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新型太 阳能路灯控制器设计

作者:admin 发布日期:2019/2/16 关注次数: 二维码分享

在能源短缺的今天,新能源 技术的应用备受关注。太阳能路灯系统直 接利用了太阳能作为能源,具有不 受市电电网约束,安装方 便且不消耗常规能源等特点,尤其适 用于交通和普通电网覆盖不到的城乡结合处,因此受 到了人们的喜爱和政府的高度关注。




太阳能 路灯控制器重要的控制功能表现在如下三个方面:(1)控制太 阳能电池向蓄电池充电;(2)控制蓄 电池向负载系统供电;(3)控制整 个路灯系统的其他部件稳定地运行。

我们设 计的控制器基于AT89C52单片机,通过对 太阳能电池板和蓄电池电量进行检测,防止蓄 电池过充与过放,延长了 蓄电池的使用寿命,通过系 统时钟确定路灯负载情况,使路灯 工作更加人性化,从而延 长系统的使用寿命,节约能源,具有较高的实用价值。

太阳能 路灯控制器设计原理

太阳能 路灯系统控制框图如图1所示。太阳能 路灯系统必备组件包括:太阳能电池板、蓄电池、控制器和负载。其中,以AT89C52为核心 的控制器控制着蓄电池的充放电。

1 太阳能电池板

太阳能 电池板是将光能转化为电能的装置。太阳能 电池端口具有电压检测装置,可以防 止蓄电池的过电压充电,而且能 有效地判断是否天黑,起到了 光控原件的作用。

2 铅酸蓄电池

铅酸蓄 电池充放电管理方式表述为:根据蓄 电池剩余容量的数学模型和蓄电池的端口电压来确定其剩余电量,然后再 自动地调整蓄电池的充电方式或者负载使用时间和工作强度,使负载 始终与铅酸蓄电池剩余电量相匹配,以确保 蓄电池不会过放电,从而延 长铅酸蓄电池的寿命。

3 LED灯具的工作特性

LED具有对 电压敏感的特性。当正向电压达到3.4V以后,只要稍微改变电压,正向电 流呈指数形式变化。因此,LED采用的 驱动方式为电流驱动。

太阳能 路灯控制器硬件设计

1 太阳能 路灯控制器总体设计框图

太阳能 路灯控制器总体设计框图如图2所示。

2 太阳能 路灯控制器各个模块

①主控芯片的选择

微处理 器是整个控制器的智能核心。考虑到成本和性能,本系统选用AT89C52单片机。AT89C52是一个低电压,高性能8位单片机,片内含8K B的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256B的随机 存取数据存储器(RAM)。器件采用ATMEL~司的高密度、非易失 性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和F1ash存储单元,在电子 行业中有着广泛的应用。

②电压采样模块的设计

在本系统中,所需要 采样的电压主要是蓄电池的端口电压和太阳能电池的端口电压。本系统选用LM331作为A/D转换芯片,其原理框图如图3所示。

③系统时钟模块

本控制 器可以根据季节的变化和昼夜的变化来调整负载的工作情况。采用DSl2C887作为系统时钟芯片,其能自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息。DS12C887时钟芯片带有128B的RAM,其中11B用来存储时间信息,4B的RAM用来存储控制信息,剩下113B通用RAM供给用户使用。

④蓄电池 温度采样模块的设计

本系统 选用的温度传感器为DS18820。它采用单总线协议,以数字 码方式串行输出,大大简 化了传感器与温度处理器的接口。DSl8820与单片机的连接如图4所示。

太阳能 路灯控制器软件设计方案

根据控 制器系统所要实现的功能,系统软 件主要设计思路如下:首先由 系统时钟芯片判断此时的季节,装载相应的季节参数。然后,再由系 统的时钟芯片判断此刻的时间,按照时 间装载相应的时间参数。接着,进行太 阳能电池板的电压检测和蓄电池端口电压的温度检测和蓄电池环境温度检测,判断是否可以充电,进入充电控制子程序。后,再次检 测蓄电池的端口电压,进入到 放电控制子程序中,控制蓄 电池对负载的放电。对太阳能电池、蓄电池 电压采样和蓄电池环境温度的采样方案:采样周期10s,采样30次,共计5分钟。判断所 采的电压值是否达到相应的临界值,若达到 则进行相应的子程序进行处理。

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