光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，包括舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電供電單元和控制單元三大塊，舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由舵機(jī)、主動(dòng)桿、連桿和長連桿組成；發(fā)電供電單元包括太陽能電池板、太陽能充電控制器、蓄電池以及蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路，太陽能電池板經(jīng)太陽能充電控制器與蓄電池連接形成充電回路，太陽能充電控制器與蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路連接；控制單元包括單片機(jī)處理模塊、光強(qiáng)采集模塊、紅外人體感應(yīng)模塊、控制面板和LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊，光強(qiáng)采集模塊、LCD顯示屏、控制面板和LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊均與單片機(jī)處理模塊通訊連接。整個(gè)系統(tǒng)既在有限的空間內(nèi)充分利用清潔的太陽能資源，又通過LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊降低照明燈的實(shí)際功率，既防止了光污染和過度照明，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能發(fā)電。
【專利說明】光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能調(diào)光照明領(lǐng)域，具體涉及一種光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前能源短缺、用電浪費(fèi)和環(huán)境污染等情況嚴(yán)重，在中國尤其突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全中國每年用電4.2萬億千瓦時(shí)，但是其中被浪費(fèi)的電能達(dá)2000億千瓦時(shí)，在照明上的浪費(fèi)尤為嚴(yán)重。在很多公共場所“人去燈亮”等現(xiàn)象十分常見，而且現(xiàn)在室內(nèi)公共場所所采用的照明燈具亮度一般不可調(diào)節(jié)，使用時(shí)光強(qiáng)常常超過人們正常工作生活所需，且“長明燈”現(xiàn)象常見，這些都造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。在中國的電力來源中，火電占的比重超過80%，每年發(fā)電消耗煤炭超過15億噸，由此所造成的污染也很嚴(yán)重，會(huì)產(chǎn)生10億噸碳粉塵，37億噸二氧化碳，1.125億噸二氧化硫，0.56億噸氮氧化物。浪費(fèi)電能就是浪費(fèi)不可再生資源，增加環(huán)保負(fù)擔(dān)。
[0003]同時(shí)，由于能源緊缺問題的日益凸顯，世界各國都在進(jìn)行新能源的研究。太陽能因其具有清潔環(huán)保、資源豐富的優(yōu)點(diǎn)而越來越為人們所重視，全球都在加大太陽能的開發(fā)力度。《第三次工業(yè)革命》中提出:21世紀(jì)，第三次工業(yè)革命將會(huì)把每一棟樓房變成微型發(fā)電廠。在日常生活中人們也用到很多太陽能收集裝置，如太陽能熱水器、太陽能灶等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有照明燈具存在能源浪費(fèi)的問題，提供了一種光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，包括舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電供電單元和控制單元三大塊，
[0007]所述舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由舵機(jī)、主動(dòng)桿、連桿和長連桿組成，舵機(jī)固定于百葉窗外框的一側(cè)，主動(dòng)桿的一端與舵機(jī)連接(由舵機(jī)控制其轉(zhuǎn)動(dòng))，主動(dòng)桿的另一端與連桿連接，連桿的另一端與長連桿連接，長連桿上設(shè)置有多個(gè)節(jié)點(diǎn)；
[0008]所述發(fā)電供電單元包括太陽能電池板、太陽能充電控制器、蓄電池以及蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路，所述太陽能電池板設(shè)置有多塊、每塊太陽能電池板的一邊均對應(yīng)與長連桿的一節(jié)點(diǎn)固接，且兩兩太陽能電池板的兩端均連接在百葉窗邊框內(nèi)、作為百葉窗葉片(兼?zhèn)湔诠夤δ芘c發(fā)電功能)，所述太陽能電池板經(jīng)太陽能充電控制器與蓄電池連接形成充電回路，所述太陽能充電控制器與蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路連接；
[0009]所述控制單元包括單片機(jī)處理模塊、光強(qiáng)采集模塊、紅外人體感應(yīng)模塊、控制面板和LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊，所述光強(qiáng)采集模塊、紅外人體感應(yīng)模塊、控制面板和LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊均與單片機(jī)處理模塊通訊連接，所述光強(qiáng)采集模塊安裝在室內(nèi)、用于采集室內(nèi)光強(qiáng)值，并將室內(nèi)光強(qiáng)值傳遞給單片機(jī)處理模塊；所述紅外人體感應(yīng)模塊用于感應(yīng)室內(nèi)有無人員活動(dòng)，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)切斷或接通控制單元的供電；所述控制面板上設(shè)置有LCD顯示屏和矩陣鍵盤，矩陣鍵盤用于輸入設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值，LCD顯示屏用于顯示當(dāng)前采集的室內(nèi)光強(qiáng)值及用戶設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值；所述LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊包括LED燈及與其連接的LED調(diào)光單元；所述單片機(jī)處理模塊與舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的舵機(jī)通訊連接，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)連桿及太陽能電池板旋轉(zhuǎn)、通過調(diào)節(jié)太陽能電池板開閉程度控制通光量。
[0010]按上述方案，所述太陽能電池板選用非晶硅電池板，所述蓄電池選用24V，15Ah的鉛酸免維護(hù)蓄電池。
[0011]按上述方案，所述太陽能充電控制器采用WS-AL MPPT1510A太陽能控制器。
[0012]按上述方案，所述蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路由比較器LM393、穩(wěn)壓芯片LM385-2.5、三極管Q1、Q2,繼電器J組成,穩(wěn)壓芯片LM385-2.5由第一穩(wěn)壓電橋、第二穩(wěn)壓電橋并聯(lián)組成，第一穩(wěn)壓電橋由可變電阻VRO、R2串聯(lián)組成，第二穩(wěn)壓電橋由可變電阻VRl與R3串聯(lián)組成，穩(wěn)壓芯片LM385-2.5接在太陽能充電控制器與蓄電池正極的節(jié)點(diǎn)間；比較器LM393的3腳(第一反向輸入端與第一穩(wěn)壓電橋的可變電阻VRO與R2之間的節(jié)點(diǎn)連接，比較器LM393的2腳(第一正向輸入端“ + ”)接2.5V參考電壓，比較器LM393的I腳(第一輸出端)與三極管Ql的基極連接；比較器LM393的6腳(第二反向輸入端與第二穩(wěn)壓電橋的可變電阻VRl與R3之間的節(jié)點(diǎn)連接，比較器LM393的5腳(第二正向輸入端“+”)接
2.5V參考電壓，比較器LM393的7腳(第二輸出端)與三極管Q2的基極連接，三極管Ql的集電極與三極管Q2的基極連接，三極管Q2的發(fā)射極與集電極J連接；繼電器J的一組常閉接點(diǎn)接于太陽能充電控制器的輸出端和負(fù)載之間，繼電器J的一組常開接點(diǎn)接市電即220VAC/24VDC開關(guān)電源的24V輸出端，繼電器J的另一組常開接點(diǎn)串接入220VAC/24VDC開關(guān)電源的220VAC交流輸入電路中。
[0013]按上述方案，所述單片機(jī)處理模塊至少包括80C52單片機(jī)，紅外人體感應(yīng)模塊的信號(hào)輸出端與80C52單片機(jī)的P2.3 口連接，光強(qiáng)采集模塊的兩根信號(hào)線分別與80C52單片機(jī)的Pl.0、Pl.1 口線接，80C52單片機(jī)的P0.0?P0.7 口與控制面板的IXD顯示屏(的DO?D7端口)連接，LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊的LED調(diào)光單元的EN接口與80C52單片機(jī)的P2.2口連接，控制面板的矩陣鍵盤設(shè)有8根線、分別與80C52單片機(jī)的P3.0?P3.7 口連接。
[0014]按上述方案，所述紅外人體感應(yīng)模塊采用DYP-ME003人體感應(yīng)模塊，DYP-ME003人體感應(yīng)模塊的正負(fù)極分別與電源的正負(fù)極連接，DYP-ME003人體感應(yīng)模塊的信號(hào)輸出端與單片機(jī)處理模塊連接。
[0015]按上述方案，所述光強(qiáng)米集模塊米用光強(qiáng)傳感器BH1750,光強(qiáng)傳感器BH1750用于采集外部光強(qiáng)信號(hào)并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳遞給單片機(jī)處理模塊并在LCD顯示屏上顯示。
[0016]按上述方案，所述LED調(diào)光單元采用TI公司的tps61500LED驅(qū)動(dòng)芯片。
[0017]按上述方案，所述IXD顯示屏采用IXD1602液晶顯示屏。
[0018]按上述方案，所述舵機(jī)選用MG995舵機(jī)。
[0019]本發(fā)明的工作原理:通過光強(qiáng)采集模塊采集當(dāng)前室內(nèi)光強(qiáng)值，傳送給單片機(jī)處理模塊，單片機(jī)處理模塊一方面將該室內(nèi)光強(qiáng)值發(fā)送到控制面板上的LCD顯示屏實(shí)時(shí)顯示，便于監(jiān)測調(diào)節(jié)，另一方面用戶通過控制面板上的矩陣鍵盤設(shè)定所需的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值，單片機(jī)處理模塊通過比較實(shí)時(shí)的室內(nèi)光強(qiáng)值和用戶通過控制面板設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值調(diào)節(jié)LED燈的亮度，并調(diào)整太陽能電池板(百葉窗葉片)的轉(zhuǎn)角，進(jìn)而改變百葉窗的通光量，實(shí)現(xiàn)合理采光。太陽能電池板(百葉窗葉片)的轉(zhuǎn)角是由單片機(jī)處理模塊驅(qū)動(dòng)舵機(jī)完成的。當(dāng)舵機(jī)接收到單片機(jī)處理模塊的指令后，帶動(dòng)主動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)固定在太陽能電池板一側(cè)的連桿，太陽能電池板受連桿作用繞中心軸旋轉(zhuǎn)一定角度，從而改變太陽能電池板開閉程度，進(jìn)而控制通光量。發(fā)電供電單元是由太陽能電池板發(fā)電，經(jīng)太陽能充電控制器穩(wěn)壓后存儲(chǔ)在蓄電池中，為控制單元和燈具供電。蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路用以將市電引入系統(tǒng)，當(dāng)蓄電池電能不足時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)可以通過切換到市電正常工作和照明。室內(nèi)設(shè)置紅外人體感應(yīng)模塊，當(dāng)檢測不到人時(shí)切斷控制單元的電路，停止為控制單元供電；當(dāng)重新檢測到有人時(shí)，自動(dòng)為控制單元供電，開啟整個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人走燈滅，人來燈亮的智能化。
[0020]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下方面:
[0021]1、將太陽能電池板作為百葉窗葉片，太陽能轉(zhuǎn)化為電能，用于室內(nèi)照明系統(tǒng)供電，以太陽能為能源，與百葉窗巧妙的結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了對室內(nèi)公共場所的供電，使之兼?zhèn)湔诠夤δ芎桶l(fā)電功能，實(shí)現(xiàn)功能的集成創(chuàng)新；將普通對開式和百葉窗相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多種功能，可以滿足用戶的多樣性需求；
[0022]2、采用光強(qiáng)傳感器采集室內(nèi)光強(qiáng)值并將采集到的室內(nèi)光強(qiáng)值傳給控制單元，控制單元根據(jù)設(shè)定光強(qiáng)值自動(dòng)調(diào)節(jié)百葉窗葉片的開閉程度和室內(nèi)照明燈亮度，使室內(nèi)光強(qiáng)值保持相對穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)智能調(diào)光，避免燈光強(qiáng)度過強(qiáng)，減少用電浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能減排效果；
[0023]3、紅外傳感器感知人是否離開來控制燈的明與滅，從而解決人走燈亮、浪費(fèi)能源的現(xiàn)象；
[0024]4、整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，機(jī)械模塊、控制模塊、供電模塊等相互獨(dú)立，易于維修和更換，互換性強(qiáng)，可以應(yīng)用于城市高樓辦公室、圖書館、教室、博物館、醫(yī)院等需要將室內(nèi)光強(qiáng)保持在一定范圍內(nèi)的公共場所，未來還可以應(yīng)用于家庭，具有很好的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖2為本發(fā)明舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明控制單元控制舵機(jī)工作的流程示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明紅外人體感應(yīng)模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6為本發(fā)明光強(qiáng)采集模塊、單片機(jī)處理模塊、IXD顯示屏配合連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7為本發(fā)明單片機(jī)處理模塊控制舵機(jī)工作的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2中，1-主動(dòng)桿，2-連桿，3-太陽能電池板，4-長連桿，5-百葉窗邊框。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0034]參照圖1?圖2所示，本發(fā)明所述的光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，包括舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電供電單元和控制單元三大塊，
[0035]所述舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由舵機(jī)、主動(dòng)桿1、連桿2和長連桿4組成，舵機(jī)固定于百葉窗外框的一側(cè)，主動(dòng)桿I的一端與舵機(jī)連接(由舵機(jī)控制其轉(zhuǎn)動(dòng))，主動(dòng)桿I的另一端與連桿2連接，連桿2的另一端與長連桿4連接，長連桿4上設(shè)置有多個(gè)節(jié)點(diǎn)；
[0036]所述發(fā)電供電單元包括太陽能電池板3、太陽能充電控制器、蓄電池以及蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路，所述太陽能電池板3設(shè)置有多塊、每塊太陽能電池板3的一邊均對應(yīng)與長連桿4的一節(jié)點(diǎn)固接，且兩兩太陽能電池板3的兩端均連接在百葉窗邊框5內(nèi)、作為百葉窗葉片(兼?zhèn)湔诠夤δ芘c發(fā)電功能)，所述太陽能電池板3經(jīng)太陽能充電控制器與蓄電池連接形成充電回路，所述太陽能充電控制器與蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路連接；
[0037]所述控制單元包括單片機(jī)處理模塊、光強(qiáng)采集模塊、紅外人體感應(yīng)模塊、控制面板和LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊，所述光強(qiáng)采集模塊、紅外人體感應(yīng)模塊、控制面板和LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊均與單片機(jī)處理模塊通訊連接，所述光強(qiáng)采集模塊安裝在室內(nèi)、用于采集室內(nèi)光強(qiáng)值，并將室內(nèi)光強(qiáng)值傳遞給單片機(jī)處理模塊；所述紅外人體感應(yīng)模塊用于感應(yīng)室內(nèi)有無人員活動(dòng)，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)切斷或接通控制單元的供電；所述控制面板上設(shè)置有LCD1602液晶顯示屏和矩陣鍵盤，矩陣鍵盤用于輸入設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值，LCD1602液晶顯示屏用于顯示當(dāng)前采集的室內(nèi)光強(qiáng)值及用戶設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值；所述LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊包括LED燈及與其連接的LED調(diào)光單元；所述單片機(jī)處理模塊與舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的舵機(jī)通訊連接，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)連桿及太陽能電池板旋轉(zhuǎn)、通過調(diào)節(jié)太陽能電池板開閉程度控制通光量。單片機(jī)處理模塊接收光強(qiáng)傳感器傳來的室內(nèi)光強(qiáng)值，并將采集回的室內(nèi)光強(qiáng)值與用戶設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值進(jìn)行比較，控制單片機(jī)處理模塊發(fā)出適當(dāng)?shù)闹噶?，調(diào)控舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度，進(jìn)而控制太陽能電池板(百葉窗葉片)的角度即開閉程度，控制通光量，直到室內(nèi)光強(qiáng)保持在用戶設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值；當(dāng)單片機(jī)處理模塊檢測到室內(nèi)光強(qiáng)值不能滿足需求并且太陽能電池板(百葉窗葉片)已經(jīng)開到最大角度時(shí)，則打開LED燈并啟動(dòng)LED調(diào)光單元，調(diào)節(jié)LED燈亮度使室內(nèi)光強(qiáng)值滿足需求。控制單元控制舵機(jī)工作的流程如圖3所示。具體如下:當(dāng)采集的室內(nèi)光強(qiáng)值等于用戶在控制面板上所設(shè)定的判斷室內(nèi)光強(qiáng)情況的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值K時(shí)，保持原狀，重新采集室內(nèi)光強(qiáng)值；當(dāng)采集的室內(nèi)光強(qiáng)值小于K時(shí)，若太陽能電池板(百葉窗葉片)沒有全開，則單片機(jī)處理模塊控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使太陽能電池板(百葉窗葉片)打開到最大；若太陽能電池板(百葉窗葉片)已經(jīng)全開且單片機(jī)處理模塊檢測到室內(nèi)光強(qiáng)值不能滿足需求，則打開LED燈并啟動(dòng)LED調(diào)光單元，調(diào)節(jié)LED燈亮度使室內(nèi)光強(qiáng)值維持為K值；當(dāng)采集的室內(nèi)光強(qiáng)值大于K時(shí)，若LED燈已打開，則系統(tǒng)通過LED調(diào)光單元減小LED燈的亮度；若LED燈沒有打開，則通過單片機(jī)處理模塊控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使太陽能電池板(百葉窗葉片)逐漸減小其打開角度，直至室內(nèi)光強(qiáng)值等于K。
[0038]考慮到百葉窗工作環(huán)境和太陽能電池板性價(jià)比，所述太陽能電池板選用非晶硅電池板，所述蓄電池選用24V，15Ah的鉛酸免維護(hù)蓄電池。
[0039]所述太陽能充電控制器采用WS-AL MPPT1510A太陽能控制器，太陽能充電控制器負(fù)責(zé)蓄電池的充、放電管理:當(dāng)蓄電池電壓低時(shí)，自動(dòng)斷開負(fù)載、保護(hù)蓄電池；當(dāng)蓄電池充滿時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入PWM浮充狀態(tài)；當(dāng)光照不足時(shí)，關(guān)閉充電回路，避免蓄電池通過太陽能電池板放電，從而大幅延長蓄電池的使用壽命。
[0040]太陽能充電控制器的充放電工作狀態(tài)LED指示:
[0041].充電指示燈I支(charge),亮表示正在強(qiáng)力充電，閃動(dòng)表示正在浮動(dòng)充電,不亮表示充電已經(jīng)停止；
[0042].負(fù)荷指示燈I支(light)，亮表示有輸出，負(fù)載可以工作；不亮表示沒有輸出，負(fù)載不能工作；
[0043].電池電量指示燈I支,紅色表示欠壓,綠色表示充滿,黃色表示正常。
[0044]參照圖4所示，所述蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路接入的市電采用220VAC/24VDC開關(guān)電源，蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路由比較器LM393、穩(wěn)壓芯片LM385-2.5、三極管Ql、Q2，繼電器J組成，穩(wěn)壓芯片LM385-2.5由第一穩(wěn)壓電橋、第二穩(wěn)壓電橋并聯(lián)組成,第一穩(wěn)壓電橋由可變電阻VR0、R2串聯(lián)組成，第二穩(wěn)壓電橋由可變電阻VRl與R3串聯(lián)組成，穩(wěn)壓芯片LM385-2.5接在太陽能充電控制器與蓄電池正極的節(jié)點(diǎn)間；比較器LM393的3腳(第一反向輸入端與第一穩(wěn)壓電橋的可變電阻VRO與R2之間的節(jié)點(diǎn)連接，比較器LM393的2腳(第一正向輸入端“ + ”)接2.5V參考電壓，比較器LM393的I腳(第一輸出端)與三極管Ql的基極連接；比較器LM393的6腳(第二反向輸入端與第二穩(wěn)壓電橋的可變電阻VRl與R3之間的節(jié)點(diǎn)連接，比較器LM393的5腳(第二正向輸入端“ + ”)接2.5V參考電壓，比較器LM393的7腳(第二輸出端)與三極管Q2的基極連接，三極管Ql的集電極與三極管Q2的基極連接，三極管Q2的發(fā)射極與集電極J連接；繼電器J的一組常閉接點(diǎn)接于太陽能充電控制器的輸出端和負(fù)載之間，繼電器J的一組常開接點(diǎn)接市電即220VAC/24VDC開關(guān)電源的24V輸出端(保證照明系統(tǒng)優(yōu)先采用自身太陽能電池板所發(fā)的電能供電，當(dāng)太陽能電池板所發(fā)的電不足以供系統(tǒng)使用時(shí)再切換市電)，繼電器J的另一組常開接點(diǎn)串接入220VAC/24VDC開關(guān)電源的220VAC交流輸入電路中，這樣可實(shí)現(xiàn)蓄電池供電時(shí)，220VAC/24VDC開關(guān)電源不通電，避免220VAC/24VDC開關(guān)電源待機(jī)時(shí)不必要的功率損耗。該蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路由比較器LM393的穩(wěn)壓電橋分壓出的蓄電池電壓和穩(wěn)壓芯片LM385-2.5提供的基準(zhǔn)電壓，并利用三極管驅(qū)動(dòng)繼電器完成轉(zhuǎn)換。
[0045]實(shí)際生活中存在連續(xù)陰雨天氣，當(dāng)蓄電池電量不足時(shí)轉(zhuǎn)由市電供電顯得十分必要。當(dāng)蓄電池電量正常時(shí)，其電壓較高，通過VRl和R3電阻分壓后至比較器LM393的6腳電壓高于5腳的2.5V參考電壓(Vref)，比較器LM393的7腳輸出低電平，三極管Q2截止，繼電器J不動(dòng)作，負(fù)載由蓄電池供電，其通過太陽能充電控制器，由其輸出端，經(jīng)繼電器J的常閉觸點(diǎn)向負(fù)載供電；當(dāng)蓄電池電壓低于21.8V(可通過可變電阻VR2調(diào)節(jié))時(shí)(太陽能充電控制器過放保護(hù)電壓為21.3V)，比較器LM393的6腳電壓低于5腳電壓，比較器LM393的7腳輸出高電平，三極管Q2導(dǎo)通，繼電器J得電工作，太陽能充電控制器與負(fù)載斷開，市電即220VAC/24VDC開關(guān)電源經(jīng)過繼電器的常開觸點(diǎn)給負(fù)載供電，此時(shí)二極管Dl導(dǎo)通，拉低了比較器LM393的6腳電壓，即使蓄電池電壓高于21.8V，由于二極管Dl的箝位作用，三極管Q2仍保持導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)了自鎖功能，這種狀態(tài)下蓄電池電量不能滿足負(fù)載需求，轉(zhuǎn)由市電即220VAC/24VDC開關(guān)電源供電；只有當(dāng)蓄電池電壓經(jīng)重新充電恢復(fù)到23.1V時(shí)，經(jīng)VRO和R2分壓后至比較器LM393的3腳電壓高于2腳的2.5V參考電壓，LM393的I腳輸出高電平，三極管QI導(dǎo)通，拉低了三極管Q2基極電位，三極管Q2關(guān)斷，繼電器J斷電，恢復(fù)由蓄電池向負(fù)載供電。
[0046]比較器LM393的2腳、5腳接入的是由穩(wěn)壓芯片LM385-2.5提供的2.5V基準(zhǔn)電壓，與普通采用的穩(wěn)壓二極管相比具有更好的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的可靠性；由于比較器LM393輸出端接三極管Q1、Q2的基極，在I腳和7腳處安放的R4、R5為上拉電阻；二極管D2和電容Cl的設(shè)置，避免了斷電時(shí)繼電器線圈對電路的破壞；整個(gè)蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路直接由蓄電池供電，在蓄電池電壓降低到16V時(shí)仍能正常工作，可靠性高；蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路與蓄電池共地，與負(fù)載不共地，其通過繼電器J實(shí)現(xiàn)隔離。
[0047]所述單片機(jī)處理模塊至少包括80C52單片機(jī)，紅外人體感應(yīng)模塊的信號(hào)輸出端與80C52單片機(jī)的P2.3 口連接，光強(qiáng)采集模塊的兩根信號(hào)線分別與80C52單片機(jī)的Pl.0、Pl.1 口線接，80C52單片機(jī)的P0.0?P0.7 口與控制面板的IXD顯示屏的DO?D7端口連接，LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊的LED調(diào)光單元的EN接口與80C52單片機(jī)的P2.2 口連接，控制面板的矩陣鍵盤設(shè)有8根線、分別與80C52單片機(jī)的P3.0?P3.7 口連接。89C52單片機(jī)接收光強(qiáng)采集模塊的輸入信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部時(shí)鐘及中斷處理，向LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊的LED調(diào)光單元輸出控制信號(hào)、并在LCD顯示屏上顯示，同時(shí)89C52單片機(jī)持續(xù)檢測控制面板的矩陣鍵盤的輸入信號(hào)，判斷用戶的功能選擇及閾值設(shè)置。此外，89C52單片機(jī)記錄光強(qiáng)并與設(shè)定值進(jìn)行比較，通過PWM的占空比，調(diào)節(jié)舵機(jī)角度帶動(dòng)百葉窗機(jī)構(gòu)和LED燈亮度使室內(nèi)光強(qiáng)穩(wěn)定在一定范圍。
[0048]參照圖5所示，針對生活中“人走燈亮”現(xiàn)象對電能造成的巨大浪費(fèi)，所述控制單元還包括設(shè)置在室內(nèi)的紅外人體感應(yīng)模塊，所述紅外人體感應(yīng)模塊采用DYP-ME003人體感應(yīng)模塊，DYP-ME003人體感應(yīng)模塊的正負(fù)極分別與電源的正負(fù)極連接，DYP-ME003人體感應(yīng)模塊的信號(hào)輸出端與80C52單片機(jī)的P2.3 口連接；當(dāng)檢測到室內(nèi)無人時(shí)，其將自動(dòng)切斷控制系統(tǒng)的供電，該紅外人體感應(yīng)模塊靈敏度高，可靠性強(qiáng)，具有超低電壓工作模式，廣泛應(yīng)用于各類自動(dòng)感應(yīng)電器設(shè)備。當(dāng)室內(nèi)有人時(shí)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生AT，DYP-ME003人體感應(yīng)模塊采集溫度處理后輸出端產(chǎn)生高電平3.3V ;若無人或人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒有變化，DYP-ME003人體感應(yīng)模塊輸出端電平為0V。DYP-ME003人體感應(yīng)模塊通過檢測人體的活動(dòng)傳感，實(shí)驗(yàn)證明，DYP-ME003人體感應(yīng)模塊不加光學(xué)透鏡(也稱菲涅爾透鏡)，其檢測距離小于2m，而加上光學(xué)透鏡后，其檢測距離可大于7m，DYP-ME003人體感應(yīng)模塊通過三極管驅(qū)動(dòng)繼電器對控制單元供電進(jìn)行控制。
[0049]參照圖6所示，所述光強(qiáng)采集模塊采用光強(qiáng)傳感器BH1750，該芯片具有接口簡單、采用Iic總線技術(shù)、光譜范圍與人眼接近、且內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模塊對外部零件依賴性低等優(yōu)點(diǎn)，光強(qiáng)傳感器BH1750的兩根信號(hào)線分別與80C52單片機(jī)的Pl.0、Pl.1 口線接，光強(qiáng)傳感器BH1750用于采集外部光強(qiáng)信號(hào)并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳遞給單片機(jī)處理模塊并在LCD1602液晶顯示屏上顯示。
[0050]所述LED調(diào)光單元采用TI公司的tps61500LED驅(qū)動(dòng)芯片，tps61500LED驅(qū)動(dòng)芯片的EN接口與80C52單片機(jī)的P2.2 口連接，該芯片輸入電壓廣(2.6?18V)、輸出電流大(帶FET的3A電流開關(guān))、5Vin支持4個(gè)3W的LED燈、寬泛的開關(guān)頻率范圍(200kHZ?
2.2MHz)、亮度可調(diào)、效率高達(dá)93% ；tps61500LED驅(qū)動(dòng)芯片調(diào)節(jié)LED燈亮度原理:通過調(diào)節(jié)PWM占空比改變LED燈輸出端的電流值，從而達(dá)到改變室內(nèi)光強(qiáng)值的目的。
[0051]80C52單片機(jī)控制舵機(jī)仿真圖如圖7所示。根據(jù)對電池板工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及所需力矩大小的分析計(jì)算，所述舵機(jī)選用MG995舵機(jī)作為動(dòng)力源，舵機(jī)有兩根電源線和一根信號(hào)線共三根線，其工作原理:單片機(jī)處理模塊的80C52單片機(jī)通過舵機(jī)的一根信號(hào)線即控制線輸入一個(gè)寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號(hào)，方波脈沖信號(hào)的周期為20ms (即頻率為50Hz)，當(dāng)方波脈沖信號(hào)的脈沖寬度改變時(shí)，舵機(jī)轉(zhuǎn)軸的角度發(fā)生改變，角度變化與脈沖寬度的變化成正比。
[0052]舵機(jī)參數(shù)如表I所示。
[0053]表I舵機(jī)參數(shù)
[0054] 性能參數(shù)丄作扭矩 13kg‘cm反應(yīng)轉(zhuǎn)速 53^62r/min使用溫度 -30?-60Γ最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度 180°_操作速度_0-17s/60°_
[0055]本發(fā)明工作時(shí)，通過光強(qiáng)采集模塊采集當(dāng)前室內(nèi)光強(qiáng)值，傳送給單片機(jī)處理模塊，單片機(jī)處理模塊一方面將該室內(nèi)光強(qiáng)值發(fā)送到控制面板上的IXD顯示屏實(shí)時(shí)顯示，便于監(jiān)測調(diào)節(jié)，另一方面用戶通過控制面板上的矩陣鍵盤設(shè)定所需的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值，單片機(jī)處理模塊通過比較實(shí)時(shí)的室內(nèi)光強(qiáng)值和用戶通過控制面板設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值調(diào)節(jié)LED燈的亮度，并調(diào)整太陽能電池板(百葉窗葉片)的轉(zhuǎn)角，進(jìn)而改變百葉窗的通光量，實(shí)現(xiàn)合理采光。太陽能電池板(百葉窗葉片)的轉(zhuǎn)角是由單片機(jī)處理模塊驅(qū)動(dòng)舵機(jī)完成的。當(dāng)舵機(jī)接收到單片機(jī)處理模塊的指令后，帶動(dòng)主動(dòng)桿I旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)桿I的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)固定在太陽能電池板3 一側(cè)的連桿2，太陽能電池板3受連桿2作用繞中心軸旋轉(zhuǎn)一定角度，從而改變太陽能電池板3開閉程度，進(jìn)而控制通光量。發(fā)電供電單元是由太陽能電池板發(fā)電，經(jīng)太陽能充電控制器穩(wěn)壓后存儲(chǔ)在蓄電池中，為控制單元和燈具供電。蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路用以將市電引入系統(tǒng)，當(dāng)蓄電池電能不足時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)可以通過切換到市電正常工作和照明。還增加了紅外人體感應(yīng)模塊，當(dāng)檢測不到人時(shí)切斷控制單元的電路，停止為控制單元供電；當(dāng)重新檢測到有人時(shí)，自動(dòng)為控制單元供電，開啟整個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人走燈滅，人來燈亮的智能化。整個(gè)系統(tǒng)能最大程度地利用自然光，既防止了光污染和過度照明，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能發(fā)電。
[0056]以上所述的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，其特征在于:包括舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電供電單元和控制單兀二大塊， 所述舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由舵機(jī)、主動(dòng)桿、連桿和長連桿組成，舵機(jī)固定于百葉窗外框的一偵U，主動(dòng)桿的一端與舵機(jī)連接，主動(dòng)桿的另一端與連桿連接，連桿的另一端與長連桿連接，長連桿上設(shè)置有多個(gè)節(jié)點(diǎn)； 所述發(fā)電供電單元包括太陽能電池板、太陽能充電控制器、蓄電池以及蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路，所述太陽能電池板設(shè)置有多塊、每塊太陽能電池板的一邊均對應(yīng)與長連桿的一節(jié)點(diǎn)固接，且兩兩太陽能電池板的兩端均連接在百葉窗邊框內(nèi)、作為百葉窗葉片，所述太陽能電池板經(jīng)太陽能充電控制器與蓄電池連接形成充電回路，所述太陽能充電控制器與蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路連接； 所述控制單元包括單片機(jī)處理模塊、光強(qiáng)采集模塊、紅外人體感應(yīng)模塊、控制面板和LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊，所述光強(qiáng)采集模塊、紅外人體感應(yīng)模塊、控制面板和LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊均與單片機(jī)處理模塊通訊連接，所述光強(qiáng)采集模塊安裝在室內(nèi)、用于采集室內(nèi)光強(qiáng)值，并將室內(nèi)光強(qiáng)值傳遞給單片機(jī)處理模塊；所述紅外人體感應(yīng)模塊用于感應(yīng)室內(nèi)有無人員活動(dòng)，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)切斷或接通控制單元的供電；所述控制面板上設(shè)置有LCD顯示屏和矩陣鍵盤，矩陣鍵盤用于輸入設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值，LCD顯示屏用于顯示當(dāng)前采集的室內(nèi)光強(qiáng)值及用戶設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)值；所述LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊包括LED燈及與其連接的LED調(diào)光單元；所述單片機(jī)處理模塊與舵機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的舵機(jī)通訊連接，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)連桿及太陽能電池板旋轉(zhuǎn)、通過調(diào)節(jié)太陽能電池板開閉程度控制通光量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能電池板選用非晶硅電池板，所述蓄電池選用24V，15Ah的鉛酸免維護(hù)蓄電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能充電控制器采用WS-AL MPPT151A太陽能控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池市電轉(zhuǎn)換電路由比較器LM393、穩(wěn)壓芯片LM385-2.5、三極管Ql、Q2，繼電器J組成，穩(wěn)壓芯片LM385-2.5由第一穩(wěn)壓電橋、第二穩(wěn)壓電橋并聯(lián)組成，第一穩(wěn)壓電橋由可變電阻VRO、R2串聯(lián)組成，第二穩(wěn)壓電橋由可變電阻VRl與R3串聯(lián)組成，穩(wěn)壓芯片LM385-2.5接在太陽能充電控制器與蓄電池正極的節(jié)點(diǎn)間；比較器LM393的3腳與第一穩(wěn)壓電橋的可變電阻VRO與R2之間的節(jié)點(diǎn)連接，比較器LM393的2腳接2.5V參考電壓，比較器LM393的I腳與三極管Ql的基極連接；比較器LM393的6腳與第二穩(wěn)壓電橋的可變電阻VRl與R3之間的節(jié)點(diǎn)連接，比較器LM393的5腳接2.5V參考電壓，比較器LM393的7腳與三極管Q2的基極連接，三極管Ql的集電極與三極管Q2的基極連接，三極管Q2的發(fā)射極與集電極J連接；繼電器J的一組常閉接點(diǎn)接于太陽能充電控制器的輸出端和負(fù)載之間，繼電器J的一組常開接點(diǎn)接市電即220VAC/24VDC開關(guān)電源的24V輸出端，繼電器J的另一組常開接點(diǎn)串接入220VAC/24VDC開關(guān)電源的220VAC交流輸入電路中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)處理模塊至少包括80C52單片機(jī)，紅外人體感應(yīng)模塊的信號(hào)輸出端與80C52單片機(jī)的P2.3 口連接，光強(qiáng)采集模塊的兩根信號(hào)線分別與80C52單片機(jī)的Pl.0,Pl.1 口線接，80C52單片機(jī)的P0.0?P0.7 口與控制面板的IXD顯示屏連接，LED驅(qū)動(dòng)調(diào)光模塊的LED調(diào)光單元的EN接口與80C52單片機(jī)的P2.2 口連接，控制面板的矩陣鍵盤設(shè)有8根線、分別與80C52單片機(jī)的P3.0?P3.7 口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外人體感應(yīng)模塊采用DYP-ME003人體感應(yīng)模塊，DYP-ME003人體感應(yīng)模塊的正負(fù)極分別與電源的正負(fù)極連接，DYP-ME003人體感應(yīng)模塊的信號(hào)輸出端與單片機(jī)處理模塊連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，其特征在于:所述光強(qiáng)采集模塊采用光強(qiáng)傳感器BH1750，光強(qiáng)傳感器BH1750用于采集外部光強(qiáng)信號(hào)并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳遞給單片機(jī)處理模塊并在IXD顯示屏上顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，其特征在于:所述LED調(diào)光單元采用TI公司的tps61500LED驅(qū)動(dòng)芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，其特征在于:所述LCD顯示屏采用IXD1602液晶顯示屏。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控百葉窗發(fā)電照明系統(tǒng)，其特征在于:所述舵機(jī)選用MG995舵機(jī)。
【文檔編號(hào)】E06B7/086GK104131763SQ201410344265
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】吳坤, 王杜, 李文瑤 申請人:吳坤, 王杜, 李文瑤