感知天氣的太陽(yáng)能led路燈控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器，包括嵌入式微處理器，以及與嵌入式微處理器相連的蓄電池電量檢測(cè)電路、天氣參數(shù)測(cè)量電路、升壓恒流電路和保護(hù)電路，蓄電池電量檢測(cè)電路用于實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池的剩余電量；天氣參數(shù)測(cè)量電路用于實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)光的照度和環(huán)境溫度；升壓恒流電路與LED路燈相連，用于向LED路燈輸出恒流電流；保護(hù)電路與蓄電池和太陽(yáng)能電池板均相連，用于對(duì)蓄電池和太陽(yáng)能電池板提供防反接保護(hù)、輸出過壓保護(hù)和短路保護(hù)。本實(shí)用新型所述的感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器能夠保證在連續(xù)的陰雨天氣等光照條件較差的環(huán)境條件下，路燈有很高的亮燈率，保證路燈工作時(shí)的照明強(qiáng)度和點(diǎn)亮?xí)r間。
【專利說明】感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能LED路燈控制器領(lǐng)域，具體涉及一種感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能LED路燈控制器是新能源廣泛利用背景下一種新型的產(chǎn)品。太陽(yáng)能LED路燈控制器是專門為太陽(yáng)能發(fā)電照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的；設(shè)備不僅能夠高效率地轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能電池板所吸收的太陽(yáng)能，產(chǎn)生電能對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，而且還提供了強(qiáng)大的控制功能。
[0003]目前的LED太陽(yáng)能路燈控制器考慮了緯度、年平均日照時(shí)間等因素，對(duì)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)以及各種充放電策略展開研究。但是，太陽(yáng)能路燈的電能供應(yīng)完全依賴于天氣，每天的充電量具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和不確定性，第二天的充電量又不能準(zhǔn)確預(yù)知。目前的LED太陽(yáng)能路燈控制器的控制策略是，不考慮天氣因素，每晚路燈工作時(shí)輸出功率都是一樣的。在我國(guó)南方的梅雨季節(jié)，出現(xiàn)連續(xù)陰雨天氣，LED太陽(yáng)能路燈蓄電池充電不足，電能很快被用完，因?yàn)椴荒芗皶r(shí)補(bǔ)充電，導(dǎo)致路燈不亮和蓄電池?fù)p壞。因此，不考慮天氣因素的LED太陽(yáng)能路燈控制策略是不完整的，不考慮天氣因素的LED太陽(yáng)能路燈控制器也是不全面的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器；該感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器可根據(jù)天氣情況調(diào)整LED路燈的輸出功率。
[0005]本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器，包括:
[0007]蓄電池電量檢測(cè)電路，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池的剩余電量；
[0008]天氣參數(shù)測(cè)量電路，用于實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)光的照度和環(huán)境溫度；
[0009]升壓恒流電路，與LED路燈相連，用于向LED路燈輸出恒流電流；
[0010]保護(hù)電路，與蓄電池和太陽(yáng)能電池板均相連，用于對(duì)蓄電池和太陽(yáng)能電池板提供防反接保護(hù)、輸出過壓保護(hù)和短路保護(hù)；
[0011]嵌入式微處理器，與蓄電池電量檢測(cè)電路、天氣參數(shù)測(cè)量電路、升壓恒流電路和保護(hù)電路均相連；用于接收蓄電池電量檢測(cè)電路和天氣參數(shù)測(cè)量電路的輸出數(shù)據(jù)，并控制升壓恒流電路的輸出。
[0012]本實(shí)用新型所述的感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器中天氣參數(shù)測(cè)量電路能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量當(dāng)前天氣情況，針對(duì)太陽(yáng)能LED路燈固定的亮燈需求和電能完全依賴天氣的矛盾，嵌入式微處理器可采用根據(jù)天氣情況調(diào)整亮度、亮燈時(shí)長(zhǎng)的控制策略，達(dá)到延長(zhǎng)連續(xù)陰雨天氣的亮燈時(shí)間、保證工作時(shí)的照明亮度等效果。
[0013]感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器是太陽(yáng)能LED路燈的核心，保證在連續(xù)的陰雨天氣等光照條件較差的環(huán)境條件下，路燈有很高的亮燈率，保證路燈工作時(shí)的照明強(qiáng)度和點(diǎn)亮?xí)r間。同時(shí)也解決了連續(xù)的陰雨天所導(dǎo)致的蓄電池電量不足而可能引起過放電的一系列問題，光照條件充足、太陽(yáng)能板不斷的轉(zhuǎn)換電能可能引起的蓄電池過充問題，對(duì)保護(hù)蓄電池、延長(zhǎng)蓄電池使用壽命也有著重大的積極意義。
[0014]優(yōu)選的，所述升壓恒流電路包括基于PWM脈寬可調(diào)的Boost升壓電路和基于PWM脈寬可調(diào)的恒流電路。
[0015]如此設(shè)置，具有更好的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性也得以明顯改善，特別是其內(nèi)在的限流能力和并聯(lián)均流能力使控制電路變得簡(jiǎn)單可靠。
[0016]優(yōu)選的，所述嵌入式微處理器采用STM32F103RBT6芯片來實(shí)現(xiàn)。
[0017]如此設(shè)置，可以使嵌入式微處理器具有高性能、低功耗等特性。
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型所述感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖2為嵌入式微處理器的電路原理圖；
[0021]圖3為基于PWM脈寬可調(diào)的Boost升壓電路原理圖；
[0022]圖4為基于PWM脈寬可調(diào)的恒流電路原理圖；
[0023]圖5為蓄電池電量檢測(cè)電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了 一種感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器，包括蓄電池電量檢測(cè)電路、天氣參數(shù)測(cè)量電路、升壓恒流電路、保護(hù)電路和嵌入式微處理器。蓄電池電量檢測(cè)電路用于實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池的剩余電量；天氣參數(shù)測(cè)量電路用于實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)光的照度和環(huán)境溫度；升壓恒流電路，與LED路燈相連，用于向LED路燈輸出恒流電流；保護(hù)電路，與蓄電池和太陽(yáng)能電池板均相連，用于對(duì)蓄電池和太陽(yáng)能電池板提供防反接保護(hù)、輸出過壓保護(hù)和短路保護(hù)，保護(hù)電路可在不小心反接時(shí)使得整個(gè)蓄電池回路斷開，從而有效保護(hù)蓄電池和控制器本身。
[0025]嵌入式微處理器，與蓄電池電量檢測(cè)電路、天氣參數(shù)測(cè)量電路、升壓恒流電路和保護(hù)電路均相連；用于接收蓄電池電量檢測(cè)電路和天氣參數(shù)測(cè)量電路的輸出數(shù)據(jù)，并控制升壓恒流電路的輸出。同時(shí)，嵌入式微處理器還控制蓄電池充電方式及制定相應(yīng)的亮燈策略，調(diào)整LED路燈的照明工作方式，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的充電，蓄電池電能的管理。
[0026]本實(shí)用新型所述的感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器將白天太陽(yáng)能電池板送來的電能儲(chǔ)存至蓄電池，通過測(cè)量和累計(jì)，得到充電量。同時(shí)通過實(shí)時(shí)測(cè)量光照和溫度等參數(shù)，識(shí)別出當(dāng)前天氣情況，得到天氣數(shù)據(jù)的模糊量。在蓄電池充電和放電時(shí)，測(cè)量蓄電池內(nèi)阻、極化電壓和端電壓，得到模糊量蓄電池剩余電量。嵌入式微處理器依據(jù)天氣數(shù)據(jù)、蓄電池剩余電量及充電量，利用模糊控制器決策，制定不同的亮燈策略，調(diào)整LED燈的輸出功率(亮度)。從而實(shí)現(xiàn)晴朗天氣，蓄電池剩余電量充足，輸出功率大，燈亮度大。反之，陰雨天氣，蓄電池剩余電量不足，輸出功率小，燈亮度也小。各輸出功率條件下，使得LED燈的亮度分為“很亮”、“較亮”、“中亮”、“欠亮”和“不亮”五個(gè)等級(jí)。
[0027]同時(shí)，本實(shí)用新型所述感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器還通過低功耗電源來為嵌入式微處理器提供穩(wěn)定的工作電源，其本身采用低功耗的穩(wěn)壓芯片，從而使得該感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，功耗更低，使用壽命更長(zhǎng)。
[0028]優(yōu)選的，升壓恒流電路包括基于PWM脈寬可調(diào)的Boost升壓電路和基于PWM脈寬可調(diào)的恒流電路，實(shí)現(xiàn)LED路燈的恒流輸出。其中，所述PWM脈寬可調(diào)的恒流電路包括UC3842高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片。如此設(shè)置，具有更好的電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性也得以明顯改善，特別是其內(nèi)在的限流能力和并聯(lián)均流能力使控制電路變得簡(jiǎn)單可靠。
[0029]嵌入式微處理器的電路圖如圖2所示，嵌入式微處理器U5采用STM32F103RBT6芯片來實(shí)現(xiàn)，微處理器U5的PAO引腳與蓄電池電量檢測(cè)電路的電壓采樣端V_AD相連，微處理器U5的PAl引腳與蓄電池電量檢測(cè)電路的電流采樣端I_AD相連，微處理器U5的PC7引腳與LED驅(qū)動(dòng)電路的CON端相連，微處理器U2的VDD引腳與微功耗電源輸出的VCC相連，微處理器U5的VSS引腳接地相連。
[0030]基于PWM脈寬可調(diào)的Boost升壓電路原理圖如圖3所示。利用PWM脈寬可調(diào)技術(shù)，對(duì)輸出電壓實(shí)現(xiàn)恒壓，從而達(dá)到電流的恒定，Boost升壓電路，完成電流的放大作用?；綛OOST升壓電路如圖所示，由電感L、晶體管Q、二極管D、電容C四個(gè)元件組成，電源輸入電壓由J_in接入，J_out輸出升壓后的電壓。當(dāng)Q管導(dǎo)通，J_in、L、Q三者形成一個(gè)回路，電能存儲(chǔ)到電感L中，由于二極管D反向J_out端電壓不能回流；當(dāng)Q管關(guān)斷，J_in、L、D、J_out四者形成一個(gè)回路，將電感L中存儲(chǔ)的磁能釋放充入電容C中，從而達(dá)到升壓的作用。
[0031]基于PWM脈寬可調(diào)的恒流電路如圖4所示。三端穩(wěn)壓芯片U1、電容C3、C4組成穩(wěn)壓電壓為高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片U2提供穩(wěn)定的電壓，高性能單端輸出式電流控制型脈寬調(diào)制器芯片U2、電容C6、C2、C5、電阻R6、R2、R3、R5構(gòu)成驅(qū)動(dòng)Ql的驅(qū)動(dòng)電路，其中R7為限流電阻，防止電流過大，R8為康銅絲，作為采樣電阻，二極管D1、D2、電阻R1、電容Cl相連組成輸出電壓采樣電路。
[0032]蓄電池電量檢測(cè)電路如圖5所示，電阻R1、R2、電容Cl、運(yùn)放0P07構(gòu)成電壓檢測(cè)電路，輸出端與V_AD相連；電阻R3、R4、R5、電容C2、運(yùn)放0P07組成電流采樣電路，輸出端與I_AD相連。
[0033]本實(shí)用新型不僅局限于上述【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容，可以采用其它多種【具體實(shí)施方式】實(shí)施本實(shí)用新型，因此，凡是采用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡(jiǎn)單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器，其特征在于，包括: 蓄電池電量檢測(cè)電路，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池的剩余電量； 天氣參數(shù)測(cè)量電路，用于實(shí)時(shí)測(cè)量太陽(yáng)光的照度和環(huán)境溫度； 升壓恒流電路，與LED路燈相連，用于向LED路燈輸出恒流電流； 保護(hù)電路，與蓄電池和太陽(yáng)能電池板均相連，用于對(duì)蓄電池和太陽(yáng)能電池板提供防反接保護(hù)、輸出過壓保護(hù)和短路保護(hù)； 嵌入式微處理器，與蓄電池電量檢測(cè)電路、天氣參數(shù)測(cè)量電路、升壓恒流電路和保護(hù)電路均相連；用于接收蓄電池電量檢測(cè)電路和天氣參數(shù)測(cè)量電路的輸出數(shù)據(jù)，并控制升壓恒流電路的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器，其特征在于，所述升壓恒流電路包括基于PWM脈寬可調(diào)的Boost升壓電路和基于PWM脈寬可調(diào)的恒流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感知天氣的太陽(yáng)能LED路燈控制器，其特征在于，所述嵌入式微處理器采用STM32F103RBT6芯片來實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203399372SQ201320512187
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】羅素芹, 李常青, 魏亞坤, 王帥峰, 朱翔鷗 申請(qǐng)人:溫州大學(xué)