一种基于远红外感应报警功能的户外野营灯的制作方法

本发明涉及野营灯技术领域，具体为一种基于远红外感应报警功能的户外野营灯。

背景技术：

野营灯，包括底座、透明罩和LED灯，透明罩固定在底座上方，LED灯处于透明罩内，LED灯底部固定在底座上；还包括顶盖、太阳能电池板、线路板、蓄电池和亮度调节开关；顶盖底部与透明罩顶端固定连接，太阳能电池板装在顶盖的顶面上；线路板和蓄电池装在底座内，亮度调节开关固定在底座的外侧壁上，LED灯底部连接线路板；太阳能电池板与蓄电池连接，蓄电池和亮度调节开关均通过线路板与LED灯连接。该野营灯的优点是结构新颖，灯光亮度可以调整，采用太阳能电池板供电。以上是普通野营灯的整体结构。

由于户外野营灯的主要目的除了为户外探险者，提供照明之外，很大一定程度上是为了有照明，而驱散户外常会出现的野生动物。虽然很多时候野生动物会因为灯光不敢靠近，但是由于户外探险在野营灯覆盖不了的位置，或者由于蓄电池电量不够等原因导致留出的危险，或者是由于探险者由于睡着导致的危险，而且其充放电的控制不稳定，容易产生故障。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种基于远红外感应报警功能的户外野营灯，将报警功能附加在野营灯上，野营灯由于其能充电的特性，可以为附加功能提供电源支持，避免出现断电附加功能失效，而失去对户外探险者保护的功能，通过该系统能够正确地工作于充电，供电和等待三种状态，进行实时监控，在充电阶段，系统能够依据蓄电池的不同状态准确切换到MPPT充电、恒压充电和浮充方式，上位机管理系统的开发使得充放电控制器的调试和维护更加便利，利用SD卡存储太阳电池的实测数据为太阳能LED照明系统的优化配置提供了依据，并可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于远红外感应报警功能的户外野营灯，由单片机控制单元以及由其所控制连接的远红外探测模块、野营灯、显示模块和报警功能模块组成，所述远红外探测单元将待测物体辐射区域辐射能量经过透镜聚焦到光纤束上，经光纤束传输照射在双色光电管敏感面上，双色光电管有2层的滤光片，2个滤光层分别对2个不同波长的光具有良好的透过性，热辐射能量转换为2路电信号输出，分别对2路信号进行直流放大；

所述单片机控制单元包括上位机管理系统、ATMEGA16单片机、太阳能电池、蓄电池和野营灯，所述上位机管理系统通过NRF9E5的无线数传单元与ATMEGA16单片机通讯，所述太阳能电池通过充电电路给蓄电池存储电能，并由蓄电池通过放电电路给野营灯提供电能，ATMEGA16单片机对充电电路和放电电路进行充放电控制以及对太阳能电池输入的电压、电流和温度采样。

优选的，所述显示模块采用单片机并行口显示，由74ls373作为数码管驱动及位选电路，数码管用于显示当前时间，以及当前电压，74ls373位选端LE1，LE2，LE3，LE4分别接单片机P3.4，P3.5，P3.6，P3.7端口，单片机通过每次选择74ls373的一位位选，选择当前显示的数码管送入显示编码，然后选择另外一位位选，送入显示编码，依次类推，实现数码管静态显示。

优选的，所述充电电路采用MOSFET取代二极管，其驱动电路采用了高压浮动MOS栅极驱动芯片IR2103。

优选的，所述放电电路采用Boost升压变换作为放电电路，MOSFET的驱动采用推挽式结构。

优选的，所述ATMEGA16单片机还连接有SD卡模块用于数据存储。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将报警功能附加在野营灯上，野营灯由于其能充电的特性，可以为附加功能提供电源支持，避免出现断电附加功能失效，而失去对户外探险者保护的功能，通过该系统能够正确地工作于充电，供电和等待三种状态，进行实时监控，在充电阶段，系统能够依据蓄电池的不同状态准确切换到MPPT充电、恒压充电和浮充方式，上位机管理系统的开发使得充放电控制器的调试和维护更加便利，利用SD卡存储太阳电池的实测数据为太阳能LED照明系统的优化配置提供了依据。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明实施例中双色光电管的示意图。

图3为本发明实施例中单片机控制单元结构示意图。

图4为本发明实施例中采样电路图。

图5为本发明显示模块电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种基于远红外感应报警功能的户外野营灯，由单片机控制单元以及由其所控制连接的远红外探测模块、野营灯、显示模块和报警功能模块组成，所述远红外探测单元将待测物体辐射区域辐射能量经过透镜聚焦到光纤束上，经光纤束传输照射在双色光电管敏感面上，双色光电管有2层的滤光片，2个滤光层分别对2个不同波长的光具有良好的透过性，热辐射能量转换为2路电信号输出，分别对2路信号进行直流放大；采用J16Si双色光电管可以有效地提高系统集成度，但是由于不同波段光信号能量转换率不同，需要进行补偿，与单模或者多模光纤相比光纤束的使用不仅降低了对准的难度，而且传输光信号的能量更强，有助于后续光电转换的实现；将辐射区域所辐射出的光能量转换成电信号，是红外测温硬件系统中最核心的部分，其中放大器设计非常关键，第一级运放尤为重要，由于探头测量的辐射区域较小，辐射能量有限，尤其在温度较低的区域能量更低，经过透镜和光纤束的传输也存在一定的能量损耗，光电管转换输出的电流信号十分微弱，提供给运放的输入电流只有几个微安级甚至更低。既要保证对信号放大，同时避免在第一级放大器引入较大的噪声，影响后续信号处理，应采用低输入电压噪声的运放，由于是微弱信号放大，输入与输出端要做好屏蔽，避免对输入信号产生干扰，反馈电阻可以采用多个电阻串联的方式，这样可以最大限度的消除寄生电容，采用高性能的电源供电，纹波只有3～5mV；采用反偏电压连接光电管时应特别注意光电管所能承受的最大反偏电压，同时，要使用限流电阻保护光电管。

其中，充放电控制、电压、电流和温度采样部分实现的功能为:(1)根据蓄电池的状态选择不同的充电方式；(2)LED照明时间可选择自动控制或定时控制；(3)在离线状态时采样太阳电池的开路电压，在充电状态时采样太阳电池的输出电压和电流；(4)采样蓄电池端口的电压和电流值，包括充电和放电两种状态；(5)蓄电池温度采样，，其采样电路如图4所示。

参照图3所示，单片机控制单元包括上位机管理系统、ATMEGA16单片机、太阳能电池、蓄电池和野营灯，所述上位机管理系统通过NRF9E5的无线数传单元与ATMEGA16单片机通讯，所述太阳能电池通过充电电路给蓄电池存储电能，并由蓄电池通过放电电路给野营灯提供电能，ATMEGA16单片机对充电电路和放电电路进行充放电控制以及对太阳能电池输入的电压、电流和温度采样；ATMEGA16具备灵活的PWM单元，可直接输出PWM波；ATMEGA16具有最高10位的片上AD(模数转换器)，不需要外部配置；ATMEGA16系统的稳定高、抗干扰能力强；ATMEGA16内置的串行通讯接口USART(通用同步和异步收发器)是一个高度灵活的串行通讯设备，本系统中串口的任务是与上位机双向通讯；SPI(串行外围设备接口)允许ATMEGA16和SD卡进行高速的同步数据传输。

所述显示模块采用单片机并行口显示，由74ls373作为数码管驱动及位选电路，数码管用于显示当前时间，以及当前电压，74ls373位选端LE1，LE2，LE3，LE4分别接单片机P3.4，P3.5，P3.6，P3.7端口，单片机通过每次选择74ls373的一位位选，选择当前显示的数码管送入显示编码，然后选择另外一位位选，送入显示编码，依次类推，实现数码管静态显示，其电路图如图5所示。

由于传统Buck电路中续流二极管上的损耗很大，所述充电电路采用MOSFET取代二极管，即同步Buck:减小了开关损耗，提高了效率；同时，由于开关损耗减小了，主开关管和续流开关管上散热器体积减小，其驱动电路采用了高压浮动MOS栅极驱动芯片IR2103；放电电路采用Boost升压变换作为放电电路，MOSFET的驱动采用推挽式结构。

根据太阳能电池的输出特性和蓄电池的输入特性，采用MPPT充电、恒压充电和浮充充电三种充电控制方式。其具体过程是:当检测到蓄电池的端电压小于蓄电池的最大电压上限U_C时，实施最大功率充电(MPPT)。当检测U=U_C时，如果此时充电电流大于转换门限值I_C，则对蓄电池进行恒压充电(CV)；若I＜I_C，则转换为浮充充电(VF)。

本发明将报警功能附加在野营灯上，野营灯由于其能充电的特性，可以为附加功能提供电源支持，避免出现断电附加功能失效，而失去对户外探险者保护的功能，通过该系统能够正确地工作于充电，供电和等待三种状态，进行实时监控，在充电阶段，系统能够依据蓄电池的不同状态准确切换到MPPT充电、恒压充电和浮充方式，上位机管理系统的开发使得充放电控制器的调试和维护更加便利，利用SD卡存储太阳电池的实测数据为太阳能LED照明系统的优化配置提供了依据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。