專利名稱：外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，尤其是能監(jiān)測太陽能光伏組件的電壓、電流、溫度、是否被移動，并將監(jiān)測結(jié)果通過無線射頻信號實時傳輸出去的監(jiān)測模塊。
背景技術(shù)：
目前的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是由一系列太陽能組件電池串并聯(lián)而成。在發(fā)電系統(tǒng)實際運行過程中，由于陰影、碎片、污垢、鳥糞、電池板老化、電池板尺寸不統(tǒng)一、云霧遮蓋或其他因素，太陽能組件效率會有不同程度的下降，而單個的組件效率下降或損壞會帶來系統(tǒng)整體的效率大幅下降。由于故障定位困難，一般的處理方法要么是置之不理，要么是停機逐板檢測。置之不理會引起太陽能板發(fā)電效率不一帶來的“失配”問題，會帶來整體發(fā)電效率的大幅降低。而停機逐板檢測，往往需要耗時幾天的時間，人力成本和停機損耗都很巨大。因此不論哪種方法，都會給帶來巨大的損失。此外，太陽能發(fā)電系統(tǒng)往往安裝于人煙稀少或者樓宇屋頂處，由于安裝地點比較難以看護，因此偷盜太陽能電池組件板的現(xiàn)象時有發(fā)生，一塊太陽能板被盜，整個系統(tǒng)就無法正常運行，同樣會給用戶帶來巨大的損失。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的太陽能光伏組件故障監(jiān)測和定位困難以及防止盜竊現(xiàn)象，本實用新型提供一種外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，該模塊連接于太陽能組件接線盒輸出端，可以實時監(jiān)測太陽能光伏組件的電壓、電流、溫度狀態(tài)信息，并通過無線射頻信號將這些信息傳送到遠程終端。當(dāng)太陽能組件被移動時，該模塊可以實時發(fā)出報警信號。本實用新型的有益效果是，通過實時監(jiān)測每個組件的狀態(tài)信息，使故障檢測和故障排除達到快速，高效，可以大大降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的維護成本并防止盜竊現(xiàn)象的發(fā)生。由于采用無線傳輸?shù)姆绞?，無需重新布線。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，安裝于外殼中，與太陽能組件板后接線盒的輸出端相連。電壓電流測量電路把電池片的電流和電壓的采樣模擬信號送入計量芯片，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后給CPU;溫度檢測電路把溫度值轉(zhuǎn)化為電壓信號后給CPU，CPU通過內(nèi)部AD把電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。 防盜報警電路把電池板的移動信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號給CPU ；掉電檢測把電池板是否有正常工作轉(zhuǎn)化為電壓信號給CPU。CPU把各種信號通過無線收發(fā)電路，發(fā)送給監(jiān)控中心。所述外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊由外殼、一個用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的無線模塊、一個微處理器、一個用于給系統(tǒng)提供電能的電源電路、一個用于測量電流電壓的電壓電流測量電路、一個用于測量溫度的溫度測量電路、一個用于電池片防盜的防盜報警電路、一個用于檢測電池片是否工作的掉電檢測電路組成。所述的無線模塊與微處理器相連，所述電源電路的輸出分別與無線模塊、微處理器、電壓電流測量電路，溫度測量電路、 防盜報警電路、掉電檢測電路相連，所述的電壓電流測量電路與微處理器相連，所述的溫度測量電路與微處理器相連，所述的防盜報警電路與微處理器相連，所述的掉電檢測電路與微處理器相連。所述無線模塊由無線收發(fā)芯片U5，晶振XA2，切換開關(guān)TO，天線P4及外圍的一些電容和電阻組成。無線收發(fā)芯片U5的1腳與電容C39、電容C41、電容C42、電容C43、電源 VCC (+3. 3V DC)連接，無線收發(fā)芯片U5的2腳與電感L7、電容C35連接，電感L7與電阻R20 連接，電阻R20的另一端與電源VCC(+3. 3V DC)連接，電容C35的另一端與電感L5、電容 C40、電感L8連接，電阻R22的一端與電容C40的另一端、電感L8的另一端連接，電阻R22 的另一端與地連接，電感L5的另一端與電容C37、電感L6連接，電容C37的另一端與地連接，電感L6的另一端與電容C36連接，電容C36的另一端與切換開關(guān)U6的3腳連接，無線收發(fā)芯片U5的3腳與電感L4、電容以9連接，電感L4的另一端與無線收發(fā)芯片U5的3腳、 電容C30連接，電容C30的另一端與地連接，電容C29的另一端與切換開關(guān)U6的1腳連接， 切換開關(guān)的5腳與電容C32連接，電容C32的另一端與電容C33、電感L3連接，電容C33的另一端接地，電感L3的另一端與電容C34、天線P4連接，電容C34的另一端接地，切換開關(guān)的6腳與無線收發(fā)芯片U5的9腳和電容以8連接，電容以8的另一端接地，切換開關(guān)的4腳與無線收發(fā)芯片U5的8腳和電容C38連接，電容C38的另一端接地，無線收發(fā)芯片U5的7 腳與微處理器U3的32腳連接，無線收發(fā)芯片U5的13腳與微處理器U3的31腳連接，無線收發(fā)芯片U5的14腳與微處理器U3的30腳連接，無線收發(fā)芯片U5的15腳與微處理器U3 的四腳連接，無線收發(fā)芯片U5的16腳與微處理器U3的觀腳連接，無線收發(fā)芯片U5的17 腳與微處理器U3的27腳連接，無線收發(fā)芯片U5的20腳與微處理器U3的沈腳連接，無線收發(fā)芯片U5的18腳與晶振XA2的一端連接，無線收發(fā)芯片U5的19腳與晶振XA2的另一端連接。無線收發(fā)芯片U5的12腳與電源VCC(+3. 3V DC)連接，無線收發(fā)芯片U5的10腳與電容以6和電容C25連接，電容C26的另一端接地，電容C25的另一端接地。所述微處理器為CPU，內(nèi)部包含EEPROM，AD轉(zhuǎn)換電路。所述電源電路包括穩(wěn)壓芯片TD1509、穩(wěn)壓芯片)(C6206P，二極管D1，二極管D2，續(xù)流二極管D3及其外圍電阻電容組成。太陽能電池片的輸入電壓與穩(wěn)壓芯片Ul的1腳和電容C7連接，電容C7的另一端與地連接，續(xù)流二極管D3的負(fù)端與電感Ll和穩(wěn)壓芯片Ul的2 腳連接，續(xù)流二極管D3的另一端與地連接，電感Ll的另一端與電容C8、分壓電阻R7、二極管Dl的正端、二級管D2的正端連接，電容C8的另一端與地連接，分壓電阻R7的另一端與分壓電阻R4和穩(wěn)壓芯片Ul的3腳連接，電容C5并聯(lián)在電阻R7兩端，分壓電阻R4的另一端與地連接，穩(wěn)壓芯片Ul的4腳、5腳、6腳、7腳、8腳與地連接，二極管Dl的另一端給計量系統(tǒng)供+5v的電壓，二極管D2的另一端與超級電容C45的正端、電容C2、穩(wěn)壓芯片U2的3 腳連接，超級電容C45的另一端與地連接，電容C2的另一端與地連接，穩(wěn)壓芯片U2的2腳給微處理器系統(tǒng)和無線模塊供電，穩(wěn)壓芯片U2的1腳與地連接。所述電壓電流測量電路包括錳銅片，分壓電阻R1，電阻R2，電阻R3，計量芯片U4及其外圍電阻電容組成。分壓電阻Rl的一端與太陽能電池片的輸入電壓連接，另一端與分壓電阻R2連接，分壓電阻R2的另一端與分壓電阻R3，電容Cl，計量芯片U4的8腳連接，分壓電阻R3的另一端與地連接，電容Cl與電阻R3并聯(lián)，電阻R5的一端與錳銅片的一端相連， 另一端與電容C4，和計量芯片U4的5腳連接，電容C4另一端與地連接，電阻R8的一端與錳銅片的一端相連，另一端與電容C10，和計量芯片U4的6腳連接，電容ClO另一端與地連接，計量芯片U4的1腳與電源VEE、計量芯片U4的2腳、電容E2、電容C14、電阻R14連接，電容 C14另一端和電容E2的另一端與地連接，計量芯片U4的3腳與電容C13、電容E1、電阻R14 的另一端連接，計量芯片U4的9腳與電阻R23連接，電阻R23的另一端與電源VEE連接，計量芯片U4的10腳與電容C22和電容C21連接，電容C22的另一端和電容C21的另一端與地連接，計量芯片U4的11腳與地連接，計量芯片U4的13腳與微處理器U3的43腳連接， 計量芯片U4的14腳與微處理器U3的42腳連接，計量芯片U4的15腳與微處理器U3的41 腳連接，計量芯片U4的16腳與微處理器U3的40腳連接，計量芯片U4的20腳與微處理器 U3的44腳連接，計量芯片U4的22腳與微控制器U3的46腳連接，計量芯片U4的23腳與微處理器U3的45腳連接，計量芯片U4的21腳與地連接，計量芯片U4的17腳與電阻R17、 晶振XA1、電容C20連接，計量芯片U4的18腳與電阻R17的另一端、晶振XAl的另一端、電容C15連接，電容C20的另一端和電容C15的另一端與地連接。所述溫度測量電路包括熱敏電阻NTC，電阻R21，電容C44組成。熱敏電阻NTC — 端與電源VCC相連，另一端與電阻R21的一端相連，電阻R21的另一端與地相連，電容C44 與熱敏電阻NTC并聯(lián)。所述防盜報警電路包括顛倒開關(guān)Si，電阻R10，電容C17組成。顛倒開關(guān)一端與地相連，另一端與電阻RlO相連，電阻RlO的另一端與電源VCC相連，電容C17與顛倒開關(guān)并聯(lián)。所述掉電檢測電路電阻R13，電阻R9，電阻R15，電容C16，電容C12，三極管Q4組成。分壓電阻R13—端與太陽能電池片的輸入電壓連接，另一端分別與三極管Q4的基極和分壓電阻R15連接，該分壓電阻R15的另一端與地連接，電容C16與電阻R15并聯(lián)，該三極管Q4的集電極與電阻R9，電容C12和微處理器U3的36腳相連。所述電阻R9的另一端與電源VCC連接，所述電容C12的另一端與地連接，該三極管Q4的發(fā)射極與地連接。以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的電路原理圖。圖2是本實用新型的實施例接線圖。圖2中，1和2表示太陽能電池片，3和4表示接線盒，5和6是本實用新型外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊。
具體實施方式
在圖1中，一個輸入電壓為8-45v的電壓，經(jīng)過U1(TD1509)轉(zhuǎn)化為5V電壓，一路經(jīng)過二極管Dl后給U4及其外圍電路供電，另一路通過二極管D2后給超級電容供電，再通過U2(XC6206P)轉(zhuǎn)化為3. 3V電壓給U3，U5及其外圍電路供電。太陽能電池板的電壓通過電阻Rl，R2，R3進行分壓取樣送入U4(計量芯片 RN8205)，太陽能電池板的電流通過錳銅片CTl進行取樣后送入U4 (計量芯片RN82(^)，微處理器U3通過spi 口讀取U4的電壓和電流的值，再通過spi 口發(fā)送到無線模塊TO，無線模塊 U5再把電壓、電流值送入監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)本塊電池片的電壓，電流和周圍的電池片的電壓，電流值來判斷電池片是否正常工作。掉電檢測電路把輸入的電壓經(jīng)過電阻R13和電阻R15分壓后，如果電壓能使三極管Q4導(dǎo)通，則PWRDN輸出低電平，表示外部太陽能輸入正常，反之則說明，外部太陽能電池片沒有工作，是通過超級電容C45供電的。溫度檢測電路是通過熱敏電阻NTC和電阻R21實現(xiàn)的，通過微處理器內(nèi)部的A/D 轉(zhuǎn)換測量出VT點的電壓值，再根據(jù)VT點的電壓值，算出NTC的電阻值，再通過NTC的電阻與溫度的表格，算出溫度值。防盜檢測電路是通過電阻RlO和顛倒開關(guān)Sl實現(xiàn)的，電池片平時是朝著一個方向靜止不動的，一旦有人盜竊電池片，電池片的位置會發(fā)生變化，從而使顛倒開關(guān)Sl導(dǎo)通，BJ 點輸出低電平，送入微處理器，從而使微處理器知道有人盜竊電池片，微處理器再通過無線模塊TO，把盜竊信號送入監(jiān)控中心，從而達到報警的目的。在附圖2中，1和2表示太陽能電池片，3和4表示接線盒，本實用新型外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊5與太陽能電池片1后的接線盒3相連，本實用新型本實用新型外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊6與太陽能電池片2后的接線盒4相連，本實用新型外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊5和本實用新型外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊6再進行串聯(lián)。整個光伏組件陣列不一定只有2塊電池組件，可以有任意數(shù)量的電池組件。
權(quán)利要求1.一種外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是由外殼、一個用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的無線模塊、一個微處理器、一個用于給系統(tǒng)提供電能的電源電路、一個用于測量電流電壓的電壓電流測量電路、一個用于測量溫度的溫度測量電路、一個用于電池片防盜的防盜報警電路、一個用于檢測電池片是否工作的掉電檢測電路組成，所述的無線模塊與微處理器相連，所述電源電路的輸出分別與無線模塊、微處理器、電壓電流測量電路，溫度測量電路、防盜報警電路、掉電檢測電路相連，所述的電壓電流測量電路與微處理器相連，所述的溫度測量電路與微處理器相連，所述的防盜報警電路與微處理器相連，所述的掉電檢測電路與微處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述無線模塊由無線收發(fā)芯片U5，晶振XA2，切換開關(guān)TO，天線P4及外圍的一些電容和電阻組成；無線收發(fā)芯片U5的1腳與電容C39、電容C41、電容C42、電容C43、電源VCC連接，無線收發(fā)芯片U5的2腳與電感L7、電容C35連接，電感L7與電阻R20連接，電阻R20的另一端與電源VCC連接，電容C35的另一端與電感L5、電容C40、電感L8連接，電阻R22的一端與電容C40的另一端、電感L8的另一端連接，電阻R22的另一端與地連接，電感L5的另一端與電容C37、電感L6連接，電容C37的另一端與地連接，電感L6的另一端與電容C36連接， 電容C36的另一端與切換開關(guān)U6的3腳連接，無線收發(fā)芯片U5的3腳與電感L4、電容以9 連接，電感L4的另一端與無線收發(fā)芯片U5的3腳、電容C30連接，電容C30的另一端與地連接，電容C29的另一端與切換開關(guān)U6的1腳連接，切換開關(guān)的5腳與電容C32連接，電容 C32的另一端與電容C33、電感L3連接，電容C33的另一端接地，電感L3的另一端與電容 C34、天線P4連接，電容C34的另一端接地，切換開關(guān)的6腳與無線收發(fā)芯片U5的9腳和電容以8連接，電容C28的另一端接地，切換開關(guān)的4腳與無線收發(fā)芯片U5的8腳和電容C38 連接，電容C38的另一端接地，無線收發(fā)芯片U5的7腳與微處理器U3的32腳連接，無線收發(fā)芯片U5的13腳與微處理器U3的31腳連接，無線收發(fā)芯片U5的14腳與微處理器U3的 30腳連接，無線收發(fā)芯片U5的15腳與微處理器U3的四腳連接，無線收發(fā)芯片U5的16腳與微處理器U3的觀腳連接，無線收發(fā)芯片U5的17腳與微處理器U3的27腳連接，無線收發(fā)芯片U5的20腳與微處理器U3的沈腳連接，無線收發(fā)芯片U5的18腳與晶振XA2的一端連接，無線收發(fā)芯片U5的19腳與晶振XA2的另一端連接，無線收發(fā)芯片U5的12腳與電源VCC連接，無線收發(fā)芯片U5的10腳與電容以6和電容C25連接，電容以6的另一端接地， 電容C25的另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述微處理器為CPU，內(nèi)部包含EEPROM，AD轉(zhuǎn)換電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述電源電路包括穩(wěn)壓芯片TD1509、穩(wěn)壓芯片)(C6206P，二極管Dl，二極管D2，續(xù)流二極管D3及其外圍電阻電容組成；太陽能電池片的輸入電壓與穩(wěn)壓芯片Ul的1腳和電容C7連接，電容 C7的另一端與地連接，續(xù)流二極管D3的負(fù)端與電感Ll和穩(wěn)壓芯片Ul的2腳連接，續(xù)流二極管D3的另一端與地連接，電感Ll的另一端與電容C8、分壓電阻R7、二極管Dl的正端、二級管D2的正端連接，電容C8的另一端與地連接，分壓電阻R7的另一端與分壓電阻R4和穩(wěn)壓芯片Ul的3腳連接，電容C5并聯(lián)在電阻R7兩端，分壓電阻R4的另一端與地連接，穩(wěn)壓芯片Ul的4腳、5腳、6腳、7腳、8腳與地連接，二極管Dl的另一端給計量系統(tǒng)供+5v的電壓，二極管D2的另一端與超級電容C45的正端、電容C2、穩(wěn)壓芯片U2的3腳連接，超級電容 C45的另一端與地連接，電容C2的另一端與地連接，穩(wěn)壓芯片U2的2腳給微處理器系統(tǒng)和無線模塊供電，穩(wěn)壓芯片U2的1腳與地連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述電壓電流測量電路包括錳銅片，分壓電阻R1，電阻R2，電阻R3，計量芯片U4及其外圍電阻電容組成；分壓電阻Rl的一端與太陽能電池片的輸入電壓連接，另一端與分壓電阻R2連接，分壓電阻R2的另一端與分壓電阻R3，電容Cl，計量芯片U4的8腳連接，分壓電阻R3的另一端與地連接，電容Cl與電阻R3并聯(lián)；電阻R5的一端與錳銅片的一端相連，另一端與電容C4，和計量芯片U4的5腳連接，電容C4另一端與地連接，電阻R8的一端與錳銅片的一端相連，另一端與電容C10，和計量芯片U4的6腳連接，電容ClO另一端與地連接，計量芯片 U4的1腳與電源VEE、計量芯片U4的2腳、電容E2、電容C14、電阻R14連接，電容C14另一端和電容E2的另一端與地連接，計量芯片U4的3腳與電容C13、電容E1、電阻R14的另一端連接，計量芯片U4的9腳與電阻R23連接，電阻R23的另一端與電源VEE連接，計量芯片 U4的10腳與電容C22和電容C21連接，電容C22的另一端和電容C21的另一端與地連接， 計量芯片U4的11腳與地連接，計量芯片U4的13腳與微處理器U3的43腳連接，計量芯片 U4的14腳與微處理器U3的42腳連接，計量芯片U4的15腳與微處理器U3的41腳連接， 計量芯片U4的16腳與微處理器U3的40腳連接，計量芯片U4的20腳與微處理器U3的44 腳連接，計量芯片U4的22腳與微處理器U3的46腳連接，計量芯片U4的23腳與微處理器 U3的45腳連接，計量芯片U4的21腳與地連接，計量芯片U4的17腳與電阻R17、晶振XA1、 電容C20連接，計量芯片U4的18腳與電阻R17的另一端、晶振XAl的另一端、電容C15連接，電容C20的另一端和電容C15的另一端與地連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述溫度測量電路包括熱敏電阻NTC，電阻R21，電容C44組成；熱敏電阻NTC —端與電源VCC相連，另一端與電阻R21的一端相連，電阻R21的另一端與地相連，電容C44與熱敏電阻NTC 并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述防盜報警電路包括顛倒開關(guān)Si，電阻R10，電容C17組成；顛倒開關(guān)一端與地相連，另一端與電阻RlO相連，電阻RlO的另一端與電源VCC相連，電容C17與顛倒開關(guān)并聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，其特征是所述掉電檢測電路電阻R13，電阻R9，電阻R15，電容C16，電容C12，三極管Q4組成；分壓電阻 R13 —端與太陽能電池片的輸入電壓連接，另一端分別與三極管Q4的基極和分壓電阻R15 連接，該分壓電阻R15的另一端與地連接，電容C16與電阻R15并聯(lián)，該三極管Q4的集電極與電阻R9，電容C12和微處理器U3的36腳相連，所述電阻R9的另一端與電源VCC連接，所述電容C12的另一端與地連接，該三極管Q4的發(fā)射極與地連接。
專利摘要一種外置式太陽能光伏組件狀態(tài)實時監(jiān)測模塊，由外殼、一個用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的無線模塊、一個微處理器、一個由于給系統(tǒng)提供電能的電源電路、一個用于測量電流電壓的電壓電流測量電路、一個用于測量溫度的溫度測量電路、一個用于電池片防盜的防盜報警電路、一個用于檢測電池片是否工作的掉電檢測電路組成，與太陽能組件板后接線盒的輸出端相連。電壓電流測量電路把電池片的電流和電壓的采樣模擬信號送入計量芯片，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后給CPU；溫度檢測電路把溫度值轉(zhuǎn)化為電壓信號后給CPU，CPU通過內(nèi)部AD把電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。防盜報警電路把電池板的移動信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號給CPU；掉電檢測把電池板是否有正常工作轉(zhuǎn)化為電壓信號給CPU。CPU把各種信號通過無線收發(fā)電路，發(fā)送給監(jiān)控中心。
文檔編號G01R19/25GK202171615SQ20112006590
公開日2012年3月21日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者徐敏, 楊恒, 王輝 申請人:無錫英臻科技有限公司