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    西安鴻海照明工程有限公司

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    新型太陽能路燈控制器設計

    作者:admin 發布日期:2019/2/16 關注次數: 二維碼分享

    在能源短缺的今天,新能源技術的應用備受關注。太陽能路燈系統直接利用了太陽能作為能源,具有不受市電電網約束,安裝方便且不消耗常規能源等特點,尤其適用于交通和普通電網覆蓋不到的城鄉結合處,因此受到了人們的喜愛和政府的高度關注。




    太陽能路燈控制器重要的控制功能表現在如下三個方面:(1)控制太陽能電池向蓄電池充電;(2)控制蓄電池向負載系統供電;(3)控制整個路燈系統的其他部件穩定地運行。

    我們設計的控制器基于AT89C52單片機,通過對太陽能電池板和蓄電池電量進行檢測,防止蓄電池過充與過放,延長了蓄電池的使用壽命,通過系統時鐘確定路燈負載情況,使路燈工作更加人性化,從而延長系統的使用壽命,節約能源,具有較高的實用價值。

    太陽能路燈控制器設計原理

    太陽能路燈系統控制框圖如圖1所示。太陽能路燈系統必備組件包括:太陽能電池板、蓄電池、控制器和負載。其中,以AT89C52為核心的控制器控制著蓄電池的充放電。

    1 太陽能電池板

    太陽能電池板是將光能轉化為電能的裝置。太陽能電池端口具有電壓檢測裝置,可以防止蓄電池的過電壓充電,而且能有效地判斷是否天黑,起到了光控原件的作用。

    2 鉛酸蓄電池

    鉛酸蓄電池充放電管理方式表述為:根據蓄電池剩余容量的數學模型和蓄電池的端口電壓來確定其剩余電量,然后再自動地調整蓄電池的充電方式或者負載使用時間和工作強度,使負載始終與鉛酸蓄電池剩余電量相匹配,以確保蓄電池不會過放電,從而延長鉛酸蓄電池的壽命。

    3 LED燈具的工作特性

    LED具有對電壓敏感的特性。當正向電壓達到3.4V以后,只要稍微改變電壓,正向電流呈指數形式變化。因此,LED采用的驅動方式為電流驅動。

    太陽能路燈控制器硬件設計

    1 太陽能路燈控制器總體設計框圖

    太陽能路燈控制器總體設計框圖如圖2所示。

    2 太陽能路燈控制器各個模塊

    ①主控芯片的選擇

    微處理器是整個控制器的智能核心。考慮到成本和性能,本系統選用AT89C52單片機。AT89C52是一個低電壓,高性能8位單片機,片內含8K B的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256B的隨機存取數據存儲器(RAM)。器件采用ATMEL~司的高密度、非易失性存儲技術生產,兼容標準MCS-51指令系統,片內置通用8位中央處理器和F1ash存儲單元,在電子行業中有著廣泛的應用。

    ②電壓采樣模塊的設計

    在本系統中,所需要采樣的電壓主要是蓄電池的端口電壓和太陽能電池的端口電壓。本系統選用LM331作為A/D轉換芯片,其原理框圖如圖3所示。

    ③系統時鐘模塊

    本控制器可以根據季節的變化和晝夜的變化來調整負載的工作情況。采用DSl2C887作為系統時鐘芯片,其能自動產生世紀、年、月、日、時、分、秒等時間信息。DS12C887時鐘芯片帶有128B的RAM,其中11B用來存儲時間信息,4B的RAM用來存儲控制信息,剩下113B通用RAM供給用戶使用。

    ④蓄電池溫度采樣模塊的設計

    本系統選用的溫度傳感器為DS18820。它采用單總線協議,以數字碼方式串行輸出,大大簡化了傳感器與溫度處理器的接口。DSl8820與單片機的連接如圖4所示。

    太陽能路燈控制器軟件設計方案

    根據控制器系統所要實現的功能,系統軟件主要設計思路如下:首先由系統時鐘芯片判斷此時的季節,裝載相應的季節參數。然后,再由系統的時鐘芯片判斷此刻的時間,按照時間裝載相應的時間參數。接著,進行太陽能電池板的電壓檢測和蓄電池端口電壓的溫度檢測和蓄電池環境溫度檢測,判斷是否可以充電,進入充電控制子程序。后,再次檢測蓄電池的端口電壓,進入到放電控制子程序中,控制蓄電池對負載的放電。對太陽能電池、蓄電池電壓采樣和蓄電池環境溫度的采樣方案:采樣周期10s,采樣30次,共計5分鐘。判斷所采的電壓值是否達到相應的臨界值,若達到則進行相應的子程序進行處理。

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