CN102164443A

CN102164443A - 一种太阳能路灯控制器

Info

Publication number: CN102164443A
Application number: CN2011100732078A
Authority: CN
Inventors: 张建军
Original assignee: NINGBO ZONBO ELECTRIC APPLIANCE CO Ltd
Current assignee: NINGBO ZONBO ELECTRIC APPLIANCE CO Ltd
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: CN102164443B

Abstract

本发明涉及一种太阳能路灯控制器，包括壳体及设于壳体内的控制电路，控制电路中充电模块的输入端和太阳能光伏板相连，充电模块的控制端和微处理模块相连，充电模块的输出端和蓄电池相连，蓄电池又和电源变换模块的输入端、电压输出模块的输入端相连，电压输出模块的输出端和LED路灯相连，电压输出模块的控制端和升压控制模块的输出端相连；电压检测模块的输入端分别和蓄电池、太阳能光伏板相连，电压检测模块的输出端分别和微处理模块相连，微处理模块和升压控制模块的输入端相连。本发明结构简单，安装方便，便于维护。能根据不同环境、不同工作参数及状态对充放电进行自动控制，从而使充放电控制在最佳状态，提高太阳能的利用率。

Description

一种太阳能路灯控制器

技术领域

本发明涉及一种路灯控制器，尤其涉及一种能根据不同环境及工作状态自动控制充放电、太阳能利用率高、节约能源的太阳能路灯控制器。

背景技术

随着太阳能技术的发展，太阳能路灯已越来越多地被广泛采用。太阳能路灯通常包括太阳能光伏板、蓄电池、路灯控制器和路灯。现有技术中，通常将路灯控制器和蓄电池整合在一起，这给太阳能路灯的维护带来不方便。而且现有的太阳能路灯控制器，其电路结构一般为由太阳能光伏板和蓄电池连接形成充电回路，蓄电池和灯具连接构成工作回路，在充电回路和工作回路中可以采用光敏开关控制电路的通断，使其白天储能、晚上亮灯。但是这种结构一般只具有单向控制功能，没有信息反馈功能，充放电的控制没有达到最佳状态，造成太阳能利用率不高，浪费能源。

发明内容

本发明主要解决原有太阳能路灯控制器只具有单向控制功能，没有信息反馈功能，充放电的控制没有达到最佳状态，造成太阳能利用率不高，浪费能源的技术问题；提供一种能根据不同环境、不同工作参数及状态对充放电进行自动控制，从而使充放电控制在最佳状态，提高太阳能的利用率，有效节约能源，智能化程度高的太阳能路灯控制器。

本发明同时解决原有太阳能路灯控制器通常将路灯控制器和蓄电池整合在一起，维护不方便的技术问题；提供一种和太阳能光伏板、蓄电池均分开设置，简化结构，安装方便，便于维护的太阳能路灯控制器。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括壳体及设于壳体内的线路板，线路板上设有控制电路，所述的控制电路包括充电模块、电压检测模块、微处理模块、升压控制模块和电压输出模块以及为整个控制电路提供工作电压的电源变换模块；所述的充电模块的输入端和太阳能光伏板相连，充电模块的控制端和所述的微处理模块相连，充电模块的输出端和蓄电池相连，蓄电池又和所述的电源变换模块的输入端、电压输出模块的输入端相连，电压输出模块的输出端和LED路灯相连，电压输出模块的控制端和所述的升压控制模块的输出端相连；所述的电压检测模块的输入端分别和蓄电池、太阳能光伏板相连，电压检测模块的输出端分别和所述的微处理模块相连，微处理模块和所述的升压控制模块的输入端相连。太阳能光伏板经过充电模块对蓄电池进行充电。电压检测模块采集蓄电池、太阳能光伏板的电压，并将采集到的电压信号输送给微处理模块，由微处理模块的内部程序进行分析、计算和判断，发出控制信号给充电模块，负责充电模式的控制。同时微处理模块发出控制信号给升压控制模块，再由升压控制模块发出控制信号给电压输出模块，控制升压，升压稳定后的电压输出供给LED路灯。本发明能根据不同环境、不同工作参数及状态对充放电进行自动控制，从而使充放电控制在最佳状态，提高太阳能的利用率，有效节约能源。同时电压输出模块的升压状态也由微处理模块进行智能控制，确保提供给LED路灯稳定、可靠的工作电压。

作为优选，所述的电压输出模块设有电流取样电路，所述的电流取样电路和所述的升压控制模块相连。电流取样电路采集电压输出模块的电流信号，并反馈给升压控制模块，由升压控制模块和基准电压进行比较，对电压输出模块进行控制，从而调整电流大小及稳压输出的电压大小。

作为优选，所述的壳体的左侧设有左接线座，壳体的右侧设有右接线座，左接线座的内侧通过导线和所述的充电模块的输入端相连，左接线座的外侧通过电缆和太阳能光伏板相连，右接线座的内侧通过导线和所述的电压输出模块的输出端相连，右接线座的外侧通过电缆和LED路灯相连。结构简单，安装方便，本发明和太阳能光伏板、蓄电池均分开设置，非常便于维护。

作为优选，所述的电压检测模块包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R20和二极管D4、二极管D5、电容C4、电容C5；电阻R2、电容C4和二极管D5相并联，该并联电路经电阻R3、所述的充电模块和太阳能光伏板相连，电阻R2与电阻R3的并接点和所述的微处理模块的一个输入端相连；电阻R20、电容C5和二极管D4相并联，该并联电路经电阻R4和所述的蓄电池相连，电阻R20与电阻R4的并接点和所述的微处理模块的另一个输入端相连。电阻R20和电阻R4构成蓄电池电压的采集电路，电阻R2和电阻R3构成太阳能光伏板电压的采集电路，上述电阻均采用精密性电阻，保证采集信号的准确性。

作为优选，所述的电压输出模块包括电感L1、电阻R21、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R19、电阻R41、电容E9、电容E15、电容C6和二极管D12、三极管P6、三极管N10、场效应管V3、场效应管V4，所述的蓄电池经保险丝F和电感L1的一端相连，电感L1的另一端和二极管D12的正极相连，二极管D12的负极和LED路灯的正极相连，二极管D12的正极和场效应管V3的漏极相连，场效应管V3的源极接地，场效应管V3的删极经电阻R21和所述的升压控制模块的一个输出端相连，电容E9和电容E15并联并且连接在二极管D12的负极和地之间，电阻R24和电容C6的并联电路再和电阻R23串联，该串联电路也连接在二极管D12的负极和地之间，接地端经电阻R25和场效应管V4的源极相连，电阻R25就是所述的电流取样电路，场效应管V4的源极和所述的升压控制模块相连，场效应管V4的源极和删极之间连接有电阻R26，场效应管V4的删极经电阻R27、三极管P6、电阻R19、三极管N10、电阻R41和所述的微处理模块相连，场效应管V4的漏极和LED路灯的负极相连。采用电感升压方式，电路自身功耗低，能量转换效率高。三极管N10、三极管P6和场效应管V4形成开关电路，通过微处理模块送来的信号来控制此开关电路的工作。升压控制模块送来的信号驱动场效应管V3的工作。

作为优选，所述的微处理模块采用SN8P2711A单片机。

作为优选，所述的升压控制模块采用KA7500B脉宽调制集成电路。

本发明的有益效果是：结构简单，安装方便，便于维护。能根据不同环境、不同工作参数及状态对充放电进行自动控制，从而使充放电控制在最佳状态，提高太阳能的利用率，有效节约能源，自动化、智能化程度高，性能也更趋稳定。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理连接框图。

图2是本发明中充电模块、微处理模块和升压控制模块的一种电路图。

图3是本发明中电压检测模块、电源变换模块和电压输出模块的一种电路图。

图4是本发明的一种立体分解结构示意图。

图中1.充电模块，2.电压检测模块，3.微处理模块，4.升压控制模块，5.电压输出模块，6.电源变换模块，7.太阳能光伏板，8.蓄电池，9.LED路灯，10.壳体，11.线路板。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的一种太阳能路灯控制器，如图4所示，包括壳体10及安装于壳体10内的线路板11，壳体10的左侧、右侧分别连接有挡板，左侧的挡板上安装有左接线座，右侧的挡板上安装有右接线座，上述部件均采用防水螺母、防水螺帽连接。线路板11上焊接有控制电路，如图1所示，控制电路包括充电模块1、电压检测模块2、微处理模块3、升压控制模块4和电压输出模块5以及为整个控制电路提供工作电压的电源变换模块6。充电模块1的输入端和太阳能光伏板7相连，充电模块1的控制端和微处理模块3相连，充电模块1的输出端和蓄电池8相连，蓄电池8又和电源变换模块6的输入端、电压输出模块5的输入端相连，电压输出模块5的输出端和LED路灯9相连，电压输出模块5的控制端和升压控制模块4的输出端相连。电压输出模块5内有电流取样电路，电流取样电路和升压控制模块4相连。电压检测模块2的输入端分别和蓄电池8、太阳能光伏板7相连，电压检测模块2的输出端分别和微处理模块3相连，微处理模块3再和升压控制模块4的输入端相连。左接线座的内侧通过导线和充电模块1的输入端相连，左接线座的外侧通过电缆和太阳能光伏板7相连，右接线座的内侧通过导线和电压输出模块5的输出端相连，右接线座的外侧通过电缆和LED路灯9相连。

本实施例具体的电路图如图2、图3所示，微处理模块3采用SN8P2711A单片机，升压控制模块4采用KA7500B脉宽调制集成电路。电压检测模块2包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R20和二极管D4、二极管D5、电容C4、电容C5；电阻R2、电容C4和二极管D5相并联，该并联电路经电阻R3、二极管D17和充电模块1中的场效应管V1、场效应管V2相连，二极管D17的正极经电阻R5和太阳能光伏板7相连，电阻R2与电阻R3的并接点和SN8P2711A单片机的13脚相连；电阻R20、电容C5和二极管D4相并联，该并联电路经电阻R4和蓄电池8相连，电阻R20与电阻R4的并接点和SN8P2711A单片机的12脚相连。

电压输出模块5包括电感L1、电阻R21、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R19、电阻R41、电容E9、电容E15、电容C6和二极管D12、三极管P6、三极管N10、场效应管V3、场效应管V4。蓄电池8的正极经保险丝F和电感L1的一端相连，电感L1的另一端和二极管D12的正极相连，二极管D12的负极和LED路灯9的正极相连，二极管D12的正极和场效应管V3的漏极相连，场效应管V3的源极接地，场效应管V3的删极经电阻R21、三极管P5和KA7500B脉宽调制集成电路的9脚、10脚相连，电容E9和电容E15并联并且连接在二极管D12的负极和地之间，电阻R24和电容C6的并联电路再和电阻R23串联，该串联电路也连接在二极管D12的负极和地之间，接地端经电阻R25和场效应管V4的源极相连，电阻R25作为电流取样电路，场效应管V4的源极经电阻R38和KA7500B脉宽调制集成电路的16脚相连，场效应管V4的源极和删极之间连接有电阻R26，场效应管V4的删极经电阻R27、三极管P6、电阻R19、三极管N10、电阻R41和SN8P2711A单片机的11脚相连，场效应管V4的漏极和LED路灯9的负极相连。SN8P2711A单片机的8脚和地之间连接有发光二极管DD和电阻R10的串联电路，发光二极管DD为本控制器的状态指示灯。

工作过程：

太阳能光伏板经过充电模块对蓄电池进行充电。充电模块采用PWM控制方式，经两个串联的场效应管V1和场效应管V2，控制太阳能光伏板对蓄电池的充电。SN8P2711A单片机的5脚和6脚送出的信号，经三极管N3、三极管P2、三极管N2、三极管N4、三极管P3、三极管N5组成的推换电路驱动场效应管V1和场效应管V2的工作。根据蓄电池放电情况，充电过程分为3个阶段：（1）蓄电池深度放电小于等于11.2V，需要有提升充电，充电到14.7V，然后降低充电电压，进入浮充状态，维持电13.6V；（2）蓄电池未深度放电，大于11.2V并小于13.2V，不需要提升充电，充到14.2V，然后降低充电电压，进入浮充状态，维持电压13.6V；（3）大于13.2V，不需要充电，视为充饱，以上误差正负0.2V。

蓄电池正电压经电容E13滤波后，形成平滑的直流电压，经三极管VN3与稳压管Z2组成的电路，再经过电容E2滤波后形成平滑而稳定的+12V电压，此电压提供给KA7500B脉宽调制集成电路和部分驱动三极管作为工作电压，+12V电压还经精密电压稳压器件U3形成精密的+5V电压，提供给SN8P2711A单片机作为工作电源。

电压检测模块采集蓄电池、太阳能光伏板的电压，并将采集到的电压信号输送给微处理模块，由微处理模块的内部程序进行分析、计算和判断，发出控制信号给充电模块，负责充电模式的控制。同时微处理模块发出控制信号给升压控制模块，再由升压控制模块发出控制信号给电压输出模块，控制升压，升压稳定后的电压输出供给LED路灯。电流取样电路采集电压输出模块的电流信号，并反馈给升压控制模块，由升压控制模块和基准电压进行比较，对电压输出模块进行控制，从而调整电流大小及稳压输出的电压大小。

蓄电池电压大于12V，放电5小时后，平功率工作，到了白天自动关闭输出。蓄电池低于12V时，1/2功率放电，到了白天自动关闭放电。放电到10V 欠压保护。如果太阳能光伏板电压低于蓄电池电压2V，切断和蓄电池的连接，转换识别有20秒左右的延误。如果蓄电池低于10V或太阳能光伏板电压大于5V，控制负载接口关闭输出；如果蓄电池的电压大于12V或太阳能光伏板电压大于5V，自动恢复控制器的负载输出。太阳能光伏板电压大于4～5V，判断为白天，不允许蓄电池放电，当太阳能光伏板电压和蓄电池电压差接近0.6V左右，启动充电功能，充电电流慢慢增加。太阳能光伏板电压小于3～4V，开始放电，以上转换识别有20秒的延迟。状态指示灯，即发光二极管DD，白天正在充电常亮，没有充电1秒闪烁1次，放电5秒闪烁一次。

本发明能根据不同环境、不同工作参数及状态对充放电进行自动控制，从而使充放电控制在最佳状态，提高太阳能的利用率，有效节约能源。同时电压输出模块的升压状态也由微处理模块进行智能控制，确保提供给LED路灯稳定、可靠的工作电压。本发明结构简单，安装方便，不和太阳能光伏板、蓄电池整合在一个整体中，非常便于维护。

Claims

1.一种太阳能路灯控制器，其特征在于包括壳体（10）及设于壳体（10）内的线路板（11），线路板（11）上设有控制电路，所述的控制电路包括充电模块（1）、电压检测模块（2）、微处理模块（3）、升压控制模块（4）和电压输出模块（5）以及为整个控制电路提供工作电压的电源变换模块（6）；所述的充电模块（1）的输入端和太阳能光伏板（7）相连，充电模块（1）的控制端和所述的微处理模块（3）相连，充电模块（1）的输出端和蓄电池（8）相连，蓄电池（8）又和所述的电源变换模块（6）的输入端、电压输出模块（5）的输入端相连，电压输出模块（5）的输出端和LED路灯（9）相连，电压输出模块（5）的控制端和所述的升压控制模块（4）的输出端相连；所述的电压检测模块（2）的输入端分别和蓄电池（8）、太阳能光伏板（7）相连，电压检测模块（2）的输出端分别和所述的微处理模块（3）相连，微处理模块（3）和所述的升压控制模块（4）的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能路灯控制器，其特征在于所述的电压输出模块（5）设有电流取样电路，所述的电流取样电路和所述的升压控制模块（4）相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能路灯控制器，其特征在于所述的壳体（10）的左侧设有左接线座，壳体（10）的右侧设有右接线座，左接线座的内侧通过导线和所述的充电模块（1）的输入端相连，左接线座的外侧通过电缆和太阳能光伏板（7）相连，右接线座的内侧通过导线和所述的电压输出模块（5）的输出端相连，右接线座的外侧通过电缆和LED路灯（9）相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种太阳能路灯控制器，其特征在于所述的电压检测模块（2）包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R20和二极管D4、二极管D5、电容C4、电容C5；电阻R2、电容C4和二极管D5相并联，该并联电路经电阻R3、所述的充电模块（1）和太阳能光伏板（7）相连，电阻R2与电阻R3的并接点和所述的微处理模块（3）的一个输入端相连；电阻R20、电容C5和二极管D4相并联，该并联电路经电阻R4和所述的蓄电池（8）相连，电阻R20与电阻R4的并接点和所述的微处理模块（3）的另一个输入端相连。

5.根据权利要求2所述的一种太阳能路灯控制器，其特征在于所述的电压输出模块（5）包括电感L1、电阻R21、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R19、电阻R41、电容E9、电容E15、电容C6和二极管D12、三极管P6、三极管N10、场效应管V3、场效应管V4，所述的蓄电池（8）经保险丝F和电感L1的一端相连，电感L1的另一端和二极管D12的正极相连，二极管D12的负极和LED路灯（9）的正极相连，二极管D12的正极和场效应管V3的漏极相连，场效应管V3的源极接地，场效应管V3的删极经电阻R21和所述的升压控制模块（4）的一个输出端相连，电容E9和电容E15并联并且连接在二极管D12的负极和地之间，电阻R24和电容C6的并联电路再和电阻R23串联，该串联电路也连接在二极管D12的负极和地之间，接地端经电阻R25和场效应管V4的源极相连，电阻R25就是所述的电流取样电路，场效应管V4的源极和所述的升压控制模块（4）相连，场效应管V4的源极和删极之间连接有电阻R26，场效应管V4的删极经电阻R27、三极管P6、电阻R19、三极管N10、电阻R41和所述的微处理模块（3）相连，场效应管V4的漏极和LED路灯（9）的负极相连。

6.根据权利要求1或2所述的一种太阳能路灯控制器，其特征在于所述的微处理模块（3）采用SN8P2711A单片机。

7.根据权利要求1或2所述的一种太阳能路灯控制器，其特征在于所述的升压控制模块（4）采用KA7500B脉宽调制集成电路。