一种全天候路灯开关灯控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及路灯开关灯的控制，特别是一种全天候路灯开关灯控制装置，属于照明控制技术领域。


背景技术：

2.目前路灯的开关控制大多是人工根据天亮天黑的情况进行控制，这种人工操作有时会导致路灯的开关不及时。也有一些自动开关灯的技术方案，利用单片机芯片和一块用于存贮根据计算机算出的每天开关灯时刻表，通过程序控制每天的开关灯时间，这种控制方法的局限性非常大，存储器中存贮单一地点的开关灯时刻表，不能适应不同地点（经纬度不同）的开关灯实际需要，不同的地点必须写入不同的时刻表，给产品生产带来不便。目前也有单独使用光控开灯的，但容易受干扰而误动作。
3.目前也有根据经纬度来确定开关灯时间的，但使用的是简单的近似计算，误差比较大，有时误差相差达十分钟以上，因为真太阳日的长短是随季节而变化的。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种全天候路灯开关灯控制装置，它直接根据天文算法计算天亮天黑时间，准确控制路灯的开关灯时间；当天气不好时，能够采集光照度作为补充控制，从而使开关灯控制做到人性化，实现全天候控制。此外，还能够通过上位机方便地查看或更改相关的参数，并能实现远程控制。
5.本实用新型的目的是这样实现的：一种全天候路灯开关灯控制装置，内置高精度的天文算法，自动计算天亮天黑时间，与当前时间比较，通过输出驱动单元控制天黑时接通路灯的电源，天亮时断开路灯的电源，通过通信单元配置参数或实现远程控制，其特征是包括以下硬件电路：电源（1）、单片机及附属电路（2）、开灯输入信号（3）、照度传感器（4）、编程接口（5）、指示单元（6）、输出驱动单元（7）、路灯单元（8）、通信单元（9）；其中：
6.电源（1）：为全天候路灯开关灯控制装置提供直流工作电源，与其它单元构成电气连接；
7.单片机及附属电路（2）：内含单片机、程序存储器、晶体振荡器，以保证单片机正常运行，与其它单元构成电气连接；
8.开灯输入信号（3）：通过开关提供人工开灯信号，与单片机及附属电路（2）构成电气连接；
9.照度传感器（4）：用于感受环境光照度，与单片机及附属电路（2）构成电气连接；
10.编程接口（5）：用于单片机仿真与程序下载，与单片机及附属电路（2）构成电气连接；
11.指示单元（6）：用于指示开灯的状态，与单片机及附属电路（2）构成电气连接；
12.输出驱动单元（7）：用于将单片机输出的开关灯信号进行放大，控制是否接通路灯，与单片机及附属电路（2）及路灯单元（8）构成电气连接；
13.路灯单元（8）：提供符合规定照度的2路照明元件，与输出驱动单元（7）构成电气连接；
14.通信单元（9）：用于与外部通信，与单片机及附属电路（2）构成电气连接。
15.本实用新型的工作原理：本实用新型是按照上述构思使用上述主要部件组合而成的全天候路灯开关灯控制装置，内置高精度的天文算法，利用高性能单片机，根据当地的经度和纬度，自动计算当地的天亮天黑时间，与当前时间比较，确定开关灯状态，通过输出驱动单元控制天黑时接通路灯的电源，天亮时断开路灯的电源，从而准确控制路灯的开关灯时间；当天气不好时，单片机还可以根据照度传感器采集到的照度作为补充控制，从而使开关灯控制适应全天候。用户可以通过通信单元配置参数或实现远程控制。
16.本实用新型的优点及效果：
17.(1)采用了较高精度的天文算法，根据不同地点的经纬度及地球自转与公转的变化规律，自动精确计算当地的天亮天黑时间，自动修正每天的开灯与关灯时间，避免了靠人工修正和开关灯控制的麻烦。
18.(2)具有照度传感器，从而可实现光控开关灯，作为经纬度控制开关灯的补充，成为全天候控制。
19.(3)能实现两路路灯的独立控制。
20.(4)通过通信单元可以进行远程控制，并可通过软件方便地校准时钟。
附图说明
21.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
22.图1是本实用新型的电路原理方框图。
23.图2是实施例的电源电路原理图。
24.图3是实施例的单片机及附属电路、开灯输入信号、照度传感器、编程接口、指示单元、输出驱动单元相互连接的电路原理图。
25.图4是实施例路灯单元的电路原理图。
26.图5是实施例的通信单元电路连接原理图。
具体实施方式
27.请参看图1，一种全天候路灯开关灯控制装置，包括以下硬件电路：电源（1）、单片机及附属电路（2）、开灯输入信号（3）、照度传感器（4）、编程接口（5）、指示单元（6）、输出驱动单元（7）、路灯单元（8）、通信单元（9）；其中电源（1）为全天候路灯开关灯控制装置提供直流工作电源，与其它单元构成电气连接；单片机及附属电路（2）内含单片机、程序存储器、晶体振荡器，以保证单片机正常运行，与其它单元构成电气连接；开灯输入信号（3）通过开关提供人工开灯信号，与单片机及附属电路（2）构成电气连接；照度传感器（4）用于感受环境光照度，与单片机及附属电路（2）构成电气连接；编程接口（5）用于单片机仿真与程序下载，与单片机及附属电路（2）构成电气连接；指示单元（6）用于指示开灯的状态，与单片机及附属电路（2）构成电气连接；输出驱动单元（7）用于将单片机输出的开关灯信号进行放大，控制是否接通路灯单元（8），与单片机及附属电路（2）及路灯单元（8）构成电气连接；路灯单元（8）提供符合规定照度的照明元件，与输出驱动单元（7）构成电气连接；通信单元（9）用于与
外部通信，与单片机及附属电路（2）构成电气连接。
28.请进一步参看图2，电源（1）包括插座cz1、ntc热敏电阻1r1、电阻1r2～1r7、保险管1f1、电容1c1～1c9、滤波电感1l1～1l2、变压器t1、二极管1d0～1d7、变压器t1、开关稳压集成电路1u1、光耦1u2、可控精密稳压源1u3，其中1u1的型号是tny264，1u2的型号是pc817a，1u3的型号是tl431；输出 5v的直流工作电源，与电路的其它部分构成电气连接，为装置的相关部分提供工作电源。
29.请参看图3，单片机及附属电路（2）包括高速高性能单片机u1及晶体振荡器、通信接口构成，其中单片机u1的型号为c8051f410，其内部集成有振荡器、在系统可编程的32k flash存储器、jtag调试电路、温度传感器、多达24路的模数转换电路（adc）、四个通用16位定时器/计数器、硬件smbus、uart串口、pca模块、硬件实时时钟smartclock等，它是本装置的核心控制器件。晶体振荡器包括用于实时时钟的低频晶体振荡器和作为cpu时钟的高频晶体振荡器，低频晶体振荡器由y1和电容c4、c5组成，高频晶体振荡器由y2和电容c9、c10及电阻r8组成。电感l1和电容c1对电源进一步滤波后作为单片机的供电电源。电池bat1是实时时钟的备用电池。cz3是通信接口，用于连接通信模块。
30.开灯输入信号（3）包括开关s1、电阻r4、r5及电容c3，开灯输入信号连接到单片机u1的第31引脚，当开关s1合上时，表示人工强制开灯，单片机根据此信号确定人工强制开灯信号，用于路灯维护检查时强制开灯。
31.照度传感器（4）包括光电池传感器bat2、电阻r9、电容c12，bat2与电阻r9及电容c12并联后连接到单片机u1的第16引脚，单片机将测量的光照强度与设定的开关灯光照度比较，以形成光控开灯信号，作为经纬度控制开关灯的补充，使开关灯控制更加合理。
32.编程接口（5）包括插座cz2、电阻r3、r6、r7，与单片机构成电气连接，单片机通过此接口进行仿真、编程操作。r1、c2组成开机复位电路。
33.指示单元（6）包括发光二极管d10～d12以及与其串联的电阻r10～r12，与单片机构成电气连接，d10为光控开灯指示，d11为人工强制开灯指示，d12为经纬度时控开灯指示。
34.输出驱动单元（7）包括2路驱动电路，第一路驱动电路包括电阻r13、r14、三极管v1、二极管d1、继电器kj1，电阻r13与r14串联后连接到单片机u1的第20引脚与gnd之间，三极管v1的发射结与电阻r14并联，三极管v1的集电极与 5v电源间接继电器kj1的线圈，kj1的线圈上并联有二极管d1。其功能是将单片机第20引脚输出的第一路开灯信号通过三极管v1驱动继电器kj1动作，控制第一路路灯的接通与断开；
35.第二路驱动电路包括电阻r15、r16、三极管v2、二极管d2、继电器kj2，电阻r15与r16串联后连接到单片机u1的第17引脚与gnd之间，三极管v2的发射结与电阻r16并联，三极管v2的集电极与 5v电源间接继电器kj2的线圈，kj2的线圈上并联有二极管d2。其功能是将单片机第17引脚输出的第二路开灯信号通过三极管v2驱动继电器kj2动作，控制第二路路灯的接通与断开。
36.请参看图4，路灯单元（8）包括两路路灯lamp1、lamp2、继电器kj1的常开触点kj1
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1、继电器kj2的常开触点kj2
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1；由单片机控制两路路灯的接通与断开。
37.连接方法是：继电器kj1的常开触点kj1
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1与第一路路灯lamp1串联后连接到交流电源的l和n；继电器kj2的常开触点kj2
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1与第二路路灯lamp2串联后连接到交流电源的l和n。
38.请参看图5，通信单元包括插座cz4、无线通信模块m1；插座cz4与图3中的插座cz3对应的电气端子用导线连接。无线通信模块m1的型号为hc
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12，m1的vcc、gnd、rxd、txd端分别连接到插座cz4的第1、4、3、2引脚。通过通信模块可以与计算机进行无线通信，以便上位机方便地监控本装置的状态或进行参数配置。
39.图2～图5中相同的网络标号在电气上是连通的。