一種太陽能路燈控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種太陽能路燈控制器，它主要包括太陽能電池板、蓄電池組、負(fù)載、MCU電腦主控制器、PWM功率驅(qū)動(dòng)電路、溫度傳感器、輸出保護(hù)電路、龜流采樣電路等。該控制器是新一代多功能低成本的太陽能電源(路燈)控制器，代表最新光伏技術(shù)發(fā)展水平，專為小型太陽能獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，自動(dòng)控制充電和放電過程?？刂破鞯腜WM蓄電池充電過程是經(jīng)過優(yōu)化的，能夠延長蓄電池壽命，改善系統(tǒng)性能。其全面的自測功能和電子保護(hù)功能可以避免由于安裝錯(cuò)誤和系統(tǒng)故障而導(dǎo)致的控制器損壞。主要應(yīng)用于負(fù)載長期需要自動(dòng)供電或人工手動(dòng)控制負(fù)載開關(guān)的系統(tǒng)中。
【專利說明】，但存在如下問題:
客，當(dāng)蓄電池電壓上升到過充電壓時(shí)(此時(shí)電回路，然而由于蓄電池內(nèi)阻的作用，斷開電回路接通及斷開用電負(fù)載后，同樣由于蓄此反復(fù)，充電控制器極易產(chǎn)生振蕩，不但使司時(shí)在給蓄電池充電時(shí)，大電流會(huì)造成能量電壽命縮短，但是以小電流充電就需要很長蓄電池容量的恢復(fù)也不同。
蓄電池充滿后，為保護(hù)蓄電池，對(duì)太陽能電1板陣列的節(jié)溫過高，容易損壞太陽能電池
[中，采用串入二極管的方式防止反接和防I損耗很大，降低了控制器的效率。
〔陽能直流路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使用了專用的電丨勺充放電進(jìn)行控制，避免太陽能電池板能量蓉采用一鍵式輕觸開關(guān)，完成所有操作及設(shè)[0010]一種太陽能路燈控制器，用于控制太陽能電池向蓄電池充電并向負(fù)載供電，其特征在于:包括太陽能電池板①、輸入防雷保護(hù)②、太陽能電池板電壓采樣③、蓄電池電壓采樣④、PWM功率驅(qū)動(dòng)電路⑤、MCU電腦主控制器⑥、溫度傳感器⑦、輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)③、電流傳感器⑨、保險(xiǎn)絲⑩、蓄電池組?、充電控制回路和放電控制回路；
[0011]太陽能電池板①的正極、蓄電池的正極和負(fù)載的正極連在一起，太陽能電池板的正極和負(fù)極之間接有瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS②，對(duì)控制器進(jìn)行防雷擊保護(hù)或瞬時(shí)過壓保護(hù)；
[0012]太陽能電池板①通過功率管Ql和功率管Q2兩個(gè)串聯(lián)連接的MOSFET連接到蓄電池組上，蓄電池組再通過功率管Q3連接輸出與外部負(fù)載相連；
[0013]太陽能電池板電壓采樣③、蓄電池電壓采樣④、溫度傳感器⑦和電流傳感器⑨的信號(hào)傳送到MCU電腦主控制器⑥進(jìn)行處理，MCU電腦主控制器⑥處理后對(duì)PWM功率驅(qū)動(dòng)電路⑤和輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)⑧進(jìn)行控制。
[0014]進(jìn)一步地，功率管Ql的源極S接在太陽能電池板①的負(fù)端，功率管Ql的漏極D與功率管Q2的漏極D相連接，功率管Q2的源極S通過保險(xiǎn)絲⑩與蓄電池的負(fù)極相連接，蓄電池組?的負(fù)極通過保險(xiǎn)絲⑩與電流傳感器⑨連接，電流傳感器⑨與功率管Q3的源極S連接在一起，功率管Q3的漏極D再與輸出外部負(fù)載的負(fù)極相連接，太陽能電池板①的正端與蓄電池的正端和外部輸出負(fù)載的正端連接在一起。
[0015]進(jìn)一步地，充電控制回路采用功率管Ql與功率管Q2串聯(lián)組成的開關(guān)控制回路對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電，通過功率管Q3與負(fù)載相連組成的開關(guān)控制蓄電池組的放電回路。
[0016]進(jìn)一步地，太陽能電池板電壓采樣③通過電阻分壓對(duì)太陽能電池板①的電壓進(jìn)行采樣，通過精密電阻分壓對(duì)蓄電池組電壓進(jìn)行采樣，通過溫度傳感器⑦對(duì)環(huán)境溫度和控制器自身溫度進(jìn)行檢測，電流傳感器⑨對(duì)輸出的負(fù)載電流進(jìn)行檢測。
[0017]進(jìn)一步地，太陽能電池板電壓的檢測、蓄電池電壓檢測和環(huán)境溫度檢測都是通過外接檢測電路后與單片機(jī)相連接，單片機(jī)為ATMEGA88PA。
[0018]進(jìn)一步地，太陽能路燈控制器中，負(fù)載控制包括一個(gè)MOSFET功率管和采樣電阻將負(fù)載與控制器連接起來，通過采樣電阻控制負(fù)載短路或過載保護(hù)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的顯著效益體現(xiàn)在:
[0020]I)采用精密電阻分壓對(duì)太陽能電池板、蓄電池進(jìn)行電壓采樣，電路結(jié)構(gòu)簡單，采樣結(jié)果精確。
[0021]2)用MOSFET功率管串聯(lián)連接進(jìn)行充電和防反作用，采用PWM脈沖方式對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，使得整個(gè)控制器的充電效率得到提高，同時(shí)減小開關(guān)損耗。
[0022]3)通過溫敏電阻對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行采樣，降低了控制器的成本，同時(shí)通過采樣值來對(duì)蓄電池的充電電壓進(jìn)行補(bǔ)償，提高了蓄電池的使用壽命。
[0023]4)采用了精密電阻作為采樣電阻，對(duì)放電回路的電流進(jìn)行采樣，從而對(duì)負(fù)載的過載、短路等故障進(jìn)行保護(hù)，提高控制器的安全性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定，在附圖中:[0025]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本實(shí)用新型的充電控制電路的原理圖；
[0027]圖3為本實(shí)用新型的放電控制電路的原理圖；
[0028]圖4為本實(shí)用新型的電壓采樣電路原理圖；
[0029]圖5為本實(shí)用新型的環(huán)境溫度采樣電壓原理圖；
[0030]圖6為本實(shí)用新型的PWM功率驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型，在此本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例以及說明用來解釋本實(shí)用新型，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
[0032]圖1所示實(shí)施例一種太陽能路燈控制器由充電控制回路和放電控制回路組成，包括太陽能電池板①、輸入防雷保護(hù)②、太陽能電池板電壓采樣、蓄電池電壓采樣、PWM功率驅(qū)動(dòng)電路、MCU電腦主控制器、溫度傳感器、輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)、電流傳感器⑨、保險(xiǎn)絲⑩、蓄電池組?等幾個(gè)部分組成。
[0033]圖2所示實(shí)施例一種太陽能路燈控制器充電控制回路由太陽能電池板電壓采樣③和蓄電池電壓采樣④分別對(duì)太陽能電池板和蓄電池的電壓進(jìn)行采樣后傳輸?shù)組CU電腦主控制器⑥；通過MCU電腦主控制器⑥的運(yùn)算輸出PWM控制信號(hào)控制功率管Ql和功率管Q2來對(duì)蓄電池進(jìn)行不同階段的脈沖式充電方式；功率管Ql和功率管Q2串聯(lián)連接，其連接方式由圖1所示，功率管Ql的源極S接在太陽能電池板①的負(fù)端，功率管Ql的漏極D與功率管Q2的漏極D相連接，功率管Q2的源極S通過保險(xiǎn)絲⑩與蓄電池的負(fù)極相連接；其中功率管Q2主要是防止蓄電池組給太陽能電池板充電，傳統(tǒng)的電路用的是二極管防反作用，這里功率管Q2采用MOSFET可以減少電路的功率損耗，提高整機(jī)的充電效率。
[0034]圖3所示實(shí)施例一種太陽能路燈控制器放電控制有三種控制方式，分別是手動(dòng)模式、定時(shí)模式、雙時(shí)段模式控制蓄電池對(duì)負(fù)載供電。手動(dòng)模式是通過控制器的按鍵設(shè)置放電的三種模式，當(dāng)設(shè)置為手動(dòng)模式時(shí)，通過按下按鍵向MCU電腦主控制器⑥發(fā)出信號(hào)，MCU電腦主控制器⑥接受到按鍵信號(hào)后再判斷此時(shí)蓄電池的狀態(tài)判斷是否開通或關(guān)斷負(fù)載，按下一次改變一次負(fù)載的狀態(tài)。定時(shí)模式是通過按鍵設(shè)置為定時(shí)模式下，其負(fù)載開通時(shí)間可由用戶自己設(shè)定，負(fù)載開通時(shí)間需要通過太陽能電池板電壓采樣③將太陽能電池板電壓采樣輸入給MCU電腦主控制器⑥，MCU電腦主控制器⑥再根據(jù)設(shè)定好的電壓閾值進(jìn)行判斷，當(dāng)采樣到的太陽能電池板的電壓值低于設(shè)定的閾值電壓時(shí)認(rèn)為是夜晚，此時(shí)通過MCU電腦主控制器⑥輸出信號(hào)給功率管Q3的門極控制Q3導(dǎo)通，開通負(fù)載。雙時(shí)段模式通過按鍵設(shè)置為雙時(shí)段模式，通過太陽能電池板電壓采樣③將太陽能電池板電壓采樣輸入給MCU電腦主控制器⑥，MCU電腦主控制器⑥再根據(jù)設(shè)定好的電壓閾值進(jìn)行判斷，當(dāng)采樣到的太陽能電池板的電壓值低于設(shè)定的黑夜閾值電壓時(shí)認(rèn)為是夜晚到來，此時(shí)通過MCU電腦主控制器⑥輸出信號(hào)給功率管Q3的門極控制Q3導(dǎo)通，開通負(fù)載，一段時(shí)間后關(guān)閉負(fù)載，天亮前再開通負(fù)載一段時(shí)間，當(dāng)采樣到的太陽能電池板的電壓值高于設(shè)定的天亮閾值電壓時(shí)認(rèn)為是白天到來，關(guān)閉負(fù)載。控制器會(huì)自動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)際的天黑到天亮的持續(xù)時(shí)間，以適應(yīng)季節(jié)的變化。
[0035]圖4所示實(shí)施例一種太陽能路燈控制器電壓采樣電路，圖中通過精密電阻分壓后采樣到單片機(jī)的模擬輸入通道中，通過圖4電路分別得到太陽能電池板的電壓和蓄電池組的電壓。
[0036]圖5所示實(shí)施例一種太陽能路燈控制器的溫度檢測電路，采用溫敏電阻作為溫度傳感器⑦來檢測環(huán)境溫度，根據(jù)蓄電池的溫度特性，根據(jù)不同的環(huán)境溫度對(duì)蓄電池的充電電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)碾妷貉a(bǔ)償，這樣提高了蓄電池的使用壽命，利用此電路簡單實(shí)用，降低了整個(gè)控制器的成本。
[0037]圖6所示實(shí)施例一種太陽能路燈控制器的PWM功率驅(qū)動(dòng)電路，控制器的驅(qū)動(dòng)電路采用推挽輸出方式，使得導(dǎo)通損耗小，輸出轉(zhuǎn)換功率提高。
[0038]整個(gè)太陽能路燈控制器裝置詳細(xì)工作原理如下:
[0039]當(dāng)太陽光照射到太陽能電池板上，太陽能電池板吸收光能并將其轉(zhuǎn)換成電能，再通過太陽能路燈控制器給蓄電池充電，將轉(zhuǎn)換的電能存儲(chǔ)在蓄電池中，當(dāng)夜晚時(shí)再通過太陽能路燈控制器對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，太陽能路燈控制器主要就是對(duì)蓄電池的充電和放電進(jìn)行管理，同時(shí)該控制器還具有全面的自測功能和自動(dòng)保護(hù)措施可以避免由于安裝錯(cuò)誤和系統(tǒng)故障而導(dǎo)致控制器損壞，控制器具有浪涌、超溫、過充、過放、過載、短路保護(hù)和獨(dú)特的防反接等全自動(dòng)保護(hù)措施，以上保護(hù)均不損壞任何部件，充分利用能源并且延長蓄電池的使用壽命。
[0040]以上已將本實(shí)用新型做一詳細(xì)說明，以上所述，僅為本實(shí)用新型之較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能限定本實(shí)用新型實(shí)施范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能路燈控制器，用于控制太陽能電池向蓄電池充電并向負(fù)載供電，其特征在于:包括太陽能電池板①、輸入防雷保護(hù)②、太陽能電池板電壓米樣③、蓄電池電壓米樣④、PWM功率驅(qū)動(dòng)電路⑤、MCU電腦主控制器⑥、溫度傳感器⑦、輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)⑧、電流傳感器⑨、保險(xiǎn)絲⑩、蓄電池組?、充電控制回路和放電控制回路； 太陽能電池板①的正極、蓄電池的正極和負(fù)載的正極連在一起，太陽能電池板的正極和負(fù)極之間接有瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS②，對(duì)控制器進(jìn)行防雷擊保護(hù)或瞬時(shí)過壓保護(hù)； 太陽能電池板①通過功率管Ql和功率管Q2兩個(gè)串聯(lián)連接的MOSFET連接到蓄電池組上，蓄電池組再通過功率管Q3連接輸出與外部負(fù)載相連； 太陽能電池板電壓米樣③、蓄電池電壓米樣④、溫度傳感器⑦和電流傳感器⑨的信號(hào)傳送到MCU電腦主控制器⑥進(jìn)行處理，MCU電腦主控制器⑥處理后對(duì)PWM功率驅(qū)動(dòng)電路⑤和輸出保護(hù)及功率驅(qū)動(dòng)⑧進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能路燈控制器，其特征在于:功率管Ql的源極S接在太陽能電池板①的負(fù)端，功率管Ql的漏極D與功率管Q2的漏極D相連接，功率管Q2的源極S通過保險(xiǎn)絲⑩與蓄電池的負(fù)極相連接，蓄電池組?的負(fù)極通過保險(xiǎn)絲⑩與電流傳感器⑨連接，電流傳感器⑨與功率管Q3的源極S連接在一起，功率管Q3的漏極D再與輸出外部負(fù)載的負(fù)極相連接，太陽能電池板①的正端與蓄電池的正端和外部輸出負(fù)載的正端連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能路燈控制器，其特征在于:充電控制回路采用功率管Ql與功率管Q2串聯(lián)組成的開關(guān)控制回路對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電，通過功率管Q3與負(fù)載相連組成的開關(guān)控制蓄電池組的放電回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能路燈控制器，其特征在于:太陽能電池板電壓采樣③通過電阻分壓對(duì)太陽能電池板①的電壓進(jìn)行采樣，通過精密電阻分壓對(duì)蓄電池組電壓進(jìn)行采樣，通過溫度傳感器⑦對(duì)環(huán)境溫度和控制器自身溫度進(jìn)行檢測，電流傳感器⑨對(duì)輸出的負(fù)載電流進(jìn)行檢測。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203632903SQ201220739708
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】彭剛 申請(qǐng)人:武漢金天新能源科技有限公司