太陽能led路燈控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及太陽能LED路燈控制器，包括控制器、太陽能板、蓄電池和LED路燈，所述控制器分別與太陽能板、蓄電池及LED路燈連接，所述控制器包括防蓄電池反灌模塊、功率跟蹤控制模塊、蓄電池反接模塊、LED路燈功率控制模塊和單片機(jī)控制模塊，所述防蓄電池反灌模塊分別與太陽能板、功率跟蹤控制模塊連接，所述功率跟蹤控制模塊分別與蓄電池反接模塊、單片機(jī)控制模塊連接，所述蓄電池反接模塊與蓄電池連接，所述單片機(jī)控制模塊與LED路燈功率控制模塊連接，所述LED路燈功率控制模塊與LED路燈連接。本實(shí)用新型能夠提高能量接收效率、減少功率接收盲區(qū)、精確計(jì)算蓄電池電量、合理分配功率輸出和降低成本。
【專利說明】太陽能LED路燈控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及LED太陽能離網(wǎng)發(fā)電照明，具體涉及一種太陽能LED路燈控制器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]由于太陽能能量在全年四季不均衡，目前的LED路燈的實(shí)用狀況是夏天過量夜間照明光源充足，冬天過少夜間光源持力不足甚至一些時(shí)日無光可輸出，讓民眾對太陽能路燈的效果接收度很低。在倡導(dǎo)低碳節(jié)能的大環(huán)境下，如何讓太陽能路燈作為持續(xù)可用并大眾可接受程度是本控制器解決的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽能LED路燈控制器，能提高能量接收效率、減少功率接收盲區(qū)、精確計(jì)算蓄電池電量、合理分配功率輸出和低成本。
[0004]本實(shí)用新型所述的一種太陽能LED路燈控制器，包括控制器、太陽能板、蓄電池和LED路燈，所述控制器分別與太陽能板、蓄電池及LED路燈連接，所述控制器包括防蓄電池反灌模塊、功率跟蹤控制模塊、蓄電池反接模塊、LED路燈功率控制模塊和單片機(jī)控制模塊，所述防蓄電池反灌模塊分別與太陽能板、功率跟蹤控制模塊連接，所述功率跟蹤控制模塊分別與蓄電池反接模塊、單片機(jī)控制模塊連接，所述蓄電池反接模塊與蓄電池連接，所述單片機(jī)控制模塊與LED路燈功率控制模塊連接，所述LED路燈功率控制模塊與LED路燈連接。
[0005]所述防蓄電池反灌模塊包括場效晶體管Q1、二極管D1、三極管Q8、電阻Rl和電阻R4，所述場效晶體管Ql的漏極分別與太陽能板的正極和二極管Dl的正極連接，場效晶體管Ql的源極分別與二極管Dl的負(fù)極和電阻Rl和功率跟蹤控制模塊連接，電阻Rl的另一端分別與場效晶體管Ql的柵極和三極管Q8的集電極連接，三極管Q8的發(fā)射極與地連接，三極管Q8的基極與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端與單片機(jī)控制模塊連接。此防反灌模塊摒棄了傳統(tǒng)二極管防反灌方式，在充電過程中場效晶體管Ql導(dǎo)通狀態(tài)電阻低于0.02歐姆，充電過程中較二極管方式在能量損耗減少60%至95%，在太陽能板功率點(diǎn)較低情況下?lián)p耗減小98%，同時(shí)提高了蓄電池可充電時(shí)間，大幅度提高了陰雨天的能量接收效率，為連續(xù)陰雨天亮燈提供了有力的保障。
[0006]所述功率跟蹤控制模塊包括場效晶體管Q2、電阻R2、電阻R5、三極管Q4、三極管Q9、三極管Q5、二極管D2、電感LI，所述場效晶體管Q2的源極分別與所述防蓄電池反灌模塊中場效晶體管Ql的源極、電阻R2的一端及三極管Q4的集電極連接，所述電阻R2和三極管Q4、三極管Q9、三極管Q5組成對場效晶體管Q2的推挽式驅(qū)動電路，三極管Q5的基極與電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端與單片機(jī)控制模塊連接，場效晶體管Q2的漏極分別與二極管D2的負(fù)極和電感LI的一端連接，電感LI的另一端分別與電容C6的正極及蓄電池反接模塊連接。此太陽能最大功率跟蹤模塊通過程序控制追蹤太陽能的最大功率點(diǎn)，實(shí)測太陽能接收效率達(dá)到95%。
[0007]所述蓄電池反接模塊包括場效晶體管Qll和電阻R3，所述場效晶體管Qll的柵極和電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端與蓄電池的正極連接。此電路簡單可靠，成本低，輸入輸出達(dá)到5安場效晶體管Qll壓降低于0.05V,功耗0.25W,傳統(tǒng)防反接使用二極管，電流達(dá)到5安固定壓降0.8V，功耗4W。
[0008]所述LED路燈功率控制模塊包括電阻R16、電阻R17、場效晶體管Q3、二極管D3、三極管Q6、三極管Q7、三極管Q10、電感L2、電容C5和單片機(jī)，所述電阻R16的一端、場效晶體管Q3的源極分別與蓄電池的正極連接，電阻R16與三極管Q6、Q7、QlO組成推挽式MOSFET驅(qū)動，三極管Q7的基極與電阻R17的一端連接，電阻R17的另一端與單片機(jī)連接，場效晶體管Q3的漏極分別與電感L2的一端和二極管D3的負(fù)極連接，電感L2的另一端分別與電容C5和LED路燈連接。此LED路燈功率控制模塊可依靠單片機(jī)脈沖波形變功率調(diào)節(jié)LED路燈的能量輸出，調(diào)節(jié)范圍10%至100%，給單片機(jī)控制系統(tǒng)提供能源節(jié)約合理使用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0009]所述單片機(jī)控制模塊采用IC芯片PIC16F1783，其2，3腳與電阻町3、電阻1?14、電阻R18、電阻R19連接組成對太陽能電池板電壓和蓄電池電壓檢測電路，其4、27腳與電阻R6、電阻R15連接組成對蓄電池電流和LED路燈輸出電流檢測電路，其12腳與電阻R4連接做防反灌控制，其5腳與電阻R5連接做電池板功率追蹤控制，其24腳與電阻R17連接做功率調(diào)節(jié)控制。此單片機(jī)控制模塊含有防反灌算法、最大功率跟蹤算法、能量分配算法。
[0010]所述太陽能板采用單晶硅，或多晶硅，或非晶硅制成。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果:它能夠在有太陽光照射時(shí)跟蹤太陽能電池板的最大功率點(diǎn)，讓蓄電池能夠最大效率的接收太陽能，在無太陽光直射時(shí)此時(shí)太陽能電池板功率點(diǎn)比較低，O壓差防反灌電路摒棄了傳統(tǒng)防反接二極管的方式，利用MOSFET在打開時(shí)僅20毫歐電阻拓寬了蓄電池的充電范圍，經(jīng)實(shí)際測試與直接連線充電效果相當(dāng)，保證了在冬天陰雨時(shí)間充電時(shí)間加長，在實(shí)際的選定時(shí)日測試中充電時(shí)間超過有二極管的時(shí)間的兩倍以上，充電電流增加30%_40%。LED功率調(diào)節(jié)輸出是按照蓄電池的電量計(jì)算輸出智能調(diào)節(jié)，在電量不足時(shí)調(diào)節(jié)輸出功率，目標(biāo)是讓LED路燈在連續(xù)20天陰雨情況下要有設(shè)定的10%設(shè)定功率的光源輸出，有光就有安全感，有光就有希望，有光就可以照亮回家路。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的電路框圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型電路原理圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型單片機(jī)軟件程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0016]參見圖1和圖2，所述的一種太陽能LED路燈控制器，包括控制器、太陽能板6、蓄電池8和LED路燈7，所述控制器分別與太陽能板6、蓄電池8及LED路燈7連接，所述控制器包括防蓄電池反灌模塊1、功率跟蹤控制模塊2、蓄電池反接模塊3、LED路燈功率控制模塊4和單片機(jī)控制模塊5，所述防蓄電池反灌模塊I分別與太陽能板、功率跟蹤控制模塊2連接，所述功率跟蹤控制模塊2分別與蓄電池反接模塊3、單片機(jī)控制模塊5連接，所述蓄電池反接模塊3與蓄電池連接，所述單片機(jī)控制模塊5與LED路燈功率控制模塊4連接，所述LED路燈功率控制模塊4與LED路燈7連接。[0017]參見圖2，所述防蓄電池反灌模塊I包括場效晶體管Q1、二極管D1、三極管Q8、電阻Rl和電阻R4，所述場效晶體管Ql的漏極分別與太陽能板的正極和二極管Dl的正極連接，場效晶體管Ql的源極分別與二極管Dl的負(fù)極和電阻Rl和功率跟蹤控制模塊2連接，電阻Rl的另一端分別與場效晶體管Ql的柵極和三極管Q8的集電極連接，三極管Q8的發(fā)射極與地連接，三極管Q8的基極與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端與單片機(jī)控制模塊5連接。此防反灌模塊摒棄了傳統(tǒng)二極管防反灌方式，在充電過程中場效晶體管Ql導(dǎo)通狀態(tài)電阻低于0.02歐姆，充電過程中較二極管方式在能量損耗減少60%至95%，在太陽能板功率點(diǎn)較低情況下?lián)p耗減小98%，同時(shí)提高了蓄電池可充電時(shí)間，大幅度提高了陰雨天的能量接收效率，為連續(xù)陰雨天亮燈提供了有力的保障。
[0018]參見圖2，所述功率跟蹤控制模塊2包括場效晶體管Q2、電阻R2、電阻R5、三極管Q4、三極管Q9、三極管Q5、二極管D2、電感LI，所述場效晶體管Q2的源極分別與所述防蓄電池反灌模塊I中場效晶體管Ql的源極、電阻R2的一端及三極管Q4的集電極連接，所述電阻R2和三極管Q4、三極管Q9、三極管Q5組成對場效晶體管Q2的推挽式驅(qū)動電路，三極管Q5的基極與電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端與單片機(jī)控制模塊5連接，場效晶體管Q2的漏極分別與二極管D2的負(fù)極和電感LI的一端連接，電感LI的另一端分別與電容C6的正極及蓄電池反接模塊3連接。此太陽能最大功率跟蹤模塊通過程序控制追蹤太陽能的最大功率點(diǎn)，實(shí)測太陽能接收效率達(dá)到95%。
[0019]參見圖2，所述蓄電池反接模塊3包括場效晶體管Qll和電阻R3，所述場效晶體管Qll的柵極和電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端與蓄電池的正極連接。此電路簡單可靠，成本低，輸入輸出達(dá)到5安場效晶體管Qll壓降低于0.05V，功耗0.25W，傳統(tǒng)防反接使用二極管，電流達(dá)到5A，固定壓降0.8V，功耗4W。
[0020]參見圖2，所述LED路燈功率控制模塊4包括電阻R16、電阻R17、場效晶體管Q3、二極管D3、三極管Q6、三極管Q7、三極管Q10、電感L2、電容C5和單片機(jī)，所述電阻R16的一端、場效晶體管Q3的源極分別與蓄電池的正極連接，電阻R16與三極管Q6、三極管Q7、三極管QlO組成推挽式MOSFET驅(qū)動，三極管Q7的基極與電阻R17的一端連接，電阻R17的另一端與單片機(jī)連接，場效晶體管Q3的漏極分別與電感L2的一端和二極管D3的負(fù)極連接，電感L2的另一端分別與電容C5和LED路燈7連接。此LED路燈功率控制模塊可依靠單片機(jī)脈沖波形變功率調(diào)節(jié)LED路燈的能量輸出，調(diào)節(jié)范圍10%至100%，給單片機(jī)控制系統(tǒng)提供能源節(jié)約合理使用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0021]參見圖2，所述單片機(jī)控制模塊5采用IC芯片PIC16F1783，其2，3腳與電阻R13、電阻R14、電阻R18、電阻R19連接組成對太陽能電池板電壓和蓄電池電壓檢測電路，其4、27腳與電阻R6、電阻R15連接組成對蓄電池電流和LED路燈7輸出電流檢測電路，其12腳與電阻R4連接做防反灌控制，其5腳與電阻R5連接做電池板功率追蹤控制，其24腳與電阻R17連接做功率調(diào)節(jié)控制。此單片機(jī)控制模塊含有防反灌算法、最大功率跟蹤算法、能量分配算法。
[0022]本實(shí)用新型所述太陽能板采用單晶硅，或多晶硅，或非晶硅制成。
[0023]參見圖3程序采用實(shí)時(shí)循環(huán)檢測控制模式，循環(huán)周期0.1毫秒。檢測太陽能板電壓是否達(dá)到可以充電的水平，若是，則關(guān)閉防蓄電池反灌模式，調(diào)用功率跟蹤模塊程序；若否，則判斷是否達(dá)到黑夜的狀態(tài)，根據(jù)設(shè)定功率、亮燈時(shí)間、蓄電池電量計(jì)算實(shí)際功率輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能LED路燈控制器，包括控制器、太陽能板(6)、蓄電池(8)和LED路燈，所述控制器分別與太陽能板(6)、蓄電池(8)及LED路燈(7)連接，其特征在于:所述控制器包括防蓄電池反灌模塊(I)、功率跟蹤控制模塊(2)、蓄電池反接模塊(3)、LED路燈功率控制模塊(4)和單片機(jī)控制模塊(5)，所述防蓄電池反灌模塊(I)分別與太陽能板(6)、功率跟蹤控制模塊(2)連接，所述功率跟蹤控制模塊(2)分別與蓄電池反接模塊(3)、單片機(jī)控制模塊(5)連接，所述蓄電池反接模塊(3)與蓄電池連接，所述單片機(jī)控制模塊(5)與LED路燈功率控制模塊(4)連接，所述LED路燈功率控制模塊(4)與LED路燈(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能LED路燈控制器，其特征在于:所述防蓄電池反灌模塊(I)包括場效晶體管Ql、二極管Dl、三極管Q8、電阻Rl和電阻R4，所述場效晶體管Ql的漏極分別與太陽能板(6)的正極和二極管Dl的正極連接，場效晶體管Ql的源極分別與二極管Dl的負(fù)極和電阻Rl和功率跟蹤控制模塊(2)連接，電阻Rl的另一端分別與場效晶體管Ql的柵極和三極管Q8的集電極連接，三極管Q8的發(fā)射極與地連接，三極管Q8的基極與電阻R4的一端連接，電阻R4的另一端與單片機(jī)控制模塊(5)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能LED路燈控制器，其特征在于:所述功率跟蹤控制模塊(2)包括場效晶體管Q2、電阻R2、電阻R5、三極管Q4、三極管Q9、三極管Q5、二極管D2、電感LI，所述場效晶體管Q2的源極分別與所述防蓄電池反灌模塊(I)中場效晶體管Ql的源極、電阻R2的一端及三極管Q4的集電極連接，所述電阻R2和三極管Q4、三極管Q9、三極管Q5組成對場效晶體管Q2的推挽式驅(qū)動電路，三極管Q5的基極與電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端與單片機(jī)控制模塊(5)連接，場效晶體管Q2的漏極分別與二極管D2的負(fù)極和電感LI 一端連接，電感LI的另一端分別與電容C6的正極及蓄電池反接模塊(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能LED路燈控制器，其特征在于:所述蓄電池反接模塊(3)包括場效晶體管Qll和電阻R3，所述場效晶體管Qll的柵極和電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端與蓄電池的正極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能LED路燈控制器，其特征在于:所述LED路燈功率控制模塊(4)包括電阻R16、電阻R17、場效晶體管Q3、二極管D3、三極管Q6、三極管Q7、三極管Q10、電感L2、電容C5和單片機(jī)，所述電阻R16 —端、場效晶體管Q3的源極分別與蓄電池的正極連接，電阻R16與三極管Q6、三極管Q7、三極管QlO組成推挽式MOSFET驅(qū)動，三極管Q7的基極與電阻R17的一端連接，電阻R17的另一端與單片機(jī)連接，場效晶體管Q3的漏極分別與電感L2的一端和二極管D3的負(fù)極連接，電感L2的另一端分別與電容C5和LED路燈(7)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能LED路燈控制器，其特征在于:所述單片機(jī)控制模塊(5)采用IC芯片PIC16F1783，其2、3腳與電阻R13、電阻R14、電阻R18、電阻R19連接組成對太陽能電池板電壓和蓄電池電壓檢測電路，其4、27腳與電阻R6、電阻R15連接組成對蓄電池電流和LED路燈(7)輸出電流檢測電路，其12腳與電阻R4連接做防反灌控制，其5腳與電阻R5連接做電池板功率追蹤控制，其24腳與電阻R17連接做功率調(diào)節(jié)控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的太陽能LED路燈控制器，其特征在于:所述太陽能板(6 )采用單晶硅，或多晶硅，或非晶硅制成。
【文檔編號】H05B37/02GK203435190SQ201320440767
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】舒治成 申請人:舒治成