一种智能型光伏发电隧道照明控制装置制造方法
【专利摘要】一种智能型光伏发电隧道照明控制装置，主机通过照度传感器测量隧道外的照度，根据预先第一存储器模块设定值，以RS485通讯的方式，与从机进行通讯，输出PWM的占空比，从而调节LED电源模块输出电流的大小，达到调节LED隧道灯功率的目的，并可通过编码键盘电路来改写第一存储器模块和第二存储器模块的数据，实现离线调节LED隧道灯功率的目的，节约造价成本的同时节能环保，具有调节速度快、使用器件少、功耗低、使用寿命长的特点。
【专利说明】一种智能型光伏发电隧道照明控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及照明【技术领域】，涉及一种隧道照明控制装置，特别涉及一种智能型光伏发电隧道照明控制装置。
【背景技术】
[0002]由于隧道大都处于偏远山区，周围地区电力基础设施较为薄弱，隧道内的照明供电成为隧道建设中的一大难题。传统隧道照明使用电网提供的三相交流电源，现场安装和测试过程复杂，不具备光照度自动调节能力。
[0003]随着光伏产业的兴起，利用光伏发电替代市电为隧道照明提供电力逐渐成为可能，在一些小型隧道的建设中，已经验证了用光伏发电替代市电的可靠性。除此之外，随着LED性能的不断提高，在隧道照明系统中的高压钠灯已经开始被LED所取代。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种智能型光伏发电隧道照明控制装置，能够实现隧道照明照度和亮度的离线调节，还可以根据隧道外的光照度智能调整LED隧道照明灯的光照强度，节约造价成本的同时节能环保，具有调节速度快、使用器件少、功耗低、使用寿命长的特点。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0006]一种智能型光伏发电隧道照明控制装置，包括太阳能电池板1，太阳能电池板I的输出端与蓄电池2的输入端电连接,蓄电池2、光强度传感器4、编码键盘电路6与主机微控制器3电连接，主机微控制器3与显示电路5、第一存储器模块7互交。
[0007]所述主机微控制器3还接有从机微控制器8，蓄电池2的输出端与从机微控制器8的输入端电连接。
[0008]所述从机微控制器8与第二存储器模块10互交，从机微控制器8与LED恒流源驱动器9电连接，LED恒流源驱动器9与LED隧道照明灯11电连接。
[0009]所述主机微控制器3与从机微控制器8通过I2C总线收发数据，通过双绞屏蔽线将信号输送给从机微控制器8。
[0010]所述编码键盘电路6采用两片具有优先级的二进制8位编码器构成二进制编码接口电路，编码键盘电路6包括单稳态电路和延时电路。
[0011]本发明主机通过光强度传感器测量隧道外的照度，根据预先第一存储器模块设定值，以RS485通讯的方式，与从机进行通讯，输出PWM的占空比，从而调节LED电源模块输出电流的大小，达到调节LED隧道灯功率的目的，使其更好地满足隧道光照曲线设计要求；并可通过编码键盘电路来改写第一存储器模块和第二存储器模块的数据，达到隧道照明照度和亮度的离线调节的目的；采用LED灯作为隧道照明灯，依靠其节能性和可靠性，不仅节省了电能资源，其自身具备的低功耗特点更可以减少太阳能电池板的设计数量，节约系统造价成本；而且LED结构简单、寿命较长，也减少了器件更换的使用费用。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的原理框图。
[0013]图2为本发明编码键盘电路原理图。
[0014]图3为本发明从机485通信模块电路原理图。
[0015]图4为本发明第一存储器模块电路原理图。
[0016]图5为本发明电源管理模块电路原理图。
[0017]图6为本发明从机微控制器模块电路原理图。
[0018]图7为本发明光强度传感器模块电路原理图。
[0019]图8为本发明第一存储器模块电路原理图。
[0020]图9为本发明主机485通信模块电路原理图。
[0021]图10为本发明主机微控制器模块电路原理图。
[0022]图11为本发明显示电路原理图。
[0023]图12为本发明主机微控制器工作流程图。
[0024]图13为本发明从机微控制器工作流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0026]参见附图1，一种智能型光伏发电隧道照明控制装置，包括太阳能电池板1，太阳能电池板I的输出端与蓄电池2的输入端电连接，蓄电池2、光强度传感器4、编码键盘电路6与主机微控制器3电连接，主机微控制器3与显示电路5、第一存储器模块7互交。所述主机微控制器3还接有从机微控制器8,蓄电池2的输出端与从机微控制器8的输入端电连接。所述从机微控制器8与第二存储器模块10互交，从机微控制器8与LED恒流源驱动器9电连接，LED恒流源驱动器9与LED隧道照明灯11电连接。
[0027]其中，蓄电池2选用12V、150Ah的蓄电池进行串并联组成蓄电池组。
[0028]参见附图2，编码键盘电路6采用两片具有优先级的二进制8位编码器⑶4532B实现硬件编码，构成二进制编码接口电路，消除键盘按下时产生的抖动干扰。编码键盘电路6包括单稳态电路和延时电路，单稳态电路由与非门U1B、U1C、电阻R2、电容Cl构成，与非门UlB的输入端与UlC的输出端相连接，UlC的输入端与电容Cl相连接，电容Cl与UlB的输出端相连接；延时电路由或门U2D、电阻R1、电容C2构成，或门U2D的输出端通过电阻Rl连接至电容Cl，电容Cl与地线相连，其中电阻Rl、R2阻值为IOKΩ，电容Cl、C2电容值为
0.1 μ f。
[0029]参见附图3、9，主机微控制器3采用STM32芯片作为处理芯片，具体为STM32F103C8芯片，负责主机相关信号检测与判别、算法处理和控制、输出控制等功能。主机微控制器3的串口输出信号TXD与高速光耦6N137-1的引脚3相连，6N137-1的引脚6与485通信专用芯片6N75176的引脚4相连，光耦TLP521的引脚3与6N75176的引脚2和3相连，6N137-2的引脚3与6N75176的引脚I相连，6N75176的引脚6和7分别与从机微控制器8中的485通信输入端B和A相连，主机微控制器3与从机微控制器8通过I2C总线收发数据，通过双绞屏蔽线将信号输送给从机微控制器8。[0030]参见附图4、6，第一存储器模块7采用AT24C16芯片作为数据存储芯片，AT24C16的引脚5和6分别与STC12c5260s2的引脚22和21相连接，AT24C16的引脚1、2、3、4、7接地，AT24C16的引脚8与电源VCC5相连接，AT24C16的引脚5和6分别经过一个IK电阻后与电源VCC5相连接。
[0031]从机微控制器8采用STC12c5260s2芯片作为接收主机命令、输出PWM脉冲控制LED隧道照明灯11电流的控制芯片，负责从机相关信号检测与判别、算法处理和控制、输出控制等功能。STC12c5260s2的引脚17经过一个IK的电阻后与三极管9012和9013的基极相连，用于输出PWM。LED恒流源驱动器9的输出端与LM2940的引脚I相连，LM2940引脚3与VCC5相连，STC12c5260s2的引脚18和19之间接有11.0952MHZ的晶振，用于提供时钟。
[0032]参见附图5，本发明电源管理模块采用D⑶C电源模块TPT0505S进行电压隔离，TPT0505S的引脚I与VCC5相连接，TPT0505S的引脚2接地，TPT0505S的引脚3与GNDA相连接，TPT0505S的引脚4与VCCA5相连接，TPT0505S的引脚3和引脚4之间接IOyF电容。
[0033]参见附图7和10，光强度传感器4采用BH1750FVI芯片用以采集外界光强数据，主机微控制器3采用STM32芯片作为处理芯片。BH1750FVI的引脚I接VCC，并经过一个
0.1yF的电容与BH1750FVI的引脚4相连接，BH1750FVI的引脚4接地，BH1750FVI的引脚2和3分别与STM32的引脚45和46相连接。
[0034]参见附图8和10，第二存储器模块10采用AT24C16芯片作为存储芯片，AT24C16的引脚5和6分别与STM32的引脚42和41相连接，AT24C16的引脚1、2、3、4、7接地，AT24C16的引脚8与电源VCC相连接，AT24C16的引脚5和6分别经过一个IK的电阻后与电源VCC
相连接。
[0035]参见附图11，显示电路5采用IXD12864液晶显示，用于人机交互和数据显示，LCD12864的5 (SDA)引脚和6 (SCK)引脚分别与STM32的39 (PC8)引脚和40 (PC9)引脚相连。
[0036]参见附图12，主机微控制器3先进行系统初始化并开总中断，读取光照度传感器4的数据，再读取编码键盘对应状态数值。当结果对应状态O是为工作状态，即主机微控制器3采集光照度传感器4的数据，送入主机微控制器3，经过标度转换，得到当前环境的真实照度，通过与第一存储器模块7设定的数据比较，通过查表法得到所要输出的脉宽调整值。然后把脉宽调整值数据与地址数据组合成数据串经过SCI传输到485总线上。从机微控制器8通过SCI接收经过光电隔离的485总线数据。首先，检验数据的有无错误，如果数据有错误，则从机微控制器8不进行数据处理；如果数据没有错误，对比地址数据，只有从机微控制器8的地址与主机微控制器3的地址数据一致，该从机微控制器8进行处理数据，并把处理结果以PWM的形式输送给LED隧道照明灯11。当结果对应状态I是查询状态，从机微控制器8接收到主机微控制器3发出的数据，只有带数据格式正确和地址相对应的从机做出响应，把当前的脉宽调整值和从机微控制器8地址组合成数据串经串口发送到485总线上，主机微控制器3经中断服务程序接收从机微控制器8数据并处理。当结果对应状态2是改写状态，从机微控制器8接受到主机微控制器3发出的数据，并把该数据写入到第二存储器模块10AT24C16芯片中，进而改变查表的数据，改变输出的脉宽调整值。当结果对应状态3是上位机联络状态，从机微控制器8接受到主机微控制器3发出的数据，并把该数据显示到上位机上，接受上位机的数据。当结果对应状态4是系统测试状态，由主机微控制器3发出递增的脉宽调整值到从机微控制器8。
[0037]参见附图13，从机微控制器8，先进行系统初始化并开总中断，进入接收485总线数据，当数据格式判断为错误的时候进入等待，直到数据格式判断正确，当数据格式的功能码为06，标志码为5A时，对应工作状态，从机微控制器8把接收到的数据进行处理，并把处理结果中的脉宽调整值传输到LED驱动单元，从而改变LED隧道照明灯11的照度；当数据格式的功能码为03时，从机微控制器8把当前脉宽调整值通过485总线发送到主机微控制器3 ;当数据格式的功能码为06，标志码为AA时，由从机微控制器8发出递增的脉宽调整值到LED驱动单元，从而改变LED隧道照明灯11的照度。
【权利要求】
1.一种智能型光伏发电隧道照明控制装置，包括太阳能电池板(1)，其特征在于，太阳能电池板(I)的输出端与蓄电池(2)的输入端电连接，蓄电池(2)、光强度传感器(4)、编码键盘电路(6 )与主机微控制器(3 )电连接，主机微控制器(3 )与显示电路(5 )、第一存储器模块(7)互交。
2.根据权利要求1所述的一种智能型光伏发电隧道照明控制装置，其特征在于，所述主机微控制器(3)还接有从机微控制器(8),蓄电池(2)的输出端与从机微控制器(8)的输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的一种智能型光伏发电隧道照明控制装置，其特征在于，所述从机微控制器(8 )与第二存储器模块(10 )互交，从机微控制器(8 )与LED恒流源驱动器(9 )电连接，LED恒流源驱动器(9 )与LED隧道照明灯(11)电连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种智能型光伏发电隧道照明控制装置，其特征在于，所述主机微控制器(3)与从机微控制器(8)通过I2C总线收发数据，通过双绞屏蔽线将信号输送给从机微控制器(8 )。
5.根据权利要求1所述的一种智能型光伏发电隧道照明控制装置，其特征在于，所述编码键盘电路(6)采用两片具有优先级的二进制8位编码器构成二进制编码接口电路，编码键盘电路(6)包括单稳态电路和延时电路。
【文档编号】F21S9/03GK103826373SQ201410098434
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】马汇海, 张陈斌, 孟彦京, 吴辉, 黄建兵, 刘俊杰, 种马刚 申请人:陕西科技大学