CN103634973A - 基于gprs的集中太阳能路灯控制系统 - Google Patents

基于gprs的集中太阳能路灯控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统，包括太阳能发电驱动电能存储电路，还包括与太阳能发电驱动电能存储电路连接的控制电路还包括与控制电路连接的信号输出电路。本发明的优点在于：本设计中的基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统集检测、无线控制、通信等模块于一身，并且可实现实时报警处理。

Description

基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统
技术领域
本发明涉及太阳能电路等控制设计，具体是指基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统。
背景技术
目前的太阳能路灯控制系统都是独立光伏控制系统，主要由六个部分组成：太阳能电池、蓄电池、LED 路灯、控制器、充电电路、放电/负载驱动电路。
而现有的路灯控制结构不具备远程控制功能，及时存在远程控制过程也仅仅是有线连接控制，一般有线控制连接仅仅实用在小范围内，传输距离较小才能在相应成本控制内实现。而较大较远的传输范围内，都不具备远程控制功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统，本设计中的基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统集检测、远程控制、通信等于一身，并且可实现实时报警处理。
本发明的实现方案如下：基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统，括太阳能发电驱动电能存储电路，还包括与太阳能发电驱动电能存储电路连接的控制电路还包括与控制电路连接的信号输出电路。
所述太阳能发电驱动电能存储电路包括依次串联的太阳能板、电感L1、电容C1、电感L2、二极管D2，所述电感L1与太阳能板的正极连接，太阳能发电驱动电能存储电路还包括LED灯，所述LED灯的负极与太阳能板的负极连接，LED灯的正极与二极管D2连接，且所述LED灯的正极与二极管D2之间串联有三极管V2，三极管V2的E极与LED灯连接，所述太阳能发电驱动电能存储电路还包括太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池的正极与二极管D2连接，阳能蓄电池的负极与二太阳能板的负极连接，电感L2与二极管D2的连接点还连接有电容C2，所述电容C2的另一端与二太阳能板的负极连接，电感L2与电容C1的连接点还连接有二极管D1，所述二极管D1的另一端与二太阳能板的负极连接，电感L1与电容C1的连接点还连接有三极管V1，所述三极管V1的E极与二太阳能板的负极连接。
所述控制电路包括与太阳能板正极连接的单片机，所述单片机还与太阳能蓄电池连接。
所述单片机还与三极管V1的B极连接，单片机还与三极管V2的B极连接，且所述单片机还连接有Cuk斩波电路，所述Cuk斩波电路与三极管V2的B极连接。
所述信号输出电路包括与单片机连接的RS485接口电路，所述RS485接口电路连接有RS485/TTL转换电路，RS485/TTL转换电路连接GPRS数据传输终端。
所述GPRS数据传输终端的型号为ZSD2110 GPRS DUT。
基于上述结构，本系统包括从机和主机，他们之间通过RS485 接口电路进行连接，主机对各个从机的太阳能板、太阳能蓄电池和LED 灯的工作状况和各种运行参数进行监控，然后，主机通过ZSD2110 GPRS DUT将检测结果以短信或语音的形式传送给监控中心或相关技术工作人员，实现对太阳能路灯的联网监控。
太阳能路灯控制系统都是独立光伏控制系统，主要由六个部分组成：太阳能板、太阳能蓄电池、LED 路灯、控制器、充电电路、放电/负载驱动电路。
太阳能板输出经Cuk斩波电路调节后直接与太阳能蓄电池连接，系统主控芯片采用DSPIC30F3011 单片机，实现太阳能板电压采集、太阳能蓄电池电压采集、控制Cuk斩波电路、控制LED 灯、主从机间485 通信、主机与监控中心或工作人员间的连接等功能。
光伏电源系统由于受日照强度及环境温度变化的影响，其电压(电流)变化很大。为了在负载电阻变化较大时系统有较大的灵活性和较高的转换效率，该系统的主电路选用Cuk斩波电路，原理为Boost-Buck 电路，一级电路实现两级调压。
该系统采用CCM 工作模式，该工作模式的特性非常接近于一个匝数比可调的DC-DC 变压器。能量的储存和传递同时在两次开关动作期间和两个回路中进行，变换器效率很高。CUK电路中开关管导通的占空比的改变，对光伏阵列而言表现为其输出阻抗发生了变化，输出阻抗的变化将影响光伏阵列的输出特性。从而一定的输出阻抗对应一个输出电压值和输出电流值。而MPPT 技术即是通过调节Cuk斩波电路的占空比而改变光伏阵列的输出阻抗，从而寻求输出电流与输出电压的乘积即输出功率的最大值。
控制电路的主控芯片采用DSPIC30F3011 单片机，主要控制功能包括：太阳能板电压采集; Cuk斩波电路选通控制;太阳能蓄电池电压采集;卸荷电路控制;LED 灯控制;RS485 通信;GSM模块发送短信控制;路灯开关控制;工作模式控制等。电压采样电路和Cuk斩波电路，由于太阳能板电压和电池电压都在0～35 V 变化，而单片机的A/D 输入电压范围为0～5 V，所以对采样电压进行分压处理后传送给单片机的A/D 转换通道，CUK 电路用于调节太阳能板的最大输出功率点，其选通开关通过单片机PWM 输出控制。
GPRS数据传输终端优先选用型号为ZSD2110 GPRS DUT的数传终端，ZSD2110 GPRS DUT为成都众山科技有限公司研发的数据传输器，ZSD2110 GPRS DUT是一款使用GPRS网络进行数据无线透明传输的嵌入式DTU模块。内置工业级GPRS引擎和嵌入式处理器。支持PPP、TCP、UDP、ICMP等众多复杂网络协议和SOCKET标准，提供全透明数据传输和用户自由控制传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通讯模式。用户不用关心复杂的网络协议，使用TTL串行通信接口，就可以进行无线数据收发，让你的设备能够随时随地接入Internet。ZSD2110的特点是体积极小，专门为嵌入式应用设计, 具备更高性价比。
本发明的优点在于：本发明利用无线收发模块，然后结合单片机进行数据采集和Cuk斩波电路的控制，可利用无线收发模块与用户链接，通过用户进行远程无线控制。可极大的节约有线连接的成本预算。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示。 
基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统，括太阳能发电驱动电能存储电路，还包括与太阳能发电驱动电能存储电路连接的控制电路还包括与控制电路连接的信号输出电路。
太阳能发电驱动电能存储电路：包括依次串联的太阳能板、电感L1、电容C1、电感L2、二极管D2，所述电感L1与太阳能板的正极连接，太阳能发电驱动电能存储电路还包括LED灯，所述LED灯的负极与太阳能板的负极连接，LED灯的正极与二极管D2连接，且所述LED灯的正极与二极管D2之间串联有三极管V2，三极管V2的E极与LED灯连接，所述太阳能发电驱动电能存储电路还包括太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池的正极与二极管D2连接，阳能蓄电池的负极与二太阳能板的负极连接，电感L2与二极管D2的连接点还连接有电容C2，所述电容C2的另一端与二太阳能板的负极连接，电感L2与电容C1的连接点还连接有二极管D1，所述二极管D1的另一端与二太阳能板的负极连接，电感L1与电容C1的连接点还连接有三极管V1，所述三极管V1的E极与二太阳能板的负极连接。
控制电路：包括与太阳能板正极连接的单片机，所述单片机还与太阳能蓄电池连接。所述单片机还与三极管V1的B极连接，单片机还与三极管V2的B极连接，且所述单片机还连接有Cuk斩波电路，所述Cuk斩波电路与三极管V2的B极连接。
信号输出电路：所述信号输出电路包括与单片机连接的RS485接口电路，所述RS485接口电路连接有RS485/TTL转换电路，RS485/TTL转换电路连接GPRS数据传输终端。所述GPRS数据传输终端的型号为ZSD2110 GPRS DUT。
基于上述结构，本系统包括从机和主机，他们之间通过RS485 接口电路进行连接，主机对各个从机的太阳能板、太阳能蓄电池和LED 灯的工作状况和各种运行参数进行监控，然后，主机通过ZSD2110 GPRS DUT将检测结果以短信或语音的形式传送给监控中心或相关技术工作人员，实现对太阳能路灯的联网监控。
太阳能路灯控制系统都是独立光伏控制系统，主要由六个部分组成：太阳能板、太阳能蓄电池、LED 路灯、控制器、充电电路、放电/负载驱动电路。
太阳能板输出经Cuk斩波电路调节后直接与太阳能蓄电池连接，系统主控芯片采用DSPIC30F3011 单片机，实现太阳能板电压采集、太阳能蓄电池电压采集、控制Cuk斩波电路、控制LED 灯、主从机间485 通信、主机与监控中心或工作人员间的连接等功能。
光伏电源系统由于受日照强度及环境温度变化的影响，其电压(电流)变化很大。为了在负载电阻变化较大时系统有较大的灵活性和较高的转换效率，该系统的主电路选用Cuk斩波电路，原理为Boost-Buck 电路，一级电路实现两级调压。
该系统采用CCM 工作模式，该工作模式的特性非常接近于一个匝数比可调的DC-DC 变压器。能量的储存和传递同时在两次开关动作期间和两个回路中进行，变换器效率很高。CUK电路中开关管导通的占空比的改变，对光伏阵列而言表现为其输出阻抗发生了变化，输出阻抗的变化将影响光伏阵列的输出特性。从而一定的输出阻抗对应一个输出电压值和输出电流值。而MPPT 技术即是通过调节Cuk斩波电路的占空比而改变光伏阵列的输出阻抗，从而寻求输出电流与输出电压的乘积即输出功率的最大值。
控制电路的主控芯片采用DSPIC30F3011 单片机，主要控制功能包括：太阳能板电压采集; Cuk斩波电路选通控制;太阳能蓄电池电压采集;卸荷电路控制;LED 灯控制;RS485 通信;GSM模块发送短信控制;路灯开关控制;工作模式控制等。电压采样电路和Cuk斩波电路，由于太阳能板电压和电池电压都在0～35 V 变化，而单片机的A/D 输入电压范围为0～5 V，所以对采样电压进行分压处理后传送给单片机的A/D 转换通道，CUK 电路用于调节太阳能板的最大输出功率点，其选通开关通过单片机PWM 输出控制。
GPRS数据传输终端优先选用型号为ZSD2110 GPRS DUT的数传终端，ZSD2110 GPRS DUT为成都众山科技有限公司研发的数据传输器，ZSD2110 GPRS DUT是一款使用GPRS网络进行数据无线透明传输的嵌入式DTU模块。内置工业级GPRS引擎和嵌入式处理器。支持PPP、TCP、UDP、ICMP等众多复杂网络协议和SOCKET标准，提供全透明数据传输和用户自由控制传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通讯模式。用户不用关心复杂的网络协议，使用TTL串行通信接口，就可以进行无线数据收发，让你的设备能够随时随地接入Internet。ZSD2110的特点是体积极小，专门为嵌入式应用设计, 具备更高性价比。
如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims (6)

1.基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统，其特征在于：包括太阳能发电驱动电能存储电路，还包括与太阳能发电驱动电能存储电路连接的控制电路还包括与控制电路连接的信号输出电路。
2.根据权利要求1所述的基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述太阳能发电驱动电能存储电路包括依次串联的太阳能板、电感L1、电容C1、电感L2、二极管D2，所述电感L1与太阳能板的正极连接，太阳能发电驱动电能存储电路还包括LED灯，所述LED灯的负极与太阳能板的负极连接，LED灯的正极与二极管D2连接，且所述LED灯的正极与二极管D2之间串联有三极管V2，三极管V2的E极与LED灯连接，所述太阳能发电驱动电能存储电路还包括太阳能蓄电池，所述太阳能蓄电池的正极与二极管D2连接，阳能蓄电池的负极与二太阳能板的负极连接，电感L2与二极管D2的连接点还连接有电容C2，所述电容C2的另一端与二太阳能板的负极连接，电感L2与电容C1的连接点还连接有二极管D1，所述二极管D1的另一端与二太阳能板的负极连接，电感L1与电容C1的连接点还连接有三极管V1，所述三极管V1的E极与二太阳能板的负极连接。
3.根据权利要求2所述的基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述控制电路包括与太阳能板正极连接的单片机，所述单片机还与太阳能蓄电池连接。
4.根据权利要求3所述的基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述单片机还与三极管V1的B极连接，单片机还与三极管V2的B极连接，且所述单片机还连接有Cuk斩波电路，所述Cuk斩波电路与三极管V2的B极连接。
5.根据权利要求3所述的基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述信号输出电路包括与单片机连接的RS485接口电路，所述RS485接口电路连接有RS485/TTL转换电路，RS485/TTL转换电路连接GPRS数据传输终端。
6.根据权利要求5所述的基于GPRS的集中太阳能路灯控制系统，其特征在于：所述GPRS数据传输终端的型号为ZSD2110 GPRS DUT。
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