太陽能路燈控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽能路燈控制系統(tǒng)，太陽能電池板能夠在太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)的控制下跟蹤太陽方位并將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并通過蓄電池自動充電器實現(xiàn)對免維護(hù)蓄電池的三級充電。免維護(hù)蓄電池儲存電量，為LED照明路燈和單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)供電。在LED燈驅(qū)動電路的控制下，LED照明路燈采用恒流供電。單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)為控制核心，可以同時控制太陽能電池板和免維護(hù)蓄電池，并能夠通過蓄電池控制電路和LED電壓檢測電路檢測免維護(hù)蓄電池和LED照明路燈的好壞。本發(fā)明能夠提高太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率，并延長免維護(hù)蓄電池的壽命和降低LED照明路燈的損壞率。
【專利說明】太陽能路燈控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，更具體的說是一種太陽能路燈控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)能源日趨緊張的今天，綠色能源的開發(fā)和應(yīng)用顯得非常重要。在綠色能源中，太陽能資源取之不盡，用之不竭且清潔安全，是最理想的可再生資源。太陽能在路燈照明方面的應(yīng)用方興未艾，如何提高太陽能路燈的壽命和效率，關(guān)系到能否將其快速推廣應(yīng)用，而提高太陽能路燈的壽命和效率的關(guān)鍵是控制系統(tǒng)的設(shè)計。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種太陽能路燈控制系統(tǒng)，能夠提高太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率，并可以延長蓄電池的壽命和降低LED照明路燈的損壞率。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種太陽能路燈控制系統(tǒng)，包括主電路和控制電路，主電路包括太陽能電池板、蓄電池自動充電器、免維護(hù)蓄電池、LED燈驅(qū)動電路和LED照明路燈；控制電路包括太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)、單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)、蓄電池控制電路、按鍵顯示和LED電壓檢測電路；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)、太陽能電池板和蓄電池自動充電器組成太陽能電池板自動跟蹤單閉環(huán)控；跟蹤太陽方位而轉(zhuǎn)動的太陽能電池板將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過蓄電池自動充電器給免維護(hù)蓄電池充電；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)根據(jù)檢測到的充電電流的大小，進(jìn)行綜合分析，并通過太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)對太陽能電池板的轉(zhuǎn)動控制和閉環(huán)控制；免維護(hù)蓄電池將電能儲存作為LED照明路燈的供電電源，通過LED燈驅(qū)動電路，采用恒流方式驅(qū)動LED照明路燈，使其點亮；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過分析檢測到的免維護(hù)蓄電池的狀態(tài)和天氣情況，綜合判斷是否需要運行太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)，若需要，則單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動太陽能電池板作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，以獲得最大的充電電流；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過蓄電池自動充電器實現(xiàn)對免維護(hù)蓄電池的三級充電，即涓流充電、恒流充電和恒壓浮充；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過蓄電池控制電路實現(xiàn)對免維護(hù)蓄電池的管理，包括對其好壞的檢測，在線實時對其充電電壓值和放電電壓值的檢測，其充電電流大小則通過霍爾傳感器進(jìn)行檢測；霍爾傳感器將檢測到的免維護(hù)蓄電池充電電流值送入單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)內(nèi)部的Α/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，作為免維護(hù)蓄電池充電電流的反饋信號，構(gòu)成一個免維護(hù)蓄電池充電閉合回路，在線實時判斷免維護(hù)蓄電池容量；按鍵顯示用于實現(xiàn)人機(jī)對話，包括對單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定和信息顯示；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過LED電壓檢測電路檢測LED照明路燈中支路電壓值，并根據(jù)檢測電壓值判斷LED照明路燈的好壞，發(fā)現(xiàn)有損壞時立即報警通知維修人員進(jìn)行維修。
[0005]所述的太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)包括兩個光電傳感器、電壓比較器、開路電壓檢測、短路電流檢測、機(jī)械傳動、電動機(jī)和電動機(jī)驅(qū)動器；兩個光電傳感器分別安裝在太陽能電池板兩側(cè)，用來測試太陽能電池板兩側(cè)的光線強(qiáng)弱，兩個光電傳感器輸出的信號經(jīng)過電壓比較器比較后輸出信號，提供給單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)；當(dāng)一個光電傳感器輸出信號強(qiáng)度大于另一個光電傳感器輸出信號強(qiáng)度時，電壓比較器輸出高電平信號，否則輸出低電平信號；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過短路電流檢測測試太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的短路電流，通過開路電壓檢測測試太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的開路電壓，單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)據(jù)此計算出太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的輸出功率；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)根據(jù)電壓比較器輸出的信號的邏輯電平和太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的輸出功率以及免維護(hù)蓄電池的容量綜合分析判斷，確定是否需要太陽能電池板轉(zhuǎn)動；當(dāng)單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)若判斷免維護(hù)蓄電池的容量已滿，就不需要太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)工作；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)若判斷免維護(hù)蓄電池的容量正?；蜻^放，就需要太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)工作，單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)再根據(jù)太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的輸出功率大小和電壓比較器輸出的信號確定太陽能電池板是否繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；若電壓比較器輸出的信號為低電平信號，則單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)決定太陽能電池板需要轉(zhuǎn)動，輸出控制信號到電動機(jī)驅(qū)動器，電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)控制信號驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動機(jī)轉(zhuǎn)動通過機(jī)械傳動帶動太陽能電池板轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到自動跟蹤太陽光的目的。
[0006]本發(fā)明太陽能路燈控制系統(tǒng)的有益效果為:
[0007]a.具有太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能電池板自動跟蹤陽光，可以提高太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率；
[0008]b.單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過蓄電池自動充電器，可以實現(xiàn)對免維護(hù)蓄電池的三級充電，即涓流充電、恒流充電和恒壓浮充，能夠延長蓄電池的壽命；
[0009]c.LED照明路燈采用恒流供電，可以降低LED照明路燈的損壞率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明所述的太陽能路燈控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
[0011]圖2為本發(fā)明所述的太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實施方法對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0013]如圖1所示，一種太陽能路燈控制系統(tǒng)，包括主電路和控制電路，主電路由太陽能電池板、蓄電池自動充電器、免維護(hù)蓄電池、LED燈驅(qū)動電路和LED照明路燈組成；控制電路由太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)、單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)、蓄電池控制電路、按鍵顯示和LED電壓檢測電路組成。太陽能電池板能夠在太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)的控制下跟蹤太陽方位并將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，這樣可以提高太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率，并通過蓄電池自動充電器實現(xiàn)對免維護(hù)蓄電池的三級充電，延長免維護(hù)蓄電池的壽命。免維護(hù)蓄電池儲存電量，可同時為LED照明路燈、蓄電池控制電路和單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)供電，使得LED照明路燈、蓄電池控制電路和單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)能夠正常工作。在LED燈驅(qū)動電路的控制下，LED照明路燈采用恒流供電，這樣可以降低LED照明路燈的損壞率。單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)為控制核心，可以同時控制太陽能電池板和免維護(hù)蓄電池，并能夠通過蓄電池控制電路和LED電壓檢測電路檢測免維護(hù)蓄電池和LED照明路燈的好壞。
[0014]單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)、太陽能電池板和蓄電池自動充電器組成太陽能電池板自動跟蹤單閉環(huán)控。跟蹤太陽方位而轉(zhuǎn)動的太陽能電池板將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過蓄電池自動充電器給免維護(hù)蓄電池充電。單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)根據(jù)檢測到的充電電流的大小，進(jìn)行綜合分析，并通過太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)對太陽能電池板的轉(zhuǎn)動控制和閉環(huán)控制。免維護(hù)蓄電池將電能儲存作為LED照明路燈的供電電源，通過LED燈驅(qū)動電路，采用恒流方式驅(qū)動LED照明路燈，使其點亮。單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過分析檢測到的免維護(hù)蓄電池的狀態(tài)和天氣情況，綜合判斷是否需要運行太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)，若需要，則單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動太陽能電池板作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，以獲得最大的充電電流。單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過蓄電池自動充電器實現(xiàn)對免維護(hù)蓄電池的三級充電，即涓流充電、恒流充電和恒壓浮充。單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過蓄電池控制電路實現(xiàn)對免維護(hù)蓄電池的管理，主要包括對其好壞的檢測，在線實時對其充電電壓值和放電電壓值的檢測，其充電電流大小則通過霍爾傳感器進(jìn)行檢測?；魻杺鞲衅鲗z測到的免維護(hù)蓄電池充電電流值送入單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)內(nèi)部的Α/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，作為免維護(hù)蓄電池充電電流的反饋信號，構(gòu)成一個免維護(hù)蓄電池充電閉合回路，在線實時判斷免維護(hù)蓄電池容量。按鍵顯示主要是用來實現(xiàn)人機(jī)對話，如對單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定和信息顯示。單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過LED電壓檢測電路檢測LED照明路燈中支路電壓值，并根據(jù)檢測電壓值判斷LED照明路燈的好壞，如發(fā)現(xiàn)有損壞立即報警通知維修人員進(jìn)行維修。
[0015]免維護(hù)蓄電池作為電能的儲存電源，其工作狀態(tài)比較復(fù)雜，在開始充電前，其狀態(tài)可能有3種:當(dāng)天氣正常時，免維護(hù)蓄電池正常工作，處于正常狀態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)多個陰天或雨天時，太陽能電池板充電的電能小于LED照明路燈使用的電能，免維護(hù)蓄電池可能出現(xiàn)過放電狀態(tài)；當(dāng)LED照明路燈損壞或者停止使用時，免維護(hù)蓄電池由于一直處于浮充狀態(tài)而無放電，即處于滿容量狀態(tài)。據(jù)此設(shè)計了免維護(hù)蓄電池自動充電方式，根據(jù)蓄電池充電前的不同狀態(tài)采用不同的充電方式，即涓流充電方式、恒流充電方式和恒壓浮充電方式，這樣可以延長免維護(hù)蓄電池的壽命。
[0016]如圖2所示，太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)包括兩個光電傳感器、電壓比較器、開路電壓檢測、短路電流檢測、機(jī)械傳動、電動機(jī)和電動機(jī)驅(qū)動器。兩個光電傳感器分別安裝在太陽能電池板兩側(cè)，用來測試太陽能電池板兩側(cè)的光線強(qiáng)弱，為太陽能電池板的轉(zhuǎn)動提供條件。兩個光電傳感器輸出的信號經(jīng)過電壓比較器比較后輸出信號，提供給單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)。當(dāng)一個光電傳感器輸出信號強(qiáng)度大于另一個光電傳感器輸出信號強(qiáng)度時，電壓比較器輸出高電平信號，否則輸出低電平信號。單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過短路電流檢測測試太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的短路電流，通過開路電壓檢測測試太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的開路電壓，單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)可以據(jù)此計算出太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的輸出功率。單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)根據(jù)電壓比較器輸出的信號的邏輯電平和太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的輸出功率以及免維護(hù)蓄電池的容量綜合分析判斷，確定是否需要太陽能電池板轉(zhuǎn)動。具體判斷如下:單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)若判斷免維護(hù)蓄電池的容量已滿，就不需要太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)工作；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)若判斷免維護(hù)蓄電池的容量正常或過放，就需要太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)工作，單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)再根據(jù)太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的輸出功率大小和電壓比較器輸出的信號確定太陽能電池板是否繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。若電壓比較器輸出的信號為低電平信號，則單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)決定太陽能電池板需要轉(zhuǎn)動，輸出控制信號到電動機(jī)驅(qū)動器，電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)控制信號驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動機(jī)轉(zhuǎn)動通過機(jī)械傳動帶動太陽能電池板轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到自動跟蹤太陽光的目的。太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)具有以下的特點:系統(tǒng)的抗干擾性能好，如在光電傳感器兩側(cè)出現(xiàn)擾動信號時，太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)具有正確判別能力；自動判別天氣的好和壞，比如是晴天還是陰雨天；能夠根據(jù)免維護(hù)蓄電池的容量，確定太陽能電池板是否采用自動跟蹤，可以提1?系統(tǒng)的效率。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主電路和控制電路，主電路包括太陽能電池板、蓄電池自動充電器、免維護(hù)蓄電池、LED燈驅(qū)動電路和LED照明路燈；控制電路包括太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)、單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)、蓄電池控制電路、按鍵顯示和LED電壓檢測電路；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)、太陽能電池板和蓄電池自動充電器組成太陽能電池板自動跟蹤單閉環(huán)控；跟蹤太陽方位而轉(zhuǎn)動的太陽能電池板將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過蓄電池自動充電器給免維護(hù)蓄電池充電；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)根據(jù)檢測到的充電電流的大小，進(jìn)行綜合分析，并通過太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)對太陽能電池板的轉(zhuǎn)動控制和閉環(huán)控制；免維護(hù)蓄電池將電能儲存作為LED照明路燈的供電電源，通過LED燈驅(qū)動電路，采用恒流方式驅(qū)動LED照明路燈，使其點亮；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過分析檢測到的免維護(hù)蓄電池的狀態(tài)和天氣情況，綜合判斷是否需要運行太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)，若需要，則單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動太陽能電池板作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動，以獲得最大的充電電流；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過蓄電池自動充電器實現(xiàn)對免維護(hù)蓄電池的三級充電，即涓流充電、恒流充電和恒壓浮充；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過蓄電池控制電路實現(xiàn)對免維護(hù)蓄電池的管理，包括對其好壞的檢測，在線實時對其充電電壓值和放電電壓值的檢測，其充電電流大小則通過霍爾傳感器進(jìn)行檢測；霍爾傳感器將檢測到的免維護(hù)蓄電池充電電流值送入單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，作為免維護(hù)蓄電池充電電流的反饋信號，構(gòu)成免維護(hù)蓄電池充電閉合回路，在線實時判斷免維護(hù)蓄電池容量；按鍵顯示用于實現(xiàn)人機(jī)對話，包括對單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定和信息顯示；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過LED電壓檢測電路檢測LED照明路燈中支路電壓值，并根據(jù)檢測電壓值判斷LED照明路燈的好壞，發(fā)現(xiàn)有損壞時立即報警通知維修人員進(jìn)行維修。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能路燈控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)包括兩個光電傳感器、電壓比較器、開路電壓檢測、短路電流檢測、機(jī)械傳動、電動機(jī)和電動機(jī)驅(qū)動器；兩個光電傳感器分別安裝在太陽能電池板兩側(cè)，用來測試太陽能電池板兩側(cè)的光線強(qiáng)弱，兩個光電傳感器輸出的信號經(jīng)過電壓比較器比較后輸出信號，提供給單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)；當(dāng)一個光電傳感器輸出信號強(qiáng)度大于另一個光電傳感器輸出信號強(qiáng)度時，電壓比較器輸出高電平信號，否則輸出低電平信號；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)通過短路電流檢測測試太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的短路電流，通過開路電壓檢測測試太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的開路電壓，單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)據(jù)此計算出太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的輸出功率；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)根據(jù)電壓比較器輸出的信號的邏輯電平和太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的輸出功率以及免維護(hù)蓄電池的容量綜合分析判斷，確定是否需要太陽能電池板轉(zhuǎn)動；當(dāng)單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)若判斷免維護(hù)蓄電池的容量已滿，就不需要太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)工作；單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)若判斷免維護(hù)蓄電池的容量正常或過放，就需要太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)工作，單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)再根據(jù)太陽能電池板轉(zhuǎn)動前后的輸出功率大小和電壓比較器輸出的信號確定太陽能電池板是否繼續(xù)旋轉(zhuǎn)；若電壓比較器輸出的信號為低電平信號，則單片機(jī)STC9058控制系統(tǒng)決定太陽能電池板需要轉(zhuǎn)動，輸出控制信號到電動機(jī)驅(qū)動器，電機(jī)驅(qū)動器根據(jù)控制信號驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動機(jī)轉(zhuǎn)動通過機(jī)械傳動帶動太陽能電池板轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到自動跟蹤太陽光的目的。
【文檔編號】H05B37/02GK104411050SQ201410690089
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】張魯云 申請人:廣西大學(xué)