一种防水型升压太阳能控制器的制作方法

本实用新型涉及太阳能灯具技术领域，特别涉及一种防水型升压太阳能控制器。

背景技术：

防水型升压太阳能控制器是用于太阳能发电系统中，控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。现有的太阳能控制器中，控制太阳能电池方阵为蓄电池充电时，特别是针对单串大功率蓄电池，常常会造成太阳能电池方阵的输出功率不足，无法快速有效的为蓄电池充满电，导致后续蓄电池为负载供电时，造成供电不足的情况，容易由于工作人员的不当操作引起漏电、短路或接触不良等现象，甚至会损坏设备，安全性能较低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种防水型升压太阳能控制器，能够有效地防止控制器在生产或使用过程中出现异常情况，安全性能好。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种防水型升压太阳能控制器，包括光伏输入电路、电池输入电路、负载输出电路、光伏电压检测电路、过放回充电路、充电控制电路、升压控制电路、红外遥控电路、多功能接口电路、电源稳压降压电路、指示灯输出电路、单片机控制电路及外部传感器输入电路，所述光伏输入电路与所述光伏电压检测电路电连接，所述电源稳压降压电路与所述指示灯输出电路电连接，所述电池输入电路、负载输出电路、光伏电压检测电路、过放回充电路、充电控制电路、升压控制电路、红外遥控电路、多功能接口电路、指示灯输出电路及外部传感器输入电路均与所述单片机控制电路电连接。

优选地，所述光伏电压检测电路包括二极管d1、稳压管d2、二极管d7、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r7、电阻r8、电容c1及三极管q2，所述电阻r7的一端及二极管d1的阳极均与所述光伏输入电路的输出端连接，所述二极管d1的阴极与电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端及二极管d7的阳极均与三极管q2的集电极连接，所述稳压管d2的阳极与电阻r2的一端连接，所述电阻r2的另一端及电阻r1的一端均与三极管q2的基极连接，所述电阻r7的另一端及电阻r8的一端均与电容c1的一端连接，所述电阻r8的另一端、电阻r1的另一端、电容c1的另一端及三极管q2的发射极均接地。

优选地，所述过放回充电路包括电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r31、三极管q3、晶体管q4及二极管d6，所述电阻r6的一端及晶体管q4的源极均与所述二极管d2的阴极连接，所述晶体管q4的漏极及二极管d6的阴极均与所述稳压管d2的阴极连接，所述电阻r6的另一端及电阻r5的一端均与晶体管q4的栅极连接，所述电阻r5的另一端与三极管q3的集电极连接，所述三极管q3的基极、电阻r4的一端及二极管d7的阴极均经电阻r31接地，所述电阻r4的另一端与所述单片机控制电路连接。

优选地，所述升压控制电路包括升压芯片u1、晶体管q1、电容c5、电容c6、电容c7、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19及电阻r32，所述晶体管q1的栅极与升压芯片u1的第五引脚连接，所述晶体管q1的漏极、电阻r13的一端、电阻r11的一端、电阻r12的一端及电阻r32的一端均与升压芯片u1的第六引脚连接，所述电容c5的一端与升压芯片u1的第八引脚连接，所述电阻r14的一端及电阻r15的一端均与升压芯片u1的第二引脚连接，所述升压芯片u1的第三引脚依次经电阻r16及电容c7接地，所述电阻r18的一端及二极管d5的阳极均与电阻r19的一端连接，所述电阻r19的另一端与升压芯片u1的第四引脚连接。

优选地，所述充电控制电路包括电容c3、电容c4、电容c8、电阻r9、电阻r10、电阻r20、电感l20、二极管d3及稳压管d4，所述电容c4的一端及电阻r9的一端均与电感l2的一端连接，所述电阻r9的另一端及电容c3的一端均与电阻r10的一端连接，所述电容c3的另一端及电阻r10的另一端均接地，所述电感l2的另一端及二极管d3的阳极均与晶体管q1的源极连接，所述二极管d3的阴极、电阻r20的一端及电容c8的一端均经稳压管d4与升压芯片u1的第四引脚连接，所述电阻r20的另一端及电容c8的另一端均接地。

优选地，所述单片机控制电路包括单片机芯片u2、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r31及电容c9，所述电阻r26的一端及电容c9的一端均与所述单片机芯片u2的第八引脚连接，所述电阻r27的一端与单片机芯片u2的第七引脚连接，所述电阻r28的一端与单片机芯片u2的第九引脚连接，所述电阻r29的一端与单片机芯片u2的第十九引脚连接，所述电阻r31的一端与单片机芯片u2的第十一引脚连接，所述电阻r31的另一端与电阻r29的另一端连接。

采用上述技术方案，本实用新型提供的一种防水型升压太阳能控制器，该防水型升压太阳能控制器中的光伏输入电路与光伏电压检测电路电连接，电源稳压降压电路与指示灯输出电路电连接，电池输入电路、负载输出电路、光伏电压检测电路、过放回充电路、充电控制电路、升压控制电路、红外遥控电路、多功能接口电路、指示灯输出电路及外部传感器输入电路均与单片机控制电路电连接，通过该单片机控制电路控制太阳能电池方阵对蓄电池的充电以及控制蓄电池对负载输出电路的供电，从而实现对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载输出电路的电源需求控制太阳能组件和蓄电池对负载的电能输出，能够有效地防止该防水型升压太阳能控制器在生产或使用过程中出现异常情况，安全性能好。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图中，1-光伏输入电路、2-光伏电压检测电路、3-电池输入电路、4-过放回充电路、5-充电控制电路、6-多功能接口电路、7-单片机控制电路、8-指示灯输出电路、9-电源稳压降压电路、10-红外遥控电路、11-负载输出电路、12-升压控制电路、13-外部传感器输入电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，在本实用新型的结构框图中，该防水型升压太阳能控制器包括光伏输入电路1、光伏电压检测电路2、电池输入电路3、过放回充电路4、充电控制电路5、多功能接口电路6、单片机控制电路7、指示灯输出电路8、电源稳压降压电路9、红外遥控电路10、负载输出电路11、升压控制电路12及外部传感器输入电路13，该光伏输入电路1与该光伏电压检测电路2电连接，该电源稳压降压电路9与该指示灯输出电路8电连接，该电池输入电路3、负载输出电路11、光伏电压检测电路2、过放回充电路4、充电控制电路5、升压控制电路12、红外遥控电路10、多功能接口电路6、指示灯输出电路8及外部传感器输入电路13均与该单片机控制电路7电连接。可以理解的，该光伏输入电路1用于外接太阳能电池方阵(即太阳能电池板)的输出端。

具体地，图2为本实用新型的电路原理图，结合图1和图2，该光伏电压检测电路2包括二极管d1、稳压管d2、二极管d7、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r7、电阻r8、电容c1及三极管q2，该电阻r7的一端及二极管d1的阳极均与该光伏输入电路的输出端连接，该二极管d1的阴极与电阻r3的一端连接，该电阻r3的另一端及二极管d7的阳极均与三极管q2的集电极连接，该稳压管d2的阳极与电阻r2的一端连接，该电阻r2的另一端及电阻r1的一端均与三极管q2的基极连接，该电阻r7的另一端及电阻r8的一端均与电容c1的一端连接，该电阻r8的另一端、电阻r1的另一端、电容c1的另一端及三极管q2的发射极均接地。该过放回充电路包括电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r31、三极管q3、晶体管q4及二极管d6，该电阻r6的一端及晶体管q4的源极均与该二极管d2的阴极连接，该晶体管q4的漏极及二极管d6的阴极均与该稳压管d2的阴极连接，该电阻r6的另一端及电阻r5的一端均与晶体管q4的栅极连接，该电阻r5的另一端与三极管q3的集电极连接，该三极管q3的基极、电阻r4的一端及二极管d7的阴极均经电阻r31接地，该电阻r4的另一端与该单片机控制电路连接。该升压控制电路12包括升压芯片u1、晶体管q1、电容c5、电容c6、电容c7、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19及电阻r32，该晶体管q1的栅极与升压芯片u1的第五引脚连接，该晶体管q1的漏极、电阻r13的一端、电阻r11的一端、电阻r12的一端及电阻r32的一端均与升压芯片u1的第六引脚连接，该电容c5的一端与升压芯片u1的第八引脚连接，该电阻r14的一端及电阻r15的一端均与升压芯片u1的第二引脚连接，该升压芯片u1的第三引脚依次经电阻r16及电容c7接地，该电阻r18的一端及二极管d5的阳极均与电阻r19的一端连接，该电阻r19的另一端与升压芯片u1的第四引脚连接。该充电控制电路5包括电容c3、电容c4、电容c8、电阻r9、电阻r10、电阻r20、电感l20、二极管d3及稳压管d4，该电容c4的一端及电阻r9的一端均与电感l2的一端连接，该电阻r9的另一端及电容c3的一端均与电阻r10的一端连接，该电容c3的另一端及电阻r10的另一端均接地，该电感l2的另一端及二极管d3的阳极均与晶体管q1的源极连接，该二极管d3的阴极、电阻r20的一端及电容c8的一端均经稳压管d4与升压芯片u1的第四引脚连接，该电阻r20的另一端及电容c8的另一端均接地。该单片机控制电路包括单片机芯片u2、电阻r26、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r31及电容c9，该电阻r26的一端及电容c9的一端均与该单片机芯片u2的第八引脚连接，该电阻r27的一端与单片机芯片u2的第七引脚连接，该电阻r28的一端与单片机芯片u2的第九引脚连接，该电阻r29的一端与单片机芯片u2的第十九引脚连接，该电阻r31的一端与单片机芯片u2的第十一引脚连接，该电阻r31的另一端与电阻r29的另一端连接。可以理解的，该升压芯片u1可以是6701芯片等，该单片机芯片u2可以是stc15w408as__tssop20芯片等。

具体地，该红外遥控电路10包括红外接收头、电容c11及电阻r21，该红外接收头的第三引脚及电容c11的一端均与电阻r21的一端连接，该电容c11的另一端接地，该电阻r21的另一端接入3.3v电压，该红外接收头的第二引脚接地，该红外接收头的第一引脚接入供电电池；该电池输入电路3包括电池输入接口、电阻r23、电阻r24、电阻r25及电容c10，该电池输入接口的第一引脚接入输入电池，该电阻r23的一端及电阻r24的一端均与该电池输入接口的第二引脚连接，该电阻r24的另一端、电阻r25的一端及电容c10的一端均与该单片机芯片u2的第五引脚连接，该升压控制电路12包括芯片u3、电容c12，该芯片u3可以是ht7133芯片，该芯片u3的第二引脚及第四引脚均与该电池输入接口的第一引脚连接，该芯片u3的第三引脚与电容c12的一端连接，该芯片u3的第一引脚及电容c12的另一端均接地。该指示灯输出电路8包括发光管rled及发光管yled，该发光管rled的阳极经电阻r28与单片机芯片u2的第九引脚连接，该发光管yled的阳极经电阻r27与单片机芯片u2的第七引脚连接，该外部传感器输入电路包括传感器接口p7、电容c13及电阻r30，该传感器接口p7接入各种传感器的输出端，该传感器接口p7的第五引脚及电阻r30的一端均经电容c13接地。可以理解的，该防水型升压太阳能控制器实现的功能包括：感应器距离最远12米，根据传感器的品种来定(20摄氏度以下，湿度85％以下且红外线指数2％以下)；人体感应到之后亮灯时间20秒/±3秒(检测周期2秒)，时间可以随意设置；分段亮灯输出功率最大40w/±2w(环境温度25度)，可以在40w范围内随意调整。前4小时(19:00-23:00)亮灯30w(可调有无渐变趋势)，人走后亮灯5w(可调有无渐变趋势)时间和功率可以任意调整。中4小时(23:01-3:00)，亮灯20w(可调有无渐变趋势)，人走后亮灯4w(可调有无渐变趋势)时间和功率可以任意调整；后4小时(3:01-7:00)，亮灯10w(可调有无渐变趋势)，人走后亮灯3w(可调有无渐变趋势)时间和功率可以任意调整；最后7:00后直接关灯(非太阳能板自动判断)，为了保护电池的最低释放量，设定时间后不熟太阳能板判断，自动关闭避免电池过度放电，导致电池损坏。该防水型升压太阳能控制器的最大温度保护95摄氏度(pcb温度)内置温度检测时刻检测pcb实时温度，确保各功能正常运行，异常时自动关闭该项功能，避免温度过高损坏电子元件，或引起火灾。该防水型升压太阳能控制器的充电最高且保护电压12.6v，通过微处理器自动读取电池电压，来判断是否需要继续给电池充电，如果不需要则控制充电管理电路，关闭充电回路，有效的保证电池，不会被大的充电电流损坏，避免了电池起火的现象。温度保护解除温度85摄氏度(pcb温度)经过上述温度保护后，当自然环境下温度下降至85摄氏度时，系统再次启动工作，避免永久性或人为性重启，方便超温的异常解除。电池最低放电电压9.2v，通过微处理器自动读取电池电压，来判断是否需要断开放电回路，如果电压已经达到设定值时，微处理器会通过负载输出部分关闭输出，从而保证电池不会被过度放电导致损坏，电池最低保护释放电压9.3v(且在充电的情况下)，当电池经过最低保护电压触发时，在充电的情况下当电压达到9.3v时，所有功能才可以正常启动。该防水型升压太阳能控制器每工作1个小时检测一次，当电池电压大于12v时，按照上述要求功率亮灯(即原功率*1)定时检测电池的电压，当低于设定值的时候自动在原有功率的基础上降低功率，有效保证电池的寿命，达到不会灭灯的效果；每工作1个小时检测一次，当电池电压小于12v且大于11v时在原有设定的基础上降低20％的功率(即原功率*0.8)定时检测电池的电压，当低于设定值的时候自动在原有功率的基础上降低功率，有效保证电池的寿命，达到不会灭灯的效果；每工作1个小时检测一次，当电池电压小于11v且大于9.5v时在原有设定的基础上降低50％的功率。(即原功率*0.5)定时检测电池的电压，当低于设定值的时候自动在原有功率的基础上降低功率，有效保证电池的寿命，达到不会灭灯的效果；每工作1个小时检测一次，当电池电压小于9.5v时在原有设定的基础上降低70％的功率(即原功率*0.3)定时检测电池的电压，当低于设定值的时候自动在原有功率的基础上降低功率，有效保证电池的寿命，达到不会灭灯的效果。当太阳能板电压大于等于2v且有增长趋势时，关闭亮灯并计时清零，通过太阳能板的发电电压来判断是否是黑天或白天，当天亮的时候，太阳能板就会发电电压会随着太阳的升起而上升。当太阳能板电压小于等于1.3v且有下降趋势时，启动亮灯并开始计时通过太阳能板的发电电压来判断是否是黑天或白天，当天亮的时候，太阳能板就会发电电压会随着太阳的升起而上升。当按键连接时，该防水型升压太阳能控制器开始工作，当松开时控制器为休眠模式，再次启动时需要太阳能充电时间大于1秒，即可正常使用(采用常开的按键开关而且对电流没有要求)设定这个按键的目的是为了在长途运输过程中避免电池的损耗，用户在长时间不使用时降低电池的自身损耗。

可以理解的，本实用新型设计合理，构造独特，本实用新型在普通的太阳能控制器的基础上增加了充电管理、放电管理及短路保护，通过该单片机控制电路7控制太阳能电池方阵对蓄电池的充电以及控制蓄电池对负载输出电路11的供电，从而实现对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照该负载输出电路11的电源需求控制太阳能组件和蓄电池对负载的电能输出，能够有效地防止该防水型升压太阳能控制器在生产或使用过程中出现异常情况，安全性能好。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。