一种故障呈报系统及方法与流程

本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种故障呈报系统及方法。

背景技术：

现有技术的太阳能灯具仅仅实现照明基本功能，在灯具出现故障时，客户以及工程人员无法判断灯具具体是哪个配件发生故障，因此需要工程人员将灯具由灯杆取下，并进行多项专业的测量才能得出结论。在实际应用中，由于太阳能灯具的安装地理范围十分广泛，分布在许多偏远地区，且太阳能灯具为充分接收太阳光，往往具有十分高的安装高度，工程人员必须动用专门的安装车辆并启动升降装置来拆装灯具；安装区域偏远时，路途状况、车程、时间以及费用都是很大问题，严重影响太阳能灯具产品的经济效益。

技术实现要素：

根据本发明的一方面，提供一种故障呈报系统，其包括主控单元(10)、光电转换单元(20)、充电单元(30)、提示单元(50)；所述光电转换单元和所述充电单元分别连接至所述主控单元；所述光电转换单元还连接至所述充电单元；所述提示单元连接至所述主控单元；所述光电转换单元用于将光能转换成电能并为所述充电单元充电；所述主控单元用于连接至用电单元，所述主控单元利用所述充电单元的电能为所述用电单元供电；所述主控单元还用于检测所述充电单元的充电电流，并根据该充电电流判断所述光电转换单元是否故障，并在判断所述光电转换单元为故障时控制所述提示单元进行提示。

根据本发明的第二方面，提供一种故障呈报方法，其应用于上述故障呈报系统，包括如下过程：

控制所述主控单元检测所述充电单元的充电电流，并根据该充电电流判断所述光电转换单元是否故障，并在判断所述光电转换单元为故障时控制所述提示单元进行提示；

和/或，控制所述主控单元关断所述充电单元与所述光电转换单元之间的充电回路，并检测所述充电单元的充电电池的空载电压，根据该空载电压判断所述充电电池是否内阻过大，并在判断所述充电电池内阻过大时控制所述提示单元进行提示；

和/或，控制所述主控单元采集主板的主控单元供电电压、后续电路开启电压、备用芯片电压等关键电压点信息，并在判断任一关键电压点信息出现偏差时控制所述提示单元进行提示；

和/或，控制所述主控单元检测所述用电单元的电流反馈电压，并在判断所述电流反馈电压为不正常时控制所述提示单元进行提示；

和/或，控制所述主控单元在检测到清零单元被制动后，关闭所述提示单元。

本发明的故障呈报系统及方法，可以在太阳能电池出现故障等情况下控制显示单元提示相应故障，用户以及技术人员可以一目了然地了解到系统具体发生故障的部分，进而有助于用户与技术人员做出最省时最有效解决故障的办法。

附图说明

图1为本发明实施例一的太阳能灯具系统结构示意图；

图2为本发明实施例一的太阳能灯具系统电路示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本文中所称“大于”，根据实际情况，可以指“大于或等于”；所称“小于”，根据实际情况，可以指“小于或等于”。

实施例一：

如图1所示为本实施例的故障呈报系统结构示意图，其主要制造成太阳能灯具系统，其包括主控单元10、光电转换单元20、充电单元30、用电单元40、提示单元50和充电控制单元60。用电单元40既可以是系统自带的部分；也可以是独立产品，从而系统外接用电单元40。

光电转换单元20包括光电转换模块201和光电检测模块202，光电转换模块为太阳能电池201(或太阳能电池板)；充电单元30包括充电电池301和充电检测模块302。

太阳能电池201连接至光电检测模块202和充电控制单元60，光电检测模块202连接至控制单元。充电电池301连接至充电检测模块302、充电控制单元60和主控单元10，充电检测模块302连接至主控单元10。充电控制单元60、用电单元40和提示单元50也分别连接至主控单元10。

如图2所示为本实施例的故障呈报系统电路示意图，主控单元10为单片机((mcu，microcontrollerunit))，其引脚定义有引脚pin-1至引脚pin-32，分别对应其自带的四组引脚nrst/pa1、pa2、pa3、pa4、pa5、pa6、vss、vdd1，pd0、pd1、pd2、pd3、pb0、pb1、pb2、pb3，pb4、pb5、pb6、pb7、pd4、pd5、pd6、pd7，pc0、pc1、pc2、pc3、pc4、pc5、pc6、pa0。

光电检测模块202包括串联在太阳能电池201和地之间的电阻r1和电阻r2；单片机10的引脚pin-26连接至电阻r1和电阻r2的串联节点。

充电检测模块302包括串联在充电电池301正极和地之间的电阻r4和电阻r5；单片机10的引脚pin-30连接至电阻r4和电阻r5的串联节点。充电电池301通过第一电池管座701(batterysoket)或开关连接至电阻r5。

充电控制单元60分别连接至太阳能电池201、充电电池301和单片机10的引脚pin-28。

电阻r3连接于电阻r2与单片机10的引脚pin-27之间。

提示单元50包括电阻r10、npn三极管q1、显示灯d1、电阻r12、npn三极管q2、显示灯d2、电阻r11、npn三极管q3、显示灯d3、电阻r7、电阻r8、电阻r9。用电单元40具体包括灯具驱动模块401和灯具402(例如led灯)。

单片机10的引脚pin-15、引脚pin-14、引脚pin-13分别通过电阻r10、电阻r12、电阻r11连接至npn三极管q1的基极、npn三极管q2的基极、npn三极管q3的基极；npn三极管q1的集电极、npn三极管q2的集电极、npn三极管q3的集电极分别连接至显示灯d1、显示灯d2、显示灯d3；显示灯d1、显示灯d3分别通过电阻r7、电阻r9连接至灯具驱动模块401，显示灯d2通过电阻r8连接至充电单元30的第一电池管座701；npn三极管q1的发射极、npn三极管q2的发射极、npn三极管q3的发射极接地。灯具驱动模块401通过电阻r6连接至充电单元30，灯具驱动模块401还连接至单片机10的引脚pin-29，单片机10通过pwm2信号控制灯具驱动模块401从而控制灯具402的亮灯方式。

单片机10的引脚pin-7和引脚pin-8分别连接至电容cs和电容cg的一端，晶体振荡器y1连接在引脚pin-7和引脚pin-8的导线之间，电容cs和电容cg的另一端接地。

单片机10的引脚vss和引脚vdd1分别连接至第一稳压器703；引脚pin-9连接至第二电池管座702(或为按键开关)。

本实施例中，太阳能电池201用于将光能转换成电能并通过充电控制单元60为充电电池301充电，单片机10利用充电电池301的电能为灯具402供电。本实施例的故障自动呈报的方法及原理主要在以下几个方面得以实现。

(1)自动呈报太阳能电池201的故障：

st1.1、单片机10通过引脚pin-26检测电阻r1和电阻r2的分压。

st1.2、若单片机10检测到该分压在预设时间段内大于或等于预设分压值，则判断当前环境为白天，进入st1.3步骤；若单片机10检测到该分压在预设时间段内小于预设分压值，则判断当前环境为黑夜，则结束。电阻r1和电阻r2的分压可以反映太阳能电池201所受环境光的光照状况，光照越强/弱，分压越大/小。通常，进入白天后，太阳能电池201所接收的光线先由弱变强，再由强变弱，按照实测及经验值来进行时间推算，一般在进入白天后的4小时时，光线趋于最强，因此，可以设定预设时间段为4小时。

st1.3、单片机10在判断当前环境为白天的基础上，再通过引脚pin-27检测流过电阻r3的充电电流，若检测到充电电流大于或等于预设电流值，则判断当前环境为晴天，进入st1.4步骤；若检测到充电电流小于预设电流值，则判断当前环境为阴天，则结束。通常，在晴天的情况下，进入白天后的4小时时，环境光线趋于最强，技术人员可以先行获取多个采样数据并计算出理论上充电电池301在白天环境下(具体可以为进入白天后的4小时时)应当具有的电流值，并定义该电流值为预设电流值，并认为实际充电电流大于/小于预设电流值时为晴天/阴天。

由于黑夜中，太阳能电池201对阳光的利用本身有限，故不需要判断其是否出现故障。

st1.4、单片机10在判断当前环境为晴天的基础上，对比充电电流与预设晴天充电电流标准值，从而判断光电转换单元20是否故障。一般认为充电电流小于预设晴天充电电流标准值时太阳能电池201为故障，具体地，如果充电电流低于充电电流标准值的80％且连续3天低于充电电流标准值80％，则单片机10判定太阳能电池201出现故障。

st1.5、单片机10在判断当前环境为阴天的基础上，对比充电电流与预设阴天充电电流标准值，从而判断光电转换单元20是否故障。具体地，如果充电电流低于充电电流标准值的50％且连续3天低于充电电流标准值50％，则单片机10判定太阳能电池201出现故障。阴天具体可以包括阴雨天、雨天、雾霾天、雪天等非晴朗天气的情况。

st1.6、单片机10判定太阳能电池201出现故障的情况下，通过引脚pin-15启动电阻r10、npn三极管q1、显示灯d1、电阻r7支路，控制显示灯d1点亮，从而提示太阳能电池201出现故障。

在本发明的其它实施方式中，提示单元50还可以是显示屏或播放器等。

(2)自动呈报充电电池301的故障：

单片机10周期性或定时或根据预设条件关断充电单元30与光电转换单元20之间的充电回路，即通过引脚pin-28输出pwm1(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)信号为0即可停止为充电电池301充电，并通过引脚pin-30检测充电电池301的空载电压(空载电压通过电阻r4和电阻r5的分压体现)，根据充电电池301的空载电压判断充电电池301是否内阻过大，并在判断充电电池301内阻过大时通过引脚pin-14启动电阻r12、npn三极管q2、显示灯d2、电阻r8支路，控制显示灯d2点亮，从而提示充电电池301出现内阻过大的故障。

当充电电池301出现接插件松动，氧化，或电池极耳点焊松动、虚焊的情况时，则会出现接触充电电池内阻偏大，也表现为整个电池包内阻偏大。

不同容量的充电电池，其内阻不一样，技术人员可以根据专门的仪器对实际要使用的充电电池包进行内阻测试；例如充电电池的内阻为10毫欧，控制充电电流为1a，则空载电压与充电时的电池电压的压差为0.01ω*1a＝0.01v，若大于此电压压差值，则可认定为充电电池内阻偏大。

单片机10通过引脚pin-28输出至充电控制单元60从而控制充电单元30的pwm1信号是根据充电电池的充电电流来确定脉宽的，目的是使单片机10能对用电单元40提供最大的电流输出，此脉宽没有一个固定值，根据充电电流随时调节，当调节脉宽并比对前后电流值偏低时则往反方向调整脉宽，反之则继续往一个方向调整，直到出现正向调节电流不再变大时为止。

在本发明的其它实施方式中，单片机10检测灯具驱动模块401的电流反馈电压，由于电流反馈电压反映充电电池301放电是否正常，则单片机10在判断电流反馈电压为不正常时控制显示灯d2点亮，从而提示充电电池301放电异常。灯具驱动异常时，灯具402表现为非正常点亮。在另外的实施方式中，由于电流反馈电压也可以反映灯具驱动是否正常，因此单片机10也可以在判断电流反馈电压为不正常时控制显示灯d2点亮，从而提示灯具驱动异常。

每个灯具设计时，对应的灯具亮度需要对应的标准驱动电流，通常，实际驱动电流偏离该标准驱动电流一定幅度时即判定灯具驱动异常。本领域技术人员可以根据实际需要，设计判断灯具驱动异常或者充电电池301放电异常的技术方案，此系常规技术手段，故不再赘述。

(3)本实施例的故障自动呈报系统设置于主板上，单片机10的引脚pin-12、引脚pin-11、引脚pin-10连接至主板的关键电压点(v3-mb、v2-mb、v1mb)，分别采集主板的单片机供电电压、后续电路开启电压、备用芯片电压等关键电压点信息，并在判断任一关键电压点信息出现偏差时通过引脚pin-13启动电阻r11、npn三极管q3、显示灯d3、电阻r9支路，控制显示灯d3点亮，从而提示主板的关键电压点出现故障。

其中，单片机供电电压出现偏差会影响系统输出的控制有效性；后续电路开启电压出现故障会影响后级电路的正常开启，比如开灯关灯；备用的其他芯片电压根据功能需求，出现故障时会影响对应部分的正常工作。

第二电池管座702可以作为系统的清零单元，用户为了人工清除信号，可以长按第二电池管座702，单片机10在检测到第二电池管座702被制动后，即将所有寄存器清零并关闭提示单元50。

本发明的故障呈报系统及方法，可以在出现太阳能电池故障、充电电池内阻偏大、灯具驱动异常、充电电池放电异常以及主板的单片机供电电压、后续电路开启电压、备用芯片电压对应关键点故障的情况下自动通过控制显示灯d1、显示灯d2或显示灯d3点亮从而提示相应故障，用户以及技术人员可以一目了然地了解到系统具体发生故障的部分，进而有助于用户与技术人员做出最省时最有效解决故障的解决方案，避免了盲目将灯具取下、进行多项专业检测等劳动，也避免了组织专业人员历经长途赶到灯具安装场地、专门搭建升降机摘取灯具等耗费时间与资金的现实操作中可能发生的麻烦，为厂家对后期维护带来了极大的便利和准确度，提高了工作效率，更好地实现了经济效益。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。