号脚，以实现对装置电流的采集；
[0060]GPRS通讯模块以TT8010芯片为核心单元，通过RS485接口与LM3S1138单片机相联，完成远程数据的共享和指令的收发；
[0061]如图7所示，数据参数储存模块以串型闪存FM25L16(U2)芯片为核心，FM25L16芯片的I号引脚、2号引脚、5号引脚和6号引脚分别与LM3S1138单片机的28号引脚、29号引脚、30号引脚、31号引脚脚相联，用于完成数据交换；
[0062]显示模块采用320*240点阵式TFT屏为核心单元，为友好的人机数据交换奠定了基础；
[0063]如图8所示，RS485通讯模块采用MAX485 (IClO)芯片为核心，LM3S1138单片机的26号引脚、22号引脚和27号引脚分别经过光I禹合器IC4、光I禹合器IC5和光I禹合器IC6与MAX485芯片的I号引脚、2号引脚、3号引脚和4号引脚相连来接收和发射数据，实现数据的通讯；
[0064]如图9所示，过零检测模块以整流桥BRl为主要核心单元，并通过光电耦合器IC9的输出端与LM3S1138单片机的25号脚相联，以实现完成过零脉冲的检测；
[0065]可控娃投切模块分为两部分组成，包括由双向可控娃SCRl、双向可控娃SCR2、双向可控硅SCR3和双向可控硅SCR4组成的第一部分双向可控硅；由双向可控硅SCR5、双向可控硅SCR6和双向可控硅SCR7组成的第二部分双向可控硅；
[0066]第三路电源的输出同时接在双向可控硅SCR5、双向可控硅SCR6、双向可控硅SCR7的Tl端和G端，为第二部分的双向可控硅的导通提供了必要条件；第五路电源的输出同时接在双向可控硅SCR1、双向可控硅SCR2、双向可控硅SCR3、双向可控硅SCR4的Tl端和G端，为第一部分双向可控硅的导通提供了必要条件。
[0067]如图1Oa所不，第一部分双向可控娃的控制触发信号分别通过光电親合器IC16、光电耦合器IC17、光电耦合器IC18和光电耦合器IC19与LM3S1138单片机的72号引脚、73号引脚、74号引脚、75号引脚相联，以实现双向可控硅的触发；
[0068]如图1Ob所示，第二部分双向可控硅的控制触发信号分别通过光电耦合器IC20、光电耦合器IC21和光电耦合器IC22与LM3S1138单片机的67号引脚、70号引脚、71号引脚相联，以实现双向可控硅的触发。因可控硅的快速切换以达到装置输出快速响应。
[0069]如图11所示，本装置必需安装于总开关和用电设备之间。
【权利要求】
1.一种照明型智能节电装置，其特征是包括:开关电源转换模块、中心控制模块、电压采集模块、功能选择模块、电流采集模块、RS485通讯模块、过零检测模块、GPRS通讯模块、显示模块、数据参数储存模块和可控硅投切模块； 所述中心控制模块采用LM3S1138单片机作为核心处理器； 所述开关电源转换模块是由开关电源控制芯片IC1、场效应管BGl和高频变压器BI组成，用于将输入的交流电分别转换为直流电压并分为五路电源输出； 所述电压采集模块采用高精度电流型互感器B2，并经第一整流桥电路以及由电阻R8和电容C62构成的低通滤波器将电压信号输出给所述LM3S1138单片机的I号引脚，以实现装置电压的采集； 所述功能选择模块以并转串芯片74LS165和八位拨码开关KPl及八个辅助上拉电阻共同组成，所述并转串芯片74LS165的I号引脚、2号引脚和9号引脚分别与所述LM3S1138单片机的58号引脚、59号引脚和60引脚相联，并根据所述拨码开关KPl的状态以实现各种功能的选择； 所述电流采集模块采用专用高精度电流型互感器P4，并经第二整流桥电路和由电阻R7、电感C13和电感C15构成的低通滤波器将电流信号输出给所述LM3S1138单片机的2号脚，以实现对装置电流的采集； 所述GPRS通讯模块以TT8010芯片为核心单元，通过RS485接口与所述LM3S1138单片机相联，完成远程数据的共享和指令的收发； 所述数据参数储存模块以串型闪存FM25L16芯片为核心，所述FM25L16芯片的I号引脚、2号引脚、5号引脚和6号引脚分别与所述LM3S1138单片机的28号引脚、29号引脚、30号引脚、31号引脚脚相联，用于完成数据交换； 所述显示模块采用点阵式TFT屏为核心单元； 所述RS485通讯模块采用MAX485芯片为核心，所述LM3S1138单片机的26号引脚、22号引脚和27号引脚分别经过光I禹合器IC4、光I禹合器IC5和光I禹合器IC6与所述MAX485芯片的I号引脚、2号引脚、3号引脚和4号引脚相连来接收和发射数据，实现数据的通讯；所述过零检测模块以整流桥BRl为主要核心单元，并通过光电耦合器IC9的输出端与所述LM3S1138单片机的25号脚相联，以实现完成过零脉冲的检测； 所述可控硅投切模块分为两部分组成，包括由双向可控硅SCR1、双向可控硅SCR2、双向可控硅SCR3和双向可控硅SCR4组成的第一部分双向可控硅；由双向可控硅SCR5、双向可控硅SCR6和双向可控硅SCR7组成的第二部分双向可控硅； 所述第一部分双向可控娃的控制触发信号分别通过光电親合器IC16、光电親合器IC17、光电耦合器IC18和光电耦合器IC19与所述LM3S1138单片机的72号引脚、73号引脚、74号引脚、75号引脚相联，以实现双向可控娃的触发； 所述第二部分双向可控娃的控制触发信号分别通过光电親合器IC20、光电親合器IC21和光电耦合器IC22与所述LM3S1138单片机的67号引脚、70号引脚、71号引脚相联，以实现双向可控硅的触发。
2.根据权利要求1所述的照明型智能节电装置，其特征是，所述五路电源包括: 所述高频变压器BI的第一路电源经整流二极管电路D62、第一滤波电路和稳压电路IC14给所述中心控制模块、电压采集模块、功能选择模块、电流采集模块、GPRS模块、显示模块、数据参数储存模块供电； 第二路电源经整流二极管D4和第二滤波电路送到稳压电源IC15的Vin输入端引脚后，所述稳压电源IC15的Vout输出端引脚经过滤波电路C20输出稳定的5V直流电压给所述RS485通讯模块； 第三路电源经过整流二极管D3和第三滤波电路给双向可控硅SCR5、双向可控硅SCR6和双向可控硅SCR7的触发回路提供触发电压； 第四路电源经过整流二极管D5和第四滤波电路送给精密稳压模块IC13的Vin引脚，经所述精密稳压模块IC13通过Vout引脚输出给所述过零检测模块电路供电； 第五路电源经过整流二极管D12和第五滤波电路给双向可控硅SCR1、双向可控硅SCR2、双向可控硅SCR3和双向可控硅SCR4的触发回路提供触发电压。
3.根据权利要求2所述的照明型智能节电装置，其特征是: 所述第三路电源的输出同时接在双向可控硅SCR5、双向可控硅SCR6、双向可控硅SCR7的Tl端和G端，用于第二部分的双向可控娃的导通； 第五路电源的输出同时接在双向可控硅SCR1、双向可控硅SCR2、双向可控硅SCR3、双向可控娃SCR4的Tl端和G端，用于第一部分双向可控娃的导通。
【文档编号】H05B37/02GK204157138SQ201420659445
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】程家龙, 夏咸福, 丁伯和 申请人:安徽赛普电力科技股份有限公司