基于单片机的太阳能路灯控制系统设计

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1、基于单相硇太阳链路灯控制系统设计[摘要]文章介绍了太阳能一LED路灯控制的设计,本设计可以自动检测环境光照强度以控制路灯的工作状态,具有最大功率点追踪功能,最大程度保证太阳能电池板效率,同时以恒电流控制LED,并带有蓄电池状态输出以及用户可设定LED工作时间等功能。[关键词]太阳能..LED单片机0.引言随着可持续发展的不断深入,人们在积极开发各类可再生新能源的同时也在倡导节能减排的绿色环保技术。而在照明领域,寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化的LED固态照明也已被公认为世界一种节能环保的重要途径。太阳能一LED路灯同时整合了这两者的优势,利用清洁能源以及高效率的LED实现绿色

2、照明。目前路灯普遍使用的是市电供电的高压钠灯结构,其中高压钠灯的电子驱动部分需要把市电从交流转化为直流,再逆变到交流来驱动,导致系统效率较低;而且由于使用的是市电,需要铺设复杂、昂贵的管线。太阳能一LED路灯则可以克服以上的问题,由于太阳能电池板输出的是直流电能,而..LED也是直流驱动光源,两者的结合更能提高整个系统的效率,降低市政成本。..1.设计原理从太阳能一LED路灯系统结构原理框图可知,太阳能电池板在太阳光的照射下.其内部..PN结会形成新的电子空穴对,在一个回路里就能产生直流电流;这个电流流人控制器,同时控制器会发出指令对蓄电池进行充电。即蓄电池在白天的时候会接受充电,而在晚上

3、则会提供能量给..LED。LED的工作是通过控制器进行的,控制器在保证..LED恒流工作的同时,也会监测..LED的状态以及控制工作时间长短。连续阴雨天以及蓄电池电能不足的情况下,控制器会发出控制信号来启动外部的市电供电系统(不包含在控制器中),保证LED的正常工作。外部的市电供电系统只是作为后备能源,只有在蓄电池电能不足的情况下才会被使用。蓄电池的充电完全只是通过太阳能来实现的,以确保最大限度使用太阳能。太阳能电池板进来后会首先经过一个开关连接到直流,直流变换器,即蓄电池充电电路,此变换器的输出先通过一个保险丝再连接到蓄电池两端。在此它有两个作用:一是防止太阳能电池输出较低时由蓄电池过来

4、的反充电流;二是当太阳能电池板极性接反时起到保护电路的作用。直流,直流变换器采用降压拓扑结构,拓扑结构的选择不仅得考虑太阳能电池板最大功率点电压和蓄电池最大电压,而且同时得兼顾效率和成本。蓄电池和LED之间也是通过~个直流,直流变换器,即LED驱动电路,对LED要采用恒流控制方式,考虑到蓄电池电压的波动范围以及..LED的工作电压范周,设计电路中采用反激式拓扑结构来保证恒流输出。反激式拓扑的效率一般没有简单的升压或者降压电路高,如果要提升系统的效率,可以通过优化蓄电池电压与..LED电压的关系来采用升压或者降压电路,提升效率的同时能进一步减低成本。整个系统的控制是通过单片机来实现,单片机的

5、主要工作包括以下几点:一是采用最大功率点跟踪算法来优化太阳能电池板工作效率;二是针对蓄电池不同状态采用合适的充电模式;三是保证..LED驱动电路的恒流输出;四是判断白天黑夜并以此来切换蓄电池充电和放电模式;最后就是提供监控保护、温度监测、状态输出和用户控制输入检测等功能。控制器辅助电源直接从蓄电池变换而来,蓄电池输入通过线性电源得到12V,用于供给逻辑电路和开关信号放大;3.3v通过..12V接开关电源而来,主要给单片机和周边电路供电。之所以用开关电源是为了提高转换效率,即减少蓄电池耗电以及在以后扩展系统时可以提供足够负载一当然,为了减少成本,完全可以用线性电源来实现。..2.控制器主要功

6、能控制器的主要功能包括两个方面:蓄电池充电以及蓄电池给LED供电。(1)蓄电池充电当系统检测到环境光充足,控制器就会进入充电模式。蓄电池充电有两个比较重要的电压值:深度放电电压和浮充充电电压。前者代表在正常使用情况下蓄电池电能被用完的状态,而后者则代表蓄电池充电的最高限制电压,这些参数应该从蓄电池产品手册上可以查到。在设计电路中针对..12V蓄电池,分别设置深度放电电压为..llv和浮充充电电压为..13.8v(皆为在室温条件下的电压值,软件中这两个值增加了相应的温度补偿),(2)蓄电池放电当系统检测到周围环境光线不足时,就会进入蓄电池给..LED供电模式。LED电流通过高位电流检测芯片采

7、样送回单片机,由单片机通过调整开关信号占空比来获得恒定输出电流。为了达到节能的目的,ED的恒定电流值会根据系统检测的环境L光强度来调整:当环境光由亮变暗时,系统的输出电流也会相应从小到大;当环境光线完全暗下来时,系统的输出电流也达到预设的最大值。除了由环境光线控制..LED的输出,用户还可以通过设定开关的状态来开启时间控制功能,系统会根据设定来控制LED亮灯时间的长短。此外,为了提高系统的可靠性,设计电路添加了针对太阳能

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1、基于单相硇太阳链路灯控制系统设计[摘要]文章介绍了太阳能一LED路灯控制的设计,本设计可以自动检测环境光照强度以控制路灯的工作状态,具有最大功率点追踪功能,最大程度保证太阳能电池板效率,同时以恒电流控制LED,并带有蓄电池状态输出以及用户可设定LED工作时间等功能。[关键词]太阳能..LED单片机0.引言随着可持续发展的不断深入,人们在积极开发各类可再生新能源的同时也在倡导节能减排的绿色环保技术。而在照明领域,寿命长、节能、安全、绿色环保、色彩丰富、微型化的LED固态照明也已被公认为世界一种节能环保的重要途径。太阳能一LED路灯同时整合了这两者的优势,利用清洁能源以及高效率的LED实现绿色

2、照明。目前路灯普遍使用的是市电供电的高压钠灯结构,其中高压钠灯的电子驱动部分需要把市电从交流转化为直流,再逆变到交流来驱动,导致系统效率较低;而且由于使用的是市电,需要铺设复杂、昂贵的管线。太阳能一LED路灯则可以克服以上的问题,由于太阳能电池板输出的是直流电能,而..LED也是直流驱动光源,两者的结合更能提高整个系统的效率,降低市政成本。..1.设计原理从太阳能一LED路灯系统结构原理框图可知,太阳能电池板在太阳光的照射下.其内部..PN结会形成新的电子空穴对,在一个回路里就能产生直流电流;这个电流流人控制器,同时控制器会发出指令对蓄电池进行充电。即蓄电池在白天的时候会接受充电,而在晚上

3、则会提供能量给..LED。LED的工作是通过控制器进行的,控制器在保证..LED恒流工作的同时,也会监测..LED的状态以及控制工作时间长短。连续阴雨天以及蓄电池电能不足的情况下,控制器会发出控制信号来启动外部的市电供电系统(不包含在控制器中),保证LED的正常工作。外部的市电供电系统只是作为后备能源,只有在蓄电池电能不足的情况下才会被使用。蓄电池的充电完全只是通过太阳能来实现的,以确保最大限度使用太阳能。太阳能电池板进来后会首先经过一个开关连接到直流,直流变换器,即蓄电池充电电路,此变换器的输出先通过一个保险丝再连接到蓄电池两端。在此它有两个作用:一是防止太阳能电池输出较低时由蓄电池过来

4、的反充电流;二是当太阳能电池板极性接反时起到保护电路的作用。直流,直流变换器采用降压拓扑结构,拓扑结构的选择不仅得考虑太阳能电池板最大功率点电压和蓄电池最大电压,而且同时得兼顾效率和成本。蓄电池和LED之间也是通过~个直流,直流变换器,即LED驱动电路,对LED要采用恒流控制方式,考虑到蓄电池电压的波动范围以及..LED的工作电压范周,设计电路中采用反激式拓扑结构来保证恒流输出。反激式拓扑的效率一般没有简单的升压或者降压电路高,如果要提升系统的效率,可以通过优化蓄电池电压与..LED电压的关系来采用升压或者降压电路,提升效率的同时能进一步减低成本。整个系统的控制是通过单片机来实现,单片机的

5、主要工作包括以下几点:一是采用最大功率点跟踪算法来优化太阳能电池板工作效率;二是针对蓄电池不同状态采用合适的充电模式;三是保证..LED驱动电路的恒流输出;四是判断白天黑夜并以此来切换蓄电池充电和放电模式;最后就是提供监控保护、温度监测、状态输出和用户控制输入检测等功能。控制器辅助电源直接从蓄电池变换而来,蓄电池输入通过线性电源得到12V,用于供给逻辑电路和开关信号放大;3.3v通过..12V接开关电源而来,主要给单片机和周边电路供电。之所以用开关电源是为了提高转换效率,即减少蓄电池耗电以及在以后扩展系统时可以提供足够负载一当然,为了减少成本,完全可以用线性电源来实现。..2.控制器主要功

6、能控制器的主要功能包括两个方面:蓄电池充电以及蓄电池给LED供电。(1)蓄电池充电当系统检测到环境光充足,控制器就会进入充电模式。蓄电池充电有两个比较重要的电压值:深度放电电压和浮充充电电压。前者代表在正常使用情况下蓄电池电能被用完的状态,而后者则代表蓄电池充电的最高限制电压,这些参数应该从蓄电池产品手册上可以查到。在设计电路中针对..12V蓄电池,分别设置深度放电电压为..llv和浮充充电电压为..13.8v(皆为在室温条件下的电压值,软件中这两个值增加了相应的温度补偿),(2)蓄电池放电当系统检测到周围环境光线不足时,就会进入蓄电池给..LED供电模式。LED电流通过高位电流检测芯片采

7、样送回单片机,由单片机通过调整开关信号占空比来获得恒定输出电流。为了达到节能的目的,ED的恒定电流值会根据系统检测的环境L光强度来调整:当环境光由亮变暗时,系统的输出电流也会相应从小到大;当环境光线完全暗下来时,系统的输出电流也达到预设的最大值。除了由环境光线控制..LED的输出,用户还可以通过设定开关的状态来开启时间控制功能,系统会根据设定来控制LED亮灯时间的长短。此外,为了提高系统的可靠性,设计电路添加了针对太阳能

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