专利名称：一种可远程调控的太阳能led路灯控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种LED路灯控制电路，尤其涉及一种基于ZIGBEE无线通讯、可 远程调控的太阳能LED路灯控制电路。
背景技术：
当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的 问题。路灯是城市照明的重要组成部分，传统的路灯常采用高压钠灯，高压钠灯整体上光效 低的缺点造成了能源的巨大浪费，因此，开发新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的 路灯对城市照明节能具有十分重要的意义。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，LED发光产品的应用正吸引着世人的目 光，LED路灯具有高效、节能、环保的优点，在国家的倡导下，LED路灯迅速发展，得到广泛应 用。太阳能作为一种“取之不尽、用之不竭”的安全、环保新能源越来越受重视。随着太阳 能光伏技术的发展和进步，太阳能发电在路灯照明领域的应用越来越广泛。太阳能LED路 灯的应用已经逐渐形成规模，集成式大功率LED的成熟和应用使其与太阳能系统的匹配日 趋完美。但是，现在的太阳能LED路灯多采用恒压或恒流方式来驱动太阳能LED路灯，不具 有远程调控功能，不能对太阳能LED路灯的工作状态实现实时监测，使得太阳能LED路灯的 大范围普及受到了制约。
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节能、结构简单、功能齐全的可远程 调控的太阳能LED路灯控制电路。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是一种可远程调控的太阳 能LED路灯控制电路，它包括电源模块、电压采集模块、无线通讯模块、微处理器、LED调光 驱动模块和太阳能电池模块；电源模块的输出端分别接电压采集模块、无线通讯模块、微处 理器的电源端，电压采集模块的输出端接微处理器的输入端，无线通讯模块与微处理器双 向连接，微处理器的输出端接LED调光驱动模块的输入端，太阳能电池模块的输出端接LED 调光驱动模块的电源端。采用上述技术方案所产生的有益效果在于本实用新型将太阳能LED路灯和ZIGBEE无线通讯模块及微处理器结合起来设计， 优点是可在监控终端通过ZIGBEE无线通讯模块实现对太阳能LED工作电流、电压等参数的 远程监控，如发现工作异常可在监控中心实现报警提示。还可远程控制各路灯的亮灭，及通 过微处理器实现太阳能LED路灯的调光。本实用新型电路结构简单，工作可靠，实用性强， 具有节能安全的优点。
图1为本实用新型原理框图；图2为本实用新型电源模块电路原理图；图3为本实用新型电压采集模块电路原理图；图4为本实用新型无线通讯模块和微处理器电路原理图；图5为本实用新型LED调光驱动模块电路原理图；图6为本实用新型太阳能电池模块电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，一种可远程调控的太阳能LED路灯控制电路，包括电源模块、电压采 集模块、无线通讯模块、微处理器、LED调光驱动模块和太阳能电池模块；所述电源模块的 输出端分别接电压采集模块、无线通讯模块、微处理器的电源输入端，所述电压采集模块、 无线通讯模块的输出端分别接微处理器的相应输入端，所述微处理器、太阳能电池模块的 输出端分别接LED调光驱动模块的相应输入端。如图2所示，所述电源模块1包括变压器Tl、整流桥Dl、电解电容E1-E5、电容 C1-C5、稳压电源块U1-U3 ；交流输入电源220L、220N接所述变压器Tl的初级，所述变压器 Tl的次级接整流桥Dl的交流输入端，所述变压器Tl的次级中心头接地；所述整流桥Dl的 输出正端经稳压电源Ul接稳压电源U3的输入端；所述稳压电源Ul的输出端为12V电源输 出，所述稳压电源U3的输出端为5V电源输出；所述电解电容El与电容Cl并联后接在整流 桥Dl的输出正端与地之间，所述电解电容E3与电容C3并联后接在稳压电源Ul的输出端 与地之间，所述电解电容E5与电容C5并联后接在稳压电源U3的输出端与地之间；所述整 流桥Dl的输出负端接稳压电源U2的输入端，所述稳压电源U2的输出端为-5V电源输出； 所述电解电容E2与电容C2并联后接在整流桥Dl的输出负端与地之间，所述电解电容E4 与电容C4并联后接在稳压电源U2的输出端与地之间。该模块采用双12V输出变压器，中间抽头接地，经过整流桥以后输出的正极接 7812的输入端，7812的输出为+12v，再输入7805得到+5v输出，整流桥输出的负极接7905 的输入端，从而得到-5v输出。系统用到3个电源，+12V为无线通讯模块供电，士5v为TL060 放大器提供双电源供电，单片机控制模块用5v电源。如图3所示，所述电压采集模块2包括电流互感器T2、二极管D6-D9、电阻R7-R18、 电容C10-C15、运算放大器U6-U7、电位器VR1、电解电容E8 ；所述电流互感器T2的输出负端接 地，所述电阻R8与电容ClO串联后接在电流互感器T2的输出正端与运算放大器U6的正向输 入端之间；所述二极管D6、二极管D7与电阻R7并联后接在电流互感器T2的输出正端与地之 间；所述运算放大器U6的正向输入端经电阻R9接地，所述电阻RlO与电容Cl 1并联后接在运 算放大器U6的输出端与反向输入端之间，所述电容C12、电位器VIU与电阻串联后接在运 算放大器U6的反向输入端与地之间；所述运算放大器U6的输出端依次经电容C13、电阻 接电源5V ；所述二极管D8与电阻串联后的支路的一端接电容C13与电阻的节点，所 述支路的另一端接电容C12与电位器VRl的节点；所述二极管D9与电阻串联后的支路的 一端接电容C13与电阻的节点，其另一端接电容C12与电位器VRl的节点；所述二极管D9与电阻R13的节点经电阻R15接运算放大器U7的反向输入端；所述运算放大器U7的反 向输入端经电解电容E8接地，所述运算放大器U7的正向输入端经电阻R16接地，所述运算 放大器U7的输出端经电阻R18接输出VOUT ；所述电阻R17与电容C14并联后接在运算放 大器U7的输出端与正向输入端之间，所述电容C15接在输出VOUT与地之间。 采集电流器件为1000变比的电流互感器，输出为20mA交流小信号，经过电阻R7 后输出200mv电压信号。U6、U7为集成运放放大器TL060，它的一组放大器构成线性AC/DC 平均值转换器，为了保证线性良好，这一级处理的信号仅仅为AC200mV/DC200mV，另外一组 放大器则对DC200mV信号进行线性放大，输出为0-5v直流信号，送入单片机进行AD转换。 如图4所示，所述无线通讯模块3包括ZIGBEE模块U8、电阻R21-RM和二极 管D10-D13 ；所述电阻R21-RM分别与二极管D10-D13串联后的四条支路分别接在5V与 ZIGBEE模块U8的1脚、3脚、5脚、7脚之间；所述ZIGBEE模块U8的9脚、13脚、15脚、17脚 分别为端口 Pl. 1-P1. 4，所述ZIGBEE模块U8的11脚、18脚、14脚、12脚分别为端口 485CTL、 RESET、通讯端TX、RX,所述ZIGBEE模块U8的10脚、8脚、6脚分别为通讯端RS232-GND、 cpu-RX、cpu-TX，所述ZIGBEE模块U8的4脚接电源5V，所述ZIGBEE模块U8的2脚接地。无线通讯模块采用SZ05系列Z-BEE嵌入式无线串口通信模块，采用了加强型的 ZIGBEE无线技术，符合工业标准应用的无线数据通信设备，它具有通讯距离远、抗干扰能力 强、组网灵活等优点和特性；可实现多设备间的数据透明传输；可组MESH型的网状网络结 构。SZ05系列无线通信模块数据接口包括TTL电平收发接口、标准串口 RS232数据接口， 可以实现数据的广播方式发送、按照目标地址发送模式，除可实现一般的点对点数据通信 功能外，还可实现多点之间的数据通讯，串口通信使用方法简单便利，可以大大简短模块的 嵌入匹配时间进程。如图4所示，所述微处理器4包括单片机U9、电阻R20、电容C17-C19、电解电容 E9-E10、晶振CY1、通讯接口 UlO-Ull ；所述单片机U9的1脚接输出V0UT，所述单片机U9的 2-5脚分别为端口 Pl. 1-P1.4，所述单片机U9的9脚经电解电容E9接电源5V，所述电阻R20 接在单片机U9的9脚与地之间，所述单片机U9的10-11脚分别为通讯端TX、RX，所述单片 机U9的14-16脚分别接端口 P3. 4、P3. 5、RESET，所述单片机U9的18-19脚分别经电容C17、 C18接地，所述晶振CYl接在单片机U9的18脚与19脚之间，所述单片机U9的21- 脚分 别接通讯接口 Ull的8-1脚，所述单片机U9的32-39脚分别接通讯接口 UlO的8_1脚，所 述单片机U9的40脚接电源5V，所述电解电容ElO与电容C19并联后接在单片机U9的40 脚与地之间。处理器采用单片机STC12C5A60S2，为增强型8051内核，低功耗，内置62k flash程 序存储器。该单片机具有8通道、10位高速ADC，速度可达25万次/秒；4个16位的定时器， 兼容普通8051的定时器TO和Tl ；内置硬件看门狗，可有效防止程序跑飞；单片机的Pl. 0 设置为AD转换输入通道，对采集模块发过来的数据进行AD转换，转换完成以后单片机通过 串行口发送到无线通讯模块，与远端实现通信，通信协议采用自行编写的通信协议1. 0。PO 口和P2 口外接作为传感器接口及硬件升级端口。如图5所示，所述LED调光驱动模块5包括整流桥D2、电阻R1-R6、电容C6-C9、电 解电容E6-E7、稳压管D3、控制芯片U4、开关管Ql、二极管D4-D5、光耦U5、电感Ll和继电器 Kl ；交流输入电源220L、220N接所述整流桥D2的交流输入端；所述电解电容E6与电容C6并联后接在整流桥D2的直流输出正端与直流输出负端之间，所述整流桥D2的直流输出正 端经电阻Rl接分别接控制芯片U4的1脚、6-8脚；所述二极管D3、电解电容E7与电容C7 并联后接在控制芯片U4的1脚和整流桥D2的直流输出负端之间；所述控制芯片U4的1脚 接端口 P3. 5，所述控制芯片U4的2-3脚分别经电阻R2、电容C8接整流桥D2的直流输出负 端，所述控制芯片U4的4脚接整流桥D2的直流输出负端，所述控制芯片U4的5脚接开关 管Ql的栅极；所述电阻R3接在控制芯片U4的3脚与开关管Ql的源极之间，电阻R4与电 容C9并联后接在开关管Ql的源极与整流桥D2的直流输出负端之间；所述开关管Ql的漏 极经电感Ll接输出端LED-OUT-；所述二极管D4接在开关管Ql的漏极与整流桥D2的直流 输出正端之间；所述整流桥D2的直流输出正端经继电器Kl的触点接输出端LED-OUT+ ；所 述继电器Kl的线圈、二级管D5、电阻R6并联后的支路一端接地，所述支路的另一端接光耦 U5次级的输出端；所述光耦TO次级的输入端接电源12V，所述光耦TO初级的输入端经电阻 R5接电源5V，所述光耦U5初级的输出端接端口 P3. 4。控制芯片U4的型号为XLT604，是可降压、升压、升降压驱动大功率LED串的控制芯 片，该芯片既适用于AC输入，也适用于8 450 V的直流输入。交流输入时，为提高功率因 素，可在线路中加入无源功率因素校正电路。XLT604可驱动上百个LED的串联或数串并联， 并可通过调节恒流值来确保LED的亮度并延长寿命。PWM_D端可采用低频脉宽调制的方法 调节LED亮度，同时兼作使能端，该端悬空时，芯片无输出控制；该芯片也可以通过LD端的 线性调压方式调节LED的亮度。采用12V继电器控制，通过光耦TLP521实现隔离。如图6所示，所述太阳能电源模块6包括太阳能电池板U12、充放电控制器U13、 24V蓄电池U15、电阻R25-R35、电容C20-C21、二极管D14-D16、三极管Q2、运算放大器U14 ； 所述太阳能电池板U12的负极接地，所述太阳能电池板U12的正极经电阻R35分别接充放 电控制器U13的2脚、4脚、三极管Q2的发射极；所述电阻R25与二极管D14串联后接在太 阳能电池板U12的正极与充放电控制器U13的7脚之间；所述充放电控制器U13的1脚与 8脚并接后经电容C20接地，所述充放电控制器U13的3脚、5脚接太阳能电池板U12的正 向端，所述电阻似9接在充放电控制器U13的10脚和13脚之间，电阻R33接在充放电控制 器U13的11脚和三极管Q2的集电极之间，所述充放电控制器U13的14脚、15脚分别经电 容C21、电阻R34接地，所述充放电控制器U13的16脚接三极管Q2的基极；所述二极管D15 接在三极管Q2的集电极与24V蓄电池U15的正极之间；所述24V蓄电池U15的正极依次经 电阻R26-M8接充放电控制器U13的7脚，所述24V蓄电池U15的负极接地；所述电阻似6 与电阻R27的节点、电阻R27与电阻R28的节点分别接充放电控制器U13的12脚、13脚； 所述运算放大器U14的正向输入端经电阻R31接地，所述运算放大器U14的反向输入端接 充放电控制器U13的10脚；所述电阻R32与二极管D16串联后接在运算放大器U14的输出 端与输出VO之间，所述电阻R30接在输出VO与运算放大器U14的正向输入端之间。充放电控制器U13采用芯片UC3906，当输入电压加入后，串联的功率管TIP42C导 通，开始大电流恒流充电，充电电流为500mA，这时充电电流保持不变，电池电压逐渐升高。 当电池电压达到过充电压Voc的95 %时，电池转入过充电状态，此时充电电压维持在过充 电电压，充电电流开始下降。当充电电流降到过充电终止电流(IOCT)时，UC3906的10脚输 出高电平，比较器LM339输出低电平，蓄电池自动转入浮充状态。同时充足电指示发光管发 光，指示蓄电池已充足电。
权利要求1.一种可远程调控的太阳能LED路灯控制电路，其特征在于它包括电源模块(1)、电压 采集模块(2)、无线通讯模块(3)、微处理器(4)、LED调光驱动模块(5)和太阳能电池模块 (6)；所述电源模块(1)的输出端分别接电压采集模块(2)、无线通讯模块(3)、微处理器(4) 的电源端，所述电压采集模块(2)的输出端接微处理器(4)的输入端，所述无线通讯模块 (3)与微处理器(4)双向连接，所述微处理器(4)的输出端接LED调光驱动模块(5)的输入 端，所述太阳能电池模块(6)的输出端接LED调光驱动模块(5)的电源端。
2.根据权利要求1所述的一种可远程调控的太阳能LED路灯控制电路，其特征在于所 述电源模块(1)包括变压器Tl、整流桥D1、电解电容E1-E5、电容C1-C5、稳压电源块U1-U3 ；交流输入电源220L、220N接所述变压器Tl的初级，所述变压器Tl的次级接整流桥Dl 的交流输入端，所述变压器Tl的次级中心头接地；所述整流桥Dl的输出正端经稳压电源 Ul接稳压电源U3的输入端；所述稳压电源Ul的输出端为12V电源输出，所述稳压电源U3 的输出端为5V电源输出；所述电解电容El与电容Cl并联后接在整流桥Dl的输出正端与 地之间，所述电解电容E3与电容C3并联后接在稳压电源Ul的输出端与地之间，所述电解 电容E5与电容C5并联后接在稳压电源U3的输出端与地之间；所述整流桥Dl的输出负端 接稳压电源U2的输入端，所述稳压电源U2的输出端为-5V电源输出；所述电解电容E2与 电容C2并联后接在整流桥Dl的输出负端与地之间，所述电解电容E4与电容C4并联后接 在稳压电源U2的输出端与地之间。
3.根据权利要求2所述的一种可远程调控的太阳能LED路灯控制电路，其特征在于所 述电压采集模块(2 )包括电流互感器T2、二极管D6-D9、电阻R7-R18、电容C10-C15、运算放 大器TO-U7、电位器VRl、电解电容E8 ；所述电流互感器T2的输出负端接地，所述电阻R8与电容ClO串联后接在电流互感器 T2的输出正端与运算放大器TO的正向输入端之间；所述二极管D6、二极管D7与电阻R7并 联后接在电流互感器T2的输出正端与地之间；所述运算放大器TO的正向输入端经电阻R9 接地，所述电阻RlO与电容Cll并联后接在运算放大器TO的输出端与反向输入端之间，所 述电容C12、电位器VRl与电阻Rll串联后接在运算放大器TO的反向输入端与地之间；所 述运算放大器U6的输出端依次经电容C13、电阻R14接电源5V ；所述二极管D8与电阻R12 串联后的支路的一端接电容C13与电阻R14的节点，所述支路的另一端接电容C12与电位 器VRl的节点；所述二极管D9与电阻R13串联后的支路的一端接电容C13与电阻R14的节 点，其另一端接电容C12与电位器VRl的节点；所述二极管D9与电阻R13的节点经电阻R15 接运算放大器U7的反向输入端；所述运算放大器U7的反向输入端经电解电容E8接地，所 述运算放大器U7的正向输入端经电阻R16接地，所述运算放大器U7的输出端经电阻R18 接输出VOUT ；所述电阻R17与电容C14并联后接在运算放大器U7的输出端与正向输入端 之间，所述电容C15接在输出VOUT与地之间。
4.根据权利要求3所述的一种可远程调控的太阳能LED路灯控制电路，其特征在于所 述无线通讯模块(3)包括ZIGBEE模块U8、电阻R21-RM和二极管D10-D13 ；所述电阻R21-RM分别与二极管D10-D13串联后的四条支路分别接在5V与ZIGBEE模 块U8的1脚、3脚、5脚、7脚之间；所述ZIGBEE模块U8的9脚、13脚、15脚、17脚分别为端 口 Pl. 1-Pl. 4，所述 ZIGBEE 模块 U8 的 11 脚、18 脚、14 脚、12 脚分别为端口 485CTL、RESET、通讯端TX、RX,所述ZIGBEE模块U8的10脚、8脚、6脚分别为通讯端RS232-GND、cpu-RX、 cpu-TX，所述ZIGBEE模块U8的4脚接电源5V，所述ZIGBEE模块U8的2脚接地。
5.根据权利要求4所述的一种可远程调控的太阳能LED路灯控制电路，其特征在于所 述微处理器(4)包括单片机U9、电阻R20、电容C17-C19、电解电容E9-E10、晶振CY1、通讯接 Π UlO-Ull ；所述单片机U9的1脚接输出V0UT，所述单片机U9的2-5脚分别为端口 PI. 1-Ρ1. 4，所 述单片机U9的9脚经电解电容Ε9接电源5V，所述电阻R20接在单片机U9的9脚与地之 间，所述单片机U9的10-11脚分别为通讯端TX、RX，所述单片机U9的14-16脚分别接端口 P3. 4、P3. 5、RESET，所述单片机U9的18-19脚分别经电容C17、C18接地，所述晶振CYl接 在单片机U9的18脚与19脚之间，所述单片机U9的21- 脚分别接通讯接口 Ull的8_1 脚，所述单片机U9的32-39脚分别接通讯接口 UlO的8_1脚，所述单片机U9的40脚接电 源5V，所述电解电容ElO与电容C19并联后接在单片机U9的40脚与地之间。
6.根据权利要求5所述的一种可远程调控的太阳能LED路灯控制电路，其特征在于所 述LED调光驱动模块(5)包括整流桥D2、电阻R1-R6、电容C6-C9、电解电容E6-E7、稳压管 D3、控制芯片U4、开关管Q1、二极管D4-D5、光耦U5、电感Ll和继电器Kl ；交流输入电源220L、220N接所述整流桥D2的交流输入端；所述电解电容E6与电容C6 并联后接在整流桥D2的直流输出正端与直流输出负端之间，所述整流桥D2的直流输出正 端经电阻Rl接分别接控制芯片U4的1脚、6-8脚；所述二极管D3、电解电容E7与电容C7 并联后接在控制芯片U4的1脚和整流桥D2的直流输出负端之间；所述控制芯片U4的1脚 接端口 P3. 5，所述控制芯片U4的2-3脚分别经电阻R2、电容C8接整流桥D2的直流输出负 端，所述控制芯片U4的4脚接整流桥D2的直流输出负端，所述控制芯片U4的5脚接开关 管Ql的栅极；所述电阻R3接在控制芯片U4的3脚与开关管Ql的源极之间，电阻R4与电 容C9并联后接在开关管Ql的源极与整流桥D2的直流输出负端之间；所述开关管Ql的漏 极经电感Ll接输出端LED-OUT-；所述二极管D4接在开关管Ql的漏极与整流桥D2的直流 输出正端之间；所述整流桥D2的直流输出正端经继电器Kl的触点接输出端LED-OUT+ ；所 述继电器Kl的线圈、二级管D5、电阻R6并联后的支路一端接地，所述支路的另一端接光耦 U5次级的输出端；所述光耦TO次级的输入端接电源12V，所述光耦TO初级的输入端经电阻 R5接电源5V，所述光耦U5初级的输出端接端口 P3. 4。
7.根据权利要求6所述的一种可远程调控的太阳能LED路灯控制电路，其特征在于 所述太阳能电源模块(6)包括太阳能电池板U12、充放电控制器U13、24V蓄电池U15、电阻 R25-R35、电容C20-C21、二极管D14-D16、三极管Q2、运算放大器U14 ；所述太阳能电池板U12的负极接地，所述太阳能电池板U12的正极经电阻R35分别接 充放电控制器U13的2脚、4脚、三极管Q2的发射极；所述电阻R25与二极管D14串联后接 在太阳能电池板U12的正极与充放电控制器U13的7脚之间；所述充放电控制器U13的1 脚与8脚并接后经电容C20接地，所述充放电控制器U13的3脚、5脚接太阳能电池板U12 的正向端，所述电阻似9接在充放电控制器U13的10脚和13脚之间，所述电阻R33接在充 放电控制器U13的11脚和三极管Q2的集电极之间，所述充放电控制器U13的14脚、15脚 分别经电容C21、电阻R34接地，所述充放电控制器U13的16脚接三极管Q2的基极；所述 二极管D15接在三极管Q2的集电极与24V蓄电池U15的正极之间；所述24V蓄电池U15的正极依次经电阻R26-M8接充放电控制器U13的7脚，所述24V蓄电池U15的负极接地；所 述电阻R26与电阻R27的节点、电阻R27与电阻R28的节点分别接充放电控制器U13的12 脚、13脚；所述运算放大器U14的正向输入端经电阻R31接地，所述运算放大器U14的反向 输入端接充放电控制器U13的10脚；所述电阻R32与二极管D16串联后接在运算放大器 U14的输出端与输出VO之间，所述电阻R30接在输出VO与运算放大器U14的正向输入端之 间。
专利摘要本实用新型公开了一种可远程调控的太阳能LED路灯控制电路，它包括电源模块、电压采集模块、无线通讯模块、微处理器、LED调光驱动模块和太阳能电池模块；电源模块的输出端分别接电压采集模块、无线通讯模块、微处理器的电源端，电压采集模块的输出端接微处理器的输入端，无线通讯模块与微处理器双向连接，微处理器的输出端接LED调光驱动模块的输入端，太阳能电池模块的输出端接LED调光驱动模块的电源端。本实用新型电路结构简单、工作可靠、实用性强，具有节能安全的优点。
文档编号H05B37/02GK201869411SQ2010206042
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者王改河, 霍彦明 申请人:石家庄合辐节能科技有限公司