CN109257862A - 一种基于lora技术的机场导航灯光故障设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备，包括光敏二极管、光检测电路、两个电源管理电路、MCU、LORA通信电路、电池馈电检测电路、电池充放电保护电路、18650电池、太阳能接入模块，两个电源管理电路、电池充放电保护电路和电池馈电检测电路均与MCU相连接，两个电源管理电路分别与光检测电路和LORA通信电路相连接，所述光敏二极管与光检测电路相连接。本发明可广泛应用于机场、道路等有光源的场所，通过光检测电路和光敏二极管的相互配合能够准确的检测光源的通断，可靠性较高，通过电池充放电电路能够使18650电池稳定安全进行充放电，保证设备能够长时间正常运行。

Description

一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备

技术领域

本发明涉及灯光故障监测技术领域，尤其涉及一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备。

背景技术

在机场中，特别是军用机场，都会设置很多的飞机起降的导航灯，当某些导航灯光发生故障时，会严重影响飞机的起降，在军用机场一般都配有备用灯光，即便如此对灯光故障的监测工作依然非常重要，普通的灯光监测设备，一般都是基于电流互感器原理，对灯光的电流进行分析判断，而且都需要进行供电，施工非常麻烦，不利于安装，特别是在已建的机场中使用时，安装难度更是难上加难，为此，提出一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备。

本发明提出的一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备，包括光敏二极管、光检测电路、两个电源管理电路、MCU、LORA通信电路、电池馈电检测电路、电池充放电保护电路、18650电池、太阳能接入模块，两个电源管理电路、电池充放电保护电路和电池馈电检测电路均与MCU相连接，两个电源管理电路分别与光检测电路和LORA通信电路相连接，所述光敏二极管与光检测电路相连接，所述18650电池和太阳能接入模块均与电池充放电保护电路相连接；

所述光检测电路包括芯片IC1,芯片IC1的引脚3连接有电阻R2的一端、光敏二极管D3的正极、电容C2的一端和模拟量输出端AO，所述芯片IC1的引脚2连接有滑动变阻器RP的滑动端，所述芯片IC1的引脚8连接有输入端U1、电容C1的一端、发光二级管D1的正极、电阻R3的一端和发光二极管D2的正极，且与电阻R2的另一端和滑动变阻器R2的一个固定端相连接，所述发光二极管D1的负极连接有电阻R1的一端，所述芯片IC1的引脚1连接有电阻R4的一端和数字量输出端DO，且与电阻R3的另一端相连接，所述电阻R4的另一端与发光二极管D2的负极相连接，所述芯片IC1的引脚4与电容C2的另一端、光敏二极管D3的负极、滑动变阻器RP的另一个固定端、电容C1的另一端和电阻R1的另一端相连接，且接地；

所述电池充放电保护电路包括芯片IC2，所述芯片IC2的引脚1连接有电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接有三极管V1的基极，所述芯片IC2的引脚2连接有电阻R7的一端和电阻R6的一端，所述电阻R7的另一端连接有电容C5的一端，所述电阻R6的另一端连接有输入端U2的负极、三极管V2的集电极和二极管D5的正极，所述二极管D5的负极连接有二极管D4的负极，且与三极管V1的集电极和三极管V2的发射极相连接，所述芯片IC2的引脚3连接有电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端与三极管V2的基极相连接，所述芯片IC2的引脚4连接有电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接有电容C4的一端，所述芯片IC2的引脚5连接有电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端连接有电阻R11的一端和电阻R12的一端，所述电阻R11的另一端连接有电容C3的一端，所述电阻R12的另一端连接有电阻R13的一端和电阻R15的一端，所述电阻R13的另一端连接有输出端U0的正极，所述电阻R15的另一端连接有输入端U2的正极，所述芯片IC2的引脚6连接有电阻R14的一端，所述电阻R14的另一端连接有输出端U0的负极，且与电容C5的另一端、三极管V1的发射极、二极管D4的正极、电容C4的另一端和电容C3的另一端相连接。

优选的，所述芯片IC1的型号为LM393,所述芯片IC2的型号为R5421。

优选的，所述滑动变阻器RP的型号为RXG20-300W，所述滑动变阻器RP的阻值范围为0至10KΩ。

优选的，所述发光二极管D1与发光二极管D2的型号均为RZX5MMSW-1，所述光敏二极管D3的型号为PD95-21B，所述二极管D4和二极管D5的型号均为MBR10150FCT。

优选的，所述三极管V1和三极管V2的型号均为SI9926。

优选的，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R3、电阻R14和电阻R15的阻值依次为1KΩ、10KΩ、10KΩ、1KΩ、0.47KΩ、0.47KΩ、0.1KΩ、0.47KΩ、0.47KΩ、0.47KΩ、0.1KΩ、0.1KΩ、0.1KΩ、0.47KΩ、0.1KΩ。

优选的，所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5的容值均为0.01uF。

本发明的有益效果是：

通过设置光敏二极管D3，并结合LORA低功耗无线窄带技术，用于检测灯光故障，光敏二极管D3具有一定的方向性，当光敏二极管D3检测到灯光熄灭时，光检测模块的电压值会发生变化，由芯片IC1进行比对，芯片IC1输出一个高电平信号给到MCU，MCU接收到信号后，进行分析判断，并把信息通过LORA通信模块传输到控制室的接收主机，完成灯光检测工作；

通过电池充放电保护电路和电池馈电检测电路对18650电池进行充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护，可以有效的保护18650电池的充放电，其中芯片IC2负责监测18650电池电压与回路电流，并控制三极管V1和三极管V2的基极，三极管V1和三极管V2在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C4为延时电容；

本发明可广泛应用于机场、道路等有光源的场所，通过光检测电路和光敏二极管的相互配合能够准确的检测光源的通断，可靠性较高，通过电池充放电电路能够使18650电池稳定安全进行充放电，保证设备能够长时间正常运行。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备的原理图；

图2为本发明提出的一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备中光检测电路与光敏二极管的连接电路图；

图3为本发明提出的一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备中电池充放电电路的电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例

参考图1-3，本实施例中提出了一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备，包括光敏二极管、光检测电路、两个电源管理电路、MCU、LORA通信电路、电池馈电检测电路、电池充放电保护电路、18650电池、太阳能接入模块，两个电源管理电路、电池充放电保护电路和电池馈电检测电路均与MCU相连接，两个电源管理电路分别与光检测电路和LORA通信电路相连接，光敏二极管与光检测电路相连接，18650电池和太阳能接入模块均与电池充放电保护电路相连接；光检测电路包括芯片IC1,芯片IC1的引脚3连接有电阻R2的一端、光敏二极管D3的正极、电容C2的一端和模拟量输出端AO，芯片IC1的引脚2连接有滑动变阻器RP的滑动端，芯片IC1的引脚8连接有输入端U1、电容C1的一端、发光二级管D1的正极、电阻R3的一端和发光二极管D2的正极，且与电阻R2的另一端和滑动变阻器R2的一个固定端相连接，发光二极管D1的负极连接有电阻R1的一端，芯片IC1的引脚1连接有电阻R4的一端和数字量输出端DO，且与电阻R3的另一端相连接，电阻R4的另一端与发光二极管D2的负极相连接，芯片IC1的引脚4与电容C2的另一端、光敏二极管D3的负极、滑动变阻器RP的另一个固定端、电容C1的另一端和电阻R1的另一端相连接，且接地；电池充放电保护电路包括芯片IC2，芯片IC2的引脚1连接有电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接有三极管V1的基极，芯片IC2的引脚2连接有电阻R7的一端和电阻R6的一端，电阻R7的另一端连接有电容C5的一端，电阻R6的另一端连接有输入端U2的负极、三极管V2的集电极和二极管D5的正极，二极管D5的负极连接有二极管D4的负极，且与三极管V1的集电极和三极管V2的发射极相连接，芯片IC2的引脚3连接有电阻R8的一端，电阻R8的另一端与三极管V2的基极相连接，芯片IC2的引脚4连接有电阻R9的一端，电阻R9的另一端连接有电容C4的一端，芯片IC2的引脚5连接有电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接有电阻R11的一端和电阻R12的一端，电阻R11的另一端连接有电容C3的一端，电阻R12的另一端连接有电阻R13的一端和电阻R15的一端，电阻R13的另一端连接有输出端U0的正极，电阻R15的另一端连接有输入端U2的正极，芯片IC2的引脚6连接有电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接有输出端U0的负极，且与电容C5的另一端、三极管V1的发射极、二极管D4的正极、电容C4的另一端和电容C3的另一端相连接。

本实施例中，芯片IC1的型号为LM393,芯片IC2的型号为R5421，滑动变阻器RP的型号为RXG20-300W，滑动变阻器RP的阻值范围为0至10KΩ，发光二极管D1与发光二极管D2的型号均为RZX5MMSW-1，光敏二极管D3的型号为PD95-21B，二极管D4和二极管D5的型号均为MBR10150FCT，三极管V1和三极管V2的型号均为SI9926，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R3、电阻R14和电阻R15的阻值依次为1KΩ、10KΩ、10KΩ、1KΩ、0.47KΩ、0.47KΩ、0.1KΩ、0.47KΩ、0.47KΩ、0.47KΩ、0.1KΩ、0.1KΩ、0.1KΩ、0.47KΩ、0.1KΩ，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5的容值均为0.01uF。

本实施例中，以光敏二极管D3作为传感器，结合LORA低功耗无线窄带技术，用于检测灯光故障，光敏二极管D3具有一定的方向性，当光敏二极管D3检测到灯光熄灭时，光敏二极管D3由于得不到光线照射而截止，光敏二极管D3的正极为高电平，芯片IC1的引脚3为高电平，芯片IC1引脚1输出高电平，通过数字量输出端DO输出一个高电平信号给到MCU,MCU接收到信号后，进行分析判断，并把信息通过LORA通信模块传输到控制室的接收主机，完成灯光检测工作,在此过程中，发光二极管D2作为指示灯，发光二极管D2的负极通过电阻R4接高电平，发光二极管D2截止，发光二极管D2不亮，电容C1和电容C2均起到抗干扰作用，此外为更好的起到省电的效果，在电路设计中还增加了两个电源管理电路、两个电源管理电路通过MCU进行管理，采用定时检测的方式，当光敏二极管D3检测到光源状态，并通过光检测模块识别完成后，MCU自动切断检测电路电源，并启动LORA通信模块的电源，将判别的信息通过LORA通信模块发送给控制室的接收设备，发送完成后MCU通过相对应的电源管理电路切断LORA通信模块的电源，并保持静默状态，达到省电的效果；

另外还设置了电池充放电保护电路和电池馈电检测电路，电池充放电保护电路可以有效的保护18650电池的充放电，其中电池充放电保护电路由三极管V1、三极管V2、芯片IC2和一些阻容元件构成，能够有效的对18650电池进行充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护，其中18650电池的正极与负极分别与输出端U0的正极和负极相连接，芯片IC2负责监测18650电池电压与回路电流，并控制三极管V1和三极管V2的基极，三极管V1和三极管V2在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C4为延时电容，在正常状态下芯片IC2的引脚1和引脚3均输出高电压，三极管V1和三极管V2都处于导通状态，18650电池可以自由地进行充电和放电，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压值会上升，从而转为恒压充电，直至电流越来越小，18650电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使18650电池电压超过额定电压后继续恒流充电，此时芯片IC2检测到18650电池电压达到限位值时，芯片IC2的引脚3将由高电压转变为零电压，使三极管V2无法导通，从而切断了充电回路，使充电器无法再对18650电池进行充电，起到过充电保护作用，避免出现电池损坏或安全问题，同时18650电池可以通过二极管D5对外部负载进行放电，18650电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的三极管V1和三极管V2时，三极管V1和三极管V2的两端会产生一个电压，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，芯片IC2的引脚3将由高电压转变为零电压，使三极管V1由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用，18650电池在对负载放电过程中，若回路电流过大，芯片IC2则判断为负载短路，芯片IC2的引脚3将迅速由高电压转变为零电压，使三极管V1由导通转为关断，从而切断放电回路，起到短路保护作用。

以上，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备，包括光敏二极管、光检测电路、两个电源管理电路、MCU、LORA通信电路、电池馈电检测电路、电池充放电保护电路、18650电池、太阳能接入模块，其特征在于，两个电源管理电路、电池充放电保护电路和电池馈电检测电路均与MCU相连接，两个电源管理电路分别与光检测电路和LORA通信电路相连接，所述光敏二极管与光检测电路相连接，所述18650电池和太阳能接入模块均与电池充放电保护电路相连接；

所述光检测电路包括芯片IC1,芯片IC1的引脚3连接有电阻R2的一端、光敏二极管D3的正极、电容C2的一端和模拟量输出端AO，所述芯片IC1的引脚2连接有滑动变阻器RP的滑动端，所述芯片IC1的引脚8连接有输入端U1、电容C1的一端、发光二级管D1的正极、电阻R3的一端和发光二极管D2的正极，且与电阻R2的另一端和滑动变阻器R2的一个固定端相连接，所述发光二极管D1的负极连接有电阻R1的一端，所述芯片IC1的引脚1连接有电阻R4的一端和数字量输出端DO，且与电阻R3的另一端相连接，所述电阻R4的另一端与发光二极管D2的负极相连接，所述芯片IC1的引脚4与电容C2的另一端、光敏二极管D3的负极、滑动变阻器RP的另一个固定端、电容C1的另一端和电阻R1的另一端相连接，且接地；

所述电池充放电保护电路包括芯片IC2，所述芯片IC2的引脚1连接有电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端连接有三极管V1的基极，所述芯片IC2的引脚2连接有电阻R7的一端和电阻R6的一端，所述电阻R7的另一端连接有电容C5的一端，所述电阻R6的另一端连接有输入端U2的负极、三极管V2的集电极和二极管D5的正极，所述二极管D5的负极连接有二极管D4的负极，且与三极管V1的集电极和三极管V2的发射极相连接，所述芯片IC2的引脚3连接有电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端与三极管V2的基极相连接，所述芯片IC2的引脚4连接有电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接有电容C4的一端，所述芯片IC2的引脚5连接有电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端连接有电阻R11的一端和电阻R12的一端，所述电阻R11的另一端连接有电容C3的一端，所述电阻R12的另一端连接有电阻R13的一端和电阻R15的一端，所述电阻R13的另一端连接有输出端U0的正极，所述电阻R15的另一端连接有输入端U2的正极，所述芯片IC2的引脚6连接有电阻R14的一端，所述电阻R14的另一端连接有输出端U0的负极，且与电容C5的另一端、三极管V1的发射极、二极管D4的正极、电容C4的另一端和电容C3的另一端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备，其特征在于，所述芯片IC1的型号为LM393,所述芯片IC2的型号为R5421。

3.根据权利要求1所述的一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备，其特征在于，所述滑动变阻器RP的型号为RXG20-300W，所述滑动变阻器RP的阻值范围为0至10KΩ。

4.根据权利要求1所述的一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备，其特征在于，所述发光二极管D1与发光二极管D2的型号均为RZX5MMSW-1，所述光敏二极管D3的型号为PD95-21B，所述二极管D4和二极管D5的型号均为MBR10150FCT。

5.根据权利要求1所述的一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备，其特征在于，所述三极管V1和三极管V2的型号均为SI9926。

6.根据权利要求1所述的一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备，其特征在于，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R3、电阻R14和电阻R15的阻值依次为1KΩ、10KΩ、10KΩ、1KΩ、0.47KΩ、0.47KΩ、0.1KΩ、0.47KΩ、0.47KΩ、0.47KΩ、0.1KΩ、0.1KΩ、0.1KΩ、0.47KΩ、0.1KΩ。

7.根据权利要求1所述的一种基于LORA技术的机场导航灯光故障设备，其特征在于，所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5的容值均为0.01uF。