一种智能太阳能路灯控制系统及方法与流程

本发明涉及太阳能路灯技术领域，尤其涉及一种智能太阳能路灯控制系统及方法。

背景技术：

太阳能路灯控制系统是采用晶体硅太阳能电池供电，超高亮LED灯流供电、不产生电费；采用直流供电、控制；具有稳定性好、寿命长、发光效率高，安装维护简便、安全性能高、节能环保、经济实用等优点。可广泛应用于城市主、次干道、小区、工厂、旅游景点、停车场等场所。

然而，现有的太阳能路灯的LED灯在夜晚的发光功率不变，在阴雨天气时，太阳能电池板可能无法给蓄电池充满电，LED灯在较高的发光功率下工作很难维持很长时间，对照明产生了影响。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出了一种智能太阳能路灯控制系统及方法，该系统及方法根据检测蓄电池的充电情况，调整光源的亮度，解决了现有太阳能路灯在蓄电池未充满电的状态下，光源无法保持长时间的亮度的问题。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种智能太阳能路灯控制系统，包括太阳能电池板、充电控制模块、蓄电池、光源、放电调光控制模块、蓄电池电压采集模块、控制器。太阳能电池板与蓄电池相连接。充电控制模块连接在太阳能电池板、滤波模块与蓄电池所在的线路上，用于控制太阳能电池板对蓄电池充电。蓄电池电压采集模块与蓄电池相连接，用于检测蓄电池的电压。蓄电池与光源相连接。放电调光控制模块连接在蓄电池与光源所在的线路上，用于控制蓄电池对光源放电。蓄电池电压采集模块对蓄电池的电压进行采集，控制器根据采集的蓄电池电压的大小通过控制放电调光控制模块调整光源的亮度。

进一步地，还包括加热器/散热器驱动模块、加热器/散热器安装模块。加热器/散热器安装模块用于安装为蓄电池散热的散热器或为蓄电池加热的加热器；加热器/散热器驱动模块控制太阳能电池板为散热器或加热器供电。

进一步地，所述放电调光控制模块包含N沟道MOS管Q3、电阻R7、R8、电容C3、C6。控制器经过电阻R7与N沟道MOS管Q3的栅极G相连接，电阻R7经过电阻R8接地，N沟道MOS管Q3的栅极G并且经过电容C3接地；N沟道MOS管Q3的漏极D与光源的负极相连接，N沟道MOS管Q3的漏极D并且经过电容C6接地；N沟道MOS管Q3的源极S接地。

进一步地，所述充电控制模块包含N沟道MOS管Q2、PNP型三极管Q4、NPN型三极管Q6、电阻R17、R19、R20、R21、R22、R23、R24。控制器经过电阻R11与PNP型三极管Q4的基极相连接；PNP型三极管Q4的发射极与一5V电源相连接；5V电源并且经过电阻R17与PNP型三极管Q4的基极相连接相连接。PNP型三极管Q4的集电极经过电阻R22连接NPN型三极管Q6的基极；电阻R24连接在NPN型三极管Q6的基极与发射极之间；NPN型三极管Q6的集电极经过电阻R21与N沟道MOS管Q2的栅极G相连接；NPN型三极管Q6的发射极接地；电源VCC依次经过电阻R20、R21与N沟道MOS管Q2的栅极G相连接；电源VCC并且依次经过电阻R20、R23接地；N沟道MOS管Q2的漏极D与蓄电池的负极相连接；N沟道MOS管Q2的源极S与太阳能电池板的地端相连接。

进一步地，加热器/散热器驱动模块包含N沟道MOS管Q1、PNP型三极管Q5、NPN型三极管Q7、电阻R9、R11、R12、R10、R13、R15、R16。

控制器经过电阻R11与PNP型三极管Q5的基极相连接；PNP型三极管Q5的发射极与一5V电源相连接；5V电源并且经过电阻R9与PNP型三极管Q5的基极相连接相连接。PNP型三极管Q5的集电极经过电阻R13连接NPN型三极管Q7的基极；电阻R16连接在NPN型三极管Q7的基极与发射极之间；NPN型三极管Q7的集电极经过电阻R10与N沟道MOS管Q1的栅极G相连接；NPN型三极管Q7的发射极接地；电源VCC依次经过电阻R12、R10与N沟道MOS管Q1的栅极G相连接；电源VCC并且依次经过电阻R12、R15接地；N沟道MOS管Q1的漏极D与加热器/散热器安装模块的负极相连接；N沟道MOS管Q1的源极S与太阳能电池板的地端相连接。

进一步地，蓄电池电压采集模块12包含电阻R41、R42、C18。蓄电池3的正极依次经过电阻R41、R42接地；电容C18与电阻R42相并联；电阻R41与电阻R42的公共结点与控制器相连接。

进一步地，还包括滤波模块。太阳能电池板经过滤波模块与蓄电池相连接。

一种智能太阳能路灯控制方法，其特征在于：

包括以下步骤：

S1：对蓄电池充电；

S2：对蓄电池电压进行采样；

S3：读取光源在前一夜的工作功率；

S4：根据采样的蓄电池电压判断蓄电池当天是否充满电；若为是，则执行S5；若为否，则执行S6；

S5：判断光源在前一夜的工作功率是否已达到最高的预设值；若为是，则将光源在当夜的工作功率保持最高的预设值，并执行S7；若为否，则将光源在当夜的工作功率在前一夜的工作功率的基础上进一步调高，并执行S7；

S6：判断光源在前一夜的工作功率是否已达到最低的预设值；若为是，则将光源在当夜的工作功率保持最低的预设值，并执行S7；若为否，则将光源在当夜的工作功率在前一夜的工作功率的基础上进一步调低，并执行S7；

S7：保存光源在当夜的工作功率值；

S8：以当夜的工作功率值控制光源发光。

进一步地，在S4之前还包括步骤:预先设置若干个用于调节光源所述工作功率的功率档位。

进一步地，在所述S5中，判断光源在前一夜的工作功率是否已达到最高功率档位；若为是，则将光源在当夜的功率档位保持前一夜的最高功率档位，并执行S7；若为否，则将光源在当夜的功率档位在前一夜的功率档位的基础上调高一档，并执行S7。

在所述S6中，判断光源在前一夜的工作功率是否已达到最低功率档位；若为是，则将光源在当夜的功率档位保持前一夜的最低功率档位，并执行S7；若为否，则将光源在当夜的功率档位在前一夜的功率档位的基础上调低一档，并执行S7。

在所述S7中，保存光源在当夜的功率档位。

本发明的有益效果：

本发明根据当夜的工作功率值调整PWM信号的占空比；PWM信号通过放电调光控制模块的关断频率和时间从而控制光源的发光功率，使得光源的亮度根据蓄电池电量来调整，在蓄电池电量不足的情况下延长了亮灯时间，使整个系统更加智能化。

附图说明

图1为本发明的智能太阳能路灯控制系统的电路方块示意图。

图2为图1中充电控制模块2的电路原理图。

图3为图1中光源4的电路原理图。

图4为图1中放电调光控制模块5的电路原理图。

图5为图1中蓄电池3、太阳能电池板电压采集模块6、滤波模块7、蓄电池电压采集模块12的电路原理图。

图6为图1中PCB板温度检测模块8、控制器供电模块11的电路原理图。

图7为图1中加热器/散热器驱动模块9、加热器/散热器安装模块10的电路原理图。

图8为本发明的智能太阳能路灯控制方法的流程示意图。

其中，图1至图8的附图标记为：太阳能电池板1、充电控制模块2、蓄电池3、光源4、放电调光控制模块5、太阳能电池板电压采集模块6、滤波模块7、PCB板温度检测模块8、加热器/散热器驱动模块9、加热器/散热器安装模块10、控制器供电模块11、蓄电池电压采集模块12。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。

实施例1：

如图1所示，一种智能太阳能路灯控制系统，包括太阳能电池板1、充电控制模块2、蓄电池3、光源4、放电调光控制模块5、太阳能电池板电压采集模块6、滤波模块7、PCB板温度检测模块8、加热器/散热器驱动模块9、加热器/散热器安装模块10、控制器供电模块11、蓄电池电压采集模块12、控制器。

太阳能电池板1经过滤波模块7与蓄电池3相连接。充电控制模块2连接在太阳能电池板1、滤波模块7与蓄电池3所在的线路上，用于控制太阳能电池板1对蓄电池3充电。蓄电池电压采集模块12与蓄电池3相连接，用于检测蓄电池3的电压。蓄电池3与光源4相连接。放电调光控制模块5连接在蓄电池3与光源4所在的线路上，用于控制蓄电池3对光源4放电。

蓄电池3并且分别与控制器供电模块11、PCB板温度检测模块8相连接。PCB板温度检测模块8用于检测PCB板的温度；控制器供电模块11为控制器提供工作所需的电源。加热器/散热器安装模块10用于安装为蓄电池3散热的散热器或为蓄电池3加热的加热器；加热器/散热器驱动模块9控制太阳能电池板1为散热器或加热器供电。蓄电池电压采集模块12对蓄电池3的电压进行采集，控制器根据采集的蓄电池3电压的大小通过控制放电调光控制模块5来调整光源4的亮度。

太阳能电池板1与一稳压管相并联，用于防止瞬间高压对太阳能电池板1的损坏。

如图2所示，充电控制模块2包含N沟道MOS管Q2、PNP型三极管Q4、NPN型三极管Q6、电阻R17、R19、R20、R21、R22、R23、R24。

控制器经过电阻R11与PNP型三极管Q4的基极相连接；PNP型三极管Q4的发射极与一5V电源相连接；5V电源并且经过电阻R17与PNP型三极管Q4的基极相连接相连接。PNP型三极管Q4的集电极经过电阻R22连接NPN型三极管Q6的基极；电阻R24连接在NPN型三极管Q6的基极与发射极之间；NPN型三极管Q6的集电极经过电阻R21与N沟道MOS管Q2的栅极G相连接；NPN型三极管Q6的发射极接地；电源VCC依次经过电阻R20、R21与N沟道MOS管Q2的栅极G相连接；电源VCC并且依次经过电阻R20、R23接地；N沟道MOS管Q2的漏极D与蓄电池3的负极相连接；N沟道MOS管Q2的源极S与太阳能电池板1的地端相连接。

如图3所示，光源4包含若干组相并联的LED灯组；每个LED灯组包含若干串联的LED灯，每个LED灯组的负极端并且串联一个限流电阻。并且每两个LED灯之间相互并联，这样在一个LED灯坏掉的情况下，该坏掉的LED灯所在的线路不会受到影响。

如图4所示，放电调光控制模块5包含N沟道MOS管Q3、电阻R7、R8、电容C3、C6。控制器经过电阻R7与N沟道MOS管Q3的栅极G相连接，电阻R7经过电阻R8接地，N沟道MOS管Q3的栅极G并且经过电容C3接地；N沟道MOS管Q3的漏极D与光源4的负极相连接，N沟道MOS管Q3的漏极D并且经过电容C6接地；N沟道MOS管Q3的源极S接地。

如图5所示，太阳能电池板电压采集模块6包含电阻R14、R18、电容C4。太阳能电池板1的输出端经过依次电阻R14、R18接地；电阻R14、R18的公共结点与控制器相连接；电阻R14、R18的公共结点并且经过电容C4接地。

如图5所示，滤波模块7包含电容C1、C2、电阻R28、R29、二极管D1。太阳能电池板1的输出端依次经过电容C2、电阻R28、R29、电容C1接地。太阳能电池板1的输出端并且经过二极管D1与蓄电池3的输入端相连接。

如图6所示，PCB板温度检测模块8包含热敏电阻RT、电容C5。热敏电阻RT与电容C5相并联。热敏电阻RT用于检测PCB板的温度，并将检测信息发送给控制器。

如图7所示，加热器/散热器驱动模块9包含N沟道MOS管Q1、PNP型三极管Q5、NPN型三极管Q7、电阻R9、R11、R12、R10、R13、R15、R16。

控制器经过电阻R11与PNP型三极管Q5的基极相连接；PNP型三极管Q5的发射极与一5V电源相连接；5V电源并且经过电阻R9与PNP型三极管Q5的基极相连接相连接。PNP型三极管Q5的集电极经过电阻R13连接NPN型三极管Q7的基极；电阻R16连接在NPN型三极管Q7的基极与发射极之间；NPN型三极管Q7的集电极经过电阻R10与N沟道MOS管Q1的栅极G相连接；NPN型三极管Q7的发射极接地；电源VCC依次经过电阻R12、R10与N沟道MOS管Q1的栅极G相连接；电源VCC并且依次经过电阻R12、R15接地；N沟道MOS管Q1的漏极D与加热器/散热器安装模块10的负极相连接；N沟道MOS管Q1的源极S与太阳能电池板1的地端相连接。

如图5所示，蓄电池电压采集模块12包含电阻R41、R42、C18。蓄电池3的正极依次经过电阻R41、R42接地；电容C18与电阻R42相并联；电阻R41与电阻R42的公共结点与控制器相连接。

工作原理：

在白天，蓄电池3充电时，控制器的充电控制端口PN_ACT输出高电平通过电阻R19至PNP型三极管Q4的基极，PNP型三极管Q4截止；NPN型三极管Q6的基极为低电平而截止；电源VCC通过电阻R20、R23分压后，再通过电阻R21输出到N沟道MOS管Q2的栅极G，N沟道MOS管Q2导通，太阳能电池板1输出电流经过二极管D1为蓄电池3充电。太阳能电池板输出电压时，电阻R14、R18对太阳能电池板1输出的电压进行分压采样，然后将太阳能电池板1输出的电压信息输出到控制器，控制器根据太阳能电池板1的电压采样信息来判断太阳能电池板1是否在为蓄电池3充电。当电阻R14、R18的公共结点输出高电平时，说明太阳能电池板1在为蓄电池3充电；当电阻R14、R18的公共结点输出低电平时，说明太阳能电池板1不在为蓄电池3充电。电阻R41、R42对蓄电池3的充电电压进行分压采样。控制器根据蓄电池3的充电电压的采样信息来控制N沟道MOS管Q2，在蓄电池3未充满电时，控制器的充电控制端口PN_ACT输出高电平保持N沟道MOS管Q2导通。当检测到蓄电池3充满电时，控制器的充电控制端口PN_ACT输出低电平使得N沟道MOS管Q2截止，太阳能电池板1停止为蓄电池3充电。并且，控制器预先设置若干个用于调节光源4所述工作功率的功率档位。当检测到蓄电池3充满电时，控制器判断光源4在前一夜的工作功率是否已达到最高功率档位；若为是，则将光源4在当夜的功率档位保持前一夜的最高功率档位，并保存光源4在当夜的功率档位；若为否，则将光源4在当夜的功率档位在前一夜的功率档位的基础上调高一档，并保存光源4在当夜的功率档位。在白天，如果蓄电池3最终没有充满电，控制器判断光源4在前一夜的工作功率是否已达到最低功率档位；若为是，则将光源4在当夜的功率档位保持前一夜的最低功率档位，并保存光源4在当夜的功率档位；若为否，则将光源4在当夜的功率档位在前一夜的功率档位的基础上调低一档，并保存光源4在当夜的功率档位。在夜间，控制器以当夜的功率档位来调整PWM信号的占空比；PWM信号通过电阻R7输出到N沟道MOS管Q3的栅极，电容C3对PWM信号滤波，通过PWM信号控制N沟道MOS管Q3的关断频率和时间从而控制光源4的发光功率；使得光源4的亮度根据蓄电池3电量来调整，在蓄电池3电量不足的情况下延长了亮灯时间，使整个系统更加智能化。蓄电池3输出的电压并且依次经过电阻R30、NPN型三极管Q8、R32为控制器供电。

加热器/散热器安装模块10可以安装加热器，在蓄电池3温度过低的情况下，控制器的蓄电池3温度控制端口PWM_CD输出高电平通过电阻R11至PNP型三极管Q5的基极，PNP型三极管Q5截止；NPN型三极管Q7的基极为低电平而截止；电源VCC通过电阻R12、R15分压后，再通过电阻R10输出到N沟道MOS管Q1的栅极G，N沟道MOS管Q1导通，太阳能电池板1为加热器供电，加热器为蓄电池3加热。加热器/散热器安装模块10也可以安装散热器，原理与驱动加热器的方式相同。

实施例2：

如图2所示，一种智能太阳能路灯控制方法，包括以下步骤：

S1：对蓄电池充电。

S2：对蓄电池电压进行采样。

S3：读取光源在前一夜的工作功率。

S4：根据采样的蓄电池电压判断蓄电池当天是否充满电；若为是，则执行S5；若为否，则执行S6。

S5：判断光源在前一夜的工作功率是否已达到最高的预设值；若为是，则将光源在当夜的工作功率保持最高的预设值，并执行S7；若为否，则将光源在当夜的工作功率在前一夜的工作功率的基础上进一步调高，并执行S7。

S6：判断光源在前一夜的工作功率是否已达到最低的预设值；若为是，则将光源在当夜的工作功率保持最低的预设值，并执行S7；若为否，则将光源在当夜的工作功率在前一夜的工作功率的基础上进一步调低，并执行S7。

S7：保存光源在当夜的工作功率值。

S8：在夜间以当夜的工作功率值控制光源发光。根据当夜的工作功率值调整PWM信号的占空比；PWM信号通过放电调光控制模块的关断频率和时间从而控制光源的发光功率。使得光源的亮度根据蓄电池电量来调整，在蓄电池电量不足的情况下延长了亮灯时间，使整个系统更加智能化。

较佳地，在S4之前还包括:预先设置若干个用于调节光源所述工作功率的功率档位。

优选地，在S5中，判断光源在前一夜的工作功率是否已达到最高功率档位；若为是，则将光源在当夜的功率档位保持前一夜的最高功率档位，并执行S7；若为否，则将光源在当夜的功率档位在前一夜的功率档位的基础上调高一档，并执行S7。

优选地，在S6中，判断光源在前一夜的工作功率是否已达到最低功率档位；若为是，则将光源在当夜的功率档位保持前一夜的最低功率档位，并执行S7；若为否，则将光源在当夜的功率档位在前一夜的功率档位的基础上调低一档，并执行S7。

优选地，在S7中，保存光源在当夜的功率档位。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本发明的保护范围之内。