一种太阳能led路灯控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种太阳能LED路灯控制器，包括LED灯、蓄电池以及太阳能电池，所述的蓄电池与LED灯相连接，还包括单片机模块、充放电电路模块、数据采样模块、开关自动控制模块、MPPT控制模块、数据显示模块、计时电路模块以及电源电路。本实用新型LED路灯控制器通过监测系统环境和利用分压电路对蓄电池电量和太阳能电池电压进行采样来不断获取系统的工作状态，在满足照明需求的前提下，能有效防止蓄电池过充电和深度放电。本控制器中的MPPT模块能够实现稳定高效的太阳能最大功率跟踪以及智能的蓄电池充电方式管理，能有效延长蓄电池的续航能力及其使用寿命。
【专利说明】一种太阳能LED路灯控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及ー种照明控制系统，特别涉及ー种太阳能LED路灯控制器。
【背景技术】
[0002]金融危机爆发以后，美国、日本、欧洲等纷纷将新能源的发展和应用放在重要的战略地位，各国相继出台了相关的能源政策，欲抢占新能源发展和第三次エ业革命的先机。新能源已不再仅仅是应对人类能源匮乏和对低碳生活方式的追寻，而正渐渐成为可持续经济发展的突破口。
[0003]在中国，已成熟的发光二级管技术以及丰富的太阳能资源促使得太阳能光伏发电技术与LED结合产生的照明系统得到了广泛的应用。太阳能LED路灯能够充分利用太阳能资源，将太阳能转换成电能储存在蓄电池中，在夜间提供给公路上的LED灯具进行照明。在我国的西部地区，包括西藏、内蒙古、青海、新疆、四川等省份，年日照时间长，地区面积广、人口密度低，非常利于大規模开发太阳能资源。在一些偏僻的地区，传统的供电设施建设成本高，电カ资源运输难，加上电能的供需矛盾突出，经常出现断电现象，对人们的生产生活造成了重大的影响，因此如果太阳能LED路灯能够大規模普及应用，能有效缓解我国大部分太阳能资源充裕地区的夜间供电难题。此外，太阳能LED路灯具有清洁环保，高效安全，维修方便，架设简易等特点，虽然建设成本相对于传统的城市路灯来说稍稍高了ー些，但是对城市的科学可持续发展，对建设社会主义和谐社会具有重大意义。
[0004]现有的太阳能LED路灯控制器主要使用光电传感器感应昼夜变化，然后利用单片机控制继电器实现充电放电的自动开和关。这种自动控制存在ー些不稳定因素，主要是由光电传感器容易受到外界特殊因素比如积聚的灰尘、路灯边的树叶的干扰以及继电器的开关缓慢引起。另外，现有的太阳能LED路灯控制器的太阳能电池最大功率跟踪(简称MPPT)控制电路一般采用直流/直流转换(简称DC-DC变换)电路来调制太阳能电池的输出电压，保持太阳能电池输出最大功率，实现太阳能电池的最大功率跟踪，但是这种方式存在着通用性差、效率低、抗干扰能力差的特点，而且缺少对蓄电池的充放电保护，缩短了 LED路灯的使用寿命。因此，为了能真正实现太阳能的緑色照明工程，设计ー种使用寿命长、抗干扰能力强以及效率高的太阳能LED路灯控制器就显得非常有必要。
实用新型内容
[0005]为解决上述问题，本实用新型公开了ー种太阳能LED路灯控制器。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案:一种太阳能LED路灯控制器，包括LED灯、蓄电池以及太阳能电池，所述的蓄电池与LED灯相连接，还包括单片机模块、充放电电路模块、数据采样模块、开关自动控制模块、MPPT控制模块、数据显示模块、计时电路模块以及电源电路；所述的充放电电路模块、数据采样模块、数据显示模块、计时电路模块分别与所述的单片机模块相连；所述的电源模块包括蓄电池以及稳压电路，所述的蓄电池经稳压电路输出与单片机模块相连为其供电同时也为系统中其他芯片供电，所述的数据采样模块与所述的蓄电池以及太阳能电池相连接，将蓄电池以及太阳能电池电压数据送入单片机模块；所述的开关自动控制模块与LED灯相连；所述的太阳能电池经MPPT控制模块、充放电电路模块与所述的蓄电池相连接。
[0007]作为本实用新型的一种改进，所述的单片机模块采用型号为STC89C52的单片机。
[0008]作为本实用新型的一种改进，所述的计时电路模块采用DS1302的时钟芯片。
[0009]作为本实用新型的一种改进，所述的DS1302的时钟芯片设置有两个电源。
[0010]作为本实用新型的一种改进，所述的开关自动控制模块采用光耦驱动MOSFET管进行控制。
[0011]作为本实用新型的一种改进，所述的MPPT控制模块包括太阳能控制芯片CN3722。
[0012]作为本实用新型的一种改进，所述的稳压电路包括稳压芯片L7805CV。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]本实用新型设计的太阳能LED路灯控制器由于采取了状态互锁，避免了错误动作，因此其控制效果稳定。该LED路灯控制器通过监测系统环境和利用分压电路对蓄电池电量和太阳能电池电压进行采样来不断获取系统的工作状态，在满足照明需求的前提下，能有效防止蓄电池过充电和深度放电。本控制器中的MPPT模块能够实现稳定高效的太阳能最大功率跟踪以及智能的蓄电池充电方式管理，能有效延长蓄电池的续航能力及其使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的系统结构框图；
[0016]图2为本实用新型的单片机模块电路图；
[0017]图3为本实用新型的MPPT控制模块电路图；
[0018]图4为本实用新型的数据显示模块电路图；
[0019]图5为本实用新型的数据采样模块电路图；
[0020]图6为本实用新型的稳压电路的电路图；
[0021]图7为本实用新型的充放电控制模块电路图；
[0022]图8为本实用新型的光耦控制模块电路图；
[0023]图9为本实用新型的计时电路模块电路图。
【具体实施方式】
[0024]以下将结合具体实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细说明，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
[0025]图1为本实用新型的种太阳能LED路灯控制器的结构框图，包括LED灯、蓄电池以及太阳能电池，所述的蓄电池与LED灯相连接，还包括单片机模块、充放电电路模块、数据采样模块、开关自动控制模块、MPPT控制模块、数据显示模块、计时电路模块以及电源电路；所述的充放电电路模块、数据采样模块、数据显示模块、计时电路模块分别与所述的单片机模块相连；所述的电源模块包括蓄电池以及稳压电路，所述的蓄电池经稳压电路输出与单片机模块相连为其供电同时也为系统中其他芯片供电，所述的数据采样模块与所述的蓄电池以及太阳能电池相连接，将蓄电池以及太阳能电池电压数据送入单片机模块；所述的开关自动控制模块与LED灯相连；所述的太阳能电池经MPPT控制模块、充放电电路模块与所述的蓄电池相连接。
[0026]图2本实用新型的单片机模块电路图，采用单片机STC89C52作为主控模块，负责实现对蓄电池和太阳能电池电压数据的采集分析、控制对负载开关和太阳能电池的充放电、协调MPPT控制电路来对蓄电池进行充电管理，以及控制数码管切換显示环境时间、蓄电池电压和太阳能电池电压。
[0027]图3为本实用新型的MPPT控制模块电路图，MPPT全称为Maximum Power PointTracking，中文为最大功率点跟踪，本实用新型中MPPT控制采用太阳能控制芯片CN3722构成的控制电路来实现蓄电池的涓流、恒流以及恒压充电方式的管理，该芯片还能完成太阳能电池最大功率跟踪(MPPT)，以提高太阳能电池对蓄电池的充电效率，CN3722芯片采用恒电压法跟踪太阳能电池最大功率点，当光照温度一定时，虽然日照強度的改变，但是太阳能电池的最大功率点所对应的输出电压基本相同，所以只要保证太阳能电池输出电压恒定，就能实现最大功率跟踪，该芯片还能实时监测蓄电池温度和电压，指示蓄电池的工作状态。
[0028]图4为本实用新型的数据显示模块电路图，数码管显示电路采用的是用三极管驱动的四位共阳极八段数码管，可以显示四位数，其中P1.2?P1.5对数码管进行位选，而P0.(TP0.7对数码管进行段选，用于显示太阳能电池电压和蓄电池电压以及当前时间。
[0029]图5为本实用新型的数据采样模块电路图，本实施例中数据采样模块包括两个TLC549低价位、高性能的8位AD转换器U3和U4，U3和U4采用三线串行接ロ方式和”单片机的P2.0-P2.2以及P2.3-P2.5 ロ相连，将太阳能电池电压和蓄电池电压信号经AD转换后送入单片机中进行处理。
[0030]图6为本实用新型的稳压电路的电路图，电源太阳能LED路灯控制器的工作电压为5V，在设计中采用L7805CV稳压芯片将12V的铅蓄电池输出电压稳定地降到5V。
[0031]图7为本实用新型的充放电控制模块电路图，充放电控制电路用于控制蓄电池充放电的开启和关闭，利用分压电路对蓄电池电压和太阳能电池电压进行采样，通过分析采样蓄电池和太阳能电池电压数据以决定蓄电池的工作方式，当电池深度放电时且蓄电池电压低于设定的恒压充电电压的66.7%吋，充放电控制模块利用MPPT控制模块电路按照所设置的恒流充电电流的15%对蓄电池进行涓流充电；蓄电池电压高于设定的恒压充电电压的66.7%但低于设定的恒压充电电压吋，充放电控制模块利用MPPT控制模块电路按照所设置的恒流充电电流对蓄电池进行恒流充电；当蓄电池电压到达设定的恒压充电电压时，采用恒压充电方式，这样能够有效地保护蓄电池，延长使用寿命；当太阳能电池电压低于蓄电池电压时，控制电路可以使蓄电池和太阳能电池断开连接，暂停对蓄电池的充电。
[0032]图8为本实用新型的光耦控制模块电路图，包括两个型号为6N137的光耦合器U6和U7，两个光耦合器分别与单片机的P1.0和Pl.1 ロ相连，分别用于控制充放电控制模块电路中的两个MOSFET管IRF9540F，从而实现充电电路和LED灯的开和关。
[0033]图9为本实用新型的计时电路模块电路图，本实用新型通过计时方式来判断太阳能LED路灯的工作环境从而确定其工作状态，在时间段6:00-18:00内关闭负载(LED灯)，开启充电，其余时间开启负载，关闭充电，对于昼夜时间相差很大的地区或季节，可以通过程序设定判别标准。设计中采用了 DS1302时钟芯片作为时钟计吋，DS1302采用双电源供电，当蓄电池正常工作吋，采用蓄电池输出电压经稳压后供电，当蓄电池过度放电或出现供电故障时，米用3V的纽扣电池作为供电电源,确保DS1302 —直正常供电。单片机姆隔一段时间，便对时钟芯片运行的时间进行采集判断，能够及时调节系统的工作状态。
[0034]本实用新型设计的太阳能LED路灯控制器由于采取了状态互锁，避免了错误动作，因此其控制效果稳定。该LED路灯控制器通过监测系统环境和利用分压电路对蓄电池电量和太阳能电池电压进行采样来不断获取系统的工作状态，在满足照明需求的前提下，能有效防止蓄电池过充电和深度放电。本控制器中的MPPT模块能够实现稳定高效的太阳能最大功率跟踪以及智能的蓄电池充电方式管理，能有效延长蓄电池的续航能力及其使用寿命。
[0035]本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
【权利要求】
1.一种太阳能LED路灯控制器，包括LED灯、蓄电池以及太阳能电池，所述的蓄电池与LED灯相连接，其特征在干:还包括单片机模块、充放电电路模块、数据采样模块、开关自动控制模块、MPPT控制模块、数据显示模块、计时电路模块以及电源电路；所述的充放电电路模块、数据采样模块、数据显示模块、计时电路模块分别与所述的单片机模块相连；所述的电源模块包括蓄电池以及稳压电路，所述的蓄电池经稳压电路输出与单片机模块相连为其供电同时也为系统中其他芯片供电，所述的数据采样模块与所述的蓄电池以及太阳能电池相连接，将蓄电池以及太阳能电池电压数据送入单片机模块；所述的开关自动控制模块与LED灯相连；所述的太阳能电池经MPPT控制模块、充放电电路模块与所述的蓄电池相连接。
2.根据权利要求1所述的ー种太阳能LED路灯控制器，其特征在于:所述的单片机模块采用型号为STC89C52的单片机。
3.根据权利要求1所述的ー种太阳能LED路灯控制器，其特征在于:所述的计时电路模块采用DS1302的时钟芯片。
4.根据权利要求3所述的ー种太阳能LED路灯控制器，其特征在于:所述的DS1302的时钟芯片设置有两个电源。
5.根据权利要求1所述的ー种太阳能LED路灯控制器，其特征在于:所述的开关自动控制模块采用光耦驱动MOSFET管进行控制。
6.根据权利要求1所述的ー种太阳能LED路灯控制器，其特征在于:所述的MPPT控制模块包括太阳能控制芯片CN3722。
7.根据权利要求1所述的ー种太阳能LED路灯控制器，其特征在于:所述的稳压电路包括稳压芯片L7805CV。
【文档编号】H05B37/02GK203446080SQ201320567795
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】陈金立, 陈宣, 李家强, 金国阳 申请人:南京信息工程大学