CN107658959B - 一种互联型太阳能控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种互联型太阳能控制器，包括：太阳能板、蓄电池、系统供电电路、单片机、显示电路、按键设置电路、RS485通信电路；太阳能板通过充电控制电路与蓄电池充电端连接，蓄电池放电端通过放电控制电路接入负载；蓄电池放电端还分别通过电池放电电流采集电路、电池放电电压采集电路与单片机连接；太阳能板还通过太阳能充电电流检测电路与单片机连接；单片机还分别与充电控制电路、显示电路、按键设置电路、RS485通信电路连接；系统供电电路分别与蓄电池、单片机、显示电路、RS485通信电路连接。本发明根据监测蓄电池状态实时调整对蓄电池充电电流，保护蓄电池，使其最高效进行充电，提高太阳能板发电的利用率。

Description

一种互联型太阳能控制器
技术领域
本发明涉及太阳能控制器领域。
背景技术
随着近几年的经济发展，我国在光伏发电领域也逐渐得到发展。在太阳能充电控制器行业，太阳能利用率是制约其发展的瓶颈。目前，一般通过太阳追踪提高太阳能利用率，很少从蓄电池方面进一步提高其利用率。而蓄电池是太阳能供电中的重要部件，本发明通过控制蓄电池充放电可提高太阳能利用率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种互联型太阳能控制器。
本发明的技术方案是：一种互联型太阳能控制器，包括：太阳能板、蓄电池、系统供电电路、单片机、显示电路、按键设置电路、RS485通信电路；
所述太阳能板通过充电控制电路与蓄电池充电端连接，蓄电池放电端通过放电控制电路接入负载；蓄电池放电端还分别通过电池放电电流采集电路、电池放电电压采集电路与单片机连接；
所述太阳能板还通过太阳能充电电流检测电路与单片机连接；
所述单片机还分别与充电控制电路、显示电路、按键设置电路、RS485通信电路连接；
所述系统供电电路分别与蓄电池、单片机、显示电路、RS485通信电路连接；
所述单片机为GD32F103CBT6单片机；
所述单片机还连接有蓄电池温度检测电路；所述蓄电池温度检测电路的电路结构为：电阻R13一端接地、另一端通过电容C29接第一供电电压；电阻R13与电容C29之间的端子接入单片机的第19引脚；端子P6的第1引脚接单片机的第19引脚，端子P6的第2引脚接第一供电电压；
电池放电电流采集电路的电路结构为：第一集成芯片INA994A1的4脚经依次串联的电阻R1、R10、R5接地；TVS管D3与电阻R1并联，电容C30与电阻R5并联，电阻R10与电阻R5之间的接地接单片机的第12引脚；电阻R1与电阻R10之间的节点一路接入第一集成芯片INA994A1的第5引脚、另一路接入电池输出端子P1的第1引脚；电池输出端子P1的第2引脚接地；第一集成芯片INA994A1的第6引脚一路经电容C31接地、另一路接入单片机的第11引脚；第一集成芯片INA994A1的第2引脚、第3引脚经电容C1串联；第一集成芯片INA994A1的第2引脚还接地，第一集成芯片INA994A1的第3引脚还连接第一供电电压；第一集成芯片INA994A1的第1引脚接第二供电电压；
太阳能充电电流检测电路及充电控制电路的电路结构为：电容C23与电容C24并联；电容C24的第一端通过电感L3接二极管D2的负极，二极管D2的正极接电容C24的第二端；电感L3与二极管D2负极之间的节点连接MOS管Q3的源极，MOS管Q3的栅极通过电阻R22接单片机的第42引脚，MOS管Q3的漏极经串联的电阻R18、电阻R21、电阻R23接入电容C24的第二端；电容C36与电阻R23并联，电阻R21与电阻R23之间的节点接单片机第13引脚连接；MOS管Q3的漏极还接入第二集成芯片INA994A1的第4引脚，第二集成芯片INA994A1的第五引脚接电阻R18、电阻R21之间的节点；TVS管D8与电阻R18并联；第二集成芯片INA994A1的第5引脚还接入太阳能接口P9的第2引脚，太阳能接口P9的第1引脚接电容C24的第二端；第二集成芯片INA994A1的第6引脚一路通过电容C35接地、另一路接入单片机的第10引脚；第二集成芯片INA994A1的第2引脚、第3引脚经电容C22串联；第二集成芯片INA994A1的第2引脚还接地，第二集成芯片INA994A1的第3引脚还连接第一供电电压；第二集成芯片INA994A1的第1引脚接第二供电电压；
电池放电电压采集电路及放电控制电路的电路结构为：电阻R4一端连接三极管Q4的集电极、另一端连接MOS管Q2的漏极连接；三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极经电阻R17接单片机的第43引脚，电容C34连接在三极管Q4的基极与发射极之间；MOS管Q2de栅极经并联的电阻R15、电容C33接三极管Q4的集电极；MOS管Q2的源极一路连接二极管D1的负极、另一路经电感L1接入端子P7的第2引脚；二极管D1的正极接端子P7的第1引脚；电容C15、电容C16分别连接在端子P7的第1引脚与第2引脚之间；电阻R14一端接端子P7的第2引脚、另一端经电阻R16接端子P7的第1引脚；电容C32与电阻R16并联；电阻R14与电阻R16之间的引脚接入单片机第18引脚；
按键设置电路的电路结构为：开关S2与电容C26并联后一端接单片机第41引脚、另一端接地；开关S3与电容C27并联后一端接单片机第45引脚、另一端接地；开关S4与电容C28并联后一端接单片机第46引脚、另一端接地；
RS485通信电路的电路结构为：接口端子P8的第2引脚与陶瓷气体放电管GDT2的第2引脚连接，通信接口端子P8的第1引脚与陶瓷气体放电管GDT2的第1引脚连接，陶瓷气体放电管GDT2的第3引脚接入地端；陶瓷气体放电管GDT2的第2引脚还通过保险丝F2与TVS管D4的一端连接，TVS管D4的另一端一端与TVS管D6一端连接，TVS管D6的另一端经保险丝F3接陶瓷气体放电管GDT2的第1引脚，TVS管D4与TVS管D6之间的节点接地；TVS管D5与串联的TVS管D4、TVS管D6并联；TVS管D5还与与电阻R8并联；电阻R8的一端还与第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第6引脚连接、另一端与第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第7引脚连接；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第7引脚还经电阻R7接地；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第6引脚还经电阻R9接第一供电电压；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第3引脚与第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第2引脚相连；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第1引脚、第2引脚、第4引脚分别接单片机的第31引脚、第32引脚、第30引脚；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第8引脚一路接第一供电电压、一路经电容C21接地；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第5引脚接地；
系统供电电路的电路结构为：第四集成芯片CJ78L05的第3引脚一路连接保险丝F1，另一路经并联的电容C17、电容C18与第四集成芯片CJ78L05的第2引脚连接；第四集成芯片CJ78L05的第1引脚一路经并联的电容C19、电容C6接第四集成芯片CJ78L05的第1引脚，另一路接第五集成芯片AMS117-3.3的Vin引脚；第四集成芯片CJ78L05的第1引脚输出第一供电电压；第五集成芯片AMS117-3.3的Vout引脚经并联的电容C7、电容C20接第五集成芯片AMS117-3.3的GND引脚连接；第五集成芯片AMS117-3.3的Vout引脚输出第二供电电压。
进一步地，显示电路的电路结构为：显示屏P2的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚分别与单片机的第15引脚、第14引脚、第16引脚、第17引脚连接；显示屏P2的第9引脚、第10引脚、第11引脚、第12引脚分别与单片机的第21引脚、第22引脚、第25引脚、第26引脚、第27引脚连接；显示屏P2的第5引脚通过电阻R11连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极通过电阻R2与单片机的第28引脚连接，三极管Q1的集电极还连接第一供电电压；三极管Q1的基极通过电阻R3连接单片机的第28引脚；显示屏P2的第6引脚与第7引脚通过并联的电容C2、电容C3连接；显示屏P2的第6引脚还接地，显示屏P2的第7引脚还连接第二供电电压。
进一步地，单片机还连接有系统时钟电路、系统时钟供电电路和电源滤波电路；
系统时钟电路的电路结构为：单片机的第5引脚通过电阻R12与单片机的第6引脚连接；晶振Y1与电阻R12并联；单片机的第5引脚还经电容C11接地，单片机的第6引脚还经电容C12接地；单片机的第44引脚接地；单片机的第3引脚经晶振Y2与单片机的第4引脚连接；单片机的第3引脚还经电容C37接地，单片机的第4引脚还经电容C38接地；
系统时钟供电电路的电路结构为：电池BT1的正极连接二极管D10的正极，电池BT1的负极接地；二极管D10的负极一路经并联的电容C39、电池C40接地，另一路接入单片机的第1引脚；二极管D10的负极还连接二极管D9的负极，二极管D9的正极接第一供电电压；
电源滤波电路的电路结构为：单片机的第9引脚一路经并联的电容C13、电容C14接地，另一路经电感B1接第二供电电压；电容C4、电容C5、电容C8、电容C9、电容C10并联后一端接第二供电电压，另一端接地。
进一步地，单片机还连接有复位电路；
复位电路的电路结构为：复位按钮S1一端经电阻R6接第二供电电压、另一端接地；电容C25与复位按钮S1并联。
进一步地，单片机还连接有下载程序电路；
下载程序电路的电路结构为：插针P3的第2引脚、第3引脚分别与单片机的第34引脚、第37引脚连接；插针P3的第1引脚接地，插针P3的第4引脚接第二供电电压。
进一步地，太阳能板安装在方位调整机构上；
所述方位调整机构包括：俯仰角转动部和水平角电动推杆；
所述俯仰角转动部包括连接杆和沿水平面设置的转动轴；连接杆一端与太阳能板连接、另一端与转动轴连接；转动轴一端设置有第一从动轮，第一从动轮与第一主动轮啮合，第一主动轮通过减速器连接电机，由电机通过减速器驱动转动轴转动从而由连接杆带动太阳能板调整；转动轴上还固定套装有主动凸轮，主动凸轮啮合有从动正时齿轮，从动正时齿轮上设置有角度传感器；
所述水平角电动推杆竖直设置，水平角电动推杆的驱动端与太阳能板的一侧边连接；
太阳能板上还设置有光照强度传感器；
所述电机、角度传感器、电动推杆、光照强度传感器分别与方位调整控制器连接；方位调整控制器还连接有实时时钟模块；方位调整控制器为MSP430f149单片机。
本发明提供的互联型太阳能控制器，因电池所在环境不同，其充放电程度也会根据环境温度而改变，本装置利用蓄电池温度检测电路实时监测蓄电池温度，根据所监测温度实时调整对蓄电池充电时所输入的充电电流，保护蓄电池，使其最高效进行充电，提高太阳能板发电的利用率；另外，本装置设置RS485通信电路，可实现与上位机数据传输，实现远程监控蓄电池状态、太阳能板状态等，以便及时调整蓄电池，使太阳能板发电得到最大程度的利用；再者，本装置还设置按键电路，可根据不同的蓄电池类型设定不同的充电方式，对蓄电池的要求灵活，可设置蓄电池充放电上行阈值和下行阈值，防止蓄电池过冲和过放，延长其使用寿命，提高蓄电池对电能的利用率。
附图说明
图1是本实施例总体原理示意框图。
图2是本实施例总体电路示意框图。
图3是单片机电路示意图。
图4是太阳能充电电流检测电路及充电控制电路示意图。
图5是蓄电池放电电流采集电路示意图。
图6是蓄电池放电电压采集电路及放电控制电路示意图。
图7是RS485通信电路示意图。
图8是按键设置电路示意图。
图9是系统供电电路示意图。
图10是显示电路示意图。
图11是方位调整机构俯视示意图。
图12是方位调整机构侧视示意图。
图13是方位调整机构电路原理示意框图。
1-太阳能板，2-充电控制电路，3-蓄电池，4-放电控制电路，5-负载，6-系统供电电路，7-显示电路，8-太阳能充电电流检测电路，9-电池放电电流采集电路，10-RS485通信电路，11-按键设置电路，12-单片机，13-电池放电电压采集电路，14-连接杆，15-光照强度传感器，16-主动凸轮，17-角度传感器，18-从动正时齿轮，19-转动轴，20-从动轮，21-主动轮，22-减速器，23-电机，24-电动推杆，25-方位调整控制器，26-实时时钟模块。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
如图1和2所示，本互联型太阳能控制器，包括太阳能板1、蓄电池3、系统供电电路6、单片机12、显示电路7、按键设置电路11、RS485通信电路10。
太阳能板1通过充电控制电路2与蓄电池3充电端连接，蓄电池3放电端通过放电控制电路4接入负载5；蓄电池3放电端还分别通过电池放电电流采集电路9、电池放电电压采集电路13与单片机12连接；太阳能板1还通过太阳能充电电流检测电路8与单片机12连接；单片机12还分别与充电控制电路2、显示电路7、按键设置电路11、RS485通信电路10连接；系统供电电路6分别与蓄电池3、单片机12、显示电路7、RS485通信电路10连接。
如图3所示，本实施例中，单片机12采用GD32F103CBT6单片机，本实施例中，单片机12为本太阳能控制器的核心控制电路部分，包括：蓄电池3温度检测电路部分，可实现蓄电池3的温度、放电电流、放电电压等参数的精确监测，并可根据监测数据精确控制对蓄电池3的充放电；系统复位电路部分，当系统发生不可预知的故障时，点按开关S1对整体系统的进行复位；系统时钟电路部分，其相当于系统的“心脏”，保障系统稳定运行；系统时钟供电电路部分；电源滤波电路部分，消除由于外来的杂波对系统控制芯片造成的电源上的干扰；下载程序电路部分，当程序进行升级时，通过该插针进行程序的写入；启动模式选择部分，本系统启动时分为两种模式，通常P4的第2引脚与其第3引脚通过跳线帽连接。
其中，系统时钟电路的电路结构为：单片机12的第5引脚通过电阻R12与单片机12的第6引脚连接；晶振Y1与电阻R12并联；单片机12的第5引脚还经电容C11接地，单片机12的第6引脚还经电容C12接地；单片机12的第44引脚接地；单片机12的第3引脚经晶振Y2与单片机12的第4引脚连接；单片机12的第3引脚还经电容C37接地，单片机12的第4引脚还经电容C38接地。
系统时钟供电电路的电路结构为：电池BT1的正极连接二极管D10的正极，电池BT1的负极接地；二极管D10的负极一路经并联的电容C39、电池C40接地，另一路接入单片机12的第1引脚；二极管D10的负极还连接二极管D9的负极，二极管D9的正极接第一供电电压。
电源滤波电路的电路结构为：单片机12的第9引脚一路经并联的电容C13、电容C14接地，另一路经电感B1接第二供电电压；电容C4、电容C5、电容C8、电容C9、电容C10并联后一端接第二供电电压，另一端接地。
复位电路的电路结构为：复位按钮S1一端经电阻R6接第二供电电压、另一端接地；电容C25与复位按钮S1并联。
下载程序电路的电路结构为：插针P3的第2引脚、第3引脚分别与单片机12的第34引脚、第37引脚连接；插针P3的第1引脚接地，插针P3的第4引脚接第二供电电压。
蓄电池温度检测电路，该电路的电路结构为：电阻R13一端接地、另一端通过电容C29接第一供电电压；电阻R13与电容C29之间的端子接入单片机12的第19引脚；端子P6的第1引脚接单片机12的第19引脚，端子P6的第2引脚接第一供电电压。由于蓄电池3所在的环境，不同的温度其充电饱和程度不同，对蓄电池3温度实时监测，以便调整对电池充电时所输入的充电电流。
对蓄电池3充电电流的控制由太阳能充电电流检测电路8及充电控制电路2实现，如图4所示，太阳能充电电流检测电路8及充电控制电路2的电路结构为：电容C23与电容C24并联；电容C24的第一端通过电感L3接二极管D2的负极，二极管D2的正极接电容C24的第二端；电感L3与二极管D2负极之间的节点连接MOS管Q3的源极，MOS管Q3的栅极通过电阻R22接单片机12的第42引脚，MOS管Q3的漏极经串联的电阻R18、电阻R21、电阻R23接入电容C24的第二端；电容C36与电阻R23并联，电阻R21与电阻R23之间的节点接单片机12第13引脚连接；MOS管Q3的漏极还接入第二集成芯片INA994A1的第4引脚，第二集成芯片INA994A1的第五引脚接电阻R18、电阻R21之间的节点；TVS管D8与电阻R18并联；第二集成芯片INA994A1的第5引脚还接入太阳能接口P9的第2引脚，太阳能接口P9的第1引脚接电容C24的第二端；第二集成芯片INA994A1的第6引脚一路通过电容C35接地、另一路接入单片机12的第10引脚；第二集成芯片INA994A1的第2引脚、第3引脚经电容C22串联；第二集成芯片INA994A1的第2引脚还接地，第二集成芯片INA994A1的第3引脚还连接第一供电电压；第二集成芯片INA994A1的第1引脚接第二供电电压。
该电路中，通过电流检测集成芯片IN994A1的第4引脚和第5引脚检测流经电阻R18充电电流值，进而反馈给单片机12内部进行分析处理，进而控制充电电流大小，保护蓄电池3寿命，提高蓄电池3对电能的利用率。
本实施例中，单片机12对蓄电池3放电电流和放电电压进行监控，控制蓄电池3放电。
如图5所示，电池放电电流采集电路9的电路结构为：第一集成芯片INA994A1的4脚经依次串联的电阻R1、R10、R5接地；TVS管D3与电阻R1并联，电容C30与电阻R5并联，电阻R10与电阻R5之间的接地接单片机12的第12引脚；电阻R1与电阻R10之间的节点一路接入第一集成芯片INA994A1的第5引脚、另一路接入电池输出端子P1的第1引脚；电池输出端子P1的第2引脚接地；第一集成芯片INA994A1的第6引脚一路经电容C31接地、另一路接入单片机12的第11引脚；第一集成芯片INA994A1的第2引脚、第3引脚经电容C1串联；第一集成芯片INA994A1的第2引脚还接地，第一集成芯片INA994A1的第3引脚还连接第一供电电压；第一集成芯片INA994A1的第1引脚接第二供电电压。
如图6所示，电池放电电压采集电路13及放电控制电路4的电路结构为：电阻R4一端连接三极管Q4的集电极、另一端连接MOS管Q2的漏极连接；三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极经电阻R17接单片机12的第43引脚，电容C34连接在三极管Q4的基极与发射极之间；MOS管Q2de栅极经并联的电阻R15、电容C33接三极管Q4的集电极；MOS管Q2的源极一路连接二极管D1的负极、另一路经电感L1接入端子P7的第2引脚；二极管D1的正极接端子P7的第1引脚；电容C15、电容C16分别连接在端子P7的第1引脚与第2引脚之间；电阻R14一端接端子P7的第2引脚、另一端经电阻R16接端子P7的第1引脚；电容C32与电阻R16并联；电阻R14与电阻R16之间的引脚接入单片机12第18引脚。
其中电流放电电压采集电路及放电控制电路4，防止负载5突发短路状况，以保护系统不受影响，通过电阻R14和电阻R16的分压网络得到一个电压值，有单片机12内部进行分析。
单片机12对蓄电池3状态、太阳能充电电流等的监测数据可通过RS485通信电路10传输给上位机。如图7所示，RS485通信电路10的电路结构为：接口端子P8的第2引脚与陶瓷气体放电管GDT2的第2引脚连接，通信接口端子P8的第1引脚与陶瓷气体放电管GDT2的第1引脚连接，陶瓷气体放电管GDT2的第3引脚接入地端；陶瓷气体放电管GDT2的第2引脚还通过保险丝F2与TVS管D4的一端连接，TVS管D4的另一端一端与TVS管D6一端连接，TVS管D6的另一端经保险丝F3接陶瓷气体放电管GDT2的第1引脚，TVS管D4与TVS管D6之间的节点接地；TVS管D5与串联的TVS管D4、TVS管D6并联；TVS管D5还与与电阻R8并联；电阻R8的一端还与第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第6引脚连接、另一端与第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第7引脚连接；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第7引脚还经电阻R7接地；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第6引脚还经电阻R9接第一供电电压；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第3引脚与第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第2引脚相连；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第1引脚、第2引脚、第4引脚分别接单片机12的第31引脚、第32引脚、第30引脚；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第8引脚一路接第一供电电压、一路经电容C21接地；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第5引脚接地。
上位机向本系统的通讯发送协议数据帧，本系统在收到上位机发送的数据帧后，本系统根据协议帧内容执行相应的操作。上位机向本系统发送的协议帧分为两种，一种是“读”协议帧，另一种是“写”协议帧。“读”协议帧是读取本系统内相应的寄存器数据。“写”协议帧是对本系统寄存器进行配置，实现本系统的数据发送与接收。
RS485通信端口定义如下表所示：
起始位 1 bit
数据位 8 bit
奇偶校验位 NONE
停止位 1 bit
波特率 115200
对RS485通信的协议描述：
协议帧结构如下表所示：
地址码 功能码 数据 CRC16校验
一字节 一字节 二字节 二字节
地址码：传感器设备的地址，RS485允许总线上存在多个设备，可以通过地址码实现对RS485总线上的设备进行区分，实现多传感器的采集。
功能码：区分帧类型，0x03代表“读”协议帧，0x06代表“写”协议帧。
数据：协议帧的数据部分，不同的帧类型，数据部分的内容有不同的定义。
CRC校验：为了保证协议帧数据传输的正确性，在协议帧的最后两个字节加入CRC16校验。CRC16校验是由两个8位字节组成的16位值，在对地址码、功能码、数据进行CRC16校验后得到的16位校验码，首先附加“低”字节，然后是“高”字节。
“读”协议帧如下
帧结构
地址码 0x03 起始寄存器 寄存器长度 CRC16校验
一字节 一字节 一字节 一字节 二字节
数据寄存器
地址 名称 功能
0x01 寄存器1 电池电量
0x02 寄存器2 电池温度
0x03 寄存器3 太阳能输出功率
0x04 寄存器4 控制器放电功率
0x05 寄存器5 负载5工作状态
返回帧结构
地址码 0x03 数据长度 传感器数据 CRC16校验
一字节 一字节 一字节 寄存器长度*2字节 二字节
“写”协议帧如下：
帧结构
地址码 0x06 控制寄存器 寄存器数值 CRC16校验
一字节 一字节 一字节 一字节 二字节
控制寄存器结构如下
地址 名称 功能 返回值 重启
0x01 寄存器1 设置本机地址 OK 是
0x02 寄存器2 设置波特率 OK 是
0x03 寄存器3 设置采集时间 OK 是
0x04 寄存器4 设置自动上传 OK 是
0x05 寄存器5 自动上传时间 OK 是
0x06 寄存器6 获取寄存器数据 数据 否
0x07 寄存器7 重启设备 无 是
0x08 寄存器8 恢复出厂设置 OK 是
0x09 寄存器9 设置电池下限阈值 OK 是
0x0A 寄存器A 设置电池下限阈值 OK 是
通过以上RS485通信电路10及其协议，实现远距离通信，将监测数据实时上传给上位机。
本实施例还设置有按键设置电路11，如图8所示，按键设置电路11的电路结构为：开关S2与电容C26并联后一端接单片机12第41引脚、另一端接地；开关S3与电容C27并联后一端接单片机12第45引脚、另一端接地；开关S4与电容C28并联后一端接单片机12第46引脚、另一端接地。按键可根据不同的电池类型设定不同的充电方式，对电池的要求灵活，设定电池的充放电上行阈值和下行阈值，防止电池的过冲和过放。
本实施例设置系统供电电路6为个模块提供供电电压，如图9所示，系统供电电路6的电路结构为：第四集成芯片CJ78L05的第3引脚一路连接保险丝F1，另一路经并联的电容C17、电容C18与第四集成芯片CJ78L05的第2引脚连接；第四集成芯片CJ78L05的第1引脚一路经并联的电容C19、电容C6接第四集成芯片CJ78L05的第1引脚，另一路接第五集成芯片AMS117-3.3的Vin引脚；第四集成芯片CJ78L05的第1引脚输出第一供电电压；第五集成芯片AMS117-3.3的Vout引脚经并联的电容C7、电容C20接第五集成芯片AMS117-3.3的GND引脚连接；第五集成芯片AMS117-3.3的Vout引脚输出第二供电电压。
如图10所示，本实施例还设置有显示电路7，可显示有无接入负载5状态，显示太阳能板1输出电流和太阳能板1输出电压，显示电池剩余电量等。显示电路7的电路结构为：显示屏P2的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚分别与单片机12的第15引脚、第14引脚、第16引脚、第17引脚连接；显示屏P2的第9引脚、第10引脚、第11引脚、第12引脚分别与单片机12的第21引脚、第22引脚、第25引脚、第26引脚、第27引脚连接；显示屏P2的第5引脚通过电阻R11连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的集电极通过电阻R2与单片机12的第28引脚连接，三极管Q1的集电极还连接第一供电电压；三极管Q1的基极通过电阻R3连接单片机12的第28引脚；显示屏P2的第6引脚与第7引脚通过并联的电容C2、电容C3连接；显示屏P2的第6引脚还接地，显示屏P2的第7引脚还连接第二供电电压。
如图11-13所示，本实施例中，为实现太阳能的最大利用，还设置有太阳能板1的方位调整机构。方位调整机构包括：俯仰角转动部和水平角电动推杆24；
俯仰角转动部包括连接杆14和沿水平面设置的转动轴19；连接杆14一端与太阳能板1连接、另一端与转动轴19连接；转动轴19一端设置有第一从动轮20，第一从动轮20与第一主动轮21啮合，第一主动轮21通过减速器22连接电机23，由电机23通过减速器22驱动转动轴19转动从而由连接杆14带动太阳能板1调整；转动轴19上还固定套装有主动凸轮16，主动凸轮16啮合有从动正时齿轮18，从动正时齿轮18上设置有角度传感器17。
水平角电动推杆24竖直设置，水平角电动推杆24的驱动端与太阳能板1的一侧边连接。
太阳能板1上还设置有光照强度传感器15。
电机23、角度传感器17、电动推杆24、光照传感器分别与方位调整控制器25连接；方位调整控制器25还连接有实时时钟模块26；方位控制器为MSP430f149单片机。
光照强度传感器15监测天气实时光照强度，配合实时时钟模块26，判断晴天还是阴天，若是晴天，则方位调整控制器25根据光照强度调整太阳能板1跟踪太阳实现最最大程度地接收光照，提高太阳光利用率；若是阴天，则方位调整控制器25根据时钟调整太阳能板1的俯仰角和水平角。
因太阳能板1不断在调整角度，调整机构存在老化问题而导致角度调整不精确，因此本实施例中在转动轴19上还固定套装有主动凸轮16，主动凸轮16啮合有从动正时齿轮18，从动正时齿轮18上设置有角度传感器17。通过在从动正式齿轮上设置角度传感器17，检测其转动角度，配合电机23转动状态，分析实际转动角度与理论转动角度之间的误差，可实现及时发现角度调整误差，减少因机械磨损等问题导致的调整误差。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种互联型太阳能控制器，其特征在于，包括：太阳能板、蓄电池、系统供电电路、单片机、显示电路、按键设置电路、RS485通信电路；
所述太阳能板通过充电控制电路与蓄电池充电端连接，蓄电池放电端通过放电控制电路接入负载；蓄电池放电端还分别通过电池放电电流采集电路、电池放电电压采集电路与单片机连接；
所述太阳能板还通过太阳能充电电流检测电路与单片机连接；
所述单片机还分别与充电控制电路、显示电路、按键设置电路、RS485通信电路连接；
所述系统供电电路分别与蓄电池、单片机、显示电路、RS485通信电路连接；
所述单片机为GD32F103CBT6单片机；
所述单片机还连接有蓄电池温度检测电路；所述蓄电池温度检测电路的电路结构为：电阻R13一端接地、另一端通过电容C29接第一供电电压；电阻R13与电容C29之间的端子接入单片机的第19引脚；端子P6的第1引脚接单片机的第19引脚，端子P6的第2引脚接第一供电电压；
电池放电电流采集电路的电路结构为：第一集成芯片INA994A1的4脚经依次串联的电阻R1、R10、R5接地；TVS管D3与电阻R1并联，电容C30与电阻R5并联，电阻R10与电阻R5之间的节点接单片机的第12引脚；电阻R1与电阻R10之间的节点一路接入第一集成芯片INA994A1的第5引脚、另一路接入电池输出端子P1的第1引脚；电池输出端子P1的第2引脚接地；第一集成芯片INA994A1的第6引脚一路经电容C31接地、另一路接入单片机的第11引脚；第一集成芯片INA994A1的第2引脚、第3引脚经电容C1串联；第一集成芯片INA994A1的第2引脚还接地，第一集成芯片INA994A1的第3引脚还连接第一供电电压；第一集成芯片INA994A1的第1引脚接第二供电电压；
太阳能充电电流检测电路及充电控制电路的电路结构为：电容C23与电容C24并联；电容C24的第一端通过电感L3接二极管D2的负极，二极管D2的正极接电容C24的第二端；电感L3与二极管D2负极之间的节点连接MOS管Q3的源极，MOS管Q3的栅极通过电阻R22接单片机的第42引脚，MOS管Q3的漏极经串联的电阻R18、电阻R21、电阻R23接入电容C24的第二端；电容C36与电阻R23并联，电阻R21与电阻R23之间的节点接单片机第13引脚连接；MOS管Q3的漏极还接入第二集成芯片INA994A1的第4引脚，第二集成芯片INA994A1的第五引脚接电阻R18、电阻R21之间的节点；TVS管D8与电阻R18并联；第二集成芯片INA994A1的第5引脚还接入太阳能接口P9的第2引脚，太阳能接口P9的第1引脚接电容C24的第二端；第二集成芯片INA994A1的第6引脚一路通过电容C35接地、另一路接入单片机的第10引脚；第二集成芯片INA994A1的第2引脚、第3引脚经电容C22串联；第二集成芯片INA994A1的第2引脚还接地，第二集成芯片INA994A1的第3引脚还连接第一供电电压；第二集成芯片INA994A1的第1引脚接第二供电电压；
电池放电电压采集电路及放电控制电路的电路结构为：电阻R4一端连接三极管Q4的集电极、另一端连接MOS管Q2的漏极；三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极经电阻R17接单片机的第43引脚，电容C34连接在三极管Q4的基极与发射极之间；MOS管Q2的栅极经并联的电阻R15、电容C33接三极管Q4的集电极；MOS管Q2的源极一路连接二极管D1的负极、另一路经电感L1接入端子P7的第2引脚；二极管D1的正极接端子P7的第1引脚；电容C15、电容C16分别连接在端子P7的第1引脚与第2引脚之间；电阻R14一端接端子P7的第2引脚、另一端经电阻R16接端子P7的第1引脚；电容C32与电阻R16并联；电阻R14与电阻R16之间的引脚接入单片机第18引脚；
按键设置电路的电路结构为：开关S2与电容C26并联后一端接单片机第41引脚、另一端接地；开关S3与电容C27并联后一端接单片机第45引脚、另一端接地；开关S4与电容C28并联后一端接单片机第46引脚、另一端接地；
RS485通信电路的电路结构为：接口端子P8的第2引脚与陶瓷气体放电管GDT2的第2引脚连接，通信接口端子P8的第1引脚与陶瓷气体放电管GDT2的第1引脚连接，陶瓷气体放电管GDT2的第3引脚接入地端；陶瓷气体放电管GDT2的第2引脚还通过保险丝F2与TVS管D4的一端连接，TVS管D4的另一端一端与TVS管D6一端连接，TVS管D6的另一端经保险丝F3接陶瓷气体放电管GDT2的第1引脚，TVS管D4与TVS管D6之间的节点接地；TVS管D5与串联的TVS管D4、TVS管D6并联；TVS管D5还与电阻R8并联；电阻R8的一端还与第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第6引脚连接、另一端与第三集成芯片P485EEN-L/TR的第7引脚连接；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第7引脚还经电阻R7接地；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第6引脚还经电阻R9接第一供电电压；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第3引脚与第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第2引脚相连；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第1引脚、第2引脚、第4引脚分别接单片机的第31引脚、第32引脚、第30引脚；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第8引脚一路接第一供电电压、一路经电容C21接地；第三集成芯片SP485EEN-L/TR的第5引脚接地；
系统供电电路的电路结构为：第四集成芯片CJ78L05的第3引脚一路连接保险丝F1，另一路经并联的电容C17、电容C18与第四集成芯片CJ78L05的第2引脚连接；第四集成芯片CJ78L05的第1引脚一路经并联的电容C19、电容C6接第四集成芯片CJ78L05的第1引脚，另一路接第五集成芯片AMS117-3.3的Vin引脚；第四集成芯片CJ78L05的第1引脚输出第一供电电压；第五集成芯片AMS117-3.3的Vout引脚经并联的电容C7、电容C20连接第五集成芯片AMS117-3.3的GND引脚；第五集成芯片AMS117-3.3的Vout引脚输出第二供电电压；
RS485通信电路与上位机连接，单片机对蓄电池状态、太阳能充电电流的监测数据通过RS485通信电路传输给上位机。
2.根据权利要求1所述的互联型太阳能控制器，其特征在于，显示电路的电路结构为：显示屏P2的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚分别与单片机的第15引脚、第14引脚、第16引脚、第17引脚连接；显示屏P2的第9引脚、第10引脚、第11引脚、第12引脚分别与单片机的第21引脚、第22引脚、第25引脚、第26引脚、第27引脚连接；显示屏P2的第5引脚通过电阻R11连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极通过电阻R2与单片机的第28引脚连接，三极管Q1的集电极还连接第一供电电压；三极管Q1的基极通过电阻R3连接单片机的第28引脚；显示屏P2的第6引脚与第7引脚通过并联的电容C2、电容C3连接；显示屏P2的第6引脚还接地，显示屏P2的第7引脚还连接第二供电电压。
3.根据权利要求2所述的互联型太阳能控制器，其特征在于，单片机还连接有系统时钟电路、系统时钟供电电路和电源滤波电路；
系统时钟电路的电路结构为：单片机的第5引脚通过电阻R12与单片机的第6引脚连接；晶振Y1与电阻R12并联；单片机的第5引脚还经电容C11接地，单片机的第6引脚还经电容C12接地；单片机的第44引脚接地；单片机的第3引脚经晶振Y2与单片机的第4引脚连接；单片机的第3引脚还经电容C37接地，单片机的第4引脚还经电容C38接地；
系统时钟供电电路的电路结构为：电池BT1的正极连接二极管D10的正极，电池BT1的负极接地；二极管D10的负极一路经并联的电容C39、电容C40接地，另一路接入单片机的第1引脚；二极管D10的负极还连接二极管D9的负极，二极管D9的正极接第一供电电压；
电源滤波电路的电路结构为：单片机的第9引脚一路经并联的电容C13、电容C14接地，另一路经电感B1接第二供电电压；电容C4、电容C5、电容C8、电容C9、电容C10并联后一端接第二供电电压，另一端接地。
4.根据权利要求3所述的互联型太阳能控制器，其特征在于，单片机还连接有复位电路；
复位电路的电路结构为：复位按钮S1一端经电阻R6接第二供电电压、另一端接地；电容C25与复位按钮S1并联。
5.根据权利要求4所述的互联型太阳能控制器，其特征在于，单片机还连接有下载程序电路；
下载程序电路的电路结构为：插针P3的第2引脚、第3引脚分别与单片机的第34引脚、第37引脚连接；插针P3的第1引脚接地，插针P3的第4引脚接第二供电电压。
6.根据权利要求1-5任一项所述的互联型太阳能控制器，其特征在于，太阳能板安装在方位调整机构上；
所述方位调整机构包括：俯仰角转动部和水平角电动推杆；
所述俯仰角转动部包括连接杆和沿水平面设置的转动轴；连接杆一端与太阳能板连接、另一端与转动轴连接；转动轴一端设置有第一从动轮，第一从动轮与第一主动轮啮合，第一主动轮通过减速器连接电机，由电机通过减速器驱动转动轴转动从而由连接杆带动太阳能板调整；转动轴上还固定套装有主动凸轮，主动凸轮啮合有从动正时齿轮，从动正时齿轮上设置有角度传感器；
所述水平角电动推杆竖直设置，水平角电动推杆的驱动端与太阳能板的一侧边连接；太阳能板上还设置有光照强度传感器；
所述电机、角度传感器、电动推杆、光照强度传感器分别与方位调整控制器连接；方位调整控制器还连接有实时时钟模块；方位调整控制器为MSP430f149单片机。
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