CN101329028A - 太阳能照明智能控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太阳能照明智能控制装置，属于太阳能照明利用技术领域。该控制器的太阳能电池板通过充电电路与蓄电池连接，蓄电池输出端外接照明灯具供电端；此外，还含有电源切换电路；蓄电池输出端与经切换继电器的市电供电端并联；电源切换电路由受控于通断切换开关器件的切换继电器线圈、蓄电池监测电路、太阳能电池板监测电路组成；蓄电池监测电路的取样端接蓄电池输出端，取样输入接第一比较电路；太阳能电池板监测电路的取样端接太阳能电池板输出端，取样输入接第二比较电路；两比较电路的输出端分别接逻辑与电路的两输入端，逻辑与电路的输出端接切换继电器的受控端。本发明可以实现自动切换到由市电向照明灯具供电，从而保证照明灯具持续照明。

Description

太阳能照明智能控制装置
技术领域
本发明涉及一种照明控制器，尤其是一种太阳能照明智能控制装置，属于太阳能照明利用技术领域。
背景技术
随着太阳能利用技术的不断进步，太阳能路灯逐渐得到推广应用。申请号为2004201180516、2005201429148、200620096426.2的中国专利申请分别披露了近年来有关太阳能路灯的创新和改进。在此基础上，对于太阳能路灯的控制技术也在不断发展。
申请号为200510104391.2、名称为《白光二极管太阳能路灯光源电路》的中国专利申请公开了一种白光二极管太阳能路灯光源电路，由稳压电路、驱动电路、白光二极管、恒流控制电路组成，其特点是稳压电路直接连接智能切换器输出的直流电压Vcc和地GND，稳压电路的输出连接驱动电路，功率自动控制电路直接与驱动电路连接，驱动电路的输出与恒流控制电路连接，白光二极管正极与智能切换器输出的直流电压Vcc连接，白光二极管负极与恒流控制电路连接。
申请号为200610201308.8、名称为《太阳能路灯控制电路》的中国发明专利申请公开了一种太阳能路灯控制电路，包括一设于所述蓄电池及灯体之间的电流镜电路、一连接于电流镜电路的微控制器及一连接于微控制器的时钟电路，电流镜电路接收蓄电池的电能并传送给灯体，微控制器通过时钟电路发出的时钟信号控制电流镜电路传送给所述灯体的电流的大小。该太阳能路灯控制电路可根据照明时间的变化而对其上灯体进行相应的亮度调整。
申请号为200710158865.0、名称为《太阳能路灯嵌入式控制系统》的中国发明专利申请公开了一种属于太阳能路灯控制系统的太阳能路灯嵌入式控制系统，其中的蓄电池具有与其电连接的嵌入式控制装置，嵌入式控制装置具有控制蓄电池的充放电过程与灯具启闭的集成电路。
上述太阳能路灯控制装置虽各有优点，但均未能解决以下实际应用中需要切实解决的主要问题：
1、当蓄电池能量不足时，无法妥善解决保持所需照明的问题；
2、不能实现功率变换输出，例如无法同时满足对常规路灯和日益兴起的节能LED灯的供电需求。
发明内容
本发明的首要目的在于：提出一种能够在光照度不够、并且蓄电池电压不足情况下，自动切换到市电供电，从而保证路灯或其它照明设施不中断照明的太阳能照明智能控制装置。
本发明进一步的目的在于：提出一种可以根据需要调控输出的太阳能照明智能控制装置，从而满足各种照明灯具负载的功率输出需求。
为了达到以上首要目的，本发明的太阳能照明智能控制装置包括太阳能电池板，所述太阳能电池板通过充电电路与蓄电池连接，所述蓄电池的输出端接照明灯具供电端；此外，还含有电源切换电路；所述照明灯具供电端还接经切换继电器控制的市电供电端；所述电源切换电路由受控于通断切换开关器件的切换继电器线圈、蓄电池监测电路、太阳能电池板监测电路组成；所述蓄电池监测电路的取样端接蓄电池输出端，取样输入接第一比较电路；所述太阳能电池板监测电路的取样端接太阳能电池板输出端，取样输入接第二比较电路；所述第一比较电路和第二比较电路的输出端分别接逻辑与电路的两输入端，所述逻辑与电路的输出端接通断切换开关器件的受控端，用以当监测到的太阳能电池板电压低于设定值、且当检测到的蓄电池电压低于额定最低充电电压时，切换为市电供电。
当太阳能电池板充给蓄电池的电量充足时，由蓄电池直接向路灯等照明设施供电；当监测电路检测到蓄电池电量低于预定的比较基准，并且通过对太阳能电池板电压的监测，检测到太阳光照度低于预定比较值时，可以闭合继电器，切换到由市电向照明灯具供电，从而保证路灯等照明设施持续照明。由此可见，本发明借助太阳能电池板电压监测太阳光照度，并且以对蓄电池和太阳能电池板的逻辑监测控制电源切换，因而以合理巧妙的技术方案达到了首要发明目的。
为了达到进一步的目的，本发明的太阳能照明智能控制装置含有以CPU为核心的程序控制电路，所述CPU的第一和第二检测信号输入端分别接蓄电池和太阳能电池板的输出端，所述CPU的第一和第二控制输出端分别接对应的第一和第二照明灯具供电端的通断驱动电路，用以当检测到的太阳能电池板电压低于设定值、且当检测到的蓄电池电压高于额定最低充电电压时，由第一和第二照明灯具供电端根据预先设定的时控信号分别提供全功率和半功率蓄电电能。
这样，可以根据需要按时向常规路灯等照明设施提供全功率电能，也可以向LED之类的低压路灯提供半功率电能，还很容易通过切换，实现上半夜全功率供电，下半夜半功率供电，从而适应不同的供电需要，最大限度的节能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的电路原理图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的太阳能照明智能控制装置如图1所示，主要由开关电源电路A、充放电电路B、程序控制电路C、通断驱动电路D、电源切换电路E、稳压电源电路F组成。其中，将市电转换为路灯所需直流电的开关电源电路A以及提供本控制器电能的稳压电源电路F与现有技术相同，故不详述。
充放电电路B中，太阳能电池板的两端JI、J2通过作为开关器件的莫氏管VM1(可并接VM2)与蓄电池的两端J3、J4连接，构成充电回路。蓄电池的两端J3、J4通过起电池反接保护作用的继电器JD1接分别由莫氏管VM4、VM5控制通断的第一和第二路灯供电端J5\J6和J7\J8，构成放电即供电回路。
程序控制电路C以型号为W79E822单片机U1为核心，其第一和第二检测信号输入端17和14脚分别通过采样电阻R7、R10接蓄电池和太阳能电池板的输出端。U1的充电控制端3脚通过二级放大驱动三极管V7、V6接莫氏管VM1(VM2)的控制端-栅极，用于当太阳能电池电压高于蓄电池电压、而蓄电池电压未达额定最高充电电压值时，开启VM1(VM2)，对蓄电池充电。充毕，则控制关闭VM1(VM2)。
通断驱动电路D分为两路，分别由构成两级驱动放大的三极管V3、V2和V4、V5等器件构成，单片机U1的的第一、第二控制输出端1、2脚分别通过电阻R16、R17接通断驱动电路D中对应的第一、第二路灯供电端的通断驱动控制端——第一级三极管V5、V3的基极，两通断驱动电路的输出端分别接莫氏管VM4、VM5的栅极，用于当检测到的太阳能电池板电压低于设定值、且当检测到的蓄电池电压高于额定最低充电电压时，由第一和第二路灯供电端根据预先设定的时控信号分别提供全功率和半功率电能，从而根据需要按时向常规路灯提供全功率电能或向LED之类的低压路灯提供半功率电能，并且单片机的第三控制输出端20脚并接到与第二路灯供电通断驱动端U1-2并联的U1-20，用于控制输出只受光控而无时控的驱动信号。
作为路灯另一路供电的开关电源电路A输入端L接经切换继电器JD2控制的市电供电端J7。电源切换电路E由蓄电池监测电路、太阳能电池板监测电路、以及与作为通断切换开关器件的三极管V10连接的切换继电器线圈JD2组成。蓄电池监测电路的取样端接蓄电池输出端VD，取样输入经过电阻R48、R49、R50接作为第一比较电路的比较器U4A的反向输入端。太阳能电池板监测电路的取样端接太阳能电池板输出端VS，取样输入经电阻R53、R54以及R55、R56分别接作为第二比较电路的具有回差控制功能的比较器芯片U5(NE555)对应输入端。第一比较电路的输出端经二极管D7、第二比较电路的输出端通过二级三极管V8和V9并经二极管D8接作为输出端接三极管V10的基极(受控端)，从而构成逻辑与电路。这样，可以当太阳能电池板充给蓄电池的电量充足时，由蓄电池直接向路灯供电；当监测电路检测到蓄电池电量低于预定的比较基准，并且通过对太阳能电池板电压的监测，检测到太阳光照度低于预定比较值时，可以闭合继电器，切换到由市电向路灯供电，从而保证路灯持续照明。
此外，单片机U1的过载控制端18脚通过保护电阻R31接莫氏管(VMOS)VM4、VM5的漏极，此保护电阻的两端分别经电阻和电容器件R32和C7接地，构成过载保护电路。
单片机U1的8、9、10、11、12脚分别输出接LED1、LED2、LED3、LED4、LED5，构成双功能指示电路，第一功能是用于蓄电池电压指示，第二功能是用于时间设定显示。
实验证明，本实施例的太阳能照明智能控制装置设有与市电并网功能，不仅具有一般5A、10A、20A常规输出功能，还具有补充太阳能的光能转换率低的缺陷。其电路设计满足路灯控制所需的性能、功能要求，十分适用于在太阳能光能不足、蓄电池容量不足时与市电并网互相调济的场合，为太阳能路灯的推广利用、节能环保、实现绿色照明提供了一条新途径，除适用路灯照明控制外，亦适用小区楼道照明，以及企事业单位活动场所、机关单位大院、私人庭院的照明。
除上述实施例外，本发明不限于控制路灯，也可以用于楼寓等处的照明设施，因此还可以有其他实施方式。例如，逻辑与电路直接采用相应的逻辑芯片亦可。再如，可以与电子镇流器部分有机集成在一起，作为供给钠灯、金卤灯的电源。工作时，将低压12V直流升压到400V直流后，经逆变产生220V交流，供给钠灯或金卤灯，其中控制也由单片机完成。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种太阳能照明智能控制装置，包括太阳能电池板，所述太阳能电池板通过充电电路与蓄电池连接，所述蓄电池的输出端接照明灯具供电端；其特征在于：还含有电源切换电路；所述照明灯具供电端还接经切换继电器控制的市电供电端；所述电源切换电路由受控于通断切换开关器件的切换继电器线圈、蓄电池监测电路、太阳能电池板监测电路组成；所述蓄电池监测电路的取样端接蓄电池输出端，取样输入接第一比较电路；所述太阳能电池板监测电路的取样端接太阳能电池板输出端，取样输入接第二比较电路；所述第一比较电路和第二比较电路的输出端分别接逻辑与电路的两输入端，所述逻辑与电路的输出端接所述通断切换开关器件的受控端，用以当监测到的太阳能电池板电压低于设定值、且当检测到的蓄电池电压低于额定最低充电电压时，切换为市电供电。
2.根据权利要求1所述太阳能照明智能控制装置，其特征在于：还含有以CPU为核心的程序控制电路，所述CPU的第一和第二检测信号输入端分别接蓄电池和太阳能电池板的输出端，所述CPU的第一和第二控制输出端分别接对应的第一和第二照明灯具供电端的通断驱动电路，用以当检测到的太阳能电池板电压低于设定值、且当检测到的蓄电池电压高于额定最低充电电压时，由第一和第二照明灯具供电端根据预先设定的时控信号分别提供全功率和半功率蓄电电能。
3.根据权利要求2所述太阳能照明智能控制装置，其特征在于：所述充电电路中，太阳能电池板的两端通过第一开关器件与蓄电池的两端连接，构成充电回路；所述CPU的充电控制端通过放大驱动器件接所述第一开关器件的控制端，用于当太阳能电池电压高于蓄电池电压、而蓄电池电压未达额定最高充电电压值时，开启第一开关器件，对蓄电池充电。
4.根据权利要求3所述太阳能照明智能控制装置，其特征在于：蓄电池监测电路的取样输入接作为第一比较电路的比较器的反向输入端；所述太阳能电池板监测电路的取样输入接作为第二比较电路的具有回差控制功能的比较器芯片对应输入端。
5.根据权利要求4所述太阳能照明智能控制装置，其特征在于：所述蓄电池的两端分别由第一和第二莫氏管控制通断的第一和第二照明灯具供电端，构成供电回路；所述两通断驱动电路分别主要由两级驱动放大的三极管构成，所述CPU的的第一、第二控制输出端分别通过电阻接两第一级三极管的基极，所述两通断驱动电路的输出端分别接第一和第二的栅极。
6.根据权利要求5所述太阳能照明智能控制装置，其特征在于：所述CPU的过载控制端通过保护电阻接两莫氏管的漏极，所述保护电阻的两端分别经电阻和电容器件接地，构成过载保护电路。
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