改进型太阳能路灯控制器的研制

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1、改进型太阳能路灯控制器的研制：针对目前太阳能充电控制器对蓄电池的保护不够充分，蓄电池的寿命缩短这种情况，研制了一种基于单片机的改进型太阳能路灯控制器，并对其硬件电路和软件设计进行了详细禅述。　　关键词：控制器单片机太阳能　　：TM405：B：1007-9416（2011）05-0041-03　　　　Abstract：Solarchargecontrollerforthecurrentprotectionofthebatteryisnotsufficient,toshortenthelifeofthebatterycase,developedasinglec

2、hipbasedonanimprovedsolarstreetlampcontroller,andthehardofsolarstreetlightsystem　　针对目前市场上控制器由于对于蓄电池的保护不够充分，改进型太阳能路灯控制器在设计时对充电方式采用了两阶段充电方式，即为保护蓄电池不过充，设定一恒压充电阀值，当蓄电池端电压未达到这一阀值时，太阳能电池工作在MPPT状态以脉冲方式对蓄电池充电;当蓄电池端电压达到设定的阀值时，采用浮充(恒定电压)模式对蓄电池充电，当蓄电池电压与浮充电压值相等时自动停充；为避免蓄电池给负载供电时导致深度放电，缩短蓄电池的

3、使用寿命，改进型太阳能路灯控制器采用在线检测蓄电池电压来避免蓄电池发生过放现象，保护蓄电池，提高其使用寿命。　　2、控制器硬件设计　　控制器系统总体结构如图2所示，该系统以Atmega48单片机为核心。外围电路主要由单片机工作基准电压供给电路、电压采集电路、充电控制电路和负载输出控制与检测电路等部分组成。电压采集电路包括太阳能电池板和蓄电池电压采集，用于对太阳光线强弱的识别以及蓄电池电压的获取。　　Figure2Controlsystem　　Atmega48是基于AVRRISC、低功耗CMOS的8位单片机，芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口

4、电路，它具备AVR高档单片机的性能和特点，但由于其采用了小引脚封装，所以其价格仅与低档单片机相当。　　2.1电源电路设计　　Atmega48单片机需要5v的供电，由于太阳能极板输出电压的不稳定，设计中采用电源管理芯片LM2931对太阳板电池输出电压进行稳压后供给Atmega48单片机。电源电路如图3所示。　　Figure3Poplingcircuit　　图4的电路包括三个部分：输出电压电阻分压部分，通过这一部分得到0一3.3V的电压;然后是一个二阶滤波电路，以便减小高频信号的干扰，得到平缓的直流电压信号，输出端加一个稳压管，使输出电压不超过3.3v，其中跟

5、随器采用LM324，最后由Atmega48单片机的A/D转换模块的将采集到的电压信号转换为数字信号。　　Figure5Currentsensingcircuit　　霍尔电流传感器采用CSM025A型霍尔电流传感器，它应用霍尔效应闭环原理的电流传感器，能在电隔离条件下测量直流、交流、脉冲以及各种不规则波形的电流，其电路如图5所示。　　2.3温度检测电路　　温度的检测采用负温度系数的热敏电阻进行，其电路如图6所示。　　Figure6Temperaturedetectioncircuit　　在单片机的基准电压源AREF两端串联热敏电阻R11和电阻R12，单片机通

6、过对R11和R12分压点的采样，从而对环境温度进行判断，并进行相应的温度补偿。基准电压通过AREF引脚上加一个电容C5进行解耦，以便更好的抑制噪声。　　2.4充电电路及放电路　　充电电路采用功率场效应管IPF3808S作为充电电路中的开关器件，并由单片机通过判断蓄电池端电压和太阳能电池电压来决定是否充电。　　在放电模块中，同样采用功率场效应管IPF3808S，放电电路如图7所示。　　Figure7DischarglngControlCircu　　放电过程如下:当PB0输出低电平时，Q2截止，从而Q6导通，将蓄电池的负端和负载的负端接通，此时蓄电池为负载提供

7、电源，蓄电池放电。当PB0输出高电平时，Q2导通，从而Q6截止，将蓄电池的负端和负载的负端断开，蓄电池停止对负载的供电。至于PB0何时输出高电平，何时输出低电平，通过单片机的软件实现。　　3、软件设计　　控制器在白天(光照强)，控制太阳能电池向蓄电池充电，在晚上(光照弱)，控制蓄电池向负载供电，所以可简单的将系统的工作模式设定为强光照模式和弱光照模式，通过检测太阳能电池输出电压确定系统工作在强光照模式还是弱光照模式，若太阳能电池输出电压大于3V，则系统进入强光照模式;反之，则进入弱光照模式，再根据蓄电池的荷电状态确定系统具体的工作状态。系统的工作模式和工作

8、状态如表1所示。　　系统根据太阳能电池的输出电压对工作模式进行判别