專利名稱：一種光控點可調(diào)的太陽能燈具控制器的制作方法
一種光控點可調(diào)的太陽能燈具控制器
所屬領(lǐng)域
本發(fā)明涉及到一種太陽能燈具控制器尤其是涉及光控太陽能燈具控制器。
背景技術(shù)：
目前，太陽能路燈進(jìn)行自動開啟控制方式主要有五種 一是使用光控電路 控制，二是使用光控電路和定時電路結(jié)合的控制器，三是利用可編程定時器進(jìn) 行控制，四是用大型無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對整個城市的路燈進(jìn)行集中控制，五是根據(jù) 不同季節(jié)的充電量的不同來自動調(diào)整路燈亮燈時間的，所述的五種方式存在有 以下不足
1、 控制器采用光控電路控制負(fù)載開關(guān)時利用光敏電阻作為傳感器探測環(huán)境 亮度，光敏電阻極易老化，運行一二年后便會出現(xiàn)提前亮燈、滯后熄燈的現(xiàn)象， 嚴(yán)重的非線性，而使系統(tǒng)不穩(wěn)定甚至失控。
2、 控制器采用光控與和定時相結(jié)合時，相對于光控控制器較好，可以對路 燈進(jìn)行定時關(guān)燈，但定時時間誤差較大，且時間一旦固定很難更改或需要人工 更改，增加人工工作量。
3、 利用可編程定時器進(jìn)行控制，雖然定時精度有所增加，但是在一年中春 夏秋冬均需要人工不斷進(jìn)行調(diào)整，對大批的路燈控制來說工作量非常大。
4、 用大型無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對整個城市的路燈進(jìn)行集中控制投資太大， 一個中 等城市控制系統(tǒng)就需要幾百萬元，成本過高。
5、 根據(jù)蓄電池當(dāng)天充電量以及春夏秋冬不同季節(jié)的充電量的不同來自動調(diào) 整路燈亮燈時間的，這種控制受短時間內(nèi)的大氣情況影響比較大，其效果特不 穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于設(shè)計一種能克服上述技術(shù)不足，可以解決太陽能電池 板受環(huán)境和角度影響導(dǎo)致亮燈不一致，同時減少人工量，成本低的太陽能路燈 控制器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種光控點可調(diào)的太陽能燈具控制器，包括，光控 點取樣電壓電路l， PWM充電電路2， MCU主控制器單元3，溫度補(bǔ)償修正電路4， 保護(hù)及負(fù)載驅(qū)動電路5，其特征是MCU主控制器單元3分別與光控點取樣電壓 電路l， P麗充電電路2，溫度補(bǔ)償修正電路4，保護(hù)及負(fù)載驅(qū)動電路5相連， 并且，MCU主控制器單元3與光控點取樣電壓電路1并聯(lián)在由太陽能電池板和蓄 電池驅(qū)動的電路中；
MCU主控制器單元3，具有儲存程序，運算判斷等功能，當(dāng)主控制器單元3判斷黑天點燈開啟，即開始調(diào)用下一個子程序；
光控點取樣電壓電路1的功能是，當(dāng)有陽光存在的時候，電流從Rl和R2
流過，在R2分得電壓，電壓信號再經(jīng)過LM324放大，到達(dá)控制器MCU; PWM充電電路2的功能是，主回路采用PWM串聯(lián)式充電方式進(jìn)行充電； 保護(hù)及負(fù)載驅(qū)動電路5的功能是，當(dāng)滿足點亮燈的條件，MCU主控制器發(fā)出
指令時，實現(xiàn)負(fù)載低功耗快速的開關(guān)功能；
同時，MCU主控制器單元3由系統(tǒng)初始化程序6、主程序7、充電子程序8、
點燈子程序9、數(shù)據(jù)采樣中斷程序10等子程序組成；其中，光控延時開燈子程
序包括20個控制點
a) 光控+l分鐘延時開
b) 光控+2分鐘延時開
t)光控+19分鐘延時丌 u)光控+20分鐘延時開 上述程序參數(shù)可以通過按鍵進(jìn)行人工設(shè)置調(diào)整，達(dá)到修正光控時間誤差的 功能。
進(jìn)一步的，保護(hù)及負(fù)載驅(qū)動電路5的結(jié)構(gòu)是，當(dāng)滿足點亮燈的條件時，MCU 主控制器發(fā)出指令，經(jīng)過Ql和Q2兩個三極管驅(qū)動CMOS類型的開關(guān)管，實現(xiàn)負(fù) 載低功耗快速的開關(guān)功能；
上述方案的工作步驟是
步驟一光控電壓取樣電路，當(dāng)有陽光存在的時候，電流從R1和R2流過， 在R2分得電壓，電壓信號再經(jīng)過LM324進(jìn)行放人，最后到達(dá)主控制單元3中， 進(jìn)行信號處理；
步驟—光控可調(diào)程序流程圖可以看出該程序有主程序、光電池電壓采 集程序、負(fù)載驅(qū)動程序、按鍵程序和光控延時開燈等子程序組成；傍晚，當(dāng)光 線的照度達(dá)到4LX以下時，光控電壓信號到達(dá)設(shè)定的光控點時，主控制器單元 程序調(diào)用按照事先有按鍵設(shè)置好的光控點子程序進(jìn)行開燈；
步驟三由于采用的是可控的P麗式充電主回路2，可以根據(jù)蓄電池的不同
狀況，采取不同的充電策略，這樣既能充分的利用太陽能，又能很好的保護(hù)蓄 電池，延長蓄電池的使用壽命；另外從充電方式上來說，由于采用的是導(dǎo)通電 阻極低的MOS管串聯(lián)式充電主回路，所以功耗很??；
步驟四負(fù)載驅(qū)動電路5，當(dāng)滿足點亮燈的條件時，MCU主控制器發(fā)出指令， 經(jīng)過Ql和Q2兩個三極管驅(qū)動CMOS類型的開關(guān)管，實現(xiàn)負(fù)載低功耗快速的開關(guān)功能。
由BAT1， LOAD, Ql, R8， Fl構(gòu)成閉合電路，對負(fù)載LOAD進(jìn)行放電。上述控制 點子程序的設(shè)定，由按鍵程序調(diào)用完成丄作，從而達(dá)到了一個光控點可調(diào)的控 制，解決了因不同的環(huán)境和不同效率電池板造成的亮燈不一致的問題；同時， 解決了原來技術(shù)的諸種不足?？梢姡究刂破魇峭ㄟ^采集太陽能電池板的電壓 信號，經(jīng)過放大處理，再傳送到單片機(jī)中，采用光控加不同的延時方法，來開 啟燈的，可以解決太陽能電池板受環(huán)境和角度影響亮燈不一致的問題。
因此，本發(fā)明的優(yōu)點是
1、 光控點開啟穩(wěn)定可調(diào)；
2、 解決亮燈不一致性的問題；
3、 可調(diào)范圍廣，便于操作。


圖示l為光控點可調(diào)控制器的光控電壓取樣電路 圖示2為光控點可調(diào)控制器的負(fù)載驅(qū)動電路 圖示3為光控點可調(diào)控制器的P麗串聯(lián)式充電電路 圖示4為光控點可調(diào)控制器的程序流程圖 圖示5為光空點可調(diào)控制器的整體電路結(jié)構(gòu)圖
上述圖示中，所有標(biāo)示、符號等與前述相同，且均為本領(lǐng)域技術(shù)人員可以 看圖知曉的，所以此不贅述。
具體實施例方式
下面，結(jié)合附圖，說明本方案的具體實施方式
。
圖示l.光控電壓取樣電路，Vsun+為太陽能電池板的正極，R1和R2為采樣 電阻，LM324信號放大器，Vbatt+為蓄電池正極。
當(dāng)有陽光存在的時候，電流從R1和R2流過，在R2分得電壓，電壓信號再 經(jīng)過LM324進(jìn)行放大，最后到達(dá)主控制單元MCU中，進(jìn)行信號處理。
圖示2.保護(hù)及負(fù)載驅(qū)動電路，當(dāng)滿足點亮燈的條件時，MCU主控制器發(fā)出 指令，經(jīng)過Q17和Q11兩個三極管驅(qū)動CM0S開關(guān)管Q6，實現(xiàn)負(fù)載低功耗快速的 開關(guān)功能。由BAT1, LOAD, Q6, R8， Fl構(gòu)成閉合電路對負(fù)載LOAD進(jìn)行放電
圖示3. Pfll串聯(lián)式充電電路，當(dāng)有陽光時，太陽能電池板給蓄電池充電， 通過調(diào)節(jié)脈沖的頻率。來進(jìn)行對蓄電池進(jìn)行充電。這種充電過程其平均充電的 瞬時變化更符合蓄電池當(dāng)前的荷電狀態(tài)，能夠增加光伏系統(tǒng)的充電效率，并延 長蓄電池總循環(huán)壽命。
圖示4.光控可調(diào)點控制程序流程圖，可以看出，該程序由主程序、充電子程序、負(fù)載驅(qū)動程序、按鍵程序和點燈子程序等程序組成。
傍晚，當(dāng)光線的照度達(dá)到4LX以下時，光控電壓信號到達(dá)設(shè)定的光控點時，
主控制器單元程序調(diào)用按照事先有按鍵設(shè)置好的光控點子程序進(jìn)行開燈，光控
點開燈延時子程序包括20個控制點
a) 光控+1分鐘延時開
b) 光控+2分鐘延時開
t) 光控+19分鐘延時開 u)光控+20分鐘延時開
該控制點燈子程序的設(shè)定，由按鍵程序調(diào)用完成工作。從而達(dá)到了一個光 控點可調(diào)的控制，解決因不同的環(huán)境和不同效率電池板造成的亮燈不一致的問 題。
本發(fā)明所述的應(yīng)用一個光控點可調(diào)的太陽能燈具控制器包括
1、 太陽能電池板
太陽能電池板是發(fā)電系統(tǒng)的輸入，為整個系統(tǒng)提供供電和控制所需電能。在 白天光照條件下，太陽能電池板將所接收光能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)充電電路對蓄電 池充電，天黑后，太陽能電池板停止工作
2、 蓄電池
作為光伏系統(tǒng)的儲能環(huán)節(jié)，白天將太陽能電池輸出的電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲存 起來，到夜間再轉(zhuǎn)換成電能輸出到負(fù)載。
3、 光控點取樣電壓電路
圖示l: Vsun+為太陽能電池板的正極，R1和R2為采樣電阻，LM324信號放 大器，Vbatt+為蓄電池正極。
當(dāng)有陽光存在的時候，電流從R1和R2流過，在R2分得電壓，電壓信號再 經(jīng)過LM324放大，最后到達(dá)控制器MCU。
4、 MCU主控制器單元
如圖示3所示MCU主控制器單元是采用工業(yè)級，高精度單片機(jī)。主要起著 儲存程序，運算判斷等功能，主要包含一下子程序 4. 1主循環(huán)程序
作為整個程序的中心，負(fù)責(zé)根據(jù)外部條件控制程序的走向。判斷有無點燈 信號，有，則在保證不欠壓的情況下，根據(jù)工作模式延時點燈；無，則根據(jù)太 陽能電池電壓判斷天亮天黑情況。當(dāng)太陽能電池的輸出大于設(shè)定值時，進(jìn)入充 電子程序；當(dāng)太陽能電池電壓小于設(shè)定值時，進(jìn)入點燈子程序；4.2充電子程序
根據(jù)蓄電池的使用情況采取不同的充電策略提升充電、直充、浮充。
4. 3點燈子程序
天黑，首先設(shè)定開啟燈延時時間，在設(shè)定點燈時間設(shè)定和計時。
延時時間設(shè)置所示
a) 光控+1分鐘延時開
b) 光控+2分鐘延時開
t) 光控+19分鐘延時開 u) 光控+20分鐘延時開 4.4定時器中斷程序
提供各種與時間有關(guān)的定時。
4.5外部中斷程序
短路保護(hù)故障的解除。
4.6 AD轉(zhuǎn)換完成中斷
對蓄電池電壓、電池組件電壓、負(fù)載電流等進(jìn)行采樣。 4. 7溫度檢測子程序
對蓄電池充電策略進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 4. 8顯示子程序
包括數(shù)碼管顯示和指示燈顯示，指示工作模式和系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
4、 9按鍵子程序
利用按鍵設(shè)定工作模式。該點燈子程序調(diào)用可以由按鍵設(shè)定完成。主控制器 單元在對負(fù)載驅(qū)動電路發(fā)出命令而完成控制。
5、 P麗串聯(lián)式充電電路
如圖3:控制器單元MCU檢測蓄電池電壓后，蓄電池電壓趨向欠壓時，脈沖 的頻率和時間增加，蓄電池電壓趨向充滿時，脈沖頻率和時間會縮短，這種充 電方式更符合蓄電池當(dāng)前的荷電狀態(tài)，增加光伏系統(tǒng)充電效率，并延長蓄電池 的壽命，由三極管Q5， Q9， Q10驅(qū)動M0S管Q2和三極管Qll， Q12， Q13， Q15驅(qū)動M0S 管Q1共同完成的充電過程。
6、 負(fù)載驅(qū)動電路
如圖2:當(dāng)滿足點亮燈的條件時，MCU主控制器發(fā)出指令，經(jīng)過Q17和Q18 兩個三極管驅(qū)動CMOS開關(guān)管Q6，實現(xiàn)負(fù)載低功耗快速的開關(guān)功能。由 BAT1， LOAD, Q6， R8， Fl構(gòu)成閉合電路對負(fù)載LOAD進(jìn)行放電控制。
權(quán)利要求
1、一種光控點可調(diào)的太陽能燈具控制器，包括，光控點取樣電壓電路(1)，PWM充電電路(2)，MCU主控制器單元(3)，溫度補(bǔ)償修正電路(4)，保護(hù)及負(fù)載驅(qū)動電路(5)，其特征是MCU主控制器單元(3)分別與光控點取樣電壓電路(1)、PWM充電電路(2)、溫度補(bǔ)償修正電路(4)、保護(hù)及負(fù)載驅(qū)動電路(5)相連，并且，MCU主控制器單元(3)與光控點取樣電壓電路(1)共同并聯(lián)在由太陽能電池板和蓄電池驅(qū)動的電路中；MCU主控制器單元(3)具有儲存程序，運算判斷等功能，當(dāng)主控制器單元3判斷黑天點燈開啟，即開始調(diào)用下一個子程序；光控點取樣電壓電路(1)的功能是，當(dāng)有陽光存在的時候，電流從R1和R2流過，在R2分得電壓，電壓信號再經(jīng)過LM324放大，到達(dá)控制器MCU；PWM充電電路(2)的功能是主回路采用PWM串聯(lián)式充電方式進(jìn)行充電；保護(hù)及負(fù)載驅(qū)動電路(5)的功能是，當(dāng)滿足點亮燈的條件，MCU主控制器發(fā)出指令時，實現(xiàn)負(fù)載低功耗快速的開關(guān)功能；同時，MCU主控制器單元(3)由系統(tǒng)初始化程序(6)、主程序(7)、充電子程序(8)、點燈子程序(9)、數(shù)據(jù)采樣中斷程序(10)等子程序組成；其中，光控延時開燈子程序包括20個控制點a)光控+1分鐘延時開b)光控+2分鐘延時開…………t)光控+19分鐘延時開u)光控+20分鐘延時開并且，上述程序參數(shù)可以通過按鍵進(jìn)行人工設(shè)置調(diào)整，達(dá)到修正光控時間誤差的功能。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光控點可調(diào)的太陽能燈具控制器，其特征是: 保護(hù)及負(fù)載驅(qū)動電路(5)的結(jié)構(gòu)是，MCU主控制器發(fā)出指令，經(jīng)過Ql和 Q2兩個三極管驅(qū)動CMOS類型的開關(guān)管，實現(xiàn)負(fù)載開關(guān)功能。
全文摘要
一種太陽能燈具控制器尤其是涉及光控太陽能燈具控制器。包括，光控點取樣電壓電路1，PWM充電電路2，MCU主控制器單元3，溫度補(bǔ)償修正電路4，保護(hù)及負(fù)載驅(qū)動電路5，其特征是MCU主控制器單元3分別與光控點取樣電壓電路1，PWM充電電路2，溫度補(bǔ)償修正電路4，保護(hù)及負(fù)載驅(qū)動電路5相連，并且，MCU主控制器單元3與光控點取樣電壓電路1并聯(lián)在由太陽能電池板和蓄電池驅(qū)動的電路中。本控制器是通過采集太陽能電池板的電壓信號，經(jīng)過放大處理，再傳送到單片機(jī)中，采用光控加不同的延時方法，來開啟燈的，可以解決太陽能電池板受環(huán)境和角度影響亮燈不一致的問題。
文檔編號F21S9/03GK101562931SQ200910081778
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者周連安, 曹春峰, 頡會強(qiáng), 麻樹禮 申請人:北京昌日新能源科技有限公司