一种智能控制电路的制作方法

本发明涉及控制电路技术领域，尤其涉及一种智能控制电路。

背景技术

随着电池技术的成熟，大容量小体积且成本低的太阳能电池越来越来多地运用在景观灯和路灯上，太阳能电池一般包括太阳能板和蓄电池。目前市场上的太阳能灯仅进行简单控制，即电池白天充电，晚上放电点亮LED灯，此外，目前灯光模式都是固定不变且不可调节的，实际使用时，续航能力得不到保证，不能满足实际照明需求。

技术实现要素：

针对目前太阳能灯灯光模式不可调节和续航能力不佳的问题，本发明的目的在于提供一种智能控制电路，其能够智能控制灯光模式，提高灯具照明的续航能力，另外，灯光模式可以手动设定，灵活性强。

为达到上述目的，本发明公开了一种智能控制电路，其包括电源电路、人体感应电路、驱动电路、控制芯片U1和通讯模块；

所述电源电路包括太阳能电池电路和电源转换电路，电源转换电路的输入端与太阳能电池电路的第一输出端连接；

所述太阳能电池电路的充电控制端与控制芯片U1的充电控制输出端连接，太阳能电池电路的第二输出端的控制端与控制芯片U1的照明供电控制输出端连接，控制芯片U1的太阳能板电压检测端和电池电压检测端分别与太阳能电池电路的太阳能板正极和电池正极连接；

所述通讯模块的电源输入端与与电源转换电路的输出端连接，所述控制芯片U1的电源输入端和人体感应电路的电源输入端与电源转换电路的输出端或通讯模块的电源输出端连接；

所述人体感应电路的反馈输出端与控制芯片U1的反馈输入端连接；

所述通讯模块包括至少一模式输出端，所述控制芯片U1包括与通讯模块的模式输出端一一对应的模式输入端；所述通讯模块与外部终端连接；

所述驱动电路的电源输入端与太阳能电池电路的第二输出端连接，驱动电路的控制输入端与控制芯片U1的控制输出端连接，驱动电路的驱动输出端与LED灯组连接。

优选地，所述太阳能电池电路中，太阳能板J1的负极接地GND，太阳能板J1的正极则与MOS管Q2的源极、电阻R20的一端、控制芯片U1的太阳能板电压检测端以及二极管D3的正极连接，电阻R20的另一端则与MOS管Q2的栅极以及三极管Q8的集电极连接，三极管Q8的发射极接地GND，三极管Q8的基极经电阻R21与控制芯片U1的充电控制输出端连接；MOS管Q2漏极与二极管D1的正极连接，二级管D1的负极则与电池J2的正极、MOS管Q1的漏极、电阻R16的一端、控制芯片U1的电池电压检测端以及二极管D4的正极连接；电阻R16的另一端则与MOS管Q1的栅极以及三极管Q3的集电极连接；电池J2的负极以及三极管Q3的发射极均接地GND；三级管Q3的基极经电阻R17接控制芯片U1的照明供电控制输出端；二级管D3的负极和二极管D4的负极连接并形成太阳能电池电路的第一输出端，MOS管Q1的源极则作为太阳能电池电路的第二输出端；所述三极管Q8的基极和三级管Q3的基极分别为太阳能电池电路的充电控制端和第二输出端的控制端。

优选地，所述太阳能电池电路中还设有稳压二级管ZD1和两组电压采集分压电路；所述稳压二极管ZD1的正极与太阳能板J1的负极连接，稳压二极管ZD1的负极则与太阳能板J1的正极连接；两组电压采集分压电路中，电阻R2的一端与二极管D3的正极连接，电阻R2的另一端则与电阻R1的一端、电容C3的一端以及控制芯片U1的太阳能板电压检测端连接，电阻R1的另一端与电容C3的另一端接地GND；电阻R4的一端与二极管D4的正极连接，电阻R4的另一端则与电阻R3的一端、电容C4的一端以及控制芯片U1的电池电压检测端连接，电阻R3的另一端与电容C4的另一端接地GND。

优选地，所述电源转换电路中，稳压三极管U2的Vin脚作为电源转换电路的输入端与太阳能电池电路的第一输出端连接，稳压三极管U2的GD脚接地GND，稳压三极管U2的Vout脚则为电源转换电路的输出端。

优选地，所述电源转换电路还包括开关电路；所述开关电路中，开关J3的一端与电阻R14的一端以及太阳能电池电路的第一输出端连接，开关J3的另一端则与电阻R14的另一端、电源转换电路的输入端、电容C14的一端连接，电容C14的另一端则接地GND。

优选地，所述人体感应电路中，红外感应探头的电源输入端、控制芯片U4的VDD脚、电容C9的一端、电容C10的一端与电源转换电路的输出端或通讯模块的电源输出端连接，电容C9的另一端和电容C10的另一端接地GND，红外感应探头的地端接地GND，红外感应探头的输出端则与电阻R13、电容C13以及控制芯片U4的PIR脚连接；控制芯片U4的CDS端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电阻R11的一端接地GND，电阻R11的另一端与电阻R10以及控制芯片U4的TCI脚连接；电阻R10的另一端、电阻R9的一端、电容C11的一端、电容C12的一端与电源转换电路的输出端或通讯模块的电源输出端连接，电容C11的另一端和电容C12的另一端接地GND；电阻R9的另一端与电阻R8的一端以及控制芯片U4的SENS脚连接，电阻R8的另一端以及控制芯片U4的VSS脚则接地GND；控制芯片U4的OUT脚作为体感应电路的反馈输出端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R6、电容C8以及控制芯片U1的反馈输入端连接，电阻R6的另一端和电容C8的另一端接地GND。

优选地，所述驱动电路中，电解电容EC1的正极与电感L1的一端、电容C15的一端、电阻R18的一端以及控制芯片U3的Vin脚连接形成驱动电路的电源输入端，电解电容EC1的负极和电容C15的另一端接地，电阻R18的另一端与控制芯片U3的EN脚连接；电感L1的另一端与电容CX的一端、控制芯片U3的SW脚以及二极管D2的正极连接，电容CX的另一端经电阻RX接地GND；二极管D2的负极与电解电容EC2的正极以及电容C16的一端连接形成驱动电路的驱动输出端的正极，电解电容EC2的负极和电容C16的另一端接地GND；二极管D5的正极为驱动电路的控制输入端，二极管D5的负极则与电阻R19的一端以及控制芯片U3的FB脚连接，电阻R19的另一端与电阻RA的一端连接形成驱动电路的驱动输出端的负极，电阻RA的另一端以及控制芯片U3的GD端接地GND。

优选地，还包括指示电路；所述通讯模块包括三路模式输出端，且通讯模块还包括连接指示输出端，所述控制芯片U1还包括三路模式指示输出端；

所述指示电路中，指示灯LED-R的负极、指示灯LED-Y的负极、指示灯LED-G的负极和指示灯LED-B的负极分别对应连接三极管Q4的集电极、三极管Q5的集电极、三极管Q6的集电极和三极管Q7的集电极；指示灯LED-R的正极、指示灯LED-Y的正极、指示灯LED-G的正极和指示灯LED-B的正极均通过电阻R33连接电源转换电路的输出端和电阻R28的一端，电阻R28的另一端则连接通讯模块的电源输出端；三极管Q4的基极、三极管Q5的基极、三极管Q6的基极和三极管Q7的基极分别通过电阻R24、电阻R25、电阻R26和电阻R27对应连接控制芯片U1三路模式指示输出端和通讯模块的连接指示输出端；三极管Q4的发射极、三极管Q5的发射极、三极管Q6的发射极和三极管Q7的发射极接地GND。

优选地，所述通讯模块为蓝牙模块。

优选地，所述控制芯片U1的型号为STM8S003F3；控制芯片U1的9脚和电容CA的一端与电源转换电路的输出端或通讯模块的电源输出端连接，电容CA的另一端则通过电容C5与控制芯片U1的8脚连接；控制芯片U1的7脚接地GND。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过控制芯片U1检测太阳能板的电压来判断是否为白天或夜晚，并结合检测电池电压来控制对电池的充电，同时可以避免夜晚电池对太阳能板反向充电导致的电能浪费。通过人体感应模块来感应是否有人经过，进而控制灯光的输出亮度，在没有人经过的时候可以将灯光调暗或熄灭，在有经过的时候将灯光唤醒变亮，这样可以使得电能得到合理利用，避免电能浪费，提高灯具的续航能力。通过通讯模块配合外部终端可以手工设定不同的灯光模式，使用灵活。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为太阳能电池电路的示意图。

图3为通讯模块和转换电源电路的示意图。

图4为人体感应电路的示意图。

图5为驱动电路的示意图。

图6为控制芯片U1的接线示意图。

主要部件符号说明：

太阳能电池电路11，转换电源电路12，开关电路13；

通讯模块20；

人体感应电路30；

驱动电路40；

指示电路50。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1～6所示，本发明公开了一种智能控制电路，其包括电源电路12、人体感应电路30、驱动电路40、控制芯片U1和通讯模块20。本案中，控制芯片U1的选用型号为STM8S003F3的单片机，该款单片机技术成熟性能优异且被大量使用，采购成本相对较低，而且输入输出口数量合适，能够满足使用需求不浪费。

电源电路12包括太阳能电池电路11和电源转换电路，电源转换电路的输入端与太阳能电池电路11的第一输出端连接，电源转换电路将太阳能电池电路11输出电压转换为适配后续各电路需求的电压水平。

太阳能电池电路11的充电控制端与控制芯片U1的充电控制输出端连接，进而控制太阳能板对电池的充电。太阳能电池电路11的第二输出端的控制端与控制芯片U1的照明供电控制输出端连接，进而控制电源进入到驱动电路40，在白天的时候能够切断LED灯组的供电，在夜晚则能为LED灯组供电。控制芯片U1的太阳能板电压检测端和电池电压检测端分别与太阳能电池电路11的太阳能板正极和电池正极连接，通过检测太阳能板的电压可以判断白天或夜晚，这样可以省去光传感器的使用，成本更低。检测电池的电压则可以作为判断是否需要进行充电的一个充要条件，此外，在夜晚时，还可以根据电池电压的高低来调节灯光的输出模式，为实现延长续航能力和节能提供一个可参考的标准。

具体地，太阳能电池电路11中，太阳能板J1的负极接地GND，太阳能板J1的正极则与MOS管Q2的源极、电阻R20的一端、控制芯片U1的太阳能板电压检测端(控制芯片U1的19脚)以及二极管D3的正极连接，电阻R20的另一端则与MOS管Q2的栅极以及三极管Q8的集电极连接，三极管Q8的发射极接地GND，三极管Q8的基极经电阻R21与控制芯片U1的充电控制输出端(控制芯片U1的1脚)连接。MOS管Q2漏极与二极管D1的正极连接，二级管D1的负极则与电池J2的正极、MOS管Q1的漏极、电阻R16的一端、控制芯片U1的电池电压检测端(控制芯片U1的2脚)以及二极管D4的正极连接。电阻R16的另一端则与MOS管Q1的栅极以及三极管Q3的集电极连接。电池J2的负极以及三极管Q3的发射极均接地GND。三级管Q3的基极经电阻R17接控制芯片U1的照明供电控制输出端(控制芯片U1的3脚)。二级管D3的负极和二极管D4的负极连接并形成太阳能电池电路11的第一输出端，MOS管Q1的源极则作为太阳能电池电路11的第二输出端。三极管Q8的基极和三级管Q3的基极分别为太阳能电池电路11的充电控制端和第二输出端的控制端。

为了对电路进行保护，在太阳能电池电路11中还设有稳压二级管ZD1和两组电压采集分压电路。稳压二极管ZD1的正极与太阳能板J1的负极连接，稳压二极管ZD1的负极则与太阳能板J1的正极连接。稳压二极管ZD1对太阳能板起到保险作用。两组电压采集分压电路中，电阻R2的一端与二极管D3的正极连接，电阻R2的另一端则与电阻R1的一端、电容C3的一端以及控制芯片U1的太阳能板电压检测端(控制芯片U1的19脚)连接，电阻R1的另一端与电容C3的另一端接地GND。电阻R4的一端与二极管D4的正极连接，电阻R4的另一端则与电阻R3的一端、电容C4的一端以及控制芯片U1的电池电压检测端(控制芯片U1的2脚)连接，电阻R3的另一端与电容C4的另一端接地GND。两组电压采集分压电路分别对应太阳能电池板的电压采集和电池电压采集，通过分压避免太阳能电池板电压和电池电压高电平状态对控制芯片U1的冲击甚至损坏。

在电源转换电路中，稳压三极管U2的Vin脚作为电源转换电路的输入端与太阳能电池电路11的第一输出端连接，稳压三极管U2的GD脚接地GND，稳压三极管U2的Vout脚则为电源转换电路的输出端，电源转换电路输出稳定的3.3V电压。电源转换电路作为后续各电路的电源供点，可以设计一个开关电路13作为总控开关进行控制。在开关电路13中，开关J3的一端与电阻R14的一端以及太阳能电池电路11的第一输出端连接，开关J3的另一端则与电阻R14的另一端、电源转换电路的输入端(即稳压三极管U2的Vin脚)、电容C14的一端连接，电容C14的另一端则接地GND。

通讯模块20的电源输入端与与电源转换电路的输出端连接取电，控制芯片U1的电源输入端和人体感应电路30的电源输入端与电源转换电路的输出端或通讯模块20的电源输出端连接取电。通讯模块20包括至少一模式输出端，控制芯片U1包括与通讯模块20的模式输出端一一对应的模式输入端，通讯模块20与外部终端连接。通讯模块20选用蓝牙模块，相对来说成本较低，可以使得产品灯具没有外部接口，更利于防水防蚊虫设置。通过外部终端如手机APP进行灯光模式的设定，操作简单方便且灵活。本案中，假定通讯模块20可以设定三种输出模式，或者说可以设定三个参数，控制芯片U1通过采集这三路输出来控制不同的输出模式。具体地，通讯模块20的5脚与电源转换电路的Vout脚连接；通讯模块20的4脚为电源输出端，输出3.3V电压，好处是可以节省电量，比如在仓储或运输器件，通过通讯模块20供电的话，可以使得系统不工作。通讯模块20的1脚、2脚和3脚为模式输出端，分别对应连接控制芯片U1的17脚、10脚和6脚。

为了让用户更直观地知晓当前控制模式以及通讯模块20的连接状态，还设置有指示电路50，在通讯模块20设置有三路模式输出端以及连接指示输出端，控制芯片U1则还设置有三路模式指示输出端。

在指示电路50中，指示灯LED-R的负极、指示灯LED-Y的负极、指示灯LED-G的负极和指示灯LED-B的负极分别对应连接三极管Q4的集电极、三极管Q5的集电极、三极管Q6的集电极和三极管Q7的集电极。指示灯LED-R的正极、指示灯LED-Y的正极、指示灯LED-G的正极和指示灯LED-B的正极均通过电阻R33连接电源转换电路的输出端和电阻R28的一端，电阻R28的另一端则连接通讯模块20的电源输出端(通讯模块20的4脚)。三极管Q4的基极、三极管Q5的基极、三极管Q6的基极和三极管Q7的基极分别通过电阻R24、电阻R25、电阻R26和电阻R27对应连接控制芯片U1三路模式指示输出端(分别为控制芯片U1的4脚、5脚和20脚)和通讯模块20的连接指示输出端(通讯模块20的7脚，蓝牙操作的时候，指示灯会闪烁几秒后灭掉，代表有连接到)。三极管Q4的发射极、三极管Q5的发射极、三极管Q6的发射极和三极管Q7的发射极接地GND。在说明书附图中，指示灯的具体连接省略，通过一个接插件J4表示，指示灯的正极均与接插件J4的1脚连接相当于接电源正极；指示灯的负极分别接接插件J4的2脚、3脚、4脚和5脚。

在人体感应电路30中，红外感应探头的电源输入端、控制芯片U4的VDD脚、电容C9的一端、电容C10的一端与电源转换电路的输出端或通讯模块20的电源输出端连接，电容C9的另一端和电容C10的另一端接地GND，红外感应探头的地端接地GND，红外感应探头的输出端则与电阻R13、电容C13以及控制芯片U4的PIR脚连接。控制芯片U4的CDS端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与电阻R11的一端接地GND，电阻R11的另一端与电阻R10以及控制芯片U4的TCI脚连接。电阻R10的另一端、电阻R9的一端、电容C11的一端、电容C12的一端与电源转换电路的输出端或通讯模块20的电源输出端连接，电容C11的另一端和电容C12的另一端接地GND。电阻R9的另一端与电阻R8的一端以及控制芯片U4的SENS脚连接，电阻R8的另一端以及控制芯片U4的VSS脚则接地GND。控制芯片U4的OUT脚作为体感应电路30的反馈输出端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与电阻R6、电容C8以及控制芯片U1的反馈输入端(控制芯片U1的15脚)连接，电阻R6的另一端和电容C8的另一端接地GND。控制芯片U4型号为SW06A，红外感应探头的型号为AH510。

在驱动电路40中，电解电容EC1的正极与电感L1的一端、电容C15的一端、电阻R18的一端以及控制芯片U3的Vin脚连接形成驱动电路40的电源输入端，电解电容EC1的负极和电容C15的另一端接地，电阻R18的另一端与控制芯片U3的EN脚连接。电感L1的另一端与电容CX的一端、控制芯片U3的SW脚以及二极管D2的正极连接，电容CX的另一端经电阻RX接地GND。二极管D2的负极与电解电容EC2的正极以及电容C16的一端连接形成驱动电路40的驱动输出端的正极，电解电容EC2的负极和电容C16的另一端接地GND。二极管D5的正极为驱动电路40的控制输入端，二极管D5的负极则与电阻R19的一端以及控制芯片U3的FB脚连接，电阻R19的另一端与电阻RA的一端连接形成驱动电路40的驱动输出端的负极，电阻RA的另一端以及控制芯片U3的GD端接地GND。驱动电路40的驱动输出端与LED灯组连接。控制芯片U3的型号为XL6001。

控制芯片U1的9脚作为电源输入端和电容CA的一端与电源转换电路的输出端或通讯模块20的电源输出端连接，电容CA的另一端则通过电容C5与控制芯片U1的8脚连接。控制芯片U1的7脚接地GND。

本发明的原理：

通过检测太阳能板的电压，当太阳能板的电压达到5.0V时，认为是白天，控制芯片U1的3脚输出低电平，进而使得MOS管Q1截止,同时控制芯片U1的1脚输出高电平，MOS管Q2导通，太阳能板给电池组充电。当太阳能板的电压低于4.4V时，认为是晚上，控制芯片U1的1脚输出低电平，MOS管Q2截止，太阳能板停止对电池充电，同时控制芯片U1的3脚输出高电平，此时LED灯亮，根据所选的功能模式和人体感应模块，控制芯片U1的14脚输出不同占空比的PWM信号，控制LED亮度及时间。系统工作的同时，控制芯片U1的2脚侦测电池组的电压，白天太阳能板给电池充电，电池的电压达到8.8V时，切断充电电路，即控制芯片U11脚由高电平转为低电平，可以在电池组自带的保护功能失效情况下提供第二重保护。

通讯模块20则配合手机APP，控制不同模式的输出。比如，初始20％亮度，侦测有人体活动时，自动调整至100％亮度，人体通过后，100％亮度延迟20s，渐变至20％亮度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。