一种单灯控制器论文和设计-黎晓明

全文摘要

本实用新型公开了一种单灯控制器，包括主控芯片、三路开关控制电路、三路电量监测电路、漏电监测电路、二路调光电路和通信模块；所述三路开关控制电路分别为第1路开关控制电路、第2路开关控制电路和第3路开关控制电路；所述三路电量监测电路分别为第1路电量监测电路、第2路电量监测电路和第3路电量监测电路；所述二路调光电路分别为第1路调光电路和第2路调光电路；所述通信模块可为载波、ZigBee、LoRa、NB或公网等单灯通信模块。本实用新型可支持三个回路灯具的测控、二路0~10V或PWM调光和灯杆漏电监测，可兼容ZigBee、载波、LoRa、NB或公网等单灯通信方式。

主设计要求

1.一种单灯控制器，其特征在于：包括主控芯片、三路开关控制电路、三路电量监测电路、漏电监测电路、二路调光电路和通信模块；所述三路开关控制电路分别为第1路开关控制电路、第2路关控制电路和第3路开关控制电路；所述三路电量监测电路分别为第1路电量监测电路、第2路电量监测电路和第3路电量监测电路；所述二路调光电路分别为第1路调光电路和第2路调光电路；所述三路电量监测电路、三路开关控制电路、二路调光电路路、漏电监测电路和通信模块均与主控芯片连接；所述的主控芯片为STM32F030C8T6。

设计方案

2.根据权利要求1所述单灯控制器，其特征在于：开关量控制电路包括电阻四七R47、电阻三三R33、三级管一VT1、二极管一VD1、继电器一K1，所述电阻四七R47与三级管一VT1的基极连接，三级管一VT1的发射极接地，所述电阻三三R33一端与三级管一VT1的基极连接，另一端接地，所述三级管一VT1的集电极与二极管一VD1的正极端连接，所述二极管一VD1的负极端接电源正极；所述继电器一K1的两个输入引脚并联在二极管一VD1的两端；所述的继电器的型号为G2RL-1-E。

3.根据权利要求1所述单灯控制器，其特征在于：电量监测电路包括电压互感器一TV1、电阻一R1、电阻二R2、电阻十三R13、电阻十四R14、电容一C1、电容二C2、电流互感器一TA1、电阻三R3、电阻四R4、电阻十五R15、电阻十六R16、电容三C3、电容四C4；所述电阻一R1一端与电压互感器一TV1的引脚四连接，另一端接地，所述电阻十三R13一端与电压互感器一TV1的引脚四连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容一C1一端与电阻十三R13背离电压互感器一TV1的一端连接，另一端接地；所述电阻二R2一端与电压互感器一TV1的引脚三连接，另一端接地，所述电阻十四R14一端与电压互感器一TV1的引脚三连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容二C2一端与电阻十四R14远离电压互感器一TV1的一端连接，另一端接地；所述电阻三R3一端与电流互感器一TA1的引脚四连接，另一端接地，所述电阻十五R15一端与电流互感器一TA1的引脚四连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容三C3一端与电阻十五R15背离电流互感器一TA1的一端连接，另一端接地；所述电阻四R4一端与电流互感器一TA1的引脚三连接，另一端接地，所述电阻十六R16一端与电流互感器一TA1的引脚三连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容四C4一端与电阻十六R16远离电流互感器一TA1的一端连接，另一端接地，电力计量专用芯片为ATT7053BU芯片。

4.根据权利要求1所述单灯控制器，其特征在于：调光电路包括电阻十七R17、电阻二四R24、电阻三八R38、三极管三VT13、跳针X6、MOS 管九VT9、电阻五三R53、电阻三六R36、LM358芯片、电容二九C29、电阻五一R51、电阻二二R22、MOS 管十一VT11，所述电阻十七R17一端接方波信号接口、另一端接三极管三VT13的基极，所述电阻二四R24一端接电压信号接口，另一端接三极管三VT13的集电极，所述三极管三VT13的发射极接地；所述三极管三VT13的集电极与跳针X6相接，所述MOS管九VT9的源极与跳针X6相接，所述MOS管九VT9的栅极与电阻五三R53连接；所述电阻三六R36一端与MOS 管九VT9的源极连接，另一端接地；所述LM358芯片与跳针X6连接；所述电阻二二R22一端接参考电压接口，另一端与MOS管十一VT11的漏极连接，MOS管十一VT11的栅极接接方波信号接口，MOS管十一VT11的源极接地；所述电阻五一R51一端与MOS管十一VT11的漏极连接，另一端与LM358 芯片连接，所述电容二九C29的一端接在电阻五一R51与LM358芯片连接的线路之间，另一端接地。

5.根据权利要求1所述单灯控制器，其特征在于：通信模块包括ZigBee通信模块，所述ZigBee通信模块包括ZigBee模块M1、第一电阻R1和第二电容C2；所述第一电阻R1一端接3.3V电源正级，另一端接ZigBee模块M1的RST引脚；所述第二电容C2一端接ZigBee模块M1的RST引脚，另一端接地；所述ZigBee 模块M1的U1RX、U1TX引脚连接主控芯片的串口；所述ZigBee 模块为SZ8V2芯片。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单灯控制器，尤其涉及一种多回路测控、调光、漏电监测、兼容多种通信方式的单灯控制器，用于路灯的单灯控制系统。

背景技术

为了满足智慧照明的发展要求，实现路灯节能减排和精细化管理的目标，不少城市的路灯采用了单灯控制系统，但目前市场上大多数单灯控制器不具备三回路测控，仅支持一路0~10V 或PWM 调光，不具备漏电监测等功能，不兼容多种单灯通信方式。因此需要一种集多路测控、调光和漏电监测等功能于一体、兼容多种通信方式的单灯控制器来满足用户多样化的实际需求。

发明内容

实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种单灯控制器，该单灯控制器可支持三个回路测控、二路0~10V 或PWM 调光和灯杆漏电监测；可支持ZigBee、载波、LoRa、NB或公网等单灯通信方式。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种单灯控制器，包括主控芯片电路、三路开关控制电路、三路电量监测电路、二路调光电路、漏电监测电路和通信模块。所述三路开关控制电路分别为第1路开关控制电路、第2路开关控制电路和第3路开关控制电路；所述三路电量监测电路分别为第1路电量监测电路、第2路电量监测电路和第3路电量监测电路；所述二路调光电路分别为第1路调光电路和第2路调光电路。所述三路电量监测电路、三路开关控制电路、二路调光电路路、漏电监测电路和通信模块均与主控芯片连接；所述的主控芯片为STM32F030C8T6。

优选的：开关量控制电路包括电阻四七R47、电阻三三R33、三级管一VT1、二极管一VD1、继电器一K1，所述电阻四七R47与三级管一VT1的基极连接，三级管一VT1的发射极接地，所述电阻三三R33一端与三级管一VT1的基极连接，另一端接地，所述三级管一VT1的集电极与二极管一VD1的正极端连接，所述二极管一VD1的负极端接电源正极；所述继电器一K1的两个输入引脚并联在二极管一VD1的两端；所述的继电器的型号为G2RL-1-E。

优选的：电量监测电路包括电压互感器一TV1、电阻一R1、电阻二R2、电阻十三R13、电阻十四R14、电容一C1、电容二C2、电流互感器一TA1、电阻三R3、电阻四R4、电阻十五R15、电阻十六R16、电容三C3、电容四C4；所述电阻一R1一端与电压互感器一TV1的引脚四连接，另一端接地，所述电阻十三R13一端与电压互感器一TV1的引脚四连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容一C1一端与电阻十三R13背离电压互感器一TV1的一端连接，另一端接地；所述电阻二R2一端与电压互感器一TV1的引脚三连接，另一端接地，所述电阻十四R14一端与电压互感器一TV1的引脚三连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容二C2一端与电阻十四R14远离电压互感器一TV1的一端连接，另一端接地；所述电阻三R3一端与电流互感器一TA1的引脚四连接，另一端接地，所述电阻十五R15一端与电流互感器一TA1的引脚四连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容三C3一端与电阻十五R15背离电流互感器一TA1的一端连接，另一端接地；所述电阻四R4一端与电流互感器一TA1的引脚三连接，另一端接地，所述电阻十六R16一端与电流互感器一TA1的引脚三连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容四C4一端与电阻十六R16远离电流互感器一TA1的一端连接，另一端接地，电力计量专用芯片为ATT7053BU芯片。

优选的：调光电路包括电阻十七R17、电阻二四R24、电阻三八R38、三极管三VT13、跳针X6、MOS 管九VT9、电阻五三R53、电阻三六R36、LM358芯片、电容二九C29、电阻五一R51、电阻二二R22、MOS 管十一VT11，所述电阻十七R17 一端接方波信号接口、另一端接三极管三VT13的基极，所述电阻二四R24 一端接电压信号接口，另一端接三极管三VT13的集电极，所述三极管三VT13的发射极接地；所述三极管三VT13的集电极与跳针X6相接，所述MOS管九VT9的源极与跳针X6相接，所述MOS管九VT9的栅极与电阻五三R53连接；所述电阻三六R36一端与MOS管九VT9的源极连接，另一端接地；所述LM358芯片与跳针X6连接；所述电阻二二R22一端接参考电压接口，另一端与MOS管十一VT11的漏极连接，MOS管十一VT11栅极接接方波信号接口，MOS管十一VT11的源极接地；所述电阻五一R51一端与MOS管十一VT11的漏极连接，另一端与LM358芯片连接，所述电容二九C29的一端接在电阻五一R51与LM358芯片连接的线路之间，另一端接地。

优选的：通信模块包括ZigBee通信模块，所述ZigBee通信模块包括ZigBee模块M1、第一电阻R1和第二电容C2；所述第一电阻R1一端接3.3V电源正级，另一端接ZigBee模块M1的RST引脚；所述第二电容C2一端接ZigBee模块M1的RST引脚，另一端接地；所述ZigBee模块M1的U1RX、U1TX引脚连接主控芯片的串口；所述ZigBee模块为SZ8V2芯片。

本实用新型相比现有技术，具有以下有益效果：

该单灯控制器具有三路独立的开关控制电路，可分别控制三个回路的灯具；具有三路独立的电量监测电路，可分别采集、计量三路灯具的电压、电流、有功功率、无功功率和功率因素；二路调光电路可单独或同时调光（0~10V或PWM）；漏电监测电路可实时监测灯杆漏电状况，发现漏电时主动报警；具备通信模块插槽，可兼容ZigBee、载波、LoRa、NB或公网等单灯通信模块。

附图说明

图1为由本实用新型组成的系统框图。

图2为本实用新型的原理框图。

图3为本实用新型的第1路开关控制电路原理图。

图4为本实用新型的第1路电量监测电路原理图。

图5为本实用新型的第1路调光电路原理图。

图6为本实用新型的ZigBee通信模块原理图。

图7为本实用新型的主控芯片原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，所述单灯控制器可通过照明集控器（单灯集中器）连接中心站或云平台，也可直接连接中心站或云平台，完成对一条、多条道路或全市路灯的单灯控制。所述单灯控制器外壳采用PC和ABS阻燃材料，采用挂耳吊装于路灯灯杆的检修口内。

如图2、7所示，所述单灯控制器包括三路开关控制电路、三路电量监测电路、二路调光电路、漏电监测电路和通信模块，他们均与主控芯片连接。主控芯片IC1为STM32F030C8T6芯片。

如图3所示，所述单灯控制器包括三路开关控制电路，三路开关控制电路中的开关控制电路都一样，分别为第1路开关控制电路、第2 路关控制电路和第3 路开关控制电路，其中第1 路开关控制电路包括电阻四七R47、电阻三三R33、三级管一VT1、二极管一VD1、继电器一K1，所述电阻四七R47与三级管一VT1的基极连接，三级管一VT1 的发射极接地，所述电阻三三R33一端与三级管一VT1的基极连接，另一端接地，所述三级管一VT1的集电极与二极管一VD1的正极端连接，所述二极管一VD1的负极端接电源正极；所述继电器一K1的两个输入引脚并联在二极管一VD1的两端；所述的继电器的型号为G2RL-1-E。

如图4所示，所述单灯控制器包括三路电量监测电路，三路电量监测电路的电量监测电路都一样，分别为第1路电量监测电路、第2 路电量监测电路和第3路电量监测电路，其中包括电压互感器一TV1、电阻一R1、电阻二R2、电阻十三R13、电阻十四R14、电容一C1、电容二C2、电流互感器一TA1、电阻三R3、电阻四R4、电阻十五R15、电阻十六R16、电容三C3、电容四C4；所述电阻一R1一端与电压互感器一TV1的引脚四连接，另一端接地，所述电阻十三R13一端与电压互感器一TV1的引脚四连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容一C1一端与电阻十三R13背离电压互感器一TV1的一端连接，另一端接地；所述电阻二R2一端与电压互感器一TV1的引脚三连接，另一端接地，所述电阻十四R14一端与电压互感器一TV1的引脚三连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容二C2一端与电阻十四R14远离电压互感器一TV1的一端连接，另一端接地；所述电阻三R3一端与电流互感器一TA1的引脚四连接，另一端接地，所述电阻十五R15一端与电流互感器一TA1的引脚四连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容三C3一端与电阻十五R15背离电流互感器一TA1的一端连接，另一端接地；所述电阻四R4一端与电流互感器一TA1的引脚三连接，另一端接地，所述电阻十六R16一端与电流互感器一TA1的引脚三连接，另一端接电力计量专用芯片；所述电容四C4一端与电阻十六R16 远离电流互感器一TA1的一端连接，另一端接地，电力计量专用芯片为ATT7053BU芯片。

如图5所示，所述单灯控制包括二路调光电路，二路调光电路的调光电路都一样，分别为第1路调光电路和第2路调光电路，其中第1路调光电路包括电阻十七R17、电阻二四R24、电阻三八R38、三极管三VT13、跳针X6、MOS 管九VT9、电阻五三R53、电阻三六R36、LM358芯片、电容二九C29、电阻五一R51、电阻二二R22、MOS 管十一VT11，所述电阻十七R17一端接方波信号接口、另一端接三极管三VT13的基极，所述电阻二四R24一端接电压信号接口，另一端接三极管三VT13的集电极，所述三极管三VT13的发射极接地；所述三极管三VT13的集电极与跳针X6相接，所述MOS管九VT9的源极与跳针X6相接，所述MOS管九VT9的栅极与电阻五三R53连接；所述电阻三六R36一端与MOS管九VT9的源极连接，另一端接地；所述LM358芯片与跳针X6连接；所述电阻二二R22 一端接参考电压接口，另一端与MOS管十一VT11的漏极连接，MOS 管十一VT11的栅极接接方波信号接口，MOS管十一VT11的源极接地；所述电阻五一R51一端与MOS管十一VT11的漏极连接，另一端与LM358芯片连接，所述电容二九C29的一端接在电阻五一R51与LM358芯片连接的线路之间，另一端接地。

如图6所示，通信模块包括ZigBee通信模块，所述ZigBee通信模块包括ZigBee 模块M1、第一电阻R1 和第二电容C2；所述第一电阻R1一端接3.3V电源正级，另一端接ZigBee模块M1的RST引脚；所述第二电容C2一端接ZigBee 模块M1的RST引脚，另一端接地；所述ZigBee模块M1的U1RX、U1TX引脚连接主控芯片的串口；所述ZigBee模块为SZ8V2芯片。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

设计图

一种单灯控制器论文和设计

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