CN103024993A - 一种节能室外照明控制系统及控制方法 - Google Patents

一种节能室外照明控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

节能室外照明控制系统及控制方法，涉及一种节能，可自动调节亮度的由单片机控制的室外照明控制系统及控制方法。主要由太阳能电池、控制器、蓄电池、市电供电和负载LED路灯组成，其中太阳电池用于把太阳光能转换成电能，且太阳能电池在白天给蓄电池充电。蓄电池是储备能源设备，晚上或阴雨天为系统和负载LED路灯供电；控制器分别于太阳能电池、蓄电池、市电供电、负载LED路灯电连接，蓄电池分别与太阳能电池、市电供电电连接。本发明设计科学合理，结构简单，成本低，利用太阳能电池将光能转换成电能，并利用控制器实现对负载LED路灯供电的蓄电池智能充放电控制，简单的电路控制，不仅成本低，而且充分利用绿色能源进行室外照明。

Description

一种节能室外照明控制系统及控制方法
技术领域
本发明的涉及照明控制系统，特别是一种简易低成本室外照明控制系统及控制方法。
背景技术
众所周知, 太阳能作为一种新兴的绿色能源， 以其永不枯竭、无污染等优点，正得到迅速的推广应用。因此在我国的市政改扩建工程中,太阳能LED也因其体积小而坚固耐用，耗电量低、使用奉命长、环保、光色性能好等特点而得到日益广泛的应用。据统计，每年用于照明的电力在3000亿度以上，若采用LED照明，每年就可以节约1/3的照明用电，基本上相当于总投资规模超过2000亿元的三峡工程的全年发电量。由于太阳能电池板输出的是直流电能，而LED也是直流驱动光源，两者的结合更能提高整个系统的效率，降低市政成本，所以LED太阳能路灯越来越受到人们的重视。因此，有必要提供配套的室外节能照明控制系统。
发明内容
本发明是针对上述问题，旨在提供一种节能，可自动调节亮度的由单片机控制的室外照明控制系统。
本发明的实现方式是: 节能室外照明控制系统主要由太阳能电池、控制器、蓄电池、市电供电和负载LED路灯组成，其中太阳电池用于把太阳光能转换成电能，且太阳能电池在白天给蓄电池充电。蓄电池是储备能源设备，晚上或阴雨天为系统和负载LED路灯供电；控制器分别于太阳能电池、蓄电池、市电供电、负载LED路灯电连接，蓄电池分别与太阳能电池、市电供电电连接；所述的控制器主要由电压检测模块、蓄电池充放电模块、切换模块、电源模块、复位模块、时钟模块组成。
节能室外照明控制系方法，其特征在于包括以下具体步骤：
步骤A：控制器自检当前状态，根据太阳能电池两端的电压检测判断当前是否是白天， 
步骤B：如果是是，则对蓄电池进入充电状态，并进一步根据蓄电池两端的当前电压值判断选择不同的充电模式，
步骤B1：若蓄电池两端的当前电压大于过充保护电压时，则自动关闭充电开关；
步骤B2：若蓄电池两端的当前电压小于过充保护电压且大于恢复电压时，蓄电池进入直充状态，即快速充电；
步骤B3：若蓄电池两端的当前电压等于恢复电压时，进入均衡充电模式；
步骤B4: 若蓄电池两端的当前电压小于恢复电压且大于过放保护终止电压时，则进入浮充状态，即涓流充电；
步骤B5：若蓄电池两端的当前电压小于过放保护终止电压时，则放弃充电；
步骤C：如果是否，则蓄电池进入放电状态，并进一步根据蓄电池两端的当前电压值判断选择不同的工作模式，
步骤C1：如果蓄电池两端的当前电压小于保护电压时，控制器切换到市电供电进行充电；
步骤C2：如果蓄电池两端的当前电压大于等于保护电压，则进一步判断当前时间是否超过晚上12点，如果是超过晚上12点，则连通双负载LED路灯，反之，则连通单负载LED路灯。
本发明的有益技术效果是：本发明利用太阳能电池将光能转换成电能，并利用控制器实现对负载LED路灯供电的蓄电池智能充放电控制，简单的电路控制，不仅成本低，而且充分利用绿色能源进行室外照明。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是本发明实施例中蓄电池充电控制电路原理图。
图3是本发明控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参照图1，本发明主要由太阳能电池、控制器、蓄电池、市电供电和负载LED路灯组成，其中太阳电池用于把太阳光能转换成电能，且太阳能电池在白天给蓄电池充电。蓄电池是储备能源设备，晚上或阴雨天为系统和负载LED路灯供电；控制器分别于太阳能电池、蓄电池、市电供电、负载LED路灯电连接，蓄电池分别与太阳能电池、市电供电电连接；控制器是太阳能路灯系统中最为重要的部件。控制器主要由电压检测模块、蓄电池充放电模块、切换模块、电源模块、复位模块、时钟模块组成。本发明实施例中采用法国 ST 公司生产的STM8单片机对LED太阳能路灯系统进行控制。控制器通过检测太阳能电池两端的电压判断根据太阳亮度，白天断开负载LED路灯而给蓄电池充电，晚上通过蓄电池给负载LED路灯供电。并根据判断晚上时间是否超过晚上12点实现分时段进行功率调整。在蓄电池电量不足时， 自动切换到市电供电系统。
参照图2， 由控制器实现白天太阳能电池给蓄电池充电，晚上或阴天用于负载LED路灯照明，实现绿色环保节能。本实施例中蓄电池充电控制电路采用斩波式PWM充电原理，控制器首先检测蓄电池的两端电压，并与预先设定的电压值相比较，进而选择不同的充电方式。
途中，其中J1、J3分别为蓄电池和太阳能电池的正极，控制器通过R20、R21及R18、R19分别对太阳能电池电压和蓄电池电压进行采样，经过AD转换判断，在满足充电或停止充电条件下，单片机P0.3口给出充电控制信号，使三极管S 导通或截止，即可实现蓄电池充电，具体可见程序设计部分。其中图中D6为防反充肖特基二极管，避免当蓄电池电压高于太阳能电池电压时，蓄电池向太阳能电池反充电。D7是一个保护二极管，当蓄电池反接时电路断开，保护蓄电池，提高系统的可靠性。
参照图3，本发明实施例的控制方法，包括以下具体步骤：
步骤A：控制器自检当前状态，根据太阳能电池两端的电压检测判断当前是否是白天， 
步骤B：如果是是，则对蓄电池进入充电状态，并进一步根据蓄电池两端的当前电压值判断选择不同的充电模式，
步骤B1：若蓄电池两端的当前电压大于过充保护电压时，则自动关闭充电开关；
步骤B2：若蓄电池两端的当前电压小于过充保护电压且大于恢复电压时，蓄电池进入直充状态，即快速充电；
步骤B3：若蓄电池两端的当前电压等于恢复电压时，进入均衡充电模式；
步骤B4: 若蓄电池两端的当前电压小于恢复电压且大于过放保护终止电压时，则进入浮充状态，即涓流充电；
步骤B5：若蓄电池两端的当前电压小于过放保护终止电压时，则放弃充电；
步骤C：如果是否，则蓄电池进入放电状态，并进一步根据蓄电池两端的当前电压值判断选择不同的工作模式，
步骤C1：如果蓄电池两端的当前电压小于保护电压时，控制器切换到市电供电进行充电；
步骤C2：如果蓄电池两端的当前电压大于等于保护电压，则进一步判断当前时间是否超过晚上12点，如果是超过晚上12点，则连通双负载LED路灯，反之，则连通单负载LED路灯。

Claims (3)

1.节能室外照明控制系统，其特征在于包括：主要由太阳能电池、控制器、蓄电池、市电供电和负载LED路灯组成，其中太阳电池用于把太阳光能转换成电能，且太阳能电池在白天给蓄电池充电；蓄电池是储备能源设备，晚上或阴雨天为系统和负载LED路灯供电；控制器分别于太阳能电池、蓄电池、市电供电、负载LED路灯电连接，蓄电池分别与太阳能电池、市电供电电连接；所述的控制器主要由电压检测模块、蓄电池充放电模块、切换模块、电源模块、复位模块、时钟模块组成。
2.根据权利要求1所述的节能室外照明控制系统，其特征在于所述的控制器主要由STM8单片机及外围电路组成。
3.一种基于权利要求1所述系统的节能室外照明控制方法，其特征在于包括以下具体步骤：
步骤A：控制器自检当前状态，根据太阳能电池两端的电压检测判断当前是否是白天， 
步骤B：如果是是，则对蓄电池进入充电状态，并进一步根据蓄电池两端的当前电压值判断选择不同的充电模式，
步骤B1：若蓄电池两端的当前电压大于过充保护电压时，则自动关闭充电开关；
步骤B2：若蓄电池两端的当前电压小于过充保护电压且大于恢复电压时，蓄电池进入直充状态，即快速充电；
步骤B3：若蓄电池两端的当前电压等于恢复电压时，进入均衡充电模式；
步骤B4: 若蓄电池两端的当前电压小于恢复电压且大于过放保护终止电压时，则进入浮充状态，即涓流充电；
步骤B5：若蓄电池两端的当前电压小于过放保护终止电压时，则放弃充电；
步骤C：如果是否，则蓄电池进入放电状态，并进一步根据蓄电池两端的当前电压值判断选择不同的工作模式，
步骤C1：如果蓄电池两端的当前电压小于保护电压时，控制器切换到市电供电进行充电；
步骤C2：如果蓄电池两端的当前电压大于等于保护电压，则进一步判断当前时间是否超过晚上12点，如果是超过晚上12点，则连通双负载LED路灯，反之，则连通单负载LED路灯。
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