一種太陽(yáng)能led路燈控制器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種太陽(yáng)能LED路燈控制器，包括LED燈、蓄電池以及太陽(yáng)能電池，所述的蓄電池與LED燈相連接，還包括單片機(jī)模塊、充放電電路模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊、開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制模塊、MPPT控制模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、計(jì)時(shí)電路模塊以及電源電路。本實(shí)用新型LED路燈控制器通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)環(huán)境和利用分壓電路對(duì)蓄電池電量和太陽(yáng)能電池電壓進(jìn)行采樣來(lái)不斷獲取系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在滿足照明需求的前提下，能有效防止蓄電池過(guò)充電和深度放電。本控制器中的MPPT模塊能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定高效的太陽(yáng)能最大功率跟蹤以及智能的蓄電池充電方式管理，能有效延長(zhǎng)蓄電池的續(xù)航能力及其使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能LED路燈控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及ー種照明控制系統(tǒng)，特別涉及ー種太陽(yáng)能LED路燈控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]金融危機(jī)爆發(fā)以后，美國(guó)、日本、歐洲等紛紛將新能源的發(fā)展和應(yīng)用放在重要的戰(zhàn)略地位，各國(guó)相繼出臺(tái)了相關(guān)的能源政策，欲搶占新能源發(fā)展和第三次エ業(yè)革命的先機(jī)。新能源已不再僅僅是應(yīng)對(duì)人類(lèi)能源匱乏和對(duì)低碳生活方式的追尋，而正漸漸成為可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的突破口。
[0003]在中國(guó)，已成熟的發(fā)光二級(jí)管技術(shù)以及豐富的太陽(yáng)能資源促使得太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)與LED結(jié)合產(chǎn)生的照明系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。太陽(yáng)能LED路燈能夠充分利用太陽(yáng)能資源，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存在蓄電池中，在夜間提供給公路上的LED燈具進(jìn)行照明。在我國(guó)的西部地區(qū)，包括西藏、內(nèi)蒙古、青海、新疆、四川等省份，年日照時(shí)間長(zhǎng)，地區(qū)面積廣、人口密度低，非常利于大規(guī)模開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源。在一些偏僻的地區(qū)，傳統(tǒng)的供電設(shè)施建設(shè)成本高，電カ資源運(yùn)輸難，加上電能的供需矛盾突出，經(jīng)常出現(xiàn)斷電現(xiàn)象，對(duì)人們的生產(chǎn)生活造成了重大的影響，因此如果太陽(yáng)能LED路燈能夠大規(guī)模普及應(yīng)用，能有效緩解我國(guó)大部分太陽(yáng)能資源充裕地區(qū)的夜間供電難題。此外，太陽(yáng)能LED路燈具有清潔環(huán)保，高效安全，維修方便，架設(shè)簡(jiǎn)易等特點(diǎn)，雖然建設(shè)成本相對(duì)于傳統(tǒng)的城市路燈來(lái)說(shuō)稍稍高了ー些，但是對(duì)城市的科學(xué)可持續(xù)發(fā)展，對(duì)建設(shè)社會(huì)主義和諧社會(huì)具有重大意義。
[0004]現(xiàn)有的太陽(yáng)能LED路燈控制器主要使用光電傳感器感應(yīng)晝夜變化，然后利用單片機(jī)控制繼電器實(shí)現(xiàn)充電放電的自動(dòng)開(kāi)和關(guān)。這種自動(dòng)控制存在ー些不穩(wěn)定因素，主要是由光電傳感器容易受到外界特殊因素比如積聚的灰塵、路燈邊的樹(shù)葉的干擾以及繼電器的開(kāi)關(guān)緩慢引起。另外，現(xiàn)有的太陽(yáng)能LED路燈控制器的太陽(yáng)能電池最大功率跟蹤(簡(jiǎn)稱(chēng)MPPT)控制電路一般采用直流/直流轉(zhuǎn)換(簡(jiǎn)稱(chēng)DC-DC變換)電路來(lái)調(diào)制太陽(yáng)能電池的輸出電壓，保持太陽(yáng)能電池輸出最大功率，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池的最大功率跟蹤，但是這種方式存在著通用性差、效率低、抗干擾能力差的特點(diǎn)，而且缺少對(duì)蓄電池的充放電保護(hù)，縮短了 LED路燈的使用壽命。因此，為了能真正實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的緑色照明工程，設(shè)計(jì)ー種使用壽命長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)以及效率高的太陽(yáng)能LED路燈控制器就顯得非常有必要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型公開(kāi)了ー種太陽(yáng)能LED路燈控制器。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種太陽(yáng)能LED路燈控制器，包括LED燈、蓄電池以及太陽(yáng)能電池，所述的蓄電池與LED燈相連接，還包括單片機(jī)模塊、充放電電路模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊、開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制模塊、MPPT控制模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、計(jì)時(shí)電路模塊以及電源電路；所述的充放電電路模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、計(jì)時(shí)電路模塊分別與所述的單片機(jī)模塊相連；所述的電源模塊包括蓄電池以及穩(wěn)壓電路，所述的蓄電池經(jīng)穩(wěn)壓電路輸出與單片機(jī)模塊相連為其供電同時(shí)也為系統(tǒng)中其他芯片供電，所述的數(shù)據(jù)采樣模塊與所述的蓄電池以及太陽(yáng)能電池相連接，將蓄電池以及太陽(yáng)能電池電壓數(shù)據(jù)送入單片機(jī)模塊；所述的開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制模塊與LED燈相連；所述的太陽(yáng)能電池經(jīng)MPPT控制模塊、充放電電路模塊與所述的蓄電池相連接。
[0007]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的單片機(jī)模塊采用型號(hào)為STC89C52的單片機(jī)。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的計(jì)時(shí)電路模塊采用DS1302的時(shí)鐘芯片。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的DS1302的時(shí)鐘芯片設(shè)置有兩個(gè)電源。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制模塊采用光耦驅(qū)動(dòng)MOSFET管進(jìn)行控制。
[0011]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的MPPT控制模塊包括太陽(yáng)能控制芯片CN3722。
[0012]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓芯片L7805CV。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:
[0014]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能LED路燈控制器由于采取了狀態(tài)互鎖，避免了錯(cuò)誤動(dòng)作，因此其控制效果穩(wěn)定。該LED路燈控制器通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)環(huán)境和利用分壓電路對(duì)蓄電池電量和太陽(yáng)能電池電壓進(jìn)行采樣來(lái)不斷獲取系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在滿足照明需求的前提下，能有效防止蓄電池過(guò)充電和深度放電。本控制器中的MPPT模塊能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定高效的太陽(yáng)能最大功率跟蹤以及智能的蓄電池充電方式管理，能有效延長(zhǎng)蓄電池的續(xù)航能力及其使用壽命。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的單片機(jī)模塊電路圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型的MPPT控制模塊電路圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)顯示模塊電路圖；
[0019]圖5為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采樣模塊電路圖；
[0020]圖6為本實(shí)用新型的穩(wěn)壓電路的電路圖；
[0021]圖7為本實(shí)用新型的充放電控制模塊電路圖；
[0022]圖8為本實(shí)用新型的光耦控制模塊電路圖；
[0023]圖9為本實(shí)用新型的計(jì)時(shí)電路模塊電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。
[0025]圖1為本實(shí)用新型的種太陽(yáng)能LED路燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖，包括LED燈、蓄電池以及太陽(yáng)能電池，所述的蓄電池與LED燈相連接，還包括單片機(jī)模塊、充放電電路模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊、開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制模塊、MPPT控制模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、計(jì)時(shí)電路模塊以及電源電路；所述的充放電電路模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、計(jì)時(shí)電路模塊分別與所述的單片機(jī)模塊相連；所述的電源模塊包括蓄電池以及穩(wěn)壓電路，所述的蓄電池經(jīng)穩(wěn)壓電路輸出與單片機(jī)模塊相連為其供電同時(shí)也為系統(tǒng)中其他芯片供電，所述的數(shù)據(jù)采樣模塊與所述的蓄電池以及太陽(yáng)能電池相連接，將蓄電池以及太陽(yáng)能電池電壓數(shù)據(jù)送入單片機(jī)模塊；所述的開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制模塊與LED燈相連；所述的太陽(yáng)能電池經(jīng)MPPT控制模塊、充放電電路模塊與所述的蓄電池相連接。
[0026]圖2本實(shí)用新型的單片機(jī)模塊電路圖，采用單片機(jī)STC89C52作為主控模塊，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池和太陽(yáng)能電池電壓數(shù)據(jù)的采集分析、控制對(duì)負(fù)載開(kāi)關(guān)和太陽(yáng)能電池的充放電、協(xié)調(diào)MPPT控制電路來(lái)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電管理，以及控制數(shù)碼管切換顯示環(huán)境時(shí)間、蓄電池電壓和太陽(yáng)能電池電壓。
[0027]圖3為本實(shí)用新型的MPPT控制模塊電路圖，MPPT全稱(chēng)為Maximum Power PointTracking，中文為最大功率點(diǎn)跟蹤，本實(shí)用新型中MPPT控制采用太陽(yáng)能控制芯片CN3722構(gòu)成的控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)蓄電池的涓流、恒流以及恒壓充電方式的管理，該芯片還能完成太陽(yáng)能電池最大功率跟蹤(MPPT)，以提高太陽(yáng)能電池對(duì)蓄電池的充電效率，CN3722芯片采用恒電壓法跟蹤太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)，當(dāng)光照溫度一定時(shí)，雖然日照強(qiáng)度的改變，但是太陽(yáng)能電池的最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的輸出電壓基本相同，所以只要保證太陽(yáng)能電池輸出電壓恒定，就能實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤，該芯片還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池溫度和電壓，指示蓄電池的工作狀態(tài)。
[0028]圖4為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)顯示模塊電路圖，數(shù)碼管顯示電路采用的是用三極管驅(qū)動(dòng)的四位共陽(yáng)極八段數(shù)碼管，可以顯示四位數(shù)，其中P1.2?P1.5對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行位選，而P0.(TP0.7對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行段選，用于顯示太陽(yáng)能電池電壓和蓄電池電壓以及當(dāng)前時(shí)間。
[0029]圖5為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采樣模塊電路圖，本實(shí)施例中數(shù)據(jù)采樣模塊包括兩個(gè)TLC549低價(jià)位、高性能的8位AD轉(zhuǎn)換器U3和U4，U3和U4采用三線串行接ロ方式和”單片機(jī)的P2.0-P2.2以及P2.3-P2.5 ロ相連，將太陽(yáng)能電池電壓和蓄電池電壓信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)中進(jìn)行處理。
[0030]圖6為本實(shí)用新型的穩(wěn)壓電路的電路圖，電源太陽(yáng)能LED路燈控制器的工作電壓為5V，在設(shè)計(jì)中采用L7805CV穩(wěn)壓芯片將12V的鉛蓄電池輸出電壓穩(wěn)定地降到5V。
[0031]圖7為本實(shí)用新型的充放電控制模塊電路圖，充放電控制電路用于控制蓄電池充放電的開(kāi)啟和關(guān)閉，利用分壓電路對(duì)蓄電池電壓和太陽(yáng)能電池電壓進(jìn)行采樣，通過(guò)分析采樣蓄電池和太陽(yáng)能電池電壓數(shù)據(jù)以決定蓄電池的工作方式，當(dāng)電池深度放電時(shí)且蓄電池電壓低于設(shè)定的恒壓充電電壓的66.7%吋，充放電控制模塊利用MPPT控制模塊電路按照所設(shè)置的恒流充電電流的15%對(duì)蓄電池進(jìn)行涓流充電；蓄電池電壓高于設(shè)定的恒壓充電電壓的66.7%但低于設(shè)定的恒壓充電電壓吋，充放電控制模塊利用MPPT控制模塊電路按照所設(shè)置的恒流充電電流對(duì)蓄電池進(jìn)行恒流充電；當(dāng)蓄電池電壓到達(dá)設(shè)定的恒壓充電電壓時(shí)，采用恒壓充電方式，這樣能夠有效地保護(hù)蓄電池，延長(zhǎng)使用壽命；當(dāng)太陽(yáng)能電池電壓低于蓄電池電壓時(shí)，控制電路可以使蓄電池和太陽(yáng)能電池?cái)嚅_(kāi)連接，暫停對(duì)蓄電池的充電。
[0032]圖8為本實(shí)用新型的光耦控制模塊電路圖，包括兩個(gè)型號(hào)為6N137的光耦合器U6和U7，兩個(gè)光耦合器分別與單片機(jī)的P1.0和Pl.1 ロ相連，分別用于控制充放電控制模塊電路中的兩個(gè)MOSFET管IRF9540F，從而實(shí)現(xiàn)充電電路和LED燈的開(kāi)和關(guān)。
[0033]圖9為本實(shí)用新型的計(jì)時(shí)電路模塊電路圖，本實(shí)用新型通過(guò)計(jì)時(shí)方式來(lái)判斷太陽(yáng)能LED路燈的工作環(huán)境從而確定其工作狀態(tài)，在時(shí)間段6:00-18:00內(nèi)關(guān)閉負(fù)載(LED燈)，開(kāi)啟充電，其余時(shí)間開(kāi)啟負(fù)載，關(guān)閉充電，對(duì)于晝夜時(shí)間相差很大的地區(qū)或季節(jié)，可以通過(guò)程序設(shè)定判別標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)中采用了 DS1302時(shí)鐘芯片作為時(shí)鐘計(jì)吋，DS1302采用雙電源供電，當(dāng)蓄電池正常工作吋，采用蓄電池輸出電壓經(jīng)穩(wěn)壓后供電，當(dāng)蓄電池過(guò)度放電或出現(xiàn)供電故障時(shí)，米用3V的紐扣電池作為供電電源,確保DS1302 —直正常供電。單片機(jī)姆隔一段時(shí)間，便對(duì)時(shí)鐘芯片運(yùn)行的時(shí)間進(jìn)行采集判斷，能夠及時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
[0034]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能LED路燈控制器由于采取了狀態(tài)互鎖，避免了錯(cuò)誤動(dòng)作，因此其控制效果穩(wěn)定。該LED路燈控制器通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)環(huán)境和利用分壓電路對(duì)蓄電池電量和太陽(yáng)能電池電壓進(jìn)行采樣來(lái)不斷獲取系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在滿足照明需求的前提下，能有效防止蓄電池過(guò)充電和深度放電。本控制器中的MPPT模塊能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定高效的太陽(yáng)能最大功率跟蹤以及智能的蓄電池充電方式管理，能有效延長(zhǎng)蓄電池的續(xù)航能力及其使用壽命。
[0035]本實(shí)用新型方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能LED路燈控制器，包括LED燈、蓄電池以及太陽(yáng)能電池，所述的蓄電池與LED燈相連接，其特征在干:還包括單片機(jī)模塊、充放電電路模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊、開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制模塊、MPPT控制模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、計(jì)時(shí)電路模塊以及電源電路；所述的充放電電路模塊、數(shù)據(jù)采樣模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、計(jì)時(shí)電路模塊分別與所述的單片機(jī)模塊相連；所述的電源模塊包括蓄電池以及穩(wěn)壓電路，所述的蓄電池經(jīng)穩(wěn)壓電路輸出與單片機(jī)模塊相連為其供電同時(shí)也為系統(tǒng)中其他芯片供電，所述的數(shù)據(jù)采樣模塊與所述的蓄電池以及太陽(yáng)能電池相連接，將蓄電池以及太陽(yáng)能電池電壓數(shù)據(jù)送入單片機(jī)模塊；所述的開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制模塊與LED燈相連；所述的太陽(yáng)能電池經(jīng)MPPT控制模塊、充放電電路模塊與所述的蓄電池相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種太陽(yáng)能LED路燈控制器，其特征在于:所述的單片機(jī)模塊采用型號(hào)為STC89C52的單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種太陽(yáng)能LED路燈控制器，其特征在于:所述的計(jì)時(shí)電路模塊采用DS1302的時(shí)鐘芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種太陽(yáng)能LED路燈控制器，其特征在于:所述的DS1302的時(shí)鐘芯片設(shè)置有兩個(gè)電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種太陽(yáng)能LED路燈控制器，其特征在于:所述的開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制模塊采用光耦驅(qū)動(dòng)MOSFET管進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種太陽(yáng)能LED路燈控制器，其特征在于:所述的MPPT控制模塊包括太陽(yáng)能控制芯片CN3722。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種太陽(yáng)能LED路燈控制器，其特征在于:所述的穩(wěn)壓電路包括穩(wěn)壓芯片L7805CV。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203446080SQ201320567795
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】陳金立, 陳宣, 李家強(qiáng), 金國(guó)陽(yáng) 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)