一种路灯监测控制器的制作方法

1.本实用新型涉及通讯控制技术领域，尤其是一种路灯监测控制器。


背景技术：

2.随着城市的发展，路灯的数量也在逐年增加，对路灯管理的要求也在不断地提升，庞大的路灯数量给维护人员也带来了很大的工作量，很难做到实时精准的对每盏路灯进行监控，导致路灯出现故障无法在第一时间得到处理。
3.在目前路灯行业中，一般采用单灯控制器对每盏路灯进行控制，从而实现路灯远程管理。目前广泛使用的单灯控制器，采用电力线载波通讯，电参采集比较单一，路灯控制也只有开灯和关灯。
4.传统的单灯控制器只能完成简单的开关灯控制，控制机制单一，无法满足智能控制需求。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种路灯监测控制器，用于解决现有单灯控制器只能完成简单的开关灯控制，控制机制单一，无法满足智能控制需求问题。
6.为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
7.本实用新型第一方面提供了一种路灯监测控制器，所述控制器包括微控制电路、电源电路、漏电监测电路、电参采集电路和通讯电路，所述微控制电路分别连接漏电监测电路、电参采集电路和通讯电路，所述电源电路为所述控制器供电，所述通讯电路还连接监控中心。
8.进一步地，所述电源电路包括依次连接的第一电压转换电路、第二电压转换电路和第三电压转换电路；
9.所述第一电压转换电路包括电源管理芯片u1，型号为ap8012hsec-r1；所述第二电压转换电路包括电源芯片u12，型号为mp1584；所述第三电压转换电路包括稳压芯片d14，型号为cat6219-330tdgt3；
10.所述第一电压转换电路将交流宽电压输入转换为12v直流输出，所述第二电压转换电路将12v直流电压转化为3.8v直流电压，所述第三电压转换电路将 3.8v电压转换电路转化为3.3v直流电压。
11.进一步地，所述漏电监测电路包括并联连接的电阻r3、二极管v2和电容 c2，所述电阻r3的两端分别连接市电零线端和火线端，且电阻r3的一端连接所述微控制电路的adc接口，电阻r3的另一端接地。
12.进一步地，所述电参采集电路包括电压采集单元、电流采集单元、通信单元和单相计量芯片u5，所述单相计量芯片u5分别连接电压采集单元、电流采集单元和通信单元。
13.进一步地，所述电压采集单元包括电压互感器t4，所述电压互感器t4的输入端连接市电，电压互感器t4的输出端分别通过限流电阻连接所述单相计量芯片u5的两个输入接
口；
14.所述电压互感器t4的其一输出端分别连接电阻r23的一端和电阻r22的一端，所述电阻r23的另一端分别连接电阻r25的一端和地，电阻r25的另一端分别连接电压互感器t4的另一输出端和电阻r26的一端，所述电阻r26的另一端分别连接电容c26的一端和单相计量芯片u15，所述电容c26的另一端分别连接电容c25的一端和地，所述电容c25的另一端分别连接电阻r22的另一端和单相计量芯片u15。
15.进一步地，所述电流采集单元包括电流互感器t3，电流互感器t3的一端分别连接电阻r19的一端和电阻r18的一端，所述电阻r18的另一端分别连接电阻r17的一端和地，所述电阻r17的另一端连接电阻r16的一端，所述电阻 r16的另一端分别连接电容c23的一端和单相计量芯片u5，所述电容c23的另一端分别连接电容c24的一端和地，所述电容c24的另一端分别连接电阻r19 的另一端和单相计量芯片u5。
16.进一步地，所述微控制电路包括控制芯片u4，型号为stm32f103rc。
17.进一步地，所述控制器还包括倾角传感器电路，所述倾角传感器电路连接所述微控制电路；
18.所述倾角传感器电路包括芯片u3，型号为mpu6050，所述芯片u3通过i2c 连接所述控制芯片u4。
19.进一步地，所述控制器还包括pwm调光电路，所述pwm调光电路连接所述微控制电路；
20.所述pwm调光电路包括集成放大芯片u6，所述集成放大芯片u6分别连接所述控制芯片u4的pwm输出引脚和路灯的供电输入端。
21.实用新型内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是实用新型所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
22.本实用新型的控制器通过电参量采集单路对路灯多项参数的采集，通过漏电监测电路实现漏电检测，并将采集到的信号发送给微控制电路，微控制电路经数据处理后，通过通讯电路，将每个路灯的状态信息发送给监控中心，实现对每个路灯的监控。另外本实用新型还设有pwm调光电路进行路灯不同亮度的调节，以及设置倾角传感器电路检测路灯灯杆的倾斜，解决了现有城市照明系统中路灯数据发送不稳定，灯杆漏电或者倾斜时造成的安全隐患，提升了路灯的智能化监测控制水平。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本实用新型所述微控制器的结构示意图；
25.图2是本实用新型所述微控制器的微控制电路结构示意图；
26.图3是本实用新型所述微控制器的电源电路结构示意图；
27.图4是本实用新型所述微控制器的漏电检测电路结构示意图；
28.图5是本实用新型所述微控制器的电参采集电路结构示意图；
29.图6是本实用新型所述微控制器的通讯电路结构示意图；
30.图7是本实用新型所述微控制器的倾角传感器电路结构示意图；
31.图8是本实用新型所述微控制器的pwm调光电路结构示意图。
具体实施方式
32.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/ 或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。
33.如图1所示，本实用新型提供的一种路灯监测控制器包括微控制电路、电源电路、漏电监测电路、电参采集电路、通讯电路、倾角传感器电路、开关控制电路和pwm调光电路，所述微控制电路分别连接漏电监测电路、电参采集电路、通讯电路、倾角传感器电路、开关控制电路和pwm调光电路，所述电源电路为所述控制器供电，所述通讯电路还连接监控中心，开关控制电路和pwm调光电路均连接负载(路灯)，分别控制路灯的开关和亮度。
34.如图2所示，本实用新型的微控制电路包括控制芯片u4，为stm32单片机，具体型号可选用stm32f103rct6。
35.如图3所示，所述电源电路包括依次连接的第一电压转换电路、第二电压转换电路和第三电压转换电路；
36.所述第一电压转换电路包括电源管理芯片u1，型号为ap8012hsec-r1；所述第二电压转换电路包括电源芯片u12，型号为mp1584；所述第三电压转换电路包括稳压芯片d14，型号为cat6219-330tdgt3；
37.所述第一电压转换电路将交流宽电压(85vac-300vac)输入转换为12v直流输出，所述第二电压转换电路将12v直流电压转化为3.8v直流电压，所述第三电压转换电路将3.8v电压转换电路转化为3.3v直流电压。
38.第一电压转换电路包括电容c1，电容c1的一端通过整流桥d2连接市电火线，电容c1的一端还分别连接电阻r2的一端、电容c2的一端和变压器t1其一输入线圈的一端，所述电容c1的另一端通过电容c8接地，市电零线通过所述整流桥d2接地；所述电阻r2的另一端和电容c2的另一端均连接二极管d1 的负极，所述二极管d1的正极分别连接电源管理芯片u1和变压器t1其一输入线圈的另一端，所述变压器t1另一输入线圈的一端通过二极管d7分别连接所述电源管理芯片u1的vcc端、电容c3的一端和光耦u2的输出端，电容c3的另一端接地。变压器t1的输出端依次经二极管d8和电感l2输出12v直流电压，所述二极管d6的正极连接变压器t1输出线圈的一端，二极管d8的另一端分别连接电容c4的一端、电感l2的一端和电阻r4的一端，所述电容c4的另一端通过可变电阻vr2接地，电阻r4的另一端连接光耦u2的输入端，所述电感l2 的另一端为12v直流电压输出端，且分别连接电容c7的一端和电阻r5的一端，所述电容c7的另一端连接电容c4的另一端，所述电阻r5的另一端分别连接电阻r6的一端、电容c5的一端和芯片u3的r端，所述电容c5的另一端连接芯片u3的k端，芯片u3的a端接地，芯片u3的型号为as431artr-e1。
39.第二电压转换电路的电源芯片u12的输入端vin接入第一电压转换电路输出的12v直流电压，电源芯片u12的en端通过串联电阻r46连接vin端，电源芯片u12的rest端通过电阻r48接地，电源芯片的bst端通过电容c39连接电源芯片u12的sw端，电源芯片的sw端还分别连接二极管d6的负极及电感 l4的一端，二极管d6的正极接地，电感l4的另一端分别连接电容c40的一端、电容c41的一端和电阻r45的一端，且输出3.8v直流电压，电容c40和电容 c41的另一端均接地，电阻r45的另一端分别连接电阻r47的一端和电源芯片 u12的fb端，电源芯片u12的comp端依次连接电容c43、电阻r49并接地。
40.第三电压转换电路的稳压芯片d14电压输入端vin接入第二电压转换电路输出的3.8v直流电压，稳压芯片d14的en端通过电阻r63连接所述3.8v直流电源，稳压芯片d14的vout端输出3.3v直流电压，且分别连接电容c48和电容c47的一端，电容c48和c47的另一端均接地，稳压芯片d14的byp段通过电容c49接地。
41.如图4所示，漏电监测电路对零线和火线的净输入电流进行采集放大，送至为控制芯片u4的adc接口。漏电监测电路包括并联连接的电阻r3、二极管 v2和电容c2，所述电阻r3的两端分别连接市电零线端和火线端，且电阻r3 的一端连接所述微控制电路的adc接口，电阻r3的另一端接地。
42.如图5所示，电参采集电路采用rn8209芯片,对电流、电压、功率、功率因数进行采集，并对电量进行计量，rn8209的5、6引脚采集电流，9、10引脚采集电压，通过12、13引脚usart接口与单片机通讯。
43.电参采集电路包括电压采集单元、电流采集单元、通信单元和单相计量芯片u5，所述单相计量芯片u5分别连接电压采集单元、电流采集单元和通信单元，单相计量芯片u5的型号为上述的rn8209。
44.所述电压采集单元包括电压互感器t4，所述电压互感器t4的输入端连接市电，电压互感器t4的输出端分别通过限流电阻连接所述单相计量芯片u5的两个输入接口；
45.所述电压互感器t4的其一输出端分别连接电阻r23的一端和电阻r22的一端，所述电阻r23的另一端分别连接电阻r25的一端和地，电阻r25的另一端分别连接电压互感器t4的另一输出端和电阻r26的一端，所述电阻r26的另一端分别连接电容c26的一端和单相计量芯片u15，所述电容c26的另一端分别连接电容c25的一端和地，所述电容c25的另一端分别连接电阻r22的另一端和单相计量芯片u15。
46.所述电流采集单元包括电流互感器t3，电流互感器t3的一端分别连接电阻r19的一端和电阻r18的一端，所述电阻r18的另一端分别连接电阻r17的一端和地，所述电阻r17的另一端连接电阻r16的一端，所述电阻r16的另一端分别连接电容c23的一端和单相计量芯片u5，所述电容c23的另一端分别连接电容c24的一端和地，所述电容c24的另一端分别连接电阻r19的另一端和单相计量芯片u5。
47.如图6所示，通讯电路通过4g网络与监控中心进行通信，通过uart接口与控制芯片u4通信。
48.如图7所示，所述倾角传感器电路包括芯片u3，型号为mpu6050，对路灯的x、y、z三个轴进行数据采集，所述芯片u3通过i2c连接所述控制芯片u4。
49.如图8所示，所述pwm调光电路包括集成放大芯片u6，所述集成放大芯片u6分别连接所述控制芯片u4的pwm输出引脚和路灯的供电输入端。pwm调光电路采用集成放大芯片
lm258ad进行电流信号的放大，并与所述单片机的pwm 输出引脚连接，将幅值为3.3v的方波放大至10v的pwm方波，可实现0-100％无级调光。
50.本实用新型实施例将4g(cat1)通信与路灯控制器进行结合，将路灯数据通过无线传输，避免了网络布线问题，维护人员可实时监控路灯的电压、电流、功率、功率因数以及电量，并且可对路灯进行无级调光，若灯杆发生漏电、倾斜，维护人员也可以及时发现并处理。解决了现有城市照明系统中路灯数据发送不稳定，灯杆漏电或者倾斜时造成的安全隐患。
51.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。