CN104779905A - 一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路。本发明包括参数采集模块、数据处理模块、太阳能电池板电源模块、通信模块、存储器，通信模块包括无线通信模块、有线通信模块；参数采集模块的输出端与数据处理模块的输入端相连接，数据处理模块的三个输出端分别与存储器的输入端、无线通信模块的输入端、有线通信模块的输入端信号连接，太阳能电池板电源模块为参数采集模块、数据处理模块、通信模块供电。本发明弥补了现有系统中指标单一、系统性不强的特点，实现了对光伏资源信息、电压、电流、温度、辐照度的存储与统计分析，为电网控制、制定发电计划，经济与技术评价提供关键信息。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏电网监测技术，具体涉及一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路。
背景技术
随着世界人口的增加以及人们对能源依赖程度的增加，能源问题已成为世界重大战略问题。化石能源的利用是造成环境变化和污染的关键因素，具有不可持续性，太阳能由于其绿色环保且具有可持续性的特点，得到了各国政府的重视。鉴于太阳能光伏产业分布式发电，系统运行参数仍需要人工监测，它存在分布面积广、数量多、工作环境恶劣、现场监控难等缺点。因此，对分布式光伏发电系统运行参数进行准确在线实时监控成为了一种行业亟待需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，具有结构简单、使用方便的特点。
一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，包括参数采集模块、数据处理模块、太阳能电池板电源模块、通信模块、存储器，其中参数采集模块包括辐照度传感器、温度传感器、电压采集电路、电流采集电路，通信模块主要包括无线通信模块、有线通信模块；参数采集模块的输出端与数据处理模块的输入端相连接，数据处理模块的三个输出端分别与存储器的输入端、无线通信模块的输入端、有线通信模块的输入端信号连接，太阳能电池板电源模块为参数采集模块、数据处理模块、通信模块供电。
所述的数据处理模块包括单片机最小系统电路、单片机扩展功能电路；
所述的单片机最小系统电路包括单片机控制芯片U1、滤波电路、RTC电池B0、SWD接口P3、启动模式电路、晶振Y1～Y2、电阻R9～R14、R28、电容C13～C15、C22～C23，其中滤波电路包括电容C16～C21，启动模式电路包括电阻R15～R17；单片机控制芯片U1的第五管脚（PD0输入管脚）与第二十八电阻R28的一端、第一晶振Y1的一端、第十三电容C13的一端相连接；单片机控制芯片U1的第六管脚（PD0输出管脚）与第十一电阻R11的一端相连接，第十一电阻R11的另一端与第二十八电阻R28的另一端、第一晶振Y1的另一端、第十四电容C14的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三管脚（PC14管脚）与第二十三电容C23的一端、第二晶振Y2的一端相连接；单片机控制芯片U1的第四管脚（PC15管脚）与晶振Y2的另一端、第二十二电容C22的一端相连接；单片机控制芯片U1的第七管脚（NRST管脚）与第十电阻R10的一端、第十五电容C15的一端相连接；单片机控制芯片U1的第一管脚（VBAT管脚）与RTC电池B0的正极VBAT相连接；单片机控制芯片U1的第三十四管脚（PA13管脚）、第三十七管脚（PA14管脚）分别与SWD接口P3第二管脚、第三管脚相连接；单片机控制芯片U1的第四十四管脚（BOOT0管脚）与启动模式电路中第十六电阻R16的一端BOOT0相连接；第十电阻R10的另一端接外接电源VCC，单片机控制芯片U1的第九管脚（VDDA管脚）、第二十四管脚（VDD-1管脚）、第三十六管脚（VDD-2管脚）、第四十八管脚（VDD-3管脚）连接后接外接电源VCC，第十六电容C16的一端、第十七电容C17的一端、第十八电容C18的一端、第十九电容C19的一端、第二十电容C20的一端、第二十一电容C21的一端连接后接外接电源VCC，第十五电阻R15的一端接外接电源VCC，SWD接口P3的第一管脚接外接电源VCC；第十三电容C13的另一端与第十四电容C14的另一端连接后接地，第十六电容C16的另一端、第十七电容C17的另一端、第十八电容C18的另一端、第十九电容C19的另一端、第二十电容C20的另一端、第二十一电容C21的另一端连接后接地，RTC电池的负极接地，SWD接口的第四管脚接地，第十七电阻R17的一端接地，单片机控制芯片U1的第二十三管脚（VSS-1管脚）、第三十五管脚（VSS-2管脚）、第四十七管脚（VSS-3管脚）、第八管脚（VSS A管脚）连接后接地，第二十二电容C22的另一端与第二十三电容C23的另一端连接后接地，第十五电容C15的另一端接地，第九电阻R9的一端接地；第十六电阻R16的另一端、第十七电阻R17的另一端连接后接第十五电阻R15的另一端；单片机控制芯片U1的第二十管脚（PB2管脚）与第九电阻R9的另一端相连接；单片机控制芯片U1的第二十九管脚（PA8管脚）与第十四电阻R14的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三十管脚（PA9管脚）与第十三电阻R13的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三十一管脚（PA10管脚）与第十二电阻R12的一端相连接；单片机控制芯片U1的除了上下文提及到的管脚其他均架空；单片机控制芯片U1的型号为STM32F103C6T6A或STM32F103C8T6；
所述的单片机扩展功能电路包括地址设定电路、铁电FRAM模块、按键模块、蜂鸣器模块、指示灯模块，其中地址设定电路包括拨码开关S1、第一排阻RP1、第二排阻RP2，铁电FRAM模块包括存储器U5、电容C24，按键模块包括按键K1～K3、电阻R20～R22，蜂鸣器模块包括蜂鸣器B1、二极管D2、电阻R2、R8、三极管Q1，指示灯模块包括三个发光二极管LED1～LED3；地址设定电路中拨码开关S1的第一、二、三、四、五、六、七、八管脚与外接电源VCC相连接；地址设定中拨码开关S1的第九、十、十一、十二管脚分别与第二排阻RP2的第七、五、三、一管脚相连接，第十三、十四、十五、十六管脚与第一排阻RP1的第七、五、三、一管脚相连接；第一排阻RP1的第二、四、六、八管脚分别与单片机控制芯片U1的第四十五管脚(PB8管脚）、第四十六管脚(PB9管脚）、第二十一管脚(PB10管脚）、第二十二管脚(PB11管脚）相连接，第二排阻RP2的第二、四、六、八管脚分别与单片机控制芯片U1的第二十五管脚(PB12管脚）、第二十六管脚(PB13管脚）、第二十七管脚(PB14管脚）、第二十八管脚(PB15管脚）相连接；存储器U5的第四管脚(VSS管脚)、第二十四电容C24的一端均接地；存储器U5的第八管脚(VDD管脚)与第二十四电容C24的另一端连接后接外接电源VCC；存储器U5的第一、二、五、六管脚（ 、O、D、C管脚）分别与单片机控制芯片U1的第十四管脚（PA4管脚）、第十六管脚（PA6管脚）、第十七管脚（PA7管脚）、第十五管脚（PA5管脚）相连接，存储器U5的第三管脚(管脚)接外接电源VCC，存储器U5的第七管脚(管脚)架空；按键K1、K2、K3的一端与接地端GND相连接，另一端分别与第二十电阻R20的一端、第二十一电阻R21的一端、第二十二电阻R22的一端相连接；第二十电阻R20的另一端、第二十一电阻R21的另一端、第二十二电阻R22另的一端分别与单片机控制芯片U1的第三十二管脚（PA11管脚)、第三十三管脚（PA12管脚)、第三十八管脚管脚（PA15管脚)相连接；蜂鸣器B1的一端与第二二极管D2的阴极连接后接外接电源VCC，另一端与第二二极管D2的阳极、第八电阻R8的一端相连接；第八电阻R8的另一端与第一三极管Q1的集电极相连接，发射极接地，基极与第二电阻R2的一端相连接；第二电阻R2的另一端与单片机控制芯片U1的第四十二管脚（PB6管脚)相连接；第一、二、三发光二极管LED1、LED2、LED3的阳极与外接电源VCC相连接，阴极分别与单片机控制芯片U1的第二十六管脚（PB13管脚)、第二十七管脚（PB14管脚)、第二十八管脚（PB15管脚)相连接；单片机控制芯片U1的第十八管脚（PB0管脚)接太阳能电池板V-SOLAR；单片机控制芯片U1的除了上下文提及到的其他管脚均架空；所述的拨码开关S1的型号为SW-DIP8，第一排阻RP1与第二排阻RP2的型号为电阻值5.1K，存储器U5的型号为FM25VN10；
所述的太阳能电池板电源模块包括太阳能电池板、电源电路，其中电源电路包括接口电路、DC转DC电路、3.3V变5V隔离电路、变送器供电电路，接口电路包括接口P1、电阻R1、二极管D1，DC转DC电路包括保险丝F1、电容C1～C8、第二芯片U2，3.3V变5V隔离电路包括第六芯片U6、电容C25～C26、电阻R23，变送器供电电路包括第三芯片U3、保险丝F2、电容C9、双向二极管TV1；第一接口P1的第一管脚与第一电阻R1的一端连接后接太阳能板V-SOLAR，第二管脚接地；第一电阻R1的另一端与第一二极管D1的阳极相连接；第一二极管D1的阴极与DC转DC电路中第一保险丝F1的一端相连接；第一保险丝F1的另一端与第一电容C1的正极、第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第四电容C4的一端、第二芯片U2的第三管脚（Vin管脚)相连接后接第三芯片U3的第一管脚(Vin管脚)；第二芯片U2的第二管脚（Vout管脚)与第五电容C5的正极、第六电容C6的一端、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端连接后接外接电源VCC；第二芯片U2的第一管脚(GND管脚)与第一电容C1的负极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的负极、第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端连接后接地；第六芯片U6的第一管脚(GND管脚)接地，第二管脚(Vin管脚)与外接电源VCC相连接，第三管脚(V0管脚)与第二十六电容C26的负极、第二十三电阻R23的一端、第二十五电容R25的一端相连接并接地，第四管脚(V+管脚)与第二十六电容C26的正极、第二十三电阻R23的另一端、第二十五电阻R25的另一端相连接后接外接电源VCC2；第三芯片U3的第二管脚(GND管脚)接地，第三管脚(VOUT管脚)与第二保险丝F2的一端相连接；第二保险丝F2的另一端与第一双向二极管TV1的一端、第九电容C9的正极相连接后作为供电端24V-0，第一双向二极管TV1的另一端与第九电容C9的负极相连接并接地；
所述的第二芯片U2的型号为K7803，第三芯片U3的型号为LM7824，第六芯片U6的型号为B0305S。所述的参数采集模块包括电流采集电路、电压采集电路、辐照度传感器、温度传感器，其中电流采集电路包括第四芯片U4、电阻R3～R4、电容C10～C11、稳压二极管Z1、接口P2，电压采集电路包括电阻R5～R6、稳压二极管Z2、电容C12，辐照度传感器包括接口P4、二极管D3、稳压二极管Z3、电阻R18～R19，温度传感器包括第八芯片U8、电阻R7；第四芯片U4的第一管脚(RS+管脚)与第二管脚(VCC管脚)、太阳能电池板V-SOLAR、第十电容C10的一端、第三电阻R3的一端相连接；第四芯片U4的第四管脚(GND管脚)与第十电容C10的另一端连接后接地；第四芯片U4的第八管脚(RS-管脚)与第三电阻R3的另一端、第二接口P2的第一管脚相连接后作为负载接口；第二接口P2的第二管脚接地；第四芯片U4的第五管脚(OUT管脚)与第四电阻R4的一端相连接；第四电阻R4的另一端与第十一电容C11的一端、第一稳压二极管Z1的阴极相连接后接第一芯片U1的第十九管脚（PB1管脚）；第十一电容C11的另一端与第一稳压二极管Z1的阳极相连接并接地；第五电阻R5的一端接太阳能电池板V-SOLAR，另一端与第六电阻R6的一端、第二稳压二极管Z2的阴极、第十二电容C12的一端相连接后接太阳能电池板V-SOLAR；第六电阻R6的另一端与第二稳压二极管Z2的阳极、第十二电容C12的另一端相连接并接地；第十八电阻R18的一端与太阳能电池板电源模块的供电端24V-O相连接，另一端与第三二极管D3的阳极相连接；第三二极管D3的阴极与第四接口P4的第一管脚相连接；第四接口P4的第二管脚与第三稳压二极管Z3的阴极、第十九电阻R19的一端相连接后接第一芯片U1的第十管脚（PA0管脚）；第三稳压二极管Z3的阳极与第十九电阻R19的另一端相连接并接地；第八芯片U8的第一管脚（GND管脚）接地，第二管脚（DQ管脚）与第七电阻R7的一端相连接后接第一芯片U1的第四十三管脚（PB7管脚），第三管脚（VCC管脚）与第七电阻R7的另一端连接后接外接电源VCC；
所述的第四芯片U4的型号为MAX4080-TASA,第八芯片U8的型号为DS18B20。
所述的通信模块包括有线通信模块、无线通信模块、接口P5，其中有线通信RS485模块包括第七芯片U7、电阻R24～R27、双向二极管TV2～TV4、保险丝F3～F4、电容C27～C28，无线通信模块包括无线芯片JC；第七芯片U7的第一管脚（VDD1管脚）与第二十七电容C27的一端连接后接外接电源VCC，第十六管脚（VDD2管脚）与第二十八电容C28的一端连接后接外接电源VCC2，第二管脚（GND1管脚）与第二十七电容C27的另一端连接后接地，第十五管脚（GND2管脚）与第二十八电容C28的另一端连接后接地，第八、九管脚（GND1、 GND2管脚）接地，第三、六管脚（RXD、 TXD管脚）分别与单片机控制芯片U1的第十三管脚（PA3管脚）、第十二管脚（PA2管脚）相连接，第四管脚（管脚）与第五管脚（DE管脚）连接后接单片机控制芯片U1的第十一管脚（PA1管脚），第七管脚（PV管脚）与单片机最小系统电路中第十四电阻R14的另一端相连接，第十二管脚（A管脚）与第二十五电阻R25的一端连接，第十三管脚（B管脚）与第二十四电阻R24的一端连接，第十六管脚与第二十八电容C28的另一端连接后接外接电源VCC2，其他管脚架空；第二十四电阻R24的另一端与第二十六电阻R26的一端、第二双向二极管TV2的一端、第三双向二极管TV3的一端、第三保险丝F3的一端连接；第二十五电阻R25的另一端与第二十六电阻R26的另一端、第三双向二极管TV3的另一端、第四双向二极管TV4的一端、第四保险丝F4的一端连接；第二双向二极管TV2的另一端接外壳地PGND，第四双向二极管TV4的另一端与第二十七电阻R27的一端连接后接外壳地PGND；无线芯片JC的第一管脚接电源VCC，第二管脚接地，第四、五管脚分别与单片机最小系统电路中第十三电阻R13的另一端、第十二电阻R12的另一端相连接，第六、七管脚分别与单片机控制芯片U1的第四十六管脚PB9、第四十五管脚PB8连接；第三保险丝F3的另一端与第五接口P5的第一、三脚相连接，第四保险丝F4的另一端与第五接口P5的第二、四脚相连接；第二十七电阻R27的另一端接地。
所述的第七芯片U7的型号为ADM2483，无线芯片JC的型号为CC1101，第五接口P5的型号为RS485。
所用的保险丝F3～F4的型号均为SMD0805-010，双向二极管TV2～TV4的型号均为SMBJ10CA。
工作过程如下：参数采集模块包括辐照度传感器、温度传感器、电压采集电路、电流采集电路，它们将采集到的光伏强度、温度、电压、电流等模拟量经过A/D转换后变成数字量，并将这些数字量传给数据处理模块，数据处理模块将处理后的数据可以通过无线通信模块或有线通信模块传输给基站；同时数据处理模块可以将数据存储在存储器中，用户可以查询历史数据。整个节点电路的太阳能电池板电源模块都是由太阳能电池板经过电源电路转换成系统可用的电源。
本发明的有益效果是：
1、结合工程实际，本发明提出新的评价指标，将分布式光伏发电系统运行参数建立评价指标体系，弥补了现有系统中指标单一、系统性不强的特点。
2、本发明会根据不同客户需求，提供个性化服务，让服务类型更加人性化，多样化。
3、本系统能够构建整套数据库系统，实现了对光伏资源信息、电压、电流、温度、辐照度的存储与统计分析，为电网控制、制定发电计划，经济与技术评价提供关键信息。
4、本发明所提供的系统结构简单，操作方便，易于维护，可嵌入各种光伏阵列中。
5、通过多种通讯技术，实现现场监测数据的实时传输,保证了数据传输的可靠性和实时性，并且能对历史数据进行记录，以便对系统进行性能评估及故障诊断。
6、本发明系统可以实现太阳能光伏分布式发电，统一参数监控，应用范围广阔。
附图说明
图1为本发明系统图；
图2为单片机最小系统电路的电路图，其中a为第一芯片部分电路，b为滤波电容部分电路，c为RTC电池部分电路，d为SWD接口部分电路，e为启动模式部分电路； 图3为单片机扩展功能电路的电路图，其中a为地址设定部分电路，b为铁电FRAM部分电路，c为按键部分电路，d为蜂鸣器部分电路，e为指示灯部分电路；
图4为电源电路的电路图，其中a为接太阳能板部分电路，b为金升阳DC/DC模块部分电路，c为金升阳模块3.3V变5V隔离部分电路，d为变压器供电部分电路；
图5为参数采集模块的电路图，其中a为电流检测部分电路，b为电压检测部分电路，c为辐照变送器部分电路，d为温度检测部分电路；
图6为通信模块的电路图，其中a为有线通信部分电路，b为无线通信部分电路，c为接口部分电路。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明专利做进一步说明。
如图1所示，本发明一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，包括参数采集模块、数据处理模块、太阳能电池板电源模块、通信模块、存储器，其中参数采集模块包括辐照度传感器、温度传感器、电压采集电路、电流采集电路，通信模块主要包括无线通信模块、有线通信模块；参数采集模块的输出端与数据处理模块的输入端相连接，数据处理模块的三个输出端分别与存储器的输入端、无线通信模块的输入端、有线通信模块的输入端信号连接，太阳能电池板电源模块为参数采集模块、数据处理模块、通信模块供电。
所述的数据处理模块包括单片机最小系统电路、单片机扩展功能电路；
如图2所示，所述的单片机最小系统电路包括单片机控制芯片U1，滤波电路，RTC电池B0，SWD接口P3，启动模式电路，晶振Y1～Y2，电阻R9～R14、R28，电容C13～C15、C22～C23，其中滤波电路包括电容C16～C21，启动模式电路包括电阻R15～R17；单片机控制芯片U1的第五管脚（PD0输入管脚）与第二十八电阻R28的一端、第一晶振Y1的一端、第十三电容C13的一端相连接；单片机控制芯片U1的第六管脚（PD0输出管脚）与第十一电阻R11的一端相连接，第十一电阻R11的另一端与第二十八电阻R28的另一端、第一晶振Y1的另一端、第十四电容C14的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三管脚（PC14管脚）与第二十三电容C23的一端、第二晶振Y2的一端相连接；单片机控制芯片U1的第四管脚（PC15管脚）与晶振Y2的另一端、第二十二电容C22的一端相连接；单片机控制芯片U1的第七管脚（NRST管脚）与第十电阻R10的一端、第十五电容C15的一端相连接；单片机控制芯片U1的第一管脚（VBAT管脚）与RTC电池B0的正极VBAT相连接；单片机控制芯片U1的第三十四管脚（PA13管脚）、第三十七管脚（PA14管脚）分别与SWD接口P3第二管脚、第三管脚相连接；单片机控制芯片U1的第四十四管脚（BOOT0管脚）与启动模式电路中第十六电阻R16的一端BOOT0相连接；第十电阻R10的另一端接外接电源VCC，单片机控制芯片U1的第九管脚（VDDA管脚）、第二十四管脚（VDD-1管脚）、第三十六管脚（VDD-2管脚）、第四十八管脚（VDD-3管脚）连接后接外接电源VCC，第十六电容C16的一端、第十七电容C17的一端、第十八电容C18的一端、第十九电容C19的一端、第二十电容C20的一端、第二十一电容C21的一端连接后接外接电源VCC，第十五电阻R15的一端接外接电源VCC，SWD接口P3的第一管脚接外接电源VCC；第十三电容C13的另一端与第十四电容C14的另一端连接后接地，第十六电容C16的另一端、第十七电容C17的另一端、第十八电容C18的另一端、第十九电容C19的另一端、第二十电容C20的另一端、第二十一电容C21的另一端连接后接地，RTC电池的负极接地，SWD接口的第四管脚接地，第十七电阻R17的一端接地，单片机控制芯片U1的第二十三管脚（VSS-1管脚）、第三十五管脚（VSS-2管脚）、第四十七管脚（VSS-3管脚）、第八管脚（VSS A管脚）连接后接地，第二十二电容C22的另一端与第二十三电容C23的另一端连接后接地，第十五电容C15的另一端接地，第九电阻R9的一端接地；第十六电阻R16的另一端、第十七电阻R17的另一端连接后接第十五电阻R15的另一端；单片机控制芯片U1的第二十管脚（PB2管脚）与第九电阻R9的另一端相连接；单片机控制芯片U1的第二十九管脚（PA8管脚）与第十四电阻R14的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三十管脚（PA9管脚）与第十三电阻R13的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三十一管脚（PA10管脚）与第十二电阻R12的一端相连接；单片机控制芯片U1的除了上下文提及到的管脚其他均架空；单片机控制芯片U1的型号为STM32F103C6T6A或STM32F103C8T6；
如图3所示，所述的单片机扩展功能电路包括地址设定电路、铁电FRAM模块、按键模块、蜂鸣器模块、指示灯模块，其中地址设定电路包括拨码开关S1、第一排阻RP1、第二排阻RP2，铁电FRAM模块包括存储器U5、电容C24，按键模块包括按键K1～K3、电阻R20～R22，蜂鸣器模块包括蜂鸣器B1、二极管D2、电阻R2、R8、三极管Q1，指示灯模块包括三个发光二极管LED1～LED3；地址设定电路中拨码开关S1的第一、二、三、四、五、六、七、八管脚与外接电源VCC相连接；地址设定中拨码开关S1的第九、十、十一、十二管脚分别与第二排阻RP2的第七、五、三、一管脚相连接，第十三、十四、十五、十六管脚与第一排阻RP1的第七、五、三、一管脚相连接；第一排阻RP1的第二、四、六、八管脚分别与单片机控制芯片U1的第四十五管脚(PB8管脚）、第四十六管脚(PB9管脚）、第二十一管脚(PB10管脚）、第二十二管脚(PB11管脚）相连接，第二排阻RP2的第二、四、六、八管脚分别与单片机控制芯片U1的第二十五管脚(PB12管脚）、第二十六管脚(PB13管脚）、第二十七管脚(PB14管脚）、第二十八管脚(PB15管脚）相连接；存储器U5的第四管脚(VSS管脚)、第二十四电容C24的一端均接地；存储器U5的第八管脚(VDD管脚)与第二十四电容C24的另一端连接后接外接电源VCC；存储器U5的第一、二、五、六管脚（、O、D、C管脚）分别与单片机控制芯片U1的第十四管脚（PA4管脚）、第十六管脚（PA6管脚）、第十七管脚（PA7管脚）、第十五管脚（PA5管脚）相连接，存储器U5的第三管脚(管脚)接外接电源VCC，存储器U5的第七管脚(管脚)架空；按键K1、K2、K3的一端与接地端GND相连接，另一端分别与第二十电阻R20的一端、第二十一电阻R21的一端、第二十二电阻R22的一端相连接；第二十电阻R20的另一端、第二十一电阻R21的另一端、第二十二电阻R22另的一端分别与单片机控制芯片U1的第三十二管脚（PA11管脚)、第三十三管脚（PA12管脚)、第三十八管脚管脚（PA15管脚)相连接；蜂鸣器B1的一端与第二二极管D2的阴极连接后接外接电源VCC，另一端与第二二极管D2的阳极、第八电阻R8的一端相连接；第八电阻R8的另一端与第一三极管Q1的集电极相连接，发射极接地，基极与第二电阻R2的一端相连接；第二电阻R2的另一端与单片机控制芯片U1的第四十二管脚（PB6管脚)相连接；第一、二、三发光二极管LED1、LED2、LED3的阳极与外接电源VCC相连接，阴极分别与单片机控制芯片U1的第二十六管脚（PB13管脚)、第二十七管脚（PB14管脚)、第二十八管脚（PB15管脚)相连接；单片机控制芯片U1的第十八管脚（PB0管脚)接太阳能电池板V-SOLAR；单片机控制芯片U1的除了上下文提及到的其他管脚均架空；所述的拨码开关S1的型号为SW-DIP8，第一排阻RP1与第二排阻RP2的型号为电阻值5.1K，存储器U5的型号为FM25VN10；
所述的太阳能电池板电源模块包括太阳能电池板、电源电路，其中如图4所示，电源电路包括接口电路、DC转DC电路、3.3V变5V隔离电路、变送器供电电路，接口电路包括接口P1、电阻R1、二极管D1，DC转DC电路包括保险丝F1、电容C1～C8、第二芯片U2，3.3V变5V隔离电路包括第六芯片U6、电容C25～C26、电阻R23，变送器供电电路包括第三芯片U3、保险丝F2、电容C9、双向二极管TV1；第一接口P1的第一管脚与第一电阻R1的一端连接后接太阳能板V-SOLAR，第二管脚接地；第一电阻R1的另一端与第一二极管D1的阳极相连接；第一二极管D1的阴极与DC转DC电路中第一保险丝F1的一端相连接；第一保险丝F1的另一端与第一电容C1的正极、第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第四电容C4的一端、第二芯片U2的第三管脚（Vin管脚)相连接后接第三芯片U3的第一管脚(Vin管脚)；第二芯片U2的第二管脚（Vout管脚)与第五电容C5的正极、第六电容C6的一端、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端连接后接外接电源VCC；第二芯片U2的第一管脚(GND管脚)与第一电容C1的负极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的负极、第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端连接后接地；第六芯片U6的第一管脚(GND管脚)接地，第二管脚(Vin管脚)与外接电源VCC相连接，第三管脚(V0管脚)与第二十六电容C26的负极、第二十三电阻R23的一端、第二十五电容R25的一端相连接并接地，第四管脚(V+管脚)与第二十六电容C26的正极、第二十三电阻R23的另一端、第二十五电阻R25的另一端相连接后接外接电源VCC2；第三芯片U3的第二管脚(GND管脚)接地，第三管脚(VOUT管脚)与第二保险丝F2的一端相连接；第二保险丝F2的另一端与第一双向二极管TV1的一端、第九电容C9的正极相连接后作为供电端24V-0，第一双向二极管TV1的另一端与第九电容C9的负极相连接并接地；
所述的第二芯片U2的型号为K7803，第三芯片U3的型号为LM824，第六芯片U6的型号为B0305S。
如图5所示，所述的参数采集模块包括电流采集电路、电压采集电路、辐照度传感器、温度传感器，其中电流采集电路包括第四芯片U4、电阻R3～R4、电容C10～C11、稳压二极管Z1、接口P2，电压采集电路包括电阻R5～R6、稳压二极管Z2、电容C12，辐照度传感器包括接口P4、二极管D3、稳压二极管Z3、电阻R18～R19，温度传感器包括第八芯片U8、电阻R7；第四芯片U4的第一管脚(RS+管脚)与第二管脚(VCC管脚)、太阳能电池板V-SOLAR、第十电容C10的一端、第三电阻R3的一端相连接；第四芯片U4的第四管脚(GND管脚)与第十电容C10的另一端连接后接地；第四芯片U4的第八管脚(RS-管脚)与第三电阻R3的另一端、第二接口P2的第一管脚相连接后作为负载接口；第二接口P2的第二管脚接地；第四芯片U4的第五管脚(OUT管脚)与第四电阻R4的一端相连接；第四电阻R4的另一端与第十一电容C11的一端、第一稳压二极管Z1的阴极相连接后接第一芯片U1的第十九管脚（PB1管脚）；第十一电容C11的另一端与第一稳压二极管Z1的阳极相连接并接地；第五电阻R5的一端接太阳能电池板V-SOLAR，另一端与第六电阻R6的一端、第二稳压二极管Z2的阴极、第十二电容C12的一端相连接后接太阳能电池板V-SOLAR；第六电阻R6的另一端与第二稳压二极管Z2的阳极、第十二电容C12的另一端相连接并接地；第十八电阻R18的一端与太阳能电池板电源模块的供电端24V-O相连接，另一端与第三二极管D3的阳极相连接；第三二极管D3的阴极与第四接口P4的第一管脚相连接；第四接口P4的第二管脚与第三稳压二极管Z3的阴极、第十九电阻R19的一端相连接后接第一芯片U1的第十管脚（PA0管脚）；第三稳压二极管Z3的阳极与第十九电阻R19的另一端相连接并接地；第八芯片U8的第一管脚（GND管脚）接地，第二管脚（DQ管脚）与第七电阻R7的一端相连接后接第一芯片U1的第四十三管脚（PB7管脚），第三管脚（VCC管脚）与第七电阻R7的另一端连接后接外接电源VCC；
所述的第四芯片U4的型号为MAX4080-TASA,第八芯片U8的型号为DS18B20。
如图6所示，所述的通信模块包括有线通信模块、无线通信模块、接口P5，其中有线通信RS485模块包括第七芯片U7、电阻R24～R27、双向二极管TV2～TV4、保险丝F3～F4、电容C27～C28，无线通信模块包括无线芯片JC；第七芯片U7的第一管脚（VDD1管脚）与第二十七电容C27的一端连接后接外接电源VCC，第十六管脚（VDD2管脚）与第二十八电容C28的一端连接后接外接电源VCC2，第二管脚（GND1管脚）与第二十七电容C27的另一端连接后接地，第十五管脚（GND2管脚）与第二十八电容C28的另一端连接后接地，第八、九管脚（GND1、 GND2管脚）接地，第三、六管脚（RXD、 TXD管脚）分别与单片机控制芯片U1的第十三管脚（PA3管脚）、第十二管脚（PA2管脚）相连接，第四管脚（管脚）与第五管脚（DE管脚）连接后接单片机控制芯片U1的第十一管脚（PA1管脚），第七管脚（PV管脚）与单片机最小系统电路中第十四电阻R14的另一端相连接，第十二管脚（A管脚）与第二十五电阻R25的一端连接，第十三管脚（B管脚）与第二十四电阻R24的一端连接，第十六管脚与第二十八电容C28的另一端连接后接外接电源VCC2，其他管脚架空；第二十四电阻R24的另一端与第二十六电阻R26的一端、第二双向二极管TV2的一端、第三双向二极管TV3的一端、第三保险丝F3的一端连接；第二十五电阻R25的另一端与第二十六电阻R26的另一端、第三双向二极管TV3的另一端、第四双向二极管TV4的一端、第四保险丝F4的一端连接；第二双向二极管TV2的另一端接外壳地PGND，第四双向二极管TV4的另一端与第二十七电阻R27的一端连接后接外壳地PGND；无线芯片JC的第一管脚接电源VCC，第二管脚接地，第四、五管脚分别与单片机最小系统电路中第十三电阻R13的另一端、第十二电阻R12的另一端相连接，第六、七管脚分别与单片机控制芯片U1的第四十六管脚PB9、第四十五管脚PB8连接；第三保险丝F3的另一端与第五接口P5的第一、三脚相连接，第四保险丝F4的另一端与第五接口P5的第二、四脚相连接；第二十七电阻R27的另一端接地。
所述的第七芯片U7的型号为ADM2483，无线芯片JC的型号为CC1101，第五接口P5的型号为RS485。
所用的保险丝F3～F4的型号均为SMD0805-010，双向二极管TV2～TV4的型号均为SMBJ10CA。
工作过程如下：参数采集模块包括辐照度传感器、温度传感器、电压采集电路、电流采集电路，它们将采集到的光伏强度、温度、电压、电流等模拟量经过A/D转换后变成数字量，并将这些数字量传给数据处理模块，数据处理模块将处理后的数据可以通过无线通信模块或有线通信模块传输给基站；同时数据处理模块可以将数据存储在存储器中，用户可以查询历史数据。整个节点电路的太阳能电池板电源模块都是由太阳能电池板经过电源电路转换成系统可用的电源。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1. 一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，其特征在于包括参数采集模块、数据处理模块、太阳能电池板电源模块、通信模块、存储器，其中参数采集模块包括辐照度传感器、温度传感器、电压采集电路、电流采集电路，通信模块主要包括无线通信模块、有线通信模块；参数采集模块的输出端与数据处理模块的输入端相连接，数据处理模块的三个输出端分别与存储器的输入端、无线通信模块的输入端、有线通信模块的输入端信号连接，太阳能电池板电源模块为参数采集模块、数据处理模块、通信模块供电。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，其特征在于所述的数据处理模块包括单片机最小系统电路、单片机扩展功能电路；
所述的单片机最小系统电路包括单片机控制芯片U1、滤波电路、RTC电池B0、SWD接口P3、启动模式电路、晶振Y1～Y2、电阻R9～R14、R28、电容C13～C15、C22～C23，其中滤波电路包括电容C16～C21，启动模式电路包括电阻R15～R17；单片机控制芯片U1的第五管脚与第二十八电阻R28的一端、第一晶振Y1的一端、第十三电容C13的一端相连接；单片机控制芯片U1的第六管脚与第十一电阻R11的一端相连接，第十一电阻R11的另一端与第二十八电阻R28的另一端、第一晶振Y1的另一端、第十四电容C14的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三管脚与第二十三电容C23的一端、第二晶振Y2的一端相连接；单片机控制芯片U1的第四管脚与晶振Y2的另一端、第二十二电容C22的一端相连接；单片机控制芯片U1的第七管脚与第十电阻R10的一端、第十五电容C15的一端相连接；单片机控制芯片U1的第一管脚与RTC电池B0的正极VBAT相连接；单片机控制芯片U1的第三十四管脚、第三十七管脚分别与SWD接口P3第二管脚、第三管脚相连接；单片机控制芯片U1的第四十四管脚与启动模式电路中第十六电阻R16的一端BOOT0相连接；第十电阻R10的另一端接外接电源VCC，单片机控制芯片U1的第九管脚、第二十四管脚、第三十六管脚、第四十八管脚连接后接外接电源VCC，第十六电容C16的一端、第十七电容C17的一端、第十八电容C18的一端、第十九电容C19的一端、第二十电容C20的一端、第二十一电容C21的一端连接后接外接电源VCC，第十五电阻R15的一端接外接电源VCC，SWD接口P3的第一管脚接外接电源VCC；第十三电容C13的另一端与第十四电容C14的另一端连接后接地，第十六电容C16的另一端、第十七电容C17的另一端、第十八电容C18的另一端、第十九电容C19的另一端、第二十电容C20的另一端、第二十一电容C21的另一端连接后接地，RTC电池的负极接地，SWD接口的第四管脚接地，第十七电阻R17的一端接地，单片机控制芯片U1的第二十三管脚、第三十五管脚、第四十七管脚、第八管脚连接后接地，第二十二电容C22的另一端与第二十三电容C23的另一端连接后接地，第十五电容C15的另一端接地，第九电阻R9的一端接地；第十六电阻R16的另一端、第十七电阻R17的另一端连接后接第十五电阻R15的另一端；单片机控制芯片U1的第二十管脚与第九电阻R9的另一端相连接；单片机控制芯片U1的第二十九管脚与第十四电阻R14的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三十管脚与第十三电阻R13的一端相连接；单片机控制芯片U1的第三十一管脚与第十二电阻R12的一端相连接；单片机控制芯片U1的除了上下文提及到的管脚其他均架空；单片机控制芯片U1的型号为STM32F103C6T6A或STM32F103C8T6；
所述的单片机扩展功能电路包括地址设定电路、铁电FRAM模块、按键模块、蜂鸣器模块、指示灯模块，其中地址设定电路包括拨码开关S1、第一排阻RP1、第二排阻RP2，铁电FRAM模块包括存储器U5、电容C24，按键模块包括按键K1～K3、电阻R20～R22，蜂鸣器模块包括蜂鸣器B1、二极管D2、电阻R2、R8、三极管Q1，指示灯模块包括三个发光二极管LED1～LED3；地址设定电路中拨码开关S1的第一、二、三、四、五、六、七、八管脚与外接电源VCC相连接；地址设定中拨码开关S1的第九、十、十一、十二管脚分别与第二排阻RP2的第七、五、三、一管脚相连接，第十三、十四、十五、十六管脚与第一排阻RP1的第七、五、三、一管脚相连接；第一排阻RP1的第二、四、六、八管脚分别与单片机控制芯片U1的第四十五管脚、第四十六管脚、第二十一管脚、第二十二管脚相连接，第二排阻RP2的第二、四、六、八管脚分别与单片机控制芯片U1的第二十五管脚、第二十六管脚、第二十七管脚、第二十八管脚相连接；存储器U5的第四管脚、第二十四电容C24的一端均接地；存储器U5的第八管脚与第二十四电容C24的另一端连接后接外接电源VCC；存储器U5的第一、二、五、六管脚分别与单片机控制芯片U1的第十四管脚、第十六管脚、第十七管脚、第十五管脚相连接，存储器U5的第三管脚接外接电源VCC，存储器U5的第七管脚架空；按键K1、K2、K3的一端与接地端GND相连接，另一端分别与第二十电阻R20的一端、第二十一电阻R21的一端、第二十二电阻R22的一端相连接；第二十电阻R20的另一端、第二十一电阻R21的另一端、第二十二电阻R22另的一端分别与单片机控制芯片U1的第三十二管脚、第三十三管脚、第三十八管脚管脚相连接；蜂鸣器B1的一端与第二二极管D2的阴极连接后接外接电源VCC，另一端与第二二极管D2的阳极、第八电阻R8的一端相连接；第八电阻R8的另一端与第一三极管Q1的集电极相连接，发射极接地，基极与第二电阻R2的一端相连接；第二电阻R2的另一端与单片机控制芯片U1的第四十二管脚相连接；第一、二、三发光二极管LED1、LED2、LED3的阳极与外接电源VCC相连接，阴极分别与单片机控制芯片U1的第二十六管脚、第二十七管脚、第二十八管脚相连接；单片机控制芯片U1的第十八管脚接太阳能电池板V-SOLAR；单片机控制芯片U1的除了上下文提及到的其他管脚均架空；所述的拨码开关S1的型号为SW-DIP8，第一排阻RP1与第二排阻RP2的型号为电阻值5.1K，存储器U5的型号为FM25VN10。
3.如权利要求1所述的一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，其特征在于所述的太阳能电池板电源模块包括太阳能电池板、电源电路，其中电源电路包括接口电路、DC转DC电路、3.3V变5V隔离电路、变送器供电电路，接口电路包括接口P1、电阻R1、二极管D1，DC转DC电路包括保险丝F1、电容C1～C8、第二芯片U2，3.3V变5V隔离电路包括第六芯片U6、电容C25～C26、电阻R23，变送器供电电路包括第三芯片U3、保险丝F2、电容C9、双向二极管TV1；第一接口P1的第一管脚与第一电阻R1的一端连接后接太阳能板V-SOLAR，第二管脚接地；第一电阻R1的另一端与第一二极管D1的阳极相连接；第一二极管D1的阴极与DC转DC电路中第一保险丝F1的一端相连接；第一保险丝F1的另一端与第一电容C1的正极、第二电容C2的一端、第三电容C3的一端、第四电容C4的一端、第二芯片U2的第三管脚相连接后接第三芯片U3的第一管脚；第二芯片U2的第二管脚与第五电容C5的正极、第六电容C6的一端、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端连接后接外接电源VCC；第二芯片U2的第一管脚与第一电容C1的负极、第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端、第四电容C4的另一端、第五电容C5的负极、第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端、第八电容C8的另一端连接后接地；第六芯片U6的第一管脚接地，第二管脚与外接电源VCC相连接，第三管脚与第二十六电容C26的负极、第二十三电阻R23的一端、第二十五电容R25的一端相连接并接地，第四管脚与第二十六电容C26的正极、第二十三电阻R23的另一端、第二十五电阻R25的另一端相连接后接外接电源VCC2；第三芯片U3的第二管脚接地，第三管脚与第二保险丝F2的一端相连接；第二保险丝F2的另一端与第一双向二极管TV1的一端、第九电容C9的正极相连接后作为供电端24V-0，第一双向二极管TV1的另一端与第九电容C9的负极相连接并接地；
所述的第二芯片U2的型号为K7803，第三芯片U3的型号为LM7824，第六芯片U6的型号为B0305S。
4.如权利要求1所述的一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，其特征在于所述的参数采集模块包括电流采集电路、电压采集电路、辐照度传感器、温度传感器，其中电流采集电路包括第四芯片U4、电阻R3～R4、电容C10～C11、稳压二极管Z1、接口P2，电压采集电路包括电阻R5～R6、稳压二极管Z2、电容C12，辐照度传感器包括接口P4、二极管D3、稳压二极管Z3、电阻R18～R19，温度传感器包括第八芯片U8、电阻R7；第四芯片U4的第一管脚与第二管脚、太阳能电池板V-SOLAR、第十电容C10的一端、第三电阻R3的一端相连接；第四芯片U4的第四管脚与第十电容C10的另一端连接后接地；第四芯片U4的第八管脚与第三电阻R3的另一端、第二接口P2的第一管脚相连接后作为负载接口；第二接口P2的第二管脚接地；第四芯片U4的第五管脚与第四电阻R4的一端相连接；第四电阻R4的另一端与第十一电容C11的一端、第一稳压二极管Z1的阴极相连接后接第一芯片U1的第十九管脚；第十一电容C11的另一端与第一稳压二极管Z1的阳极相连接并接地；第五电阻R5的一端接太阳能电池板V-SOLAR，另一端与第六电阻R6的一端、第二稳压二极管Z2的阴极、第十二电容C12的一端相连接后接太阳能电池板V-SOLAR；第六电阻R6的另一端与第二稳压二极管Z2的阳极、第十二电容C12的另一端相连接并接地；第十八电阻R18的一端与太阳能电池板电源模块的供电端24V-O相连接，另一端与第三二极管D3的阳极相连接；第三二极管D3的阴极与第四接口P4的第一管脚相连接；第四接口P4的第二管脚与第三稳压二极管Z3的阴极、第十九电阻R19的一端相连接后接第一芯片U1的第十管脚；第三稳压二极管Z3的阳极与第十九电阻R19的另一端相连接并接地；第八芯片U8的第一管脚接地，第二管脚与第七电阻R7的一端相连接后接第一芯片U1的第四十三管脚，第三管脚与第七电阻R7的另一端连接后接外接电源VCC；
所述的第四芯片U4的型号为MAX4080-TASA,第八芯片U8的型号为DS18B20。
5.如权利要求1所述的一种基于物联网的太阳能光伏监测系统节点电路，其特征在于所述的通信模块包括有线通信模块、无线通信模块、接口P5，其中有线通信RS485模块包括第七芯片U7、电阻R24～R27、双向二极管TV2～TV4、保险丝F3～F4、电容C27～C28，无线通信模块包括无线芯片JC；第七芯片U7的第一管脚与第二十七电容C27的一端连接后接外接电源VCC，第十六管脚与第二十八电容C28的一端连接后接外接电源VCC2，第二管脚与第二十七电容C27的另一端连接后接地，第十五管脚与第二十八电容C28的另一端连接后接地，第八、九管脚接地，第三、六管脚分别与单片机控制芯片U1的第十三管脚、第十二管脚相连接，第四管脚与第五管脚连接后接单片机控制芯片U1的第十一管脚，第七管脚与单片机最小系统电路中第十四电阻R14的另一端相连接，第十二管脚与第二十五电阻R25的一端连接，第十三管脚与第二十四电阻R24的一端连接，第十六管脚与第二十八电容C28的另一端连接后接外接电源VCC2，其他管脚架空；第二十四电阻R24的另一端与第二十六电阻R26的一端、第二双向二极管TV2的一端、第三双向二极管TV3的一端、第三保险丝F3的一端连接；第二十五电阻R25的另一端与第二十六电阻R26的另一端、第三双向二极管TV3的另一端、第四双向二极管TV4的一端、第四保险丝F4的一端连接；第二双向二极管TV2的另一端接外壳地PGND，第四双向二极管TV4的另一端与第二十七电阻R27的一端连接后接外壳地PGND；无线芯片JC的第一管脚接电源VCC，第二管脚接地，第四、五管脚分别与单片机最小系统电路中第十三电阻R13的另一端、第十二电阻R12的另一端相连接，第六、七管脚分别与单片机控制芯片U1的第四十六管脚PB9、第四十五管脚PB8连接；第三保险丝F3的另一端与第五接口P5的第一、三脚相连接，第四保险丝F4的另一端与第五接口P5的第二、四脚相连接；第二十七电阻R27的另一端接地；
所述的第七芯片U7的型号为ADM2483，无线芯片JC的型号为CC1101，第五接口P5的型号为RS485；
所用的保险丝F3～F4的型号均为SMD0805-010，双向二极管TV2～TV4的型号均为SMBJ10CA。
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