專利名稱：智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光電照明系統(tǒng)，尤其涉及一種智能控制的太陽能光電照明系 統(tǒng)。
背景技術：
近年來，由于化石能源(煤、石油、天然氣)的價格不斷攀升，其資源逐步枯竭的 “前景”也略顯端倪，由化石能源使用的環(huán)境污染、生態(tài)退化、全球變暖亦日益嚴重，因而人 們都把眼光投向可再生能源和天然綠色能源，太陽能是一種天然、環(huán)保綠色能源。由太陽能 電池板提供的綠色、清潔電能越來越受人們重視和被推廣應用。隨著人類文明社會的到來， 照明是一項重要的需求，有資料表明在現(xiàn)代社會中，照明用電的消耗占總發(fā)電量的20%以 上。提高照明燈具的光電轉換效率，節(jié)省照明用電是節(jié)約型社會的一項重要標志。然而，休 閑照明和景觀照明又是一個城市文明的象征，他和節(jié)約照明用電之間存在有明顯的矛盾。 蓄電池是最常用的儲存電能的設備，在電能不用時，將電能轉換成化學能保存在蓄電池中， 在需要時，再將化學能轉換成電能釋放。目前，太陽能光電照明系統(tǒng)包括太陽能電池板群、充電電路、蓄電池、放電電路和 LED燈群。太陽能電池板群通過充電電路向蓄電池充電。蓄電池通過放電電路向LED燈群 放電，從而使得LED燈發(fā)光，達到照明的要求。然而，上述太陽能照明設備中，無法得知蓄電 池的剩余電量，從而，不能保證正常照明。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)獲知 蓄電池的剩余電量，從而，合理的利用電能，保證正常照明。本實用新型為了達到上述的目的，所采取的技術方案是一種智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)包括智能控制器、太陽能電池板群、蓄電池 組群、蓄電池充電放電電流監(jiān)測電路、蓄電池充電放電控制電路和高亮度LED燈組群；太陽 能電池板群與蓄電池組群連接；蓄電池組群與高亮度LED燈組群連接；蓄電池充放電電流 監(jiān)測電路的兩輸入端分別連接于蓄電池組群的輸入端和輸出端，蓄電池充放電電流監(jiān)測電 路的輸出端連接于智能控制器；蓄電池充電放電控制電路與蓄電池組群和智能控制器連 接。所述蓄電池組群和高亮度LED燈組群之間還連接有高亮度LED可調(diào)亮度驅動電 路，該高亮度LED可調(diào)亮度驅動電路還與智能控制器連接，所述控制器給予驅動電路指令 而使得高亮度LED可調(diào)亮度驅動電路輸出PWM信號而調(diào)整高亮度LED燈組群的亮度。所述太陽能光電照明系統(tǒng)還包括太陽能電池板連接控制電路，該電路連接在智能 控制器與太陽能電池板群之間，并根據(jù)智能控制器的指令而使得太陽能電路板串聯(lián)或者并 聯(lián)。所述智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)還包括太陽能電池板群電流輸出控制電路，該電路連接在太陽能電池板群與蓄電池組群之間，并接受智能控制器的信號，而調(diào)節(jié)輸入 蓄電池組群的電流。本實用新型的有益效果是1、本實用新型通過蓄電池充電放電電流監(jiān)測電路檢測放電電流和充電電流并結 合智能控制器記錄的充電和放電時間而計算充電、放電的電能，智能控制器根據(jù)蓄電池的 充放電電能估算蓄電池組群中的儲存電能，智能控制器給予蓄電池充放電控制電路信號而 調(diào)整蓄電池組群的充電或者放電，從而，保證蓄電池組群的電量，保證設備的照明。2、本實用新型包括高亮度LED燈可調(diào)亮度驅動電路，可通過調(diào)制信號調(diào)節(jié)蓄電池 的輸出電流值，從而，可根據(jù)蓄電池中的儲存電能和照明需求智能控制高亮度LED燈組的 亮度，合理使用蓄電池儲組群中儲存電能。3、本實用新型包括太陽能電池板連接控制電路，可根據(jù)太陽能電池板的輸出電流 使得太陽能電池板相互串聯(lián)或者并聯(lián)，使太陽能電池板群從光能轉換獲得的電能以較高效 力輸出給蓄電池。4、本實用新型包括太陽能電池板群電流輸出控制電路，這樣，可以控制太陽能電 池板群的輸出電流與蓄電池的輸出電流相匹配，從而，光能轉換獲得的電能以較高效力輸 出給蓄電池。

圖1是本實用新型智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)的原理圖；圖2是本實用新型智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)的智能控制器的電路圖；圖3是本實用新型智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)的蓄電池充電放電電流監(jiān)測 電路的電路圖；圖4是本實用新型智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)的蓄電池充電放電控制電路 的具體電路圖；圖5是本實用新型智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)的高亮度LED可調(diào)亮度驅動電 路的具體電路圖；圖6是本實用新型智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)的太陽能電池板連接控制電 路的具體電路圖；圖7是本實用新型智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)的太陽能電池板群電流輸出 控制電路的具體電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型的結構特征。請參閱圖1，本實施例中，智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)智能控制器1、太陽能 電池板群2、蓄電池組群3、蓄電池充電放電電流監(jiān)測電路4、蓄電池充電放電控制電路5和 高亮度LED燈組群6。太陽能電池板群2與蓄電池組群3連接。蓄電池組群3與高亮度 LED燈組群6連接。蓄電池充放電電流監(jiān)測電路4的兩輸入端分別連接于蓄電池組群3的 輸入端和輸出端。蓄電池充放電電流監(jiān)測電路4的輸出端連接于智能控制器1。蓄電池充 電放電控制電路5與蓄電池組群3和智能控制器1連接。另外，本實用新型還包括高亮度LED燈可調(diào)亮度驅動電路7、太陽能電池板連接控制電路8和太陽能電池板群電流輸出控制電路9。高亮度LED燈可調(diào)亮度驅動電路7連接在蓄電池組群3和高亮度LED燈組群6之 間。太陽能電池板連接控制電路8連接在智能控制器1與太陽能電池板群2之間。太陽能 電池板群電流輸出控制電路9連接在太陽能電池板群2和蓄電池組群3之間，并且還與智 能控制器1連接。請參閱圖2并結合圖1，智能控制器1包括處理器模塊U11、穩(wěn)壓模塊12和時鐘模塊13。處理器模塊Ull采用ATMEL公司的ATmega48芯片。穩(wěn)壓模塊12包括穩(wěn)壓芯片U12、 電容Cll和電容C12，穩(wěn)壓芯片U12采用三端集成穩(wěn)器LM7805芯片。時鐘模塊13包括實時 時鐘芯片U13、晶振X12和電容C13，實時時鐘芯片U13采用美信公司的DS1302芯片。電容 C13采用法拉電容。處理器模塊U11、穩(wěn)壓模塊U12和時鐘模塊13采用如下關系連接處理器模塊U11、穩(wěn)壓模塊U12和時鐘模塊U13之間以及附屬電路連接如下處理 器模塊Ull的第3、5、20、21管腳接穩(wěn)壓模塊12的第2管腳GND，第4、6管腳接穩(wěn)壓芯片U12 的第3管腳Vcc，第29管腳經(jīng)電阻R28接Vcc，第18管腳經(jīng)電感Lll接Vcc、經(jīng)電容C14接 GND，第1、2、32管腳分別接時鐘芯片U13的第6、5、7管腳。穩(wěn)壓芯片U12的第1管腳接蓄電池組群3的電能輸端Vbatout，第1管腳經(jīng)電容 Cll接第2管腳GND，第2管腳GND接蓄電池組群3的地GND，GND是智能控制的太陽能光電 照明系統(tǒng)的參考地，第3管腳經(jīng)電容C12接GND，第3管腳接VCC，VCC是太陽能光電照明系 統(tǒng)的穩(wěn)定工作電壓。穩(wěn)壓芯片U12為智能控制器1提供穩(wěn)定的電壓，該電壓來源于蓄電池 組群3。實時時鐘芯片U13的第1管腳接穩(wěn)壓芯片12的第3管腳Vcc，第4管腳接穩(wěn)壓芯 片12的第2管腳地GND，第2、3管腳分別接晶振X12的二個引腳，第5、6、7管腳分別接處理 器模塊Ull的第1、2、32管腳，為處理器模塊提供時鐘數(shù)據(jù)，第8管腳經(jīng)電容C13接地GND。請參閱圖3并結合圖1，蓄電池充電放電電流監(jiān)測電路4包括電流測量芯片U41、 U42，電阻R41、R42、R43、R44和電流取樣電阻R96、R76組成，電阻R96和R76是電流取樣電 阻，分別接在太陽能電池板群2的輸出端和蓄電池組群3的輸出端，電流測量芯片U41、U42 采用美信公司出品的MAX4173芯片，電流取樣電阻R96、R76采用康銅絲繞制，電流測量芯片 U41的第1、2腳并接電流取樣電阻R96的兩端，采樣太陽能電池板群對蓄電池組群的充電電 流大小，電流測量芯片U41的第8腳接系統(tǒng)工作電壓Vcc，第7腳經(jīng)電阻R41接Vcc，第5腳 接系統(tǒng)地GND，第6腳經(jīng)電阻R42接GND，電流測量芯片U41的第5腳與智能控制器1的第 一電流輸入端ADC41連接，電流測量芯片U42的第1、2腳并接電流取樣電阻R76的兩端，采 樣蓄電池組群3的輸出電流。電流測量芯片U42的第8腳接系統(tǒng)工作電壓Vcc，第7腳經(jīng)電 阻R43接Vcc，第5腳接系統(tǒng)地GND，第6腳經(jīng)電阻R44接GND，電流測量芯片U42的第5腳 與智能控制器1的第二電流輸入端ADC42連接。請參閱圖4，蓄電池充電放電控制電路5包括蓄電池B51、B52,繼電器REL51、 REL52，二極管D51、D52，晶體管Q51、Q52，電容C51、C52和電阻R51、R52。蓄電池B51的正極 接繼電器REL51的第3腳，負極接系統(tǒng)工作電源地GND。蓄電池B52的正極接繼電器REL52 的第3腳，負極接系統(tǒng)工作電源地GND。繼電器REL51的第4腳接與繼電器REL52的第3腳 并接后接蓄電池組群的電源輸入端Vbatin，繼電器REL51的第3腳接與繼電器REL52的第4腳并接后接蓄電池組群的電源輸出端Vbatout。繼電器REL51的第2腳并接二極管D51的第2腳后接系統(tǒng)工作電壓Vcc，繼電器REL51的第1腳并接二極管D51的第1腳后接晶體 管Q51的第3腳。晶體管Q51的第2腳接系統(tǒng)的工作電源地GND，晶體管Q51的第1腳經(jīng)電 容C51接系統(tǒng)的工作電源地GND，晶體管Q51的第1腳經(jīng)電組R51接智能控制器1的蓄電池 B51控制信號端CTRL-51。繼電器REL52的第2腳并接二極管D52的第2腳后接系統(tǒng)工作 電壓Vcc，繼電器REL52的第2腳并接二極管D52的第1腳后接晶體管Q52的第3腳，晶體 管Q52的第2腳接系統(tǒng)的工作電源地GND，晶體管Q52的第1腳經(jīng)電容C52接系統(tǒng)的工作電 源地GND，晶體管Q52的第1腳經(jīng)電阻R52接智能控制器1的蓄電池B52控制信號CTRL-52 端。請參閱圖1、圖2、圖3和圖4，本實用新型的工作過程如下首先，實時時鐘芯片U13產(chǎn)生智能控制器1的處理器模塊Ull工作所需的時鐘信 號，穩(wěn)壓模塊12為處理器模塊11提供工作電壓。蓄電池充電放電電流監(jiān)測電路4的電流 測量芯片U41和U42分別測量蓄電池組群3的輸入電流值和輸出電流值并分別通過第一電 流輸入端ADC41和第二電流輸入端ADC42輸入智能控制器1的處理器模塊U11，處理器模 塊Ull根據(jù)輸入電流值和輸出電流值以及工作時間計算蓄電池組群3的剩余電量，智能控 制器1的處理器模塊Ull根據(jù)剩余電量通過控制信號端CTRL_51以及CIRL_52向蓄電池 充電放電控制電路5發(fā)出信號，所述信號經(jīng)過晶體管Q51傳輸至繼電器REL51，經(jīng)過晶體管 Q52傳輸至繼電器REL52，繼電器REL51和REL52工作使得蓄電池B51的輸入端3和蓄電池 B52的輸入端3通過Vbatin與太陽能電池板群連接，從而，對蓄電池充電；當電量太多時， 智能控制器1的處理器模塊Ull通過控制信號端CTRL_51以及CIRL_52向蓄電池充電放電 控制電路5發(fā)出信號，所述信號經(jīng)過晶體管Q51傳輸至繼電器REL51，經(jīng)過晶體管Q52傳輸 至繼電器REL52，繼電器REL51和REL52工作使得蓄電池B51的輸入端3和蓄電池52的輸 入端3通過Vbout向亮度LED燈組群6放電，使得高亮度LED燈組群6工作，因此，本實用 新型能夠智能計算蓄電池組群3中剩余的電量，并根據(jù)該電量智能調(diào)節(jié)蓄電池的充電或者 放電，從而，保證設備的正常運行。請參閱圖5并結合圖1，本實用新型還包括高亮度LED可調(diào)亮度驅動電路7，高亮 度LED可調(diào)亮度驅動電路7包括恒流控制芯片U71，電感L71，電容C72，肖特基二極管D71， 電阻R72、R73、R74、R75、R76。恒流控制芯片U71采用CATALYST公司的CAT4201芯片，恒流 控制芯片U71的第5腳經(jīng)電流取樣電阻R76接蓄電池組群的電源輸出端Vbatout，恒流控制 芯片U71的第5腳接LED+，LED+接高亮度LED燈的陽極，第4腳經(jīng)肖特基二極管D71接第 5腳，第4腳經(jīng)電感Ll和電容C72接第5腳，第3腳經(jīng)電阻R72接系統(tǒng)地GND，第1腳經(jīng)電 阻R73接晶體管Q71的第2腳，晶體管Q71的第3腳接電感L71與電容C71的連接點LED-， LED-接高亮度LED燈的陰極，晶體管Q71的第1腳經(jīng)電阻R75接地GND，經(jīng)電阻R74接智能 控制器1的處理器模塊Ull的LED亮度控制調(diào)節(jié)信號輸入端CTRL-71。本實用新型包括高亮度LED可調(diào)亮度驅動電路7主要是在蓄電池組群3充電受限 制且電量不是很充足的情況下，通過調(diào)整高亮度LED燈的亮度來保證持續(xù)供電。智能控制 器1調(diào)整亮度的工作過程如下智能控制器1的處理器模塊Ull根據(jù)存儲的電能信號發(fā)出 PWM信號，該PWM信號控制晶體管Q71的導通時間，從而，控制恒流控制芯片U71的第1腳的 關閉和開啟時間，進而，控制高亮度LED燈的亮度，比如，當PWM信號的幅值從2. 6V逐漸下降到0. 9V的時候，高亮度LED燈逐漸變暗直至熄滅。 請參閱圖6并結合圖1，本實用新型還包括太陽能電池板連接控制電路8，太陽能 電池板連接控制電路8包括太陽能板S81和S82，晶體管Q81和Q82、電阻R81和R82、電容 C81和C82、二極管D81和D82以及繼電器REL81和REL82。太陽能電池板S81的第1腳接 繼電器REL82的第5腳，第二腳接繼電器REL82的第3腳和繼電器REL81的第5腳，太陽能 電池板S82的第1腳接繼電器REL81的第6腳和繼電器REL82的第6腳，第二腳接繼電器 REL82的第4腳，太陽能電池板S81的第1腳接太陽能電池板群的電源輸出Vsim，太陽能 電池板S82的第2腳接太陽能電池板群的電源地Gsim，繼電器REL81的第1腳并接二極管 D81的第2腳后接系統(tǒng)的工作電壓端Vcc，繼電器REL81的第2腳并接二極管D81的第1腳 后接晶體管Q81的第3腳，晶體管Q81的第2腳接系統(tǒng)的工作電源地GND，晶體管Q81的第 1腳經(jīng)電容C81接系統(tǒng)的工作電源地GND，晶體管Q81的第1腳經(jīng)電阻R81接智能控制器1 的處理器模塊Ull的串聯(lián)控制端CTRL-81，繼電器REL82的第1腳并接二極管D82的第2腳 后接系統(tǒng)的工作電壓端Vcc，繼電器REL82的第2腳并接二極管D82的第1腳后接晶體管 Q82的第3腳，晶體管Q82的第2腳接系統(tǒng)的工作電源地GND，晶體管Q82的第1腳經(jīng)電容 C82接系統(tǒng)的工作電源地GND，晶體管Q82的第1腳經(jīng)電阻R82接智能控制器1的處理器模 塊Ull的并聯(lián)控制端CTRL-82。請參閱圖6并結合圖1，本實用新型包括太陽能電池板連接控制電路8后，本實用 新型的工作過程如下智能控制器1通過判別監(jiān)測到的太陽能電池給蓄電池充電電流，當 充電電流值小于設定值時，智能控制器1的處理器模塊Ull給出串聯(lián)指令，串聯(lián)指令通過電 阻R81、晶體管Q81傳遞至繼電器REL81，繼電器REL81工作使得開關5、6閉合，從而將太陽 能電池板S81和S82串聯(lián)，通過太陽能電池板群的電源輸出Vsim向蓄電池組群3輸出電流； 智能控制器1通過判別監(jiān)測到的太陽能電池給蓄電池充電電流，當充電電流值大于設定值 時，智能控制器1的處理器模塊Ul 1給出并聯(lián)指令，并聯(lián)指令通過電阻R82、晶體管Q82傳遞 至繼電器REL82，繼電器REL82工作使得開關5和6閉合以及3和4閉合，從而將太陽能電 池板S81和S82并聯(lián)，通過太陽能電池板群的電源輸出Vsim向蓄電池組群3輸出電流。通 過控制太陽能電池板的連接方式，使太陽能電池板群從光能轉換獲得的電能以較高效力輸 出給蓄電池。請參閱圖7并結合圖1，本實用新型還包括太陽能電池板輸出電流控制電路9。太 陽能電池板輸出電流控制電路9包括恒流控制芯片U91，電感L91，電容C92，肖特基二極管 D91,電阻R93、R95、R94、R96和光耦U95。恒流控制芯片U91采用ZETEX公司的ZXLD1360 芯片，恒流控制芯片U91的第5腳接太陽能電池板群的電源輸出Vsim，恒流控制芯片U91的 第5腳經(jīng)太陽能電池板輸出電流取樣電阻R96接恒流控制芯片U91第4腳，恒流控制芯片 U91第4腳接蓄電池組群的電源輸入端Vbatin，恒流控制芯片U91第1腳經(jīng)肖特基二極管 D91接第5腳，U91第1腳經(jīng)電感L91接系統(tǒng)地GND，恒流控制芯片U91第2腳接太陽能電 池板群的地Gsim，恒流控制芯片U91的第3腳經(jīng)電阻R95接光耦U95第4腳，光耦U95第4 腳經(jīng)電阻R93接Vsun，光耦U95第3腳接地Gsun，光耦U95第2腳接系統(tǒng)地GND，光耦U95 第2腳經(jīng)電阻R94接智能控制器1的處理器模塊Ull的太陽能電池板輸出電流控制信號端 CTRL-91，電容C91接在太陽能電池板群2的電源輸出Vsun和太陽能電池板群地Gsun間。請參閱圖7并結合圖1，太陽能電池板輸出電流控制電路9的工作過程是處理器模塊Ull根據(jù)蓄電池充放電電路監(jiān)測電路4的輸入電流值和輸出電流值作出判斷，如果輸出電流與輸入電流的差值太大，處理器模塊Ull給出PWM信號，該PWM信號通過太陽能電池 板輸出電流控制信號端CTTRLL-91向恒流控制芯片U91發(fā)出信號，恒流控制芯片U91增大 對蓄電池組群3的輸出電流，通過改變PWM信號的幅值，可以改變恒流控制芯片U91對蓄電 池組群3的輸出電流的大小。通過改變太陽能電池板的輸出電流，使得該電流與蓄電池組 群的輸出電流相一致，可以使得太陽能電池板群2從光能轉換獲得的電能以較高效力輸出 給蓄電池組群3。
權利要求一種智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括智能控制器、太陽能電池板群、蓄電池組群、蓄電池充電放電電流監(jiān)測電路、蓄電池充電放電控制電路和高亮度LED燈組群；太陽能電池板群與蓄電池組群連接；蓄電池組群與高亮度LED燈組群連接；蓄電池充放電電流監(jiān)測電路的兩輸入端分別連接于蓄電池組群的輸入端和輸出端，蓄電池充放電電流監(jiān)測電路的輸出端連接于智能控制器；充電放電與蓄電池組群和智能控制器連接。
2.如權利要求1所述的太陽能光電照明系統(tǒng)，其特征在于所述蓄電池組群和高亮度 LED燈組群之間還連接有高亮度LED可調(diào)亮度驅動電路，該高亮度LED可調(diào)亮度驅動電路還 與智能控制器連接，所述控制器給予驅動電路指令而使得高亮度LED可調(diào)亮度驅動電路輸 出PWM信號而調(diào)整高亮度LED燈組群的亮度。
3.如權利要求1所述的太陽能光電照明系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能光電照明系統(tǒng) 還包括太陽能電池板連接控制電路，該電路連接在智能控制器與太陽能電池板群之間，并 根據(jù)智能控制器的指令而使得太陽能電路板串聯(lián)或者并聯(lián)。
4.如權利要求1所述的太陽能光電照明系統(tǒng)，其特征在于所述智能控制的太陽能光 電照明系統(tǒng)還包括太陽能電池板群電流輸出控制電路，該電路連接在太陽能電池板群與蓄 電池組群之間，并接受智能控制器的信號，而調(diào)節(jié)輸入蓄電池組群的電流。
專利摘要一種智能控制的太陽能光電照明系統(tǒng)包括智能控制器、太陽能電池板群、蓄電池組群、蓄電池充電放電電流監(jiān)測電路、蓄電池充電放電控制電路和高亮度LED燈組群。太陽能電池板群與蓄電池組群連接；蓄電池組群與高亮度LED燈組群連接。蓄電池充放電電流監(jiān)測電路的兩輸入端分別連接于蓄電池組群的輸入端和輸出端，輸出端連接于智能控制器。蓄電池充電放電控制電路與蓄電池組群和智能控制器連接。本實用新型的智能控制器通過蓄電池充電放電電流監(jiān)測電路檢測放電電流和充電電流而計算充電、放電的電能，并通過充放電控制電路信號而調(diào)整蓄電池組群的充電或者放電，保證設備的運行。
文檔編號F21S9/03GK201561358SQ20092020226
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權日2009年12月14日
發(fā)明者吳偉雄, 朱琦, 李建文, 肖林榮, 高魏磊 申請人:嘉興學院