一種基于單片機(jī)的光伏照明系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于單片機(jī)的光伏照明系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)是世界發(fā)展速度最快的行業(yè)之一。為實(shí)現(xiàn)能源和環(huán)境的可持續(xù)性發(fā)展，世界各國(guó)已將其作為新能源與可再生能源的發(fā)展重點(diǎn)。目前，已對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的研宄及LED照明技術(shù)的推廣應(yīng)用，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)與LED照明完美結(jié)合的關(guān)鍵在于兩者同為直流電、電壓低且互相匹配。兩者的結(jié)合不需要將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，因此大大提高了整個(gè)照明系統(tǒng)的效率。隨著相關(guān)技術(shù)的深入研宄，超高亮度的LED是未來(lái)太陽(yáng)能LED路燈的主流光源，能夠帶動(dòng)照明燈具進(jìn)一步變革。
[0003]光伏照明控制器是該系統(tǒng)的核心部分，它的設(shè)計(jì)性能如何直接決定了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行情況的優(yōu)劣。鑒于目前傳統(tǒng)的光伏照明系統(tǒng)存在效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等的問(wèn)題，因此有必要對(duì)其提出改進(jìn)方案。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能量轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于單片機(jī)的光伏照明系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種基于單片機(jī)的光伏照明系統(tǒng)，它包括太陽(yáng)能電池、用于輸出電路所需要電壓的電壓轉(zhuǎn)換電路、蓄電池充電電路、調(diào)節(jié)LED亮度的LED驅(qū)動(dòng)電路、采集太陽(yáng)能電池和蓄電池的電壓和電流的采樣電路、輸出可調(diào)穩(wěn)壓電源的電源電路和控制系統(tǒng)執(zhí)行的主控器；
[0007]所述太陽(yáng)能電池獲取太陽(yáng)能光伏后通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路將電壓輸送至蓄電池充電電路，所述主控器控制LED驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路和電壓轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行動(dòng)作，所述主控器為ATmegal28L 單片機(jī)。
[0008]優(yōu)選地，所述電源電路包括一穩(wěn)壓芯片，所述穩(wěn)壓芯片的第一引腳連接有一可調(diào)電阻、第二引腳輸出+5V電源，所述穩(wěn)壓芯片的第一引腳和第二引腳之間并聯(lián)有第十電阻、第三引腳和第二引腳之間并聯(lián)有第四二級(jí)管，所述穩(wěn)壓芯片的第三引腳輸入+12V電源并通過(guò)第五電容接地，所述可調(diào)電阻的兩個(gè)固定端之間并聯(lián)有第六電容。
[0009]優(yōu)選地，所述穩(wěn)壓芯片為L(zhǎng)M317型，第四二級(jí)管為IN4148型。
[0010]優(yōu)選地，所述采樣電路包括電壓采樣模塊和電流采樣模塊，所述電壓采樣模塊和電流采樣模塊均包括第一運(yùn)放、由第二十三電阻和第i^一電容構(gòu)成的一階RC低通濾波電路，所述第一運(yùn)放的信號(hào)輸出端通過(guò)第二十三電阻與控制器的PAO引腳連接，所述電流采樣模塊還包括串聯(lián)于太陽(yáng)能電池或蓄電池負(fù)極的一電阻。
[0011]優(yōu)選地，所述電壓轉(zhuǎn)換電路包括TLP250芯片和第一場(chǎng)效應(yīng)管，所述TLP250芯片的第五引腳與第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極連接、第六引腳和第七引腳通過(guò)第一電阻與第一場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的源極和柵極之間并聯(lián)有第二穩(wěn)壓管，所述第一場(chǎng)效應(yīng)管的漏極和源極之間并聯(lián)有串接的第一電容和第二電感，所述第二電感的兩端并聯(lián)有串接的第一二極管和第二電容，所述TLP250芯片的第二引腳通過(guò)第二電阻與控制器的PE4引腳連接。
[0012]優(yōu)選地，蓄電池充電電路包括UC3906芯片、第二運(yùn)放和第二三極管，所述第二運(yùn)放為L(zhǎng)M339型，所述第二三極管為TIP42C型；所述UC3906芯片的第十六引腳與第二三極管的基極連接，所述UC3906芯片的第十引腳與第二運(yùn)放的反相輸入端連接，所述第二運(yùn)放的信號(hào)輸出端和其第三端腳之間并聯(lián)有串接的第九電阻和第一發(fā)光二極管。
[0013]優(yōu)選地，所述LED驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)芯片和光耦芯片，所述驅(qū)動(dòng)芯片的第六引腳通過(guò)第十六電阻與光耦芯片的第六引腳連接，所述驅(qū)動(dòng)芯片的第十四引腳依次通過(guò)第二場(chǎng)效應(yīng)管和第十七電阻與光耦芯片的第五引腳連接，所述驅(qū)動(dòng)芯片的第十七引腳、第十八引腳、第十九引腳和第二十引腳短接并連接有第五二極管，所述驅(qū)動(dòng)芯片的第十三引腳和第五二極管之間連接有若干LED燈組；所述光耦芯片的第一引腳通過(guò)第十八電阻與控制器的PDO引腳連接、第三引腳通過(guò)第十九電阻與控制器的PE3引腳連接。
[0014]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)芯片為PAM2842型，所述光耦芯片為TLP521型。
[0015]由于采用了上述方案，本實(shí)用新型以ATmegal28L單片機(jī)為控制核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池充放電和LED燈照明亮暗的精確控制，通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的最大功率充電，其能量轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的整體系統(tǒng)框圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的采樣電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的電壓轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的蓄電池充電電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的LED驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0023]如圖1并結(jié)合圖2-6所示，本實(shí)施例的一種基于單片機(jī)的光伏照明系統(tǒng)，它包括太陽(yáng)能電池7、用于輸出電路所需要電壓的電壓轉(zhuǎn)換電路3、蓄電池充電電路4、調(diào)節(jié)LED亮度的LED驅(qū)動(dòng)電路5、采集太陽(yáng)能電池和蓄電池的電壓和電流的采樣電路2、輸出可調(diào)穩(wěn)壓電源的電源電路6和控制系統(tǒng)執(zhí)行的主控器I ;太陽(yáng)能電池7獲取太陽(yáng)能光伏后通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路3將電壓輸送至蓄電池充電電路4，主控器I控制LED驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路和電壓轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行動(dòng)作，主控器為ATmegal28L單片機(jī)。
[0024]本實(shí)施例通過(guò)采樣電路2檢測(cè)太陽(yáng)能電池輸出側(cè)的電壓電流，ATmegal28L單片機(jī)根據(jù)其PE4引腳輸出不同占空比的PWM波控制電壓轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤，使系統(tǒng)工作在最大功率點(diǎn)，提高路燈系統(tǒng)的效率。與此類似，ATmegal28L單片機(jī)通過(guò)輸出不同占空比的PWM波控制LED驅(qū)動(dòng)電路5可以實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈亮暗控制。蓄電池充電電路采用專用充電芯片UC3906芯片可以保證其處于最佳充電狀態(tài)。LED驅(qū)動(dòng)電路5采用具有升壓功能的恒流驅(qū)動(dòng)芯片PAM2842芯片，可以驅(qū)動(dòng)數(shù)個(gè)LED保證照明功能。
[0025]電源電路6包括一 LM317型穩(wěn)壓芯片U3，穩(wěn)壓芯片U3的第一引腳連接有一可調(diào)電阻R11、第二引腳輸出+5V電源，穩(wěn)壓芯片U3的第一引腳和第二引腳之間并聯(lián)有第十電阻R10、第三引腳和第二引腳之間并聯(lián)有IN4148型第四二級(jí)管D4，穩(wěn)壓芯片U3的第三引腳輸入+12V電源并通過(guò)第五電容C5接地，可調(diào)電阻Rll的兩個(gè)固定端之間并聯(lián)有第六電容C6，如圖2所示。
[0026]本實(shí)施例的光伏照明系統(tǒng)中ATmegal28L單片機(jī)和運(yùn)算放大器需要5V供電，該電源采用三端可調(diào)穩(wěn)壓芯片U3為核心輸出可調(diào)穩(wěn)壓電源。其輸出電壓范圍可以從1.25?37V，最大負(fù)載電流可以達(dá)到1.5A。使用非常簡(jiǎn)單，僅需外接可調(diào)電阻Rll和第十電阻RlO來(lái)設(shè)置輸出電壓，即通過(guò)調(diào)整可調(diào)電阻Rl的值可以輸出5V電源。
[0027]圖3中采樣電路2包括電壓采樣模塊和電流采樣模塊，電壓采樣模塊和電流采樣模塊均包括LM224型第一運(yùn)放U4A、由第二十三電阻R23和第^^一電容Cl I構(gòu)成的一階RC低通濾波電路，第一運(yùn)放U4A的信號(hào)輸出端通過(guò)第二十三電阻R23與控制器I的PAO引腳連接并與反相輸入端短接，第一運(yùn)放U4A的同相輸入端依次通過(guò)第二十二電阻R22和第二十一電阻R21接地，第二十二電阻R22通過(guò)第二十電阻R20連接采樣電池，電流采樣模塊還包括串聯(lián)于太陽(yáng)能電池或蓄電池負(fù)極的一電阻(圖中未標(biāo)出)。
[0028]采樣電路2主要采集太陽(yáng)能電池7和蓄電池的電壓和電流。電壓采樣的原理是依據(jù)電阻器分壓，得到采樣電壓值，再經(jīng)過(guò)由第一運(yùn)放U4A組成的電壓跟隨器隔離，以及一階RC低通濾波電路濾波后送入A