專利名稱：應(yīng)用太陽能充電與晝光量測技術(shù)的無線傳輸模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能型獨立電源控制器，尤其是涉及一種應(yīng)用太陽能電池的特性
同時作為光傳感器與電源的控制技術(shù)，并將其應(yīng)用于具無線傳輸能力的光感測模塊，得知 目前的太陽能電池的最大功率輸出點為何，即可以得到目前的日照強度，如此，不但可以利 用太陽能電池提供電源，還可作為感測元件的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
中國臺灣地區(qū)日照充足，如果能有效利用晝光，將可節(jié)省大量照明用電。目前以 家庭及工廠的晝光利用較為普遍，但是照明用電較大的辦公大樓對晝光利用則相對顯著不 足。因此結(jié)合晝光照明與照明管理控制系統(tǒng)，利用光感測裝置量測當(dāng)時的日照強度，并搭配 可調(diào)整式電子安定器自動調(diào)整輸出照度，不但可以維持照明質(zhì)量，提供適當(dāng)?shù)恼斩龋瑴p少不 必要的用電以及電費支出，達(dá)到節(jié)能減碳的目的。 光感測模塊為晝光照明控制必要之元件，目前光傳感器電路的裝設(shè)位置會隨著應(yīng) 用場合的不同而有不同的擺設(shè)，但是因為電源電路受到建筑與裝潢設(shè)計的影響而有所限 制。因此利用無線傳輸技術(shù)將量測得到的數(shù)據(jù)傳送給控制端，可以不受空間的限制，但是無 線傳輸模塊電源的配置卻限制了其應(yīng)用范圍，因此各種類型的電池便成了無線傳輸模塊電 源的唯一選擇，但是電池的壽命、體積、重量以及污染都是應(yīng)用上相當(dāng)困擾的問題。本發(fā)明 可解決上述問題，利用太陽能板作為無線傳輸模塊的電力，并可回報晝光數(shù)值至一控制端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種應(yīng)用太陽能充電與晝光量測技術(shù)的無線 傳輸模塊，應(yīng)用太陽能電池的特性同時作為光傳感器與電源的控制技術(shù)，并將其應(yīng)用于具 無線傳輸能力的光感測模塊，由于太陽能電池的最大輸出功率點會隨著日照強度的變化而 更動，因此為了使得太陽能電池能得到最佳利用，需要控制電能轉(zhuǎn)換器的輸出電流大小使 太陽能電池運作于最大功率點，太陽能電池的最大功率輸出點在不同日照強度下可以近似 為一條直線，此種控制方式稱之為直線近似法。因此，只要得知目前的太陽能電池的最大功 率輸出點為何，即可以得到目前的日照強度，如此不但可以利用太陽能電池提供電源更可 作為感測元件的應(yīng)用。 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用太陽能充電與晝光量測技術(shù)的無線 傳輸模塊，其包括有 —太陽能電池，用以接受光線來產(chǎn)生電能，并輸出該電能； —微控制單元，與該太陽能電池耦接，并可檢測其輸出電能的電壓與電流值，并輸 出該數(shù)值； —無線傳輸模塊，與該微控制單元耦接，利用太陽能電池所輸出電能作為其電源， 且傳送微控制單元所輸出的該數(shù)值，并由一控制端所接收。 本發(fā)明的功效在于，應(yīng)用太陽能電池的特性同時作為光傳感器與電源的控制技術(shù)，并將其應(yīng)用于具無線傳輸能力的光感測模塊，由于太陽能電池的最大輸出功率點會隨 著日照強度的變化而更動，因此為了使得太陽能電池能得到最佳利用，需要控制電能轉(zhuǎn)換 器的輸出電流大小使太陽能電池運作于最大功率點，太陽能電池的最大功率輸出點在不同 日照強度下可以近似為一條直線，此種控制方式稱之為直線近似法。因此，只要得知目前的 太陽能電池的最大功率輸出點為何，即可以得到目前的日照強度，如此不但可以利用太陽 能電池提供電源更可作為感測元件的應(yīng)用。 以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為本發(fā)明具無線傳輸功能的太陽能感測模塊傳送光源數(shù)值至一控制端的結(jié)
構(gòu)示意圖2為本發(fā)明具無線傳輸功能的太陽能感測模塊的方塊示意圖；圖3為本發(fā)明太陽能電池的等效電路圖；圖4為本發(fā)明太陽能電池的最大功率特性曲線圖；圖5為本發(fā)明具無線傳輸功能的太陽能感測模塊之較為詳細(xì)功能方塊圖。其中，附圖標(biāo)記1 :具無線傳輸功能的太陽能感測模塊11 :太陽能電池12 :微控制單元121 :控制器122 :控制電路123 :電壓/電流測量值13 :無線傳輸模塊2 :控制端3:照明控制單元
具體實施例方式
請參閱圖1、2所示，為本發(fā)明具無線傳輸功能的太陽能感測模塊傳送光源數(shù)值至 一控制端的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括有一太陽能電池ll，用以接受光線來產(chǎn)生電能，并輸出該 電能；一微控制單元12，該微控制單元12的構(gòu)成包括有一控制器121及一控制電路122，并 與該太陽能電池11耦接，并可檢測其輸出電能的電壓/電流量測值123，并輸出該數(shù)值；一 無線傳輸模塊13，與該微控制單元12耦接，利用太陽能電池11所輸出電能做為其電源，且 傳送微控制單元12所輸出的該數(shù)值，并由一控制端2所接收，該控制端2為一照明控制單 元3，本實施可為一可調(diào)整式電子安定器，依照量測得到的照度，調(diào)整照明控制單元3即可 調(diào)整燈具的亮度，可維持照明質(zhì)量，提供適當(dāng)?shù)恼斩龋瑴p少不必要的用電以及電費支出，達(dá) 到節(jié)能減碳的目的，且上述無線傳輸技術(shù)將量測得到的數(shù)據(jù)傳送給控制端，可以不受空間 的限制，具有極佳的便利性。 在照明控制單元的應(yīng)用環(huán)境中，光感測元件的使用均會在有光的環(huán)境，因此，利用 太陽能電池作為無線傳輸模塊的電源，不但可有效處理無線傳輸模塊電源設(shè)計的問題，同時將太陽能電池作為光感測元件的應(yīng)用，還可以減少電路元件的成本、縮小體積、降低耗能 以及提高產(chǎn)品的競爭力。由于太陽能電池的最大輸出功率點會隨著日照強度的變化而更 動，因此，為了使得太陽能電池能得到最佳利用，需要控制電能轉(zhuǎn)換器的輸出電流大小使太 陽能電池運作于最大功率點。太陽能電池的最大功率輸出點在不同日照強度下可以近似為 一條直線，此種控制方式稱之為直線近似法。因此，只要得知目前的太陽能電池的最大功率 輸出點為何，即可以得到目前的日照強度，如此不但可以利用太陽能電池提供電源更可作 為感測元件的應(yīng)用。
基本上，一個太陽能電池的端電壓、電流特性可以下式表示<formula>formula see original document page 5</formula>上式中各變量意義如下
I :太陽電池端電流
V:太陽電池端電壓
Is :太陽電池的短路電流，與日照3
1。太陽電池的反向飽和電流
t成正比 5)
A:太陽電池的理想因素(A= 1
K :波茲曼常數(shù)(1. 381*10—23J/° K)
T :太陽電池的溫度(以絕對溫度表示) q :1. 6X10—19庫侖 R一太陽電池等效串聯(lián)電阻
如果更精確的考慮溫度效應(yīng)，(1)式中的短路電流13與反向飽和電流1?？梢韵铝?兩個式分別表示
<formula>formula see original document page 5</formula>上述兩個式中
Is。表示日照量lkw/m2與溫度i;時的短路電流 Is :日照量為S與溫度為T時的短路電流
& :表示太陽電池的短路電流溫度系數(shù)
I。r :表示太陽電池在參考溫度I時的反向飽和電流
I。表示太陽電池在溫度T時的反向飽和電流
Egap :表示為太陽電池中半導(dǎo)體材料的能隙(例如硅的Eg。p ^1.lev)觀察(l)式可
知若定義下式的電流
<formula>formula see original document page 5</formula> 則(1)式與(4)關(guān)系可用如圖3的等效電路表示<formula>formula see original document page 5</formula>[OO53] 由(5)式可得 「=—漢《+ (!)何"W] 因此太陽模塊的輸出功率為尸=W = (!)/何W J] - /2 A
9 70
(6) 將上式對I微分并令其等于零，可得最大功率輸出時必需滿足的必要條件
* (， — 2^ — 2化=o 《 /。厶+/。—/ (8) 上式中V*， I*分別為在最大功率點時新模塊的輸出端電壓與端電流。因此最大輸 出功率pf為
* * *AO1 *"丄+"丄_/' *，
戶=y = (——)/何^"~^^] - / 乂
p 。 、yj 再由上述兩個式化簡可得 P* = ",(!)/7"[ g ] —/、
《 (尸-/乂)"/。 (10) 因此只要事先建立太陽能光電模塊的最大功率特性曲線，即可以反推得到當(dāng)時的 照度，近似直線與實際最大功率曲線的比較則如圖4所示。如此一來，不但可以使得太陽能 光電模塊能運作于最大功率輸出的工作點，還可以量測得到當(dāng)時的光照度，
請參閱圖5所示，為本發(fā)明具無線傳輸功能的太陽能感測模塊的較為詳細(xì)功能方 塊圖，與圖2相對照后，其微控制單元12控制電路122為利用脈波寬度調(diào)變方式(P麗)來 控制一P型金屬氧化層半導(dǎo)場效晶體管(P-M0SFET)所構(gòu)成，且微控制單元12還包括有多 個二極管、電感及電容。微控制單元12利用串行傳輸模塊與無線傳輸模塊13進(jìn)行通訊，無 線傳輸模塊13為一 ZigBee通訊傳輸協(xié)議，當(dāng)然ZigBee僅為無線通訊協(xié)議的一種，為本發(fā) 明的較佳實施例，當(dāng)然熟習(xí)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也可利用紅外線(IR)、射頻(RF)或 藍(lán)牙(Bluetooth)來作為無線傳輸模塊，也為本發(fā)明的保護(hù)范圍，將量測得到的照度利用 ZigBee無線傳輸模塊傳送給控制端。本發(fā)明可應(yīng)用于照明控制，照明控制包括有燈泡或發(fā) 光二極管，也可應(yīng)用于智能型住宅，若日光充足時，利用外界光線以減少燈具亮度或數(shù)量， 若日光不足時，才啟動市電來提供燈具使用。 當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形 都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種應(yīng)用太陽能充電與晝光量測技術(shù)的無線傳輸模塊，其特征在于，包括有一太陽能電池，用以接受光線來產(chǎn)生電能，并輸出該電能；一微控制單元，與該太陽能電池耦接，并可檢測其輸出電能的電壓與電流值，并輸出該數(shù)值；以及一無線傳輸模塊，與該微控制單元耦接，利用太陽能電池所輸出電能作為其電源，且傳送微控制單元所輸出的該數(shù)值，并由一控制端所接收。
2. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用太陽能充電與晝光量測技術(shù)的無線傳輸模塊，其特征在 于，該控制端為一照明控制單元，依照量測得到的照度，調(diào)整照明控制單元即可調(diào)整燈具的亮度。
3. 如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用太陽能充電與晝光量測技術(shù)的無線傳輸模塊，其特征在 于，該照明控制單元還可為一可調(diào)整式電子安定器。
4. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用太陽能充電與晝光量測技術(shù)的無線傳輸模塊，其特征在 于，該無線傳輸模塊為利用一 Zigbee通訊傳輸協(xié)議、紅外線、射頻或藍(lán)牙其中之一進(jìn)行無 線傳輸。
5. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用太陽能充電與晝光量測技術(shù)的無線傳輸模塊，其特征在 于，該微控制單元的構(gòu)成包括有一控制器及一控制電路。
6. 如權(quán)利要求5所述的應(yīng)用太陽能充電與晝光量測技術(shù)的無線傳輸模塊，其特征在 于，該控制電路為利用脈波寬度調(diào)變方式來控制一P型金屬氧化層半導(dǎo)場效晶體管所構(gòu) 成。
7. 如權(quán)利要求5所述的應(yīng)用太陽能充電與晝光量測技術(shù)的無線傳輸模塊，其特征在 于，該微控制單元還包括有多個二極管、電感及電容。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用太陽能充電與晝光量測技術(shù)的無線傳輸模塊，其包括有一太陽能電池，用以接受光線來產(chǎn)生電能，并輸出該電能；一微控制單元，與該太陽能電池耦接，并可檢測其輸出電能的電壓與電流值，并輸出該數(shù)值；一無線傳輸模塊，與該微控制單元耦接，利用太陽能電池所輸出電能做為其電源，且傳送微控制單元所輸出的該數(shù)值，并由一控制端所接收。
文檔編號H02M3/155GK101753059SQ20081018023
公開日2010年6月23日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者李麗玲, 李清然, 潘晴財, 陳伯彥 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院