一种基于单片机的光伏照明系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及照明技术领域，尤其是一种基于单片机的光伏照明系统。
【背景技术】
[0002]太阳能光伏产业是世界发展速度最快的行业之一。为实现能源和环境的可持续性发展，世界各国已将其作为新能源与可再生能源的发展重点。目前，已对太阳能光伏发电技术的研宄及LED照明技术的推广应用，太阳能光伏发电技术与LED照明完美结合的关键在于两者同为直流电、电压低且互相匹配。两者的结合不需要将太阳能电池产生的直流电转化为交流电，因此大大提高了整个照明系统的效率。随着相关技术的深入研宄，超高亮度的LED是未来太阳能LED路灯的主流光源，能够带动照明灯具进一步变革。
[0003]光伏照明控制器是该系统的核心部分，它的设计性能如何直接决定了整个系统运行情况的优劣。鉴于目前传统的光伏照明系统存在效率低、结构复杂等的问题，因此有必要对其提出改进方案。
【实用新型内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种能量转换效率高、稳定性好、结构简单的基于单片机的光伏照明系统。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种基于单片机的光伏照明系统，它包括太阳能电池、用于输出电路所需要电压的电压转换电路、蓄电池充电电路、调节LED亮度的LED驱动电路、采集太阳能电池和蓄电池的电压和电流的采样电路、输出可调稳压电源的电源电路和控制系统执行的主控器；
[0007]所述太阳能电池获取太阳能光伏后通过电压转换电路将电压输送至蓄电池充电电路，所述主控器控制LED驱动电路、采样电路和电压转换电路进行动作，所述主控器为ATmegal28L 单片机。
[0008]优选地，所述电源电路包括一稳压芯片，所述稳压芯片的第一引脚连接有一可调电阻、第二引脚输出+5V电源，所述稳压芯片的第一引脚和第二引脚之间并联有第十电阻、第三引脚和第二引脚之间并联有第四二级管，所述稳压芯片的第三引脚输入+12V电源并通过第五电容接地，所述可调电阻的两个固定端之间并联有第六电容。
[0009]优选地，所述稳压芯片为LM317型，第四二级管为IN4148型。
[0010]优选地，所述采样电路包括电压采样模块和电流采样模块，所述电压采样模块和电流采样模块均包括第一运放、由第二十三电阻和第i^一电容构成的一阶RC低通滤波电路，所述第一运放的信号输出端通过第二十三电阻与控制器的PAO引脚连接，所述电流采样模块还包括串联于太阳能电池或蓄电池负极的一电阻。
[0011]优选地，所述电压转换电路包括TLP250芯片和第一场效应管，所述TLP250芯片的第五引脚与第一场效应管的源极连接、第六引脚和第七引脚通过第一电阻与第一场效应管的栅极连接，所述第一场效应管的源极和栅极之间并联有第二稳压管，所述第一场效应管的漏极和源极之间并联有串接的第一电容和第二电感，所述第二电感的两端并联有串接的第一二极管和第二电容，所述TLP250芯片的第二引脚通过第二电阻与控制器的PE4引脚连接。
[0012]优选地，蓄电池充电电路包括UC3906芯片、第二运放和第二三极管，所述第二运放为LM339型，所述第二三极管为TIP42C型；所述UC3906芯片的第十六引脚与第二三极管的基极连接，所述UC3906芯片的第十引脚与第二运放的反相输入端连接，所述第二运放的信号输出端和其第三端脚之间并联有串接的第九电阻和第一发光二极管。
[0013]优选地，所述LED驱动电路包括驱动芯片和光耦芯片，所述驱动芯片的第六引脚通过第十六电阻与光耦芯片的第六引脚连接，所述驱动芯片的第十四引脚依次通过第二场效应管和第十七电阻与光耦芯片的第五引脚连接，所述驱动芯片的第十七引脚、第十八引脚、第十九引脚和第二十引脚短接并连接有第五二极管，所述驱动芯片的第十三引脚和第五二极管之间连接有若干LED灯组；所述光耦芯片的第一引脚通过第十八电阻与控制器的PDO引脚连接、第三引脚通过第十九电阻与控制器的PE3引脚连接。
[0014]优选地，所述驱动芯片为PAM2842型，所述光耦芯片为TLP521型。
[0015]由于采用了上述方案，本实用新型以ATmegal28L单片机为控制核心，实现对蓄电池充放电和LED灯照明亮暗的精确控制，通过电压转换电路实现对蓄电池的最大功率充电，其能量转换效率高、稳定性好，具有很强的实用性。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例的整体系统框图；
[0017]图2是本实用新型实施例的电源电路的结构图；
[0018]图3是本实用新型实施例的采样电路的结构图；
[0019]图4是本实用新型实施例的电压转换电路的结构图；
[0020]图5是本实用新型实施例的蓄电池充电电路的结构图；
[0021]图6是本实用新型实施例的LED驱动电路的结构图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0023]如图1并结合图2-6所示，本实施例的一种基于单片机的光伏照明系统，它包括太阳能电池7、用于输出电路所需要电压的电压转换电路3、蓄电池充电电路4、调节LED亮度的LED驱动电路5、采集太阳能电池和蓄电池的电压和电流的采样电路2、输出可调稳压电源的电源电路6和控制系统执行的主控器I ;太阳能电池7获取太阳能光伏后通过电压转换电路3将电压输送至蓄电池充电电路4，主控器I控制LED驱动电路、采样电路和电压转换电路进行动作，主控器为ATmegal28L单片机。
[0024]本实施例通过采样电路2检测太阳能电池输出侧的电压电流，ATmegal28L单片机根据其PE4引脚输出不同占空比的PWM波控制电压转换电路，实现最大功率点跟踪，使系统工作在最大功率点，提高路灯系统的效率。与此类似，ATmegal28L单片机通过输出不同占空比的PWM波控制LED驱动电路5可以实现对LED灯亮暗控制。蓄电池充电电路采用专用充电芯片UC3906芯片可以保证其处于最佳充电状态。LED驱动电路5采用具有升压功能的恒流驱动芯片PAM2842芯片，可以驱动数个LED保证照明功能。
[0025]电源电路6包括一 LM317型稳压芯片U3，稳压芯片U3的第一引脚连接有一可调电阻R11、第二引脚输出+5V电源，稳压芯片U3的第一引脚和第二引脚之间并联有第十电阻R10、第三引脚和第二引脚之间并联有IN4148型第四二级管D4，稳压芯片U3的第三引脚输入+12V电源并通过第五电容C5接地，可调电阻Rll的两个固定端之间并联有第六电容C6，如图2所示。
[0026]本实施例的光伏照明系统中ATmegal28L单片机和运算放大器需要5V供电，该电源采用三端可调稳压芯片U3为核心输出可调稳压电源。其输出电压范围可以从1.25?37V，最大负载电流可以达到1.5A。使用非常简单，仅需外接可调电阻Rll和第十电阻RlO来设置输出电压，即通过调整可调电阻Rl的值可以输出5V电源。
[0027]图3中采样电路2包括电压采样模块和电流采样模块，电压采样模块和电流采样模块均包括LM224型第一运放U4A、由第二十三电阻R23和第^^一电容Cl I构成的一阶RC低通滤波电路，第一运放U4A的信号输出端通过第二十三电阻R23与控制器I的PAO引脚连接并与反相输入端短接，第一运放U4A的同相输入端依次通过第二十二电阻R22和第二十一电阻R21接地，第二十二电阻R22通过第二十电阻R20连接采样电池，电流采样模块还包括串联于太阳能电池或蓄电池负极的一电阻(图中未标出)。
[0028]采样电路2主要采集太阳能电池7和蓄电池的电压和电流。电压采样的原理是依据电阻器分压，得到采样电压值，再经过由第一运放U4A组成的电压跟随器隔离，以及一阶RC低通滤波电路滤波后送入A