本技術(shù)涉及照明控制，具體涉及一種基于opencpu架構(gòu)的直流單燈控制器。

背景技術(shù)：

1、目前，城市照明智能化領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展迅速，尤其是單燈控制器的應(yīng)用日益普及。單燈控制器通過精準(zhǔn)控制每盞路燈的開關(guān)和亮度，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和智能化管理，極大地提高了城市的照明管理水平。在相關(guān)技術(shù)中，一方面，市場(chǎng)上的單燈控制器多采用單片機(jī)+通信模塊的雙芯片架構(gòu)。單片機(jī)負(fù)責(zé)處理任務(wù)，通信模塊負(fù)責(zé)與云端或服務(wù)器交互。單片機(jī)既是功能核心，也占據(jù)較高成本，且開發(fā)資源緊張，不利于軟件編程。此外，增加芯片會(huì)增加功耗，影響散熱和壽命。另一方面，在路燈照明系統(tǒng)中，220v的交流電作為供電線路的廣泛應(yīng)用，進(jìn)而導(dǎo)致了大多數(shù)單燈控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)施均以交流單燈控制器為主。但是，近年來，太陽能、風(fēng)能等可再生能源的快速發(fā)展，使得直流供電逐漸被認(rèn)為是未來電力轉(zhuǎn)型的重要方向。直流供電不僅能夠有效降低能耗，還具備智能化和可持續(xù)發(fā)展的潛力，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)奠定基礎(chǔ)。在這種背景下，傳統(tǒng)的交流單燈控制器逐漸暴露出其局限性，難以滿足現(xiàn)代化城市照明的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本技術(shù)提供了一種基于opencpu架構(gòu)的直流單燈控制器。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種基于opencpu架構(gòu)的直流單燈控制器，包括：電源轉(zhuǎn)換模塊、計(jì)量模塊、opencpu通信模塊、調(diào)光模塊和開關(guān)控制模塊，其中，電源轉(zhuǎn)換模塊用于將輸入直流供電系統(tǒng)的第一直流電壓轉(zhuǎn)換為第二直流電壓，并為控制器供電；計(jì)量模塊與opencpu通信模塊電連接，計(jì)量模塊用于采集輸入直流供電系統(tǒng)的一組電參數(shù)并傳輸給opencpu通信模塊，opencpu通信模塊用于將一組電參數(shù)傳輸給服務(wù)器，opencpu通信模塊還用于接收服務(wù)器下發(fā)的控制指令，以及基于控制指令對(duì)外接燈具進(jìn)行開關(guān)控制和/或調(diào)光控制；調(diào)光模塊、開關(guān)控制模塊均與opencpu通信模塊電連接，當(dāng)控制指令用于指示對(duì)外接燈具進(jìn)行開關(guān)控制時(shí)，opencpu通信模塊通過開關(guān)控制模塊控制外接燈具執(zhí)行開或關(guān)操作；當(dāng)控制指令用于指示對(duì)外接燈具進(jìn)行調(diào)光控制時(shí)，opencpu通信模塊通過調(diào)光模塊對(duì)外接燈具進(jìn)行調(diào)光。

3、通過采用上述技術(shù)方案，電源轉(zhuǎn)換模塊將輸入的第一直流電壓轉(zhuǎn)換為適配控制器所需的第二直流電壓，確?？刂破鞣€(wěn)定運(yùn)行；計(jì)量模塊能夠準(zhǔn)確采集輸入直流供電系統(tǒng)的一組電參數(shù)（如電壓、電流、功率和電能），并通過opencpu通信模塊將這些數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析；opencpu通信模塊不僅能夠?qū)崟r(shí)上傳電參數(shù)，還能接收服務(wù)器下發(fā)的控制指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具的精確控制，包括開關(guān)和調(diào)光操作；調(diào)光模塊和開關(guān)控制模塊分別與opencpu通信模塊電連接，根據(jù)控制指令，調(diào)光模塊可以調(diào)節(jié)燈具的亮度，而開關(guān)控制模塊則可以控制燈具的開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能化管理。本技術(shù)方案的直流單燈控制器采用opencpu架構(gòu)，簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，降低了成本，同時(shí)提高了軟件編程的靈活性和維護(hù)便利性，解決了傳統(tǒng)雙芯片架構(gòu)成本高、開發(fā)資源緊張的問題；該控制器適用于直流供電，通過集成多種功能模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流供電系統(tǒng)的高效、智能管理，顯著提升了城市照明的節(jié)能性和管理水平。

4、可選的，計(jì)量模塊包括：電壓采樣電路、電流采樣電路及采樣芯片，其中，電壓采樣電路通過多個(gè)電阻分壓方式將輸入直流供電系統(tǒng)的直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一電壓信號(hào)，并傳輸給采樣芯片；電流采樣電路通過采樣電阻將輸入直流供電系統(tǒng)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓差分信號(hào)，并傳輸給采樣芯片；采樣芯片用于將一組電參數(shù)傳輸給opencpu通信模塊，其中，一組電參數(shù)是對(duì)第一電壓信號(hào)和電壓差分信號(hào)進(jìn)行處理得到的輸入直流供電系統(tǒng)的電參數(shù)，一組電參數(shù)包括輸入直流供電系統(tǒng)的電壓參數(shù)、電流參數(shù)、功率參數(shù)及電能參數(shù)。

5、通過采用上述技術(shù)方案，電壓采樣電路和電流采樣電路分別通過電阻分壓和采樣電阻的方式，將直流供電系統(tǒng)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一電壓信號(hào)和電壓差分信號(hào)，再由采樣芯片處理這些信號(hào)生成一組電參數(shù)，包括電壓參數(shù)、電流參數(shù)、功率參數(shù)及電能參數(shù)。這種設(shè)計(jì)不僅精確測(cè)量了直流供電系統(tǒng)的各項(xiàng)電參數(shù)，還確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，為后續(xù)的智能控制和能耗分析提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

6、可選的，opencpu通信模塊包括：傳感器單元、處理單元、執(zhí)行單元和消息收發(fā)單元，其中，傳感器單元用于接收采樣芯片傳輸?shù)囊唤M電參數(shù)；處理單元用于對(duì)一組電參數(shù)進(jìn)行處理，并通過消息收發(fā)單元傳輸給服務(wù)器；消息收發(fā)單元用于接收服務(wù)器下發(fā)的控制指令并傳輸給處理單元，處理單元用于對(duì)控制指令進(jìn)行解析，并根據(jù)解析結(jié)果控制執(zhí)行單元執(zhí)行預(yù)定操作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外接燈具進(jìn)行開關(guān)控制和/或調(diào)光控制。

7、通過采用上述技術(shù)方案，opencpu通信模塊集成傳感器單元、處理單元、執(zhí)行單元和消息收發(fā)單元，實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集到的電參數(shù)的高效處理和實(shí)時(shí)傳輸，同時(shí)支持接收服務(wù)器下發(fā)的控制指令，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。處理單元對(duì)收到的控制指令進(jìn)行解析，并根據(jù)解析結(jié)果控制執(zhí)行單元執(zhí)行相應(yīng)的操作，如開關(guān)控制和調(diào)光控制，確保了對(duì)外接燈具的精確控制，提升了系統(tǒng)的智能化水平。

8、可選的，開關(guān)控制模塊包括光耦隔離單元、igbt功率管驅(qū)動(dòng)單元、igbt功率管單元及滅弧電路單元，其中，光耦隔離單元與執(zhí)行單元電連接，當(dāng)控制指令用于指示對(duì)外接燈具進(jìn)行開關(guān)控制時(shí)，執(zhí)行單元用于向光耦隔離單元輸出開關(guān)量信號(hào)，其中，光耦隔離單元用于將opencpu通信模塊與igbt功率管單元進(jìn)行隔離；光耦隔離單元的輸出端與igbt功率管驅(qū)動(dòng)單元的輸入端電連接，igbt功率管驅(qū)動(dòng)單元的輸出端與igbt功率管單元電連接，igbt功率管驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)igbt功率管單元，igbt功率管單元用于對(duì)外接燈具進(jìn)行開關(guān)控制；滅弧電路單元與igbt功率管單元電連接，滅弧電路單元用于消除igbt功率管通斷時(shí)產(chǎn)生的拉弧。

9、通過采用上述技術(shù)方案，該開關(guān)控制模塊通過光耦隔離單元將opencpu通信模塊與igbt功率管單元進(jìn)行電氣隔離，有效防止了電氣干擾，提升了系統(tǒng)的可靠性和安全性。igbt功率管驅(qū)動(dòng)單元能夠高效驅(qū)動(dòng)igbt功率管單元，確保對(duì)外接燈具進(jìn)行精確的開關(guān)控制。同時(shí)，滅弧電路單元消除了igbt功率管通斷時(shí)產(chǎn)生的拉弧現(xiàn)象，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命。

10、可選的，調(diào)光模塊包括：低通濾波器單元、運(yùn)算放大器單元及隔離單元，其中，低通濾波器單元與執(zhí)行單元電連接，當(dāng)控制指令用于指示對(duì)外接燈具進(jìn)行調(diào)光控制時(shí)，執(zhí)行單元用于向低通濾波器單元輸出pwm信號(hào)，其中，低通濾波器單元用于將pwm信號(hào)轉(zhuǎn)換為平滑的目標(biāo)直流信號(hào)；低通濾波器單元的輸出端與運(yùn)算放大器單元的輸入端電連接，運(yùn)算放大器單元用于將目標(biāo)直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為調(diào)光信號(hào)，并經(jīng)過隔離單元傳輸給外接燈具，其中，隔離單元用于將控制器與外接燈具進(jìn)行隔離。

11、通過采用上述技術(shù)方案，調(diào)光模塊中的低通濾波器單元可以將pwm信號(hào)轉(zhuǎn)換為平滑的目標(biāo)直流信號(hào)，從而避免了pwm信號(hào)帶來的脈動(dòng)效應(yīng)，提高了調(diào)光的穩(wěn)定性和平滑度。運(yùn)算放大器單元進(jìn)一步將目標(biāo)直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為調(diào)光信號(hào)，確保了信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性。隔離單元?jiǎng)t有效地將控制器與外接燈具進(jìn)行電氣隔離，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性和抗干擾能力。

12、可選的，opencpu通信模塊包括通信模組、貼片式sim卡芯片及下載調(diào)試接口，其中，通信模組包括cortex-a5內(nèi)核、16m的ram和一組api接口，sim卡芯片的一組引腳分別與通信模組中對(duì)應(yīng)的引腳電連接，其中，一組引腳包括sim卡芯片的電源引腳、復(fù)位引腳、時(shí)鐘引腳及數(shù)據(jù)引腳；下載調(diào)試接口為標(biāo)準(zhǔn)usb接口，下載調(diào)試接口中的usb+引腳、usb-引腳及boot引腳分別與通信模組中對(duì)應(yīng)的引腳電連接，其中，boot引腳接地為強(qiáng)制下載模式。

13、通過采用上述技術(shù)方案，該控制器利用cortex-a5內(nèi)核和16m的ram，顯著提升了處理能力和存儲(chǔ)容量，支持更復(fù)雜的算法和更高的數(shù)據(jù)處理速度。同時(shí)，通過一組api接口，簡(jiǎn)化了與外部設(shè)備的集成過程，提高了系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性。貼片式sim卡芯片的使用，使得控制器可以方便地接入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。標(biāo)準(zhǔn)usb接口的下載調(diào)試接口設(shè)計(jì)，便于固件更新和故障排查，增強(qiáng)了系統(tǒng)的維護(hù)便利性和可靠性。

14、可選的，采樣芯片為直流電能計(jì)量芯片，直流電能計(jì)量芯片用于對(duì)第一電壓信號(hào)和電壓差分信號(hào)進(jìn)行處理得到一組電參數(shù)；opencpu通信模塊通過第一spi接口與直流電能計(jì)量芯片進(jìn)行通訊，以獲得一組電參數(shù)，其中，一組api接口包括第一spi接口。

15、通過采用上述技術(shù)方案，使用直流電能計(jì)量芯片可以精確測(cè)量輸入直流供電系統(tǒng)的電壓、電流、功率和電能參數(shù)，提高測(cè)量精度和可靠性。同時(shí)，通過第一spi接口與opencpu通信模塊進(jìn)行通訊，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)傳輸過程，提升了數(shù)據(jù)傳輸效率和穩(wěn)定性。

16、可選的，電壓采樣電路包括一組電阻、第一電阻和第一電容，一組電阻串聯(lián)連接于輸入直流供電系統(tǒng)的電壓正極與第一電阻的第一端之間，一組電阻中的各個(gè)電阻依次串聯(lián)連接，第一電阻的第二端與接地端電連接，第一電容與第一電阻并聯(lián)連接，其中，第一電阻的第一端用于輸出第一電壓信號(hào)；電流采樣電路包括第二電阻、第三電阻、第四電阻、第二電容和第三電容，第二電阻的第一端與輸入直流供電系統(tǒng)的電壓正極連接，第三電阻和第二電容串聯(lián)連接于第二電阻的第一端與接地端之間，第四電阻和第三電容串聯(lián)連接于第二電阻的第二端與接地端之間，第三電阻的第一端、第四電阻的第一端用于輸出電壓差分信號(hào)，其中，第三電阻的第一端用于表示第三電阻與第二電容所連接的一端，第四電阻的第一端用于表示第四電阻與第三電容所連接的一端；第三電阻的第一端、第四電阻的第一端分別與直流電能計(jì)量芯片的兩個(gè)電壓差分信號(hào)輸入端電連接，第一電阻的第一端與直流電能計(jì)量芯片的采樣電壓信號(hào)輸入端電連接；直流電能計(jì)量芯片的第二spi接口與opencpu通信模塊的第一spi接口電連接。

17、通過采用上述技術(shù)方案，電壓采樣電路通過一組電阻分壓方式將輸入直流供電系統(tǒng)的直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一電壓信號(hào)，確保了電壓采樣的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；電流采樣電路通過采樣電阻將輸入直流供電系統(tǒng)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓差分信號(hào)，進(jìn)一步提高了電流采樣的精度；直流電能計(jì)量芯片接收并處理來自電壓采樣電路和電流采樣電路的信號(hào)，生成詳細(xì)的電參數(shù)，并通過第二spi接口與opencpu通信模塊的第一spi接口通信，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性，這些使得控制器能夠在直流供電系統(tǒng)下高效、準(zhǔn)確地采集電參數(shù)，為智能照明系統(tǒng)的優(yōu)化管理和節(jié)能提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本技術(shù)方案的直流單燈控制器能夠精確測(cè)量直流供電系統(tǒng)的電壓、電流、功率及電能參數(shù)，并通過opencpu通信模塊將這些參數(shù)傳輸給服務(wù)器。

18、可選的，開關(guān)控制模塊包括第一光耦、功率管驅(qū)動(dòng)芯片、igbt功率管、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第一瞬態(tài)電壓抑制二極管及第二瞬態(tài)電壓抑制二極管，其中，第一光耦的正極輸入端通過第五電阻與通信模組的開關(guān)控制信號(hào)端口電連接，第一光耦的負(fù)極輸入端與接地端電連接，第一光耦的第一輸出端和第一光耦的第二輸出端分別與功率管驅(qū)動(dòng)芯片的第一信號(hào)輸入端和功率管驅(qū)動(dòng)芯片的第二信號(hào)輸入端電連接，其中，通信模組的開關(guān)控制信號(hào)端用于向開關(guān)控制模塊輸出開關(guān)量信號(hào)；功率管驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)輸出端通過第六電阻與igbt功率管的柵極電連接，igbt功率管的集電極與第二電阻的第二端電連接，igbt功率管的發(fā)射極與功率管驅(qū)動(dòng)芯片的公共端電連接；第一瞬態(tài)電壓抑制二極管的正極與igbt功率管的柵極電連接，第一瞬態(tài)電壓抑制二極管的負(fù)極與第二瞬態(tài)電壓抑制二極管的負(fù)極電連接，第二瞬態(tài)電壓抑制二極管的正極與公共端電連接，第七電阻連接于igbt功率管的柵極和igbt功率管的發(fā)射極之間。

19、通過采用上述技術(shù)方案，開關(guān)控制模塊中的第一光耦實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，確保了控制器與外部電路的安全隔離，防止了電磁干擾和高壓沖擊。功率管驅(qū)動(dòng)芯片通過第六電阻驅(qū)動(dòng)igbt功率管，有效地提升了開關(guān)速度和效率，降低了功耗。同時(shí)，第一瞬態(tài)電壓抑制二極管、第二瞬態(tài)電壓抑制二極管及第七電阻構(gòu)成的滅弧電路，對(duì)igbt功率管通斷產(chǎn)生的拉弧進(jìn)行消除，以防止對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的干擾，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。該開關(guān)控制模塊設(shè)計(jì)不僅保證了高可靠性和安全性，還顯著提高了控制器的性能和穩(wěn)定性。

20、可選的，調(diào)光模塊包括：第一mos管、第二mos管、運(yùn)放芯片、第八電阻、第九電阻、第十電阻及第四電容，其中，第一mos管的柵極與通信模組的pwm信號(hào)輸出端口電連接，第一mos管的漏極通過第八電阻與第一電源端電連接，第一mos管的漏極通過第九電阻與運(yùn)放芯片的第一同相輸入端電連接，運(yùn)放芯片的第一反相輸入端與運(yùn)放芯片的第一輸出端電連接，運(yùn)放芯片的第二同相輸入端與運(yùn)放芯片的第一輸出端電連接，運(yùn)放芯片的第二反相輸入端與運(yùn)放芯片的第二輸出端電連接，第四電容連接于運(yùn)放芯片的第一同相輸入端與接地端之間；運(yùn)放芯片的第二輸出端與第二mos管的源極電連接，第二mos管的柵極通過第十電阻與第二電源端電連接，第二mos管的漏極用于向外接燈具提供調(diào)光信號(hào)。

21、通過采用上述技術(shù)方案，調(diào)光模塊通過第一mos管接收通信模組輸出的pwm信號(hào)，經(jīng)由第八電阻和第九電阻傳輸?shù)竭\(yùn)放芯片的第一同相輸入端，運(yùn)放芯片將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為平滑的目標(biāo)直流信號(hào)。隨后，目標(biāo)直流信號(hào)通過運(yùn)放芯片的第二輸出端傳輸?shù)降诙os管的源極，最終由第二mos管的漏極輸出調(diào)光信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外接燈具的精確調(diào)光。第四電容的加入進(jìn)一步濾除了信號(hào)中的高頻噪聲，保證了調(diào)光信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性。整個(gè)調(diào)光過程高效、響應(yīng)速度快，適用于各種復(fù)雜環(huán)境下的精細(xì)調(diào)光需求。

22、綜上，本技術(shù)中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

23、1、控制器采用opencpu架構(gòu)，簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，降低了成本，同時(shí)提高了軟件編程的靈活性和維護(hù)便利性，解決了傳統(tǒng)雙芯片架構(gòu)成本高、開發(fā)資源緊張的問題；該控制器適用于直流供電，通過集成多種功能模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流供電系統(tǒng)的高效、智能管理，顯著提升了城市照明的節(jié)能性和管理水平；

24、2、開關(guān)控制模塊通過光耦隔離單元將opencpu通信模塊與igbt功率管單元進(jìn)行電氣隔離，有效防止了電氣干擾，提升了系統(tǒng)的可靠性和安全性；滅弧電路單元消除了igbt功率管通斷時(shí)產(chǎn)生的拉弧現(xiàn)象，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命。