專利名稱：一種用于太陽能燈的控制電路及其太陽能燈的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種太陽能燈，特別是一種用于太陽能燈的控制電路。
背景技術：
太陽能作為ー種可再生、干凈、環(huán)保、安全的能源，是ー種理想的新能源，其可再生、無公害、不受資源分布地域的限制等特性，使得太陽能越來越多的得到社會的認可并在很多領域得到推廣應用(如通信衛(wèi)星的供電、并網發(fā)電系統(tǒng)等)。太陽能燈通常使用于照明場合，白天通過太陽能電池在控制器控制下給蓄電池充電儲存電能，夜晚蓄電池對燈釋放電能。但是，現(xiàn)有的太陽能燈中，白天充電過程中蓄電池受環(huán)境溫度和/或內部功率器件的影響，充電斷開電壓會發(fā)生改變，從而發(fā)生過充或欠充現(xiàn)象。另外，現(xiàn)有的太陽能燈的控制器的控制方式基本采用外部紅外遙控，是一対一的控制，不支持多點控制且無法實時監(jiān)測整個太陽能燈的特征數(shù)據(jù)與區(qū)域管理。而且，在特殊情況下，若外部負載電路電流過大(如短路)，太陽能系統(tǒng)容易受到破壞；在連續(xù)陰雨天的情況下，雖然控制器自身的功率損耗微小，但加上蓄電池的自發(fā)放電，容易過放，微控電路程序將發(fā)生異常不能自恢復，導致此太陽能設備停止工作。這些問題阻礙了太陽能的推廣和使用。
發(fā)明內容本實用新型提供一種能夠合理控制太陽能電池、蓄電池和市電切換、防止蓄電池過充或欠充的太陽能燈。本實用新型實施例中公開的技術方案包括提供一種用于太陽能燈的控制電路，其特征在干包括系統(tǒng)控制模塊、溫度采集電路和過充過載電流控制電路，所述系統(tǒng)控制模塊包括微控電路，所述溫度采集電路連接到所述微控電路；所述過充過載電流控制電路的輸出端連接到所述微控電路，所述過充過載電流控制電路的輸入端連接到太陽能燈的蓄電池和/或發(fā)光元件。進ー步地，所述系統(tǒng)控制模塊還包括時鐘發(fā)生電路、AD采集控制電路、開關脈沖 PWM控制電路和輸入及負載輸出電路，其中，所述輸入及負載輸出電路包括太陽能電池輸入端、蓄電池輸入端、市電輸入端和負載輸出控制端；所述時鐘發(fā)生電路的輸出端連接到所述微控電路的時鐘輸入端；所述AD采集控制電路的輸入端連接到所述太陽能電池輸入端和蓄電池輸入端，輸出端連接到所述微控電路；所述微控電路連接到所述開關脈沖PWM控制電路；所述開關脈沖PWM控制電路連接到所述輸入及負載輸出電路。進ー步地，所述控制電路還包括系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路、數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路和/或看門狗電路。本實用新型的實施例中還提供一種太陽能燈，包括太陽能電池、蓄電池和發(fā)光元件，其特征在于還包括前述的任一種控制電路。[0011 ] 本實用新型實施例中，通過溫度采集電路采集溫度，過充過載電流控制電路采集蓄電池充電電流及負載輸出電流，由微控芯片進行溫度補償計算，控制太陽能電池對蓄電池的充電過程，防止過充或欠充，延長電池的使用壽命，防止因負載電流過大對系統(tǒng)的破壞。系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路與微控電路連接，可以將目前的狀態(tài)通過系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路指示出來，使使用者可以很容易、很清楚地了解當前控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。通過數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路，可以向上位機發(fā)送控制系統(tǒng)的相關信息，使得上位機可以的集中監(jiān)測管理控制。通過看門狗電路可以實現(xiàn)對燈的控制電路的復位控制。

圖I為本實用新型一個實施例的用于太陽能燈的控制電路的框圖；圖2為本實用新型一個實施例的溫度采集電路的示意圖；圖3為本實用新型一個實施例的充電過載電流采集控制電路的示意圖； 圖4為本實用新型一個實施例的看門狗控制電路的示意圖；圖5為本實用新型一個實施例的系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路的示意圖；圖6為本實用新型一個實施例的數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路的示意圖；具體實施方式
下面結合說明書附圖對本實用新型的太陽能燈及其控制電路作進ー步說明。本實用新型的一個實施例中，太陽能燈包括太陽能電池、蓄電池、發(fā)光元件、用于連接市電的市電接ロ以及控制電路，該控制電路控制該太陽能電池、蓄電池和市電給發(fā)光元件供電，并控制太陽能電池對蓄電池的充電過程。該發(fā)光元件可以是常用的通電后發(fā)光的元件，比如白熾燈泡、鹵素燈泡、LED燈等等。如圖I所示，本實用新型的一個實施例的太陽能燈的控制電路包括系統(tǒng)控制模塊10、溫度采集電路20、過充過載電流控制電路30、看門狗電路40、系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路50和數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路60。系統(tǒng)控制模塊10包括時鐘發(fā)生電路、AD采集控制電路、微控電路、電壓調節(jié)穩(wěn)壓電路、開關脈沖PWM控制電路、輸入及負載輸出電路和異常保護電路。溫度采集電路20、過充過載電流控制電路30、看門狗電路40、系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路50和數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路60均連接到微控電路。輸入及負載輸出電路包括太陽能電池輸入端、蓄電池輸入端、市電輸入端和負載輸出控制端；時鐘發(fā)生電路的輸出端連接到微控電路的時鐘輸入端；AD采集控制電路的輸入端連接到該太陽能電池輸入端和蓄電池輸入端，輸出端連接到微控電路；該微控電路連接到開關脈沖PWM控制電路；該開關脈沖PWM控制電路連接到該輸入及負載輸出電路。本實施例中，通過AD采集控制電路采集太陽能電池和蓄電池的電壓，由微控芯片通過開關脈沖PWM控制電路用PWM的方式控制太陽能電池、蓄電池、市電對燈的供電過程和太陽能電池對蓄電池的充電過程。如圖2所示，本實施例中，溫度采集電路20可以包括溫度傳感器、第一電阻R30和第二電阻R55，溫度傳感器的正極通過第一電阻R30連接到+5V電源，并通過第二電阻R55連接到微控電路；溫度傳感器的負極接地。溫度采集電路20還包括外部接DPI，溫度傳感器與Pl連接，溫度傳感器的正極與第一電阻R30的一端和第二電阻R55的一端連接,另一端負極接地，第一電阻R30的另一端接+5V電源；第二電阻R55的另一端連接微控電路，微控電路對ADCl電壓值進行采樣判斷溫度值，作為溫度補償?shù)膮?shù)。本實用新型一個實施例中，第一電阻R30的阻值可以為1000歐姆，第二電阻R55的阻值可以為IOK歐姆。外部接ロ Pl用于方便外部電路連接。如圖3所示，過充過載電流控制電路30可以包括兩個運算放大器LM358，電阻R44、電阻R45、第三電阻R35、電阻R36、電阻R37、第四電阻R38、第五電阻R39、電阻R40、電阻R41、第六電阻R42、電阻R56、電阻R57，電容C18。蓄電池的BAT-(即太陽能燈的蓄電池的負極)連接到過充過載電流控制電路的輸入端，即BAT-連接到電阻R44和第三電阻R35的一端，第三電阻R35的另一端和電阻R37連接到第一運算放大器的第三端ロ 3，電阻R36一端接地，另一端連接到第一運算放大器的第二端ロ 2，第四電阻R38兩端分別連接到第一 運算放大器的第一端ロ I和第二端ロ 2，BAT-經過運算放大輸出至第一端ロ 1，第一端ロ I連接到微控電路，即，經過電阻R56保護輸出到CHARGE_I，再由CHARGE_I連接到微控電路的ADC端子。微控芯片通過電壓值采樣判斷電流值，結合溫度值控制電池的過充或欠充保護。過充過載電流控制電路30的輸入端也可以連接到太陽能燈的發(fā)光元件。如圖3所示，負載(即太陽能燈的發(fā)光元件)輸出端L0AD_SENSE連接到電阻R45和第五電阻R39的一端，第五電阻R39的另一端和電阻R41連接到第二運算放大器的第五端ロ 5，電阻R40 —端接地，另一端連接到第二運算放大器的第六端ロ 6，第六電阻R42兩端分別連接到第二運算放大器的第七端ロ 7和第六端ロ 6，即第二運算放大器的第六端ロ 6通過該第六電阻R42連接到第七端ロ 7。L0AD_SENSE經過運算放大輸出至第二運算放大器的第七端ロ 7，第七端ロ 7連接到微控電路，即，經過電阻R57保護輸出到L0AD_I (即過充過載電流控制電路的輸出端)，再由L0AD_I連接到微控電路的ADC端子，微控芯片通過電壓值采樣判斷負載電流值，防止電流過大破壞電路。本實用新型一個實施例中，第三電阻R35、電阻R36、第五電阻R39、電阻R40的阻值可以為IOK歐姆，電阻R37、第四電阻R38、電阻R41、第六電阻R42的阻值可以為390K歐姆，電阻R56、電阻R57的阻值可以為100歐姆，電容C18可以為0. IuF0本實用新型的實施例中，除了系統(tǒng)控制模塊外，還設置了溫度采集電路和過充過載電流控制電路，通過溫度采集電路采集溫度，過充過載電流控制電路采集蓄電池充電電流及負載輸出電流，然后由微控芯片進行溫度補償計算，控制太陽能電池對蓄電池的充電過程，從而進一步對太陽能電池對蓄電池的充電過程進行控制，防止過充或欠充，以延長電池的使用壽命，防止因負載電流過大對太陽能燈產生破壞。如圖4所示，看門狗電路40連接到微控電路，該電路包括IC控制芯片，比如SP813MEU、電容C19、電阻R54、電阻R43。SP813MEU的VDD連接到+5V電源，電容C19 一端接地另一端連接到VDD，SP813的WDO(低有效)與MR(低有效)連接，微控電路的WDI輸出信號連接到SP813的輸入WDI，SP813的RST復位信號連接到微控電路的RESET，DISJTOT信號連接到外部端子，兼容微控電路的程序下載控制。SP813的看門狗超時周期為I. 6秒，一旦發(fā)生超時，迅速產生200ms的RST信號，控制微控電路的正常復位，太陽能燈系統(tǒng)將自動重啟。本實用新型一個實施例中，電阻R54、電阻R43的阻值可以為2K歐姆，硬件復位芯片可以使用SP813MEU型號，電容C18可以為0. IuF0系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路50包括至少ー個發(fā)光元件，該發(fā)光元件一端連接到電源，另ー端連接到微控電路。[0031][0030]如圖5所示，系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路50連接到微控電路，作為輸出信號模塊，包括發(fā)光元件LED I、LED2、LED3和電阻R4、電阻R5、電阻R6，其中電阻R4 R6的阻值可以為510歐姆。發(fā)光元件LEDl 3的陽極連接到+5V，負極連接到微控電路的IO端ロ。微控電路將系統(tǒng)狀態(tài)實時顯示于LED，狀態(tài)包括空閑、市電放電、電池放電、充電中、系統(tǒng)運行中等等。這樣，使得使用者可以很方便地了解太陽能燈當前的工作狀態(tài)。如圖6所示，數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路60連接到微控電路。該數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路60可以是串ロ RS-485電路或其它可以實現(xiàn)與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的接ロ電路。本實用新型一個實施例中，該數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路是串ロ RS-485電路，包括差分總線接收器U5(SN75176)、電阻R48、電阻R49、電阻R50、電阻R51、穩(wěn)壓管V4、穩(wěn)壓管V5。差分總線接收器U5的接收使能RE連接到電阻R50、與+5V連接，差分總線接收器U5的驅動使能DE連接到電阻R51、與地連接，差分總線接收器U5的輸入數(shù)據(jù)R0、DI分別與微控電路的RXD2、TXD2連接，差分總線接收器U5的A、B穩(wěn)壓輸出，與外部RS485電路連接。通過該數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路，該微控電路可以與上位機進行通信，進行數(shù)據(jù)的傳送和/或接收。這樣，上位機可以與多個太陽能燈進行通信，從而實現(xiàn)同一上位機對多個太陽能燈的集中控制與監(jiān)測，而不局限于ー對 一的控制和監(jiān)測。以上通過具體的實施例對本實用新型進行了說明，但本實用新型并不限于這些具體的實施例。本領域技術人員應該明白，還可以對本發(fā)明做各種修改、等同替換、變化等等，這些變換只要未背離本發(fā)明的精神，都應在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求1.一種用于太陽能燈的控制電路，其特征在于包括系統(tǒng)控制模塊、溫度采集電路和過充過載電流控制電路，所述系統(tǒng)控制模塊包括微控電路，所述溫度采集電路連接到所述微控電路；所述過充過載電流控制電路的輸出端連接到所述微控電路，所述過充過載電流控制電路的輸入端連接到太陽能燈的蓄電池和/或發(fā)光元件。
2.如權利要求I所述的控制電路，其特征在于所述系統(tǒng)控制模塊還包括時鐘發(fā)生電路、AD采集控制電路、開關脈沖PWM控制電路和輸入及負載輸出電路，其中， 所述輸入及負載輸出電路包括太陽能電池輸入端、蓄電池輸入端、市電輸入端和負載輸出控制端；所述時鐘發(fā)生電路的輸出端連接到所述微控電路的時鐘輸入端；所述AD采集控制電路的輸入端連接到所述太陽能電池輸入端和蓄電池輸入端，輸出端連接到所述微控電路；所述微控電路連接到所述開關脈沖PWM控制電路；所述開關脈沖PWM控制電路連接到所述輸入及負載輸出電路。
3.如權利要求I所述的控制電路，其特征在于所述溫度采集電路包括溫度傳感器、第ー電阻(R30)和第二電阻(R55)，所述溫度傳感器的正極通過所述第一電阻連接到+5V電源，并通過所述第二電阻連接到所述微控電路；所述溫度傳感器的負極接地。
4.如權利要求I所述的控制電路，其特征在于所述過充過載電流控制電路包括第一運算放大器、第三電阻(R35)和第四電阻(R38)，所述第一運算放大器的第三端ロ(3)通過所述第三電阻(R35)連接到蓄電池的負極，所述第一運算放大器的第一端ロ(I)連接到所述微控電路，所述第一運算放大器的第二端ロ(2)通過所述第四電阻(R38)連接到所述第一端ロ⑴。
5.如權利要求I所述的控制電路，其特征在于所述過充過載電流控制電路包括第二運算放大器、第五電阻(R39)和第六電阻(R42)，所述第二運算放大器的第五端ロ(5)通過所述第五電阻(R39)連接到負載輸出端，所述第二運算放大器的第七端ロ(7)連接到所述微控電路，所述第二運算放大器的第六端ロ(6)通過所述第六電阻(R42)連接到所述第七端ロ⑵。
6.如權利要求I所述的控制電路，其特征在于還包括系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路，所述系統(tǒng)狀態(tài)顯示電路包括至少ー個發(fā)光元件，所述發(fā)光元件一端連接到電源，另一端連接到所述微控電路。
7.如權利要求I所述的控制電路，其特征在于還包括數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路，所述數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路連接到所述微控電路。
8.如權利要求7所述的控制電路，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳輸接ロ電路為RS-485接ロ電路。
9.如權利要求I所述的控制電路，其特征在于還包括看門狗電路，所述看門狗電路連接到所述微控電路。
10.一種太陽能燈，包括太陽能電池、蓄電池和發(fā)光元件，其特征在于還包括如權利要求I至9中任意一項所述的控制電路。
專利摘要本實用新型的實施例公開了一種用于太陽能燈的控制電路及其太陽能燈，該控制電路包括系統(tǒng)控制模塊、溫度采集電路和過充過載電流控制電路，其中系統(tǒng)控制模塊包括微控電路，溫度采集電路連接到微控電路；過充過載電流控制電路的輸出端連接到微控電路，輸入端連接到太陽能燈的蓄電池和/或發(fā)光元件。本實用新型實施例的控制電路中，除了系統(tǒng)控制模塊外，還包括溫度采集電路和過充過載電流控制電路，通過溫度采集電路采集溫度，過充過載電流控制電路采集蓄電池充電電流及負載輸出電流，由微控芯片進行溫度補償計算，以進一步控制太陽能電池對蓄電池的充電過程，防止過充或欠充，延長電池的使用壽命，并防止因負載電流過大對系統(tǒng)的破壞。
文檔編號H02H7/18GK202406335SQ20112036689
公開日2012年8月29日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者葉偉清 申請人:無錫勁道電源科技有限公司