一种太阳能充放电控制器的制作方法

本实用新型属于充放电控制技术领域，尤其涉及一种太阳能充放电控制器。

背景技术：

太阳能是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线；在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。随着社会的进步，太阳能得到了更加广泛的应用，对于太阳能充放电的控制的硬件基础有了更高的要求。

技术实现要素：

本实用新型就是针对上述问题，提供一种控制效果好的太阳能充放电控制器的硬件基础。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括MCU、太阳能组件电压集采集部分、蓄电池电压采集部分、电源模块、电压基准模块、充电控制部分和负载放电控制部分，其结构要点MCU的检测信号输入端口分别与太阳能组件电压集采集部分的检测信号输出端口、蓄电池电压采集部分的检测信号输出端口相连，电源模块的电能输入端口分别与蓄电池相连，电源模块的电能输出端口与MCU的电源端口相连，电压基准模块的电压基准信号输出端口与MCU的电压基准信号输入端口相连，MCU的控制信号输出端口分别与充电控制部分的控制信号输入端口和负载放电控制部分的控制信号输入端口相连。

作为一种优选方案，本实用新型还包括显示部分，显示部分的显示信号输入端口与MCU的显示信号输出端口相连，显示部分的电源端口与电源模块的电能输出端口相连。

作为一种优选方案，本实用新型还包括太阳能组件和负载防雷保护部分。

作为一种优选方案，本实用新型还包括指示灯部分，指示灯部分的控制信号输入端口与MCU的控制信号输出端口相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述MCU采用ATMEGA8L单片机U3，U3的1脚分别与电阻R8一端、开关K1一端相连，电阻R8另一端接+5V端，开关K1另一端接地，U3的18脚通过电容C1接地，U3的29脚与MAX809-5V芯片U4的2脚相连，U4的3脚接+5V端，U4的1脚接GND1端，U3的32脚分别与电阻R7一端、开关K2一端相连，电阻R7另一端接+5V端，开关K2另一端接地。

作为另一种优选方案，本实用新型所述太阳能组件电压集采集部分包括电阻R9和电阻R10，电阻R9一端与太阳能电池板电压负极端SUN-端相连，电阻R9另一端分别与电阻R10一端、电容C3一端、U3的27脚相连，电阻R10另一端和电容C3另一端接GND1端。

作为另一种优选方案，本实用新型所述蓄电池电压采集部分包括电阻R11和电阻R12，电阻R11一端接蓄电池正极端VCC端，电阻R11另一端分别与电阻R12一端、电容C4一端、U3的28脚相连，电阻R12另一端和电容C4另一端接地。

作为另一种优选方案，本实用新型所述显示部分采用HCF4511B芯片U2和LG3911AH芯片D1，U2的1、2、6、7脚分别与U3的24、25、26、23脚对应连接，U2的3、4、16脚接+5V端，U2的5、8脚接地，U2的9～15脚分别与八阻排RP1的1～7脚相连，八阻排RP1的10～16脚分别与D1的6、4、5、7、9、10、1、2脚对应相连，D1的3、8脚接GND1端。

作为另一种优选方案，本实用新型所述电源模块采用LM2576芯片U5，U5的1脚分别与二极管D2阴极、电容C8正极相连，电容C8负极分别与电容C5一端、电容C6一端、电容C7一端、U5的3脚、U5的5脚、U5的6脚、二极管D3的阳极、电容C9的负极、电容C10一端相连；

二极管D2阳极分别与电容C7另一端、电感L2一端相连，电感L2另一端分别与电感L1一端、电容C6另一端相连，电感L1另一端分别与VCC端、电容C5另一端相连；

U5的2脚分别与电感L3一端、二极管D3另一端相连， 电感L3另一端分别与电容C9正极、电容C10另一端、+5V端、U5的4脚相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述电压基准模块采用TL431芯片U6，U6的1脚分别与U3的20脚、电阻R37一端、电阻R16一端相连，电阻R37另一端接VCC端，电阻R16另一端分别与U6的8脚、电阻R15一端相连，电阻R15另一端分别与U6的2脚、地线相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述防雷保护部分包括压敏电阻Z3、压敏电阻Z4和压敏电阻Z5，压敏电阻Z3接在太阳能电池板电压负极端SUN-端与太阳能电池板电压正极端VCC端之间，压敏电阻Z4接在第一负载正极端VCC端与第一负载负极端LOAD1-之间，压敏电阻Z5接在第二负载正极端VCC端与第二负载负极端LOAD2-之间。

作为另一种优选方案，本实用新型所述负载放电控制部分包括NMOS管Q5、NMOS管Q6和LP521-2芯片U1，NMOS管Q5的漏极分别与GND1端、NMOS管Q6的漏极相连，NMOS管Q5的源极与第一负载负极端LOAD1-相连，NMOS管Q6的源极与第二负载负极端LOAD2-相连；

NMOS管Q5的栅极分别与电阻R1一端、电阻R2一端相连，电阻R1另一端接地，电阻R2另一端与U1的7脚相连，U1的8脚分别与VCC端、U1的6脚相连，U1的5脚通过电阻R4分别与电阻R3一端、NMOS管Q6的栅极相连，电阻R3另一端接地；

U1的1脚通过电阻R5接U3的17脚，U1的2脚分别与U1的4脚、地线相连，U1的3脚通过电阻R6接U3的16脚相连。

其次，本实用新型所述充电控制部分包括NMOS管Q1和NMOS管Q3, U3的15脚通过电阻R28接NPN三极管 Q14基极相连，NPN三极管 Q14发射极接GND1端，NPN三极管 Q14集电极分别与电阻R29一端、NPN三极管Q12 基极、PNP三极管Q13基极相连，NPN三极管Q12集电极通过电阻R36接VCC端，NPN三极管Q12发射极分别与PNP三极管Q13发射极、电阻R25一端相连，PNP三极管Q13集电极分别与稳压管Z2阳极、GND1端、NMOS管Q3源极相连，电阻R25另一端分别与稳压管Z2阴极、NMOS管Q3栅极相连，NMOS管Q3漏极与NMOS管Q1漏极相连，NMOS管Q1源极分别与太阳能电池板电压负极端SUN-端、二极管D6阳极、二极管Z6阳极、电容E1负极、二极管Z7阳极、PNP三极管Q8集电极、NPN三极管Q9发射极、电阻R20一端相连；

二极管D6阴极分别与正极VCC端、二极管D7阳极相连，二极管D7阴极分别与电阻R14一端、电阻R13一端相连，电阻R14另一端分别与电阻R13另一端、二极管Z6阴极、电容E1正极、NPN三极管Q7集电极、电阻R19一端相连，电阻R19另一端分别与NPN三极管Q7基极、PNP三极管Q8基极相连，NPN三极管Q7发射极分别与PNP三极管Q8发射极、电阻R18一端相连，电阻R18另一端分别与NMOS管Q1栅极、二极管Z7阴极相连；

NPN三极管Q9基极分别与电阻R21一端、电阻R20另一端相连，电阻R21另一端与二极管D10阴极相连，二极管D10阳极接PNP三极管Q9集电极，PNP三极管Q9发射极分别与正极VCC端、电阻R24一端相连，电阻R24另一端分别与PNP三极管Q9基极、电阻R23一端相连，电阻R23另一端与NPN三极管Q11集电极相连，NPN三极管Q11基极通过电阻R22接U3的10脚，NPN三极管Q11发射极接GND1端。

另外，本实用新型所述指示灯部分包括绿光发光二极管D11、红光发光二极管D12、黄光发光二极管D13和绿光发光二极管D14，绿光发光二极管D11阳极与U3的14脚相连，绿光发光二极管D11阴极分别与红光发光二极管D12阴极、黄光发光二极管D13阴极、绿光发光二极管D14阴极、地线相连，红光发光二极管D12阳极接U3的13脚，黄光发光二极管D13阳极接U3的12脚，绿光发光二极管D14阳极接U3的11脚。

本实用新型有益效果。

本实用新型MCU通过太阳能组件电压集采集部分、蓄电池电压采集部分检测太阳能组件和蓄电池电压值，进而控制充电控制部分和负载放电控制部分，实现太阳能充放电的自动控制，控制准确性好。

本实用新型电压基准模块为MCU提供外部电压基准，MCU将外部电压基准与

与采集电压进行比较，判断太阳能组件和蓄电池的电压情况，保证控制的准确性。

本实用新型提供一种太阳能充放电控制器的硬件基础。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型负载放电控制部分电路原理图。

图2是本实用新型显示部分电路原理图。

图3是本实用新型充电控制部分电路原理图。

图4是本实用新型MCU和电压基准模块电路原理图。

图5是本实用新型太阳能组件电压集采集部分、蓄电池电压采集部分、防雷保护部分和指示灯部分电路原理图。

图6是本实用新型电源模块电路原理图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括MCU、太阳能组件电压集采集部分、蓄电池电压采集部分、电源模块、电压基准模块、充电控制部分和负载放电控制部分，MCU的检测信号输入端口分别与太阳能组件电压集采集部分的检测信号输出端口、蓄电池电压采集部分的检测信号输出端口相连，电源模块的电能输入端口分别与蓄电池相连，电源模块的电能输出端口与MCU的电源端口相连，电压基准模块的电压基准信号输出端口与MCU的电压基准信号输入端口相连，MCU的控制信号输出端口分别与充电控制部分的控制信号输入端口和负载放电控制部分的控制信号输入端口相连。

还包括显示部分，显示部分的显示信号输入端口与MCU的显示信号输出端口相连，显示部分的电源端口与电源模块的电能输出端口相连。

还包括太阳能组件和负载防雷保护部分。

还包括指示灯部分，指示灯部分的控制信号输入端口与MCU的控制信号输出端口相连。

所述MCU采用ATMEGA8L单片机U3，U3的1脚分别与电阻R8一端、开关K1一端相连，电阻R8另一端接+5V端，开关K1另一端接地，U3的18脚通过电容C1接地，U3的29脚与MAX809-5V芯片U4的2脚相连，U4的3脚接+5V端，U4的1脚接GND1端，U3的32脚分别与电阻R7一端、开关K2一端相连，电阻R7另一端接+5V端，开关K2另一端接地。

所述太阳能组件电压集采集部分包括电阻R9和电阻R10，电阻R9一端与太阳能电池板电压负极端SUN-端相连，电阻R9另一端分别与电阻R10一端、电容C3一端、U3的27脚相连，电阻R10另一端和电容C3另一端接GND1端。

所述蓄电池电压采集部分包括电阻R11和电阻R12，电阻R11一端接蓄电池正极端VCC端，电阻R11另一端分别与电阻R12一端、电容C4一端、U3的28脚相连，电阻R12另一端和电容C4另一端接地。

所述显示部分采用HCF4511B芯片U2和LG3911AH芯片D1，U2的1、2、6、7脚分别与U3的24、25、26、23脚对应连接，U2的3、4、16脚接+5V端，U2的5、8脚接地，U2的9～15脚分别与八阻排RP1的1～7脚相连，八阻排RP1的10～16脚分别与D1的6、4、5、7、9、10、1、2脚对应相连，D1的3、8脚接GND1端。

显示部分可用于显示放电时长、充放电状态等。

所述电源模块采用LM2576芯片U5，U5的1脚分别与二极管D2阴极、电容C8正极相连，电容C8负极分别与电容C5一端、电容C6一端、电容C7一端、U5的3脚、U5的5脚、U5的6脚、二极管D3的阳极、电容C9的负极、电容C10一端相连；

二极管D2阳极分别与电容C7另一端、电感L2一端相连，电感L2另一端分别与电感L1一端、电容C6另一端相连，电感L1另一端分别与VCC端、电容C5另一端相连；

U5的2脚分别与电感L3一端、二极管D3另一端相连， 电感L3另一端分别与电容C9正极、电容C10另一端、+5V端、U5的4脚相连。

所述电压基准模块采用TL431芯片U6，U6的1脚分别与U3的20脚、电阻R37一端、电阻R16一端相连，电阻R37另一端接VCC端，电阻R16另一端分别与U6的8脚、电阻R15一端相连，电阻R15另一端分别与U6的2脚、地线相连。

所述防雷保护部分包括压敏电阻Z3、压敏电阻Z4和压敏电阻Z5，压敏电阻Z3接在太阳能电池板电压负极端SUN-端与太阳能电池板电压正极端VCC端之间，压敏电阻Z4接在第一负载正极端VCC端与第一负载负极端LOAD1-之间，压敏电阻Z5接在第二负载正极端VCC端与第二负载负极端LOAD2-之间。

当有雷电时，防雷保护部分对装置进行防雷保护。

所述负载放电控制部分包括NMOS管Q5、NMOS管Q6和LP521-2芯片U1，NMOS管Q5的漏极分别与GND1端、NMOS管Q6的漏极相连，NMOS管Q5的源极与第一负载负极端LOAD1-相连，NMOS管Q6的源极与第二负载负极端LOAD2-相连；

NMOS管Q5的栅极分别与电阻R1一端、电阻R2一端相连，电阻R1另一端接地，电阻R2另一端与U1的7脚相连，U1的8脚分别与VCC端、U1的6脚相连，U1的5脚通过电阻R4分别与电阻R3一端、NMOS管Q6的栅极相连，电阻R3另一端接地；

U1的1脚通过电阻R5接U3的17脚，U1的2脚分别与U1的4脚、地线相连，U1的3脚通过电阻R6接U3的16脚相连。

所述充电控制部分包括NMOS管Q1和NMOS管Q3, U3的15脚通过电阻R28接NPN三极管 Q14基极相连，NPN三极管 Q14发射极接GND1端，NPN三极管 Q14集电极分别与电阻R29一端、NPN三极管Q12 基极、PNP三极管Q13基极相连，NPN三极管Q12集电极通过电阻R36接VCC端，NPN三极管Q12发射极分别与PNP三极管Q13发射极、电阻R25一端相连，PNP三极管Q13集电极分别与稳压管Z2阳极、GND1端、NMOS管Q3源极相连，电阻R25另一端分别与稳压管Z2阴极、NMOS管Q3栅极相连，NMOS管Q3漏极与NMOS管Q1漏极相连，NMOS管Q1源极分别与太阳能电池板电压负极端SUN-端、二极管D6阳极、二极管Z6阳极、电容E1负极、二极管Z7阳极、PNP三极管Q8集电极、NPN三极管Q9发射极、电阻R20一端相连；

二极管D6阴极分别与正极VCC端、二极管D7阳极相连，二极管D7阴极分别与电阻R14一端、电阻R13一端相连，电阻R14另一端分别与电阻R13另一端、二极管Z6阴极、电容E1正极、NPN三极管Q7集电极、电阻R19一端相连，电阻R19另一端分别与NPN三极管Q7基极、PNP三极管Q8基极相连，NPN三极管Q7发射极分别与PNP三极管Q8发射极、电阻R18一端相连，电阻R18另一端分别与NMOS管Q1栅极、二极管Z7阴极相连；

NPN三极管Q9基极分别与电阻R21一端、电阻R20另一端相连，电阻R21另一端与二极管D10阴极相连，二极管D10阳极接PNP三极管Q9集电极，PNP三极管Q9发射极分别与正极VCC端、电阻R24一端相连，电阻R24另一端分别与PNP三极管Q9基极、电阻R23一端相连，电阻R23另一端与NPN三极管Q11集电极相连，NPN三极管Q11基极通过电阻R22接U3的10脚，NPN三极管Q11发射极接GND1端。

充电控制部分采用三极管推拉的方式控制MOS管的开关，使MOS管能快速的打开、关闭，减少MOS管的损耗，很好的保护MOS管。同时，采用三极管隔离开了单片机的控制引脚与电池组件引脚之间的联系，使系统更加稳定。

MOSI引脚控制MOS管Q3的开通，sun_pwm控制MOS管Q1的开通。当两个MOS管都开通，太阳能组件给蓄电池充电。

所述指示灯部分包括绿光发光二极管D11、红光发光二极管D12、黄光发光二极管D13和绿光发光二极管D14，绿光发光二极管D11阳极与U3的14脚相连，绿光发光二极管D11阴极分别与红光发光二极管D12阴极、黄光发光二极管D13阴极、绿光发光二极管D14阴极、地线相连，红光发光二极管D12阳极接U3的13脚，黄光发光二极管D13阳极接U3的12脚，绿光发光二极管D14阳极接U3的11脚。

指示灯可以指示充放电的状态。

如图1所示，蓄电池正极、负载正极、太阳能电池板正极可连在一起，为VCC。

图1中，F1和 F2为保险丝，GND1和GND电位上都是蓄电池的地。

本实用新型通过采集太阳能组件电压可以判断黑天和白天，检测电压小到一定值时，就是黑天，反之是白天。当达到白天电压，且蓄电池容量不满，此时可以为蓄电池充电时，则打开充电控制部分的充电管，为蓄电池充电。当达到蓄电池满容量时，关闭充电管，不再为蓄电池充电。当黑天时，MCU通过负载放电控制部分使蓄电池通过开关管为负载供电，负载可以是路灯。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。