专利名称：一种太阳能路灯控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种控制器，是对路灯控制器的一种改进，尤其是涉 及一种太阳能路灯控制器。
背景技术：
随着世界能源危机的日益加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法，一 条是寻求新的节能技术，降低能源的消耗，提高能源的利用效率；另一条 道路是寻求新能源和可再生能源的利用。伴随着能源的危机，人们环保意 识也在逐渐的加强，新能源的利用已经快速融入人们的生活。
传统的城市路灯大都采用铺设电缆等复杂的工艺，这种方式虽然解决 了城市道路照明的问题，但是随着经济的发展和能源危机的日益加深，传 统的路灯越来越显现出其中的不足，主要表现在以下几个方面(1)、路灯 灯具安装比较复杂，在照明灯具工程中有复杂的作业流程，首先要铺设电 缆，这里最先要进行电缆沟的开挖、铺设暗管、管内穿线、回填等大量基 础工程，然后需要进行长时间的安装调试，如果任何一条线路出现问题， 则要大面积返工，而且对地势和线路要求较高、人工和辅助材料成本高昂； (2)、路灯照明电费高，照明灯具中有固定高昂的电费，并且要长期不间 断对线路和其它配置进行维护或更换，维护成本逐年递增；(3)、路灯照 明灯具存在安全隐患，照明灯具由于在施工质量、材料老化、供电不正常、 水电气管道的冲突等方面带来诸多安全隐患。鉴于以上存在的问题，目前市场上出现了太阳能路灯，它是通过一只 二极管或开关把太阳能电池板的输出端连接到蓄电池上，这种路灯基本上 实现了把太阳能转化为电能这一关键的转变，但是由于太阳能电池是根据 其连接的负载的电压决定其输出电流的大小，因此，这种连接方式会导致 太阳能电池板的利用率低，并且容易使电池长期处于欠充满的状态，这样 下去不仅仅会造成太阳能资源的浪费而且会使蓄电池的使用寿命縮减。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的是克服上述缺陷，提供了一 种结构简单，成本低并且具有较高转化率的太阳能路灯控制器。
该控制器是基于峰值功率跟踪技术(Maximum Power Point Tracker简称 MPPT)来提高太阳能电池的转化率，使太阳能控制器工作在最大输出功率点，MPPT 利用控制软件中建立的数学模型判断系统中最大功率点的位置，采用P丽(脉宽 调制)控制方法，自动调整发电系统的输出电流来跟踪最大功率点的电压，由此 实现MPPT功能，因此，这是一个智能控制器。
本实用新型的目的是通过以下措施来实现的
本实用新型所涉及到的太阳能路灯控制器，包括太阳能电池板、蓄电 池，其特征在于还包括控制器，所述控制器的核心部件是U1STC125404AD 单片机，所述单片机带有几个A/D转换和P丽(脉宽调制)输出，单片机U1 的11脚输出P丽控制信号，电压检测器U3A通过R49检测太阳能电池板的 端子电压，该光控阀值送到U1的23脚，电压跟随器U3B， U3C分别把太阳 能电池和蓄电池的电压送到Ul的22、 19脚，由微处理器进行A/D转换，充电电流经过采样电阻Rs、比列放大器U3D后经电阻R43送到Ul的19脚， 由微处理器进行A/D转换。
在本实用新型中电压跟随器U3C的+端通过R5连接到BATTERY (蓄电 池)的+端，经过与R6分压，通过第8脚将蓄电池的电压值送到Ul的第19 脚，由微处理器进行A/D转换。
在本实用新型中电压跟随器U3B的+端通过R9连接到SOLAR (太阳能 电池)的+端，经过与R10分压，通过第7脚将太阳能电池的电压值送到U1 的第22脚，由微处理器进行A/D转换。
在本实用新型中三极管Q4与继电器Kl组成充电及卸荷回路，三极 管Q1和继电器K2，三极管Q2和继电器K3分别控制负载LAMP2， LAMP1，编 码开关S1， S2设置天黑后和天亮前的点灯时间。
在本实用新型中所述控制器位于太阳能电池板和蓄电池之间。
相比于现有技术，本实用新型具有以下优点
(1) 、太阳能路灯以太阳光为能源，白天充电，晚上使用，无需铺设复 杂昂贵的管线，只需要一个控制器就可以实现太阳能转化为电能，并且安 全节能无污染，充电及开、关过程采用光控自动开关，无需人工操作，工 作稳定可靠。
(2) 、较高的转化率，该控制器是基于最大输出功率跟踪技术(MPPT) 的太阳能路灯控制器，能够根据实际情况自动调整实现最大的输出功率， 即最大限度的将太阳能转化为电能。
(3) 成本低，相比于现在市场上常用的控制器，基于最大输出功率跟踪 技术(MPPT)的太阳能路灯控制器的成本较低，具有广阔的市场前景。
图1是现有技术中的结构示意图； 图2是本实用新型的结构示意图； 图3是本实用新型的电路原理图； 图4是本实用新型实现过程的流程图。
图中l为太阳能电池板，2为蓄电池，3为二极管，4为控制器，D表 示二极管，Q表示三极管，L表示电感元件，C表示电容，FS表示熔断器， U表示集成电路，S表示开关，J表示插件，K表示继电器，LAMPP1表示负 载，LAMP2表示负载。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明
如图1中所示在现有的太阳能路灯中大都采用的是在太阳能电池板1 和蓄电池2之间安装一个起到控制作用的二极管3或者开关，但是这种结 构的太阳能的转化率很低，在实际工作中，随着阳光强度和入射角度的不 同，太阳能电池板的最大输出功率也不同，而且这个特性还与电池板的温 度有关，温度升高，电池板的输出功率就下降。为了在一定的光照和温度 下从电池板上获取最大的输出功率，就要选取最佳的端子电压和端子电流 的工作点。如图2中所示设置一控制器4，该控制器4是基于最大输出功
率跟踪技术(MPPT)的太阳能路灯控制器，能够实现最大的输出功率，从
而提高了太阳能的转化率。如图3所示太阳能路灯控制器的原理图，可以看出该控制器的核心部
件是U1STC125404AD单片机，这是一个带A/D转换和P丽输出的八位单片 机，图中的电感元件L2和三极管Q3共同实现P画的控制，MPPT需要及时 准确的采样蓄电池当前的充电电压和充电电流，两者相乘即可达到当前的 充电功率，并与前一时刻的充电功率相比较，调节Q3的的占空比(P丽)， 从而使蓄电池始终工作在最大功率点。
在电路原理图3中可以看出电压检测器U3A通过R49检测太阳能电池 板的端子电压，由Ul的11脚输出P丽控制信号。光控阀值送到Ul的23 脚，以此来判断天黑或天亮；电压跟随器U3B， U3C分别把太阳能电池和蓄 电池的电压送到U1的22， 19脚，由微处理器进行A/D转换；电压跟随器 U3B的+端通过R9连接到SOLAR (太阳能电池)的+端，经过与R10分压， 通过第7脚将太阳能电池的电压值送到Ul的第22脚，该电压值是个模拟 量，由微处理器中的A/D转换程序转换成数字量，用于MPPT的运算。电压 跟随器U3C的+端通过R5连接到BATTERY (蓄电池)的+端，经过与R6分压， 通过第8脚将蓄电池的电压值送到Ul的第19脚，该电压值也是个模拟量， 由微处理器中的A/D转换程序转换成数字量，用于MPPT的运算。U3D是一 个比例放大器，Rs是充电电流的采样电阻，采样后的电流信号通过R43送 到U1的19脚，由微处理器进行A/D转换；三极管Q4与继电器K1组成充 电和卸荷回路，三极管Ql和继电器K2、三极管Q2和继电器K3分别控制负 载LAMP2， LAMP1，编码开关S1， S2可以设置天黑后和天亮前的点灯时间。
在本实用新型中所涉及到的U1STC125404AD单片机中植入一程序模块 用来控制该控制器所有功能的实现，该控制器功能实现过程如图4所示，先是存放数据首位，进行A/D转换、BATTERY进行采样，把采样后的数值进 行过放值的比较，根据条件控制主副灯或者直接进行蓄电池电压取样，取 样的电压进行过充电压判断，符合条件时进行VSOLAR取样，同时设置最佳 工作点点电压和P丽模块，然后判断蓄电池是否符合条件，通过调P丽从 而使输出的电压保持在最佳状态。
以上是本实用新型的说明，凡采用等同替换或者等效变换形成的技术 方案均落入本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种太阳能路灯控制器，包括太阳能电池板、蓄电池，其特征在于还包括控制器，所述控制器的核心部件是U1STC125404AD单片机，所述单片机带有A/D转换和PWM脉宽调制输出，单片机U1的11脚输出PWM控制信号，电压检测器U3A通过R49检测太阳能电池板的端子电压，该光控阀值送到U1的23脚，电压跟随器U3B，U3C分别把太阳能电池和蓄电池的电压送到U1的22、19脚，进行A/D转换；充电电流经过采样电阻Rs、比列放大器U3D后经电阻R43送到U1的19脚，由微处理器进行A/D转换。
2、 根据权利要求1所述的一种太阳能路灯控制器，其特征在于电压 跟随器U3C的+端通过R5连接到BATTERY蓄电池的+端，经过与R6分压， 通过第8脚将蓄电池的电压值送到Ul的第19展P，由微处理器进行A/D转 换。
3、 根据权利要求1所述的一种太阳能路灯控制器，其特征在于电压 跟随器U3B的+端通过R9连接到SOLAR太阳能电池的+端，经过与R10分压， 通过第7脚将太阳能电池的电压值送到Ul的第22脚，由微处理器进行A/D 转换。
4、 根据权利要求1所述的一种太阳能路灯控制器，其特征在于三极 管Q4与继电器Kl组成充电及卸荷回路，三极管Ql和继电器K2，三极管 Q2和继电器K3分别控制负载LAMP2， LAMP1，编码开关Sl， S2设置天黑后 和天亮前的点灯时间。
5、 根据权利要求1或2或3或4所述的一种太阳能路灯控制器，其特 征在于所述控制器位于太阳能电池板和蓄电池之间。
专利摘要一种太阳能路灯控制器，包括太阳能电池板、蓄电池，其特征在于还包括控制器，所述控制器的核心部件是U1STC125404AD单片机，所述单片机带有A/D转换和PWM(脉宽调制)输出，单片机U1的11脚输出PWM控制信号，电压检测器U3A通过R49检测太阳能电池板的端子电压。本实用新型具有以下优点(1)较高的转化率，该控制器是基于最大输出功率跟踪技术(MPPT)的太阳能路灯控制器，能够根据实际情况自动调整实现最大的输出功率；(2)成本低，相比较于目前的控制器该实用新型具有广阔的市场前景。
文档编号H05B37/02GK201230389SQ20082003754
公开日2009年4月29日 申请日期2008年6月24日 优先权日2008年6月24日
发明者李健竑 申请人:李健竑