專利名稱：風(fēng)光互補(bǔ)控制器數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能、風(fēng)能、風(fēng)光互補(bǔ)控制器的數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)。更具
體地說(shuō)特別涉及太陽(yáng)能、風(fēng)能、風(fēng)光互補(bǔ)能源的發(fā)電、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集與數(shù)字化顯示。
背景技術(shù)：
能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)新能源和可再生能源，是緩解 能源矛盾的重要措施，是世界各國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略決策，隨著風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能 發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展，越來(lái)越多的小型和家用的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)被應(yīng) 用到實(shí)際生活中，此類系統(tǒng)普遍采用的結(jié)構(gòu)形式為具有1、能量采集設(shè)備，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、 太陽(yáng)能電池板；2、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備具有整流、濾波等功能的充放電控制器；3、能量存儲(chǔ)設(shè) 備蓄電池、超級(jí)電容等；4、負(fù)載主要包括直流負(fù)載和通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換的交流負(fù)載。將此 四部分結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)品即可組成一個(gè)小型的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。但是，在這一結(jié)構(gòu) 形式中，由于受到各廠家獨(dú)立生產(chǎn)的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)其它功能模塊的整合，因此導(dǎo)致家用小 型可再生能源系統(tǒng)缺乏相關(guān)的檢測(cè)功能，使得在其普及過(guò)程中遇到諸如故障狀態(tài)難以發(fā) 現(xiàn)、故障部件無(wú)法判斷、以及系統(tǒng)工作環(huán)境是否滿足系統(tǒng)工作要求等無(wú)法判斷的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種風(fēng)光互補(bǔ)控制器 數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)，以期能夠隨時(shí)檢測(cè)并顯示系統(tǒng)狀態(tài)。 本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案 本實(shí)用新型風(fēng)光互補(bǔ)控制器數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是設(shè)置 —電壓電流采集電路，是將分壓限流電路分別設(shè)置在風(fēng)光互補(bǔ)控制的風(fēng)機(jī)整流濾 波后的直流電壓電路以及太陽(yáng)能充電電路中，按照設(shè)置的比例采集出0-5V的隨輸入電壓 線性變化的采集信號(hào)； — LCD顯示電路，是通過(guò)與單片機(jī)的串行通訊，將系統(tǒng)采集信號(hào)進(jìn)行顯示； —聲音報(bào)警電路，所述報(bào)警電路的控制端與單片機(jī)相連，在單片機(jī)識(shí)別到異常工
作狀態(tài)時(shí)，以單片機(jī)輸出信號(hào)觸發(fā)聲音報(bào)警電路； —控制中心，控制單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換引腳和I/0引胸，將所述采集電路采集的模擬 電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓電流信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)包括LCD顯示電路和聲音報(bào)警電路在內(nèi)的 各功能模塊執(zhí)行相關(guān)的操作。 本實(shí)用新型風(fēng)光互補(bǔ)控制器數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于所述電壓電
流采集電路中的分壓限流電路采用由濾波電容和分壓電阻組成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)。 本實(shí)用新型風(fēng)光互補(bǔ)控制器數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于設(shè)置外部鍵
盤(pán)并設(shè)置外部鍵盤(pán)掃描電路，所述控制中心通過(guò)對(duì)外部鍵盤(pán)掃描電路進(jìn)行掃描，以確認(rèn)按
鍵是否按下，并以按鍵是否按下確定是否執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和顯示的功能。[0012] 本實(shí)用新型用于風(fēng)能、光能及風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電和電能存儲(chǔ)設(shè)備的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與顯 示，通過(guò)設(shè)置風(fēng)力電壓電流檢測(cè)電路、太陽(yáng)能電壓電流檢測(cè)電路、蓄電池電壓電流檢測(cè)電路 以及用于監(jiān)控各檢測(cè)電路的控制中心，采集溫度傳感器輸出信號(hào)，進(jìn)而對(duì)各功能模塊的工 作狀態(tài)進(jìn)行判斷，在出現(xiàn)故障或不滿足工作條件時(shí)進(jìn)行報(bào)警，并將各功能模塊的工作狀態(tài) 進(jìn)行顯示，與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在 1、本實(shí)用新型可以同時(shí)對(duì)系統(tǒng)中各功能模塊進(jìn)行檢測(cè)，具有設(shè)備故障報(bào)警功能， 并可實(shí)時(shí)顯示所采集的數(shù)據(jù)信息。 2、本實(shí)用新型以單片機(jī)為控制中心，可以設(shè)置為當(dāng)確定需要進(jìn)行檢測(cè)時(shí)按下按
鍵，通過(guò)鍵盤(pán)掃描電路，控制中心掃描到按鍵信號(hào)后系統(tǒng)才進(jìn)入顯示狀態(tài)和進(jìn)行檢測(cè)操作，
這種控制方式可以減少系統(tǒng)功耗，保證不影響發(fā)電系統(tǒng)的正常工作。 3、本實(shí)用新型系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有很強(qiáng)的推廣性和實(shí)用性。 4、本實(shí)用新型可以適用于太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、風(fēng)力供電系統(tǒng)、風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的
能源存儲(chǔ)領(lǐng)域 5、本實(shí)用新型設(shè)備操作簡(jiǎn)單，可以設(shè)置為中文顯示，便于數(shù)據(jù)的讀取和對(duì)設(shè)備運(yùn) 行狀態(tài)進(jìn)行記錄。

圖1為本實(shí)用新型原理框圖。 圖2為本實(shí)用新型蓄電池電壓采集電路原理圖。 圖3為本實(shí)用新型風(fēng)機(jī)直流部分及太陽(yáng)能電壓采集電路原理圖。 圖4為本實(shí)用新型單片機(jī)與顯示屏串行通信時(shí)序圖。 圖5為鍵盤(pán)掃描電路圖 圖6為本實(shí)用新型單片機(jī)軟件部分程序流程圖具體實(shí)施方式參見(jiàn)圖l，設(shè)置以單片機(jī)Atmega8為核心的數(shù)據(jù)處理和顯示驅(qū)動(dòng)的控制中心，當(dāng)檢 測(cè)到檢測(cè)按鍵按下后，執(zhí)行啟動(dòng)操作，將風(fēng)機(jī)發(fā)電經(jīng)AC-DC和整流濾波電路后得到的直流 分量與太陽(yáng)能發(fā)電的直流分量經(jīng)電壓電流采集電路傳送至單片機(jī)，用于采集風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能 板發(fā)電工作狀態(tài)。并以此來(lái)判斷工作是否異常，如果異常，則通過(guò)報(bào)警電路，輸出報(bào)警，提示 并顯示異常部件。如果正常則顯示正常工作的電壓電流信息。對(duì)蓄電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，顯 示其電壓和電池充電狀態(tài)，顯示系統(tǒng)工作環(huán)境溫度。 圖2所示為蓄電池電壓采集電路，對(duì)于蓄電池電壓Ul，利用電阻Rl和R2組成的分 壓電路，取R2上的電壓，將其與VCC比較。高于電源電壓VCC時(shí)，二極管D1將導(dǎo)通，此時(shí)， 單片機(jī)ADC引腳被拉至高電平；低于基準(zhǔn)地GND電壓時(shí)，二極管D2導(dǎo)通，單片機(jī)ADC引腳被 拉低到低電平；當(dāng)輸入電壓在地電位和VCC之間時(shí)，單片機(jī)ADC引腳檢測(cè)分壓電阻R2上的 端電壓。 圖3所示是以LED燈D5指示光伏電壓U2輸入是否為正常，當(dāng)太陽(yáng)能正常輸入時(shí)， LED燈D5點(diǎn)亮。由電阻R3和R4組成分壓電路，單片機(jī)ADC2引腳檢測(cè)電阻R4上的分壓； 電容C4用于保證該引腳的檢測(cè)輸入不會(huì)突變，穩(wěn)壓管D4用于保護(hù)單片機(jī)ADC2引腳上的電壓不至于過(guò)高。 圖4所示，12864型LCD液晶模塊驅(qū)動(dòng)需有三個(gè)引腳的控制信號(hào)，分別通過(guò)CS片選信號(hào)選中顯示屏，在SCLK時(shí)鐘信號(hào)條件下，SID引腳每三個(gè)字節(jié)脈沖信號(hào)內(nèi)傳輸一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)或操作指令，從而顯示檢測(cè)到的電壓數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，此操作由單片機(jī)I/O引腳完成。 圖5所示，鍵盤(pán)掃描電路，通過(guò)上拉電阻Rl和R2串聯(lián)常開(kāi)按鈕，組成鍵盤(pán)掃描硬件電路，與單片機(jī)4個(gè)I/O 口連接，通過(guò)對(duì)PD1與PD2分別輸入低電平，檢測(cè)PD3， PD4 口電
平變化來(lái)判斷哪個(gè)鍵被按下，來(lái)確定是否執(zhí)行對(duì)應(yīng)操作。[0029] 參見(jiàn)圖6，本實(shí)用新型系統(tǒng)運(yùn)行程序?yàn)槿缦?單片機(jī)通電后，自動(dòng)運(yùn)行初始化程序，對(duì)外圍按鍵進(jìn)行鍵盤(pán)掃描以確定是否有按鍵按下，當(dāng)有按鍵按下，則執(zhí)行程序?qū)﹄妷弘娏鞑杉娐匪蛠?lái)的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，判斷是否有故障。如果有故障則輸出報(bào)警控制信號(hào)，并執(zhí)行LCD發(fā)送控制命令執(zhí)行顯示操作，將故障類型以數(shù)據(jù)格式發(fā)送到顯示屏。如果沒(méi)有故障，則執(zhí)行顯示當(dāng)前電壓、設(shè)備工作溫度的程序。
權(quán)利要求一種風(fēng)光互補(bǔ)控制器數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)，其特征是設(shè)置一電壓電流采集電路，是將分壓限流電路分別設(shè)置在風(fēng)光互補(bǔ)控制的風(fēng)機(jī)整流濾波后的直流電壓電路以及太陽(yáng)能充電電路中，按照設(shè)置的比例采集出0-5V的隨輸入電壓線性變化的采集信號(hào)；一LCD顯示電路，是通過(guò)與單片機(jī)的串行通訊，將系統(tǒng)采集信號(hào)進(jìn)行顯示；一聲音報(bào)警電路，所述報(bào)警電路的控制端與單片機(jī)相連，在單片機(jī)識(shí)別到異常工作狀態(tài)時(shí)，以單片機(jī)輸出信號(hào)觸發(fā)聲音報(bào)警電路；一控制中心，控制單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換引腳和I/O引腳，將所述采集電路采集的模擬電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓電流信號(hào)，并驅(qū)動(dòng)包括LCD顯示電路和聲音報(bào)警電路在內(nèi)的各功能模塊執(zhí)行相關(guān)的操作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補(bǔ)控制器數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)，其特征是所述電壓電流采集電路中的分壓限流電路采用由濾波電容和分壓電阻組成的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)光互補(bǔ)控制器數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)，其特征是設(shè)置外部鍵盤(pán)并設(shè)置外部鍵盤(pán)掃描電路，所述控制中心通過(guò)對(duì)外部鍵盤(pán)掃描電路進(jìn)行掃描，以確認(rèn)按鍵是否按下，并以按鍵是否按下確定是否執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和顯示的功能。
專利摘要風(fēng)光互補(bǔ)控制器數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)，其特征是以單片機(jī)為核心的控制中心，通過(guò)電壓采集電路采集電壓參數(shù)，通過(guò)溫度采集電路采集系統(tǒng)的工作環(huán)境溫度，并將當(dāng)前控制器的工作狀態(tài)以中英文和數(shù)字的形式顯示到顯示屏中，在檢測(cè)到異常工作狀態(tài)時(shí)通過(guò)控制核心發(fā)出報(bào)警驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)出聲音報(bào)警。本實(shí)用新型將風(fēng)光互補(bǔ)控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行中文顯示，異常狀態(tài)報(bào)警，以方便獲取風(fēng)光互補(bǔ)控制器的工作情況并為對(duì)控制器故障的工作狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)提供依據(jù)。
文檔編號(hào)H02N6/00GK201550044SQ20092018030
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者嚴(yán)兵, 莢如貴, 閆曉冬 申請(qǐng)人:安徽風(fēng)日光電科技有限責(zé)任公司