路灯控制器的制作方法

1.本实用新型涉及一种路灯控制器。


背景技术：

2.现阶段的路灯控制器大多为单路输出路灯控制器，由于在城市道路，路灯数量众多，单个路灯灯杆可能有两个或多个路灯驱动电源，如果安装传统单路输出路灯控制器会导致成本的增加、安装难度大而且过多的路灯控制器集中入网时会导致网络拥塞等问题。
3.因此，如何解决多火灯安装路灯控制器存在的成本及设备入网上的问题，成为目前急需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种路灯控制器。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，路灯控制器，包括第一电流模块、第一继电器模块、第二电流模块、电压模块、第二继电器模块、电量计量模块、电源模块、储能模块、升降压模块、微处理器模块、射频模块和光照度模块；
6.第一电流模块与第一继电器模块连接；
7.第二电流模块与第二继电器模块连接；
8.第一电流模块和第二电流模块分别与电量计量模块连接；
9.微处理模块分别与第一继电器模块、第二继电器模块、升降压模块、电量计量模块、射频模块、光照度模块连接；
10.电压模块与电量计量模块连接；
11.储能模块与升降压模块连接，升降压模块与射频模块连接；
12.电源模块分别为第一电流模块、第二电流模块、电压模块、储能模块、升降压模块提供电源。
13.作为优选，电阻r2和电阻r3组成第一电流模块，相互并联后一端和输入火线li相连，另一端和第一继电器模块中k1连接，继电器k1输出连接至第一驱动电源，继电器k1控制第一驱动电源的开关，此部分构成第一路驱动电源控制主电路；
14.电阻r9和电阻r10组成第二电流模块，相互并联后一端和输入火线li相连，另一端和第二继电器模块中k2连接，继电器k2输出连接至第二驱动电源，继电器k2控制第二驱动电源的开关，此部分构成第二路驱动电源控制主电路。
15.作为优选，电源模块中v1芯片为反激电源模块；v1的输入端1号脚与2号脚与电容c1两端相连，v1输出三路电源，第一路为 5.5v
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w，第二路为 15v
‑
w，第三路为 4.4v，第一与第二路电源共用负极，为控制电路提供电源，第三路与前两路隔离，为电量计量模块供电。
16.作为优选，电量计量模块中的u2为电量计量芯片，具有三路adc转化，v3p和v3n为电压采集通道，v2p为火线与灯杆电压采集通道，v1p和v1n为电流采集通道。
17.作为优选，电量计量模块中，采用模拟开关芯片u3分时采样电流数据，模拟开关u3
的2号脚和5号脚分别连接到第一电流模块11中电阻r2、r3和第二电流模块12中电阻r9、r10。
18.作为优选，微处理器模块包括型号为stm32f070cb的芯片u6。
19.作为优选，射频模块包括型号为bc28的芯片u7；光照度模块包括型号为als
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pdic17
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77c
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tr8的环境光传感器dg2。
20.进一步的优选，反激电源模块v1芯片的型号为iw1760b
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00。
21.进一步的优选，电量计量芯片u2的型号为att7053cu。
22.进一步的优选，模拟开关芯片u3的型号为sgm3719。
23.本实用新型的有益效果是：
24.相比于传统的单路输出路灯控制器，只需增加第二继电器模块22和第二电流模块12和电量计量模块50中的模拟开关u3就可以实现双路输出。因此相对于安装两个单路输出路灯控制器，本实用新型更具有成本优势，而且设备安装更加方便。
附图说明
25.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
26.图1是本实用新型路灯控制器实施例的电路框图。
27.图2是本实用新型路灯控制器实施例的主电路相关原理图一。
28.图3是本实用新型路灯控制器实施例的主电路相关原理图二。
29.图4是本实用新型路灯控制器实施例的控制电路相关原理图。
30.图5是本实用新型路灯控制器实施例的安装接线示意图。
具体实施方式
31.本实施例为一种带有双路输出的路灯控制器，此控制器能够连接两路路灯驱动电源，支持两路驱动电源电量检测、开通、关断、调光、掉电数据上报、光照度采集和输出保护等功能。本实施例可以有效降低成本，提高设备安装效率，减小网络拥塞等优点。
32.图1为路灯控制器的电路框图，其中虚线构成的方框内为路灯控制器电路，由第一电流模块11、第二电流模块12、电压模块13、第一继电器模块21、第二继电器模块22、电量计量模块50和电源模块41组成。虚线外为所控制的路灯电路，其中第一驱动电源31与光源1连接，第二驱动电源32与光源2连接。交流电源对整个路灯控制器供电。
33.图2和图3为路灯控制器的主电路原理图，电阻r2和r3组成第一电流模块11，相互并联后一端和输入火线li相连，另一端和第一继电器模块21中k1连接，继电器k1输出连接至第一驱动电源31，继电器k1控制第一驱动电源31的开关，此部分构成第一路驱动电源主电路。第二路驱动电源主电路包括第二电流模块12和第二继电器模块22，元器件连接方式与第一路驱动电源主电路连接方式原理相同。电源模块41中v1是芯片iw1760b
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00反激电源模块，v1的输入端1号脚与2号脚与电容c1两端相连，v1输出三路电源，第一路为 5.5v
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w，第二路为 15v
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w，第三路为 4.4v，第一与第二路电源共用负极，为控制电路提供电源，第三路与前两路隔离，为电量计量模块50供电。u2为电量计量芯片，具有三路adc转化，v3p和v3n为电压采集通道，v2p为火线与灯杆电压采集通道，v1p和v1n为电流采集通道，由于需要采样两路电流数据，采用u3模拟开关分时采样电流数据，模拟开关u3的2号脚和5号脚分别连接
到第一电流模块11中r2、r3和第二电流模块12中r9、r10。
34.在图2和图3中，主电路包含八个接线端子，即五根电源线，三根信号线，电源线分别为输入火线li、输入零线n、地线g、输出火线lo_1和输出火线lo_2，三根信号线分别为调光线负极gndw、调光线正极dim1和调光线正极dim2。电源模块41中输入火线li通过保险电阻r1连接至全桥br1的3号脚，零线n连接至br1的1号脚，br1的2号脚和4号脚连接至电容c1的两端，r5～r8为泄放电阻，相互串联后并联在电容c1的两端，电容c1连接至模块v1的输入端，v1为辅助电源模块，模块输出三组电源，第一路电源为 5.5v
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w，第二路为 15v
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w，第三路为 4.4v，第一路电源与第二路电源共用负极，为控制电路供电，第三路电源与前两路电源隔离，为电量计量模块50供电。零线n连接至电压模块13的电阻r50，电阻r50连接至电量计量模块50中u2的v3p引脚，电阻r49和电容c32并联一端与v3p相连，另一端连接至模拟地，电阻r48和电容c31并联，一端连接至模拟地，另一端连接至电量芯片v3n，此部分构成路灯控制器输入电压检测电路。零线n连接至电阻r52，电阻r52连接到地线，地线与电阻r53相连，电阻r53另一端和电量计量模块50中u2的v2p相连，电阻r64与电容c33并联，一端连接至v2p,另一端连接至模拟地，此部分构成火线相对于灯杆电压检测电路。电阻r2和r3组成第一电流模块11，电阻r2和r3并联，一端和输入火线相连，另一端和电量计量模块50中模拟开关u3的2号脚相连。电阻r9和r10组成第二电流模块12，电气连接方式与第一电流通道采样原理类似，电阻r9和r10与u3的5号脚相连，u3的1号脚为模拟开关选择引脚，6号脚为模拟开关输出脚与电阻r45相连，电阻r45另一端与电量芯片u2的v1p连接，电容c36一端连接至v1p，另一端和模拟地相连，电容c35和电阻r46连接方式与电容c36和电阻r45相互对称，电阻r46和输入火线li相连，此部分为电流采样电路。
35.电量计量模块50中u2为att7053cu，模拟开关u3为sgm3719。
36.图4为路灯控制器的控制电路相关原理图，控制电路由储能模块42、升降压模块43、微处理器模块60、射频模块70和光照度模块80组成。控制电路输入电压 5.5v
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w连接至储能模块中d71的阳极，d71阴极和电阻r71、r70相连，电阻的另一端和法拉电容c71正极相连，构成法拉电容充电电路，d72的阳极和c71正极相连，阴极连接至升降压电源模块43中v3的1号脚,v3的3号脚输出3.3v电源，供微处理器模块60、射频模块70和光照度模块80使用，此电路中使用法拉电容c71是为了当设备断电时，路灯控制器及时将断电信息上传至服务器，升降压模块43中v3输入电压可以满足2.5v
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15v宽输入，输出3.3v，升降压设计有利于最大化利用法拉电容电量，提高设备断电数据上报成功率。微处理器u6通过串口发送引脚42和接收引脚43可以读取电量计量模块50的电量数据，当检测到输入电压过低或者过高时及时断开继电器k1、k2可以有效保护第一驱动电源31和第二驱动电源32。射频模块70中u7的17和18号引脚和微处理器60中u6的21和22号脚连接，射频模块70具有数据收发功能，本实施例采用nbiot模组。光照度采集模块80中的dg2的6号脚连接至微处理器模块u6的19号脚，此引脚连接微处理器60中的adc模块67，具有adc转化功能，因此可以计算出环境光照度，微处理器u6可以根据环境光照度来控制第一驱动电源和/或第二驱动电源的开通、关断和调光。
37.在图4中，主电路辅助电源 5.5v
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w，tvs3并联在 5.5v
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w与数字地gnd
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w之间, 5.5v
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w连接到d71的阳极，电阻r70和电阻r71为法拉电容c71的充电电阻，相互并联后一端和d71相连，另一端和c71相连，此部分为法拉电容充电电路，d72阳极和c71正极相连，阴极
连接至 v1
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w，此部分为法拉电容c71放电部分。电源v3为升降压电源模块43，输入 v1
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w输出 3.3v
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w, 3.3v
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w给微处理器模块60、射频模块70和光照度采集80供电。dg2为光照度采集80，dg2的6号脚连接到微处理器u6的19号脚。微处理器u6的17和16号引脚输出两路pwm信号，控制第一驱动电源31和第二驱动电源32调光。射频模块70中u7负责和服务器通信，实现无线数据的接收和发送。微处理器u6采用stm32f070cb，具有常用的外设adc、pwm和uart等功能，且128k flash满足设备ota升级所需容量，射频模组u7为移远通信的bc28模块。
38.工作过程：
39.如图1所示，设备上电后，电源模块41开始工作，储能模块42开始充电，升降压模块43将电源模块41的电压转化为电量计量模块50和微处理器60的工作电压，电量计量模块50实时计算电压模块13、第一电流模块11和第二电流模块采样12的数据，微处理器60通过uart62读取电量计量模块50电压数据，判断输入交流电压和电流是否正常，如果电压或者电流异常，将断开第一继电器21和第二继电器22，保护后端第一驱动电源31和第二驱动电源32不受损坏。如果电压和电流正常，微处理器60根据光照度模块80来控制第一继电器21和第二继电器22的开关。微处理器60支持两路pwm65输出，可以分别控制第一驱动电源31和第二驱动电源32调光功能。微处理器内部具有flash61模块，可以存储路灯的属性和运行策略信息，属性信息包含了设备所属道路、经纬度和设备配置等信息，运行策略主要包括开关灯光照度数据和调光方案。当路灯控制器掉电时，储能模块42通过升降压模块43为微处理器60和射频模块70提供电源，微处理器模块60通过射频模块70发送掉电信息。
40.图5为路灯控制器的安装接线示意图。路灯控制器电源线和信号线共计八根，输入火线li为红色，输出火线lo_1为棕色与第一驱动电源31的火线相连，输出火线lo_2为白色与第二驱动电源32的火线相连，两路驱动电源的零线和地线分别于路灯控制器的零线和地线连接在一起，路灯控制器的黑色线为调光负信号线与两路驱动电源连接在一起，路灯控制器黄色线与第一驱动电源31的调光 相连，绿色与第二驱动电源32的调光 相连。
41.本实施例主要元件型号如下：
42.反激电源模块v1芯片的型号为iw1760b
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00。
43.电量计量芯片u2的型号为att7053cu。
44.模拟开关芯片u3的型号为sgm3719。
45.微处理器模块的芯片u6的型号为stm32f070cb。
46.射频模块u7芯片的型号为bc28。
47.光照度模块中环境光传感器dg2的型号为als
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pdic17
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77c
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tr8。
48.与传统的单路输出路灯控制器相比，本实施例只需增加第二继电器模块22和第二电流模块12和电量计量模块50中的模拟开关u3，却可以同时管理两路驱动电源，故相对于两个单路输出的路灯控制器具有成本上的极大优势，提高设备安装效率，灯具外壳只需一个安装孔，且有利于灯具外壳防水。
49.以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。