CN112886635B - 一种物联网智能光伏电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物联网智能光伏电路，包括主芯片，电源模块、按键电路、电流检测电路、电压检测电路、显示电路、报警模块、PWM输出电路、无线电路和IOT电路，按键电路、电流检测电路、电压检测电路组成输入模块为主芯片提供控制信号，无线电路和IOT电路组成的通信模块由主芯片控制，显示电路、报警电路和PWM输出电路组成的输出模块由主芯片控制，本发明的优点在于能够实时监测系统内部的电压，达到能量转化的平稳和高效，能够缓解未来电力短缺问题，具有良好的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及到新能源领域，尤其涉及一种物联网智能光伏电路。
背景技术
我国电量的百分之七十以上是火力电，其中火力电中百分之九十以上为动力煤发电，但是由于我国高速的经济发展，供电量还是远远跟不上经济发展的需求，特别是随着5G技术的普及，5G信号的频率远远超于4G，这就导致5G信号的传递范围远远低于4G的传播范围，因此需要建立的基站数量远远高于4G通信的基站数量，随着5G技术在各个领域的普及，我国将在会有更大的电力缺口，为了缓解将来电力能源的危机，太阳能发电必将迎来蓬勃的发展。
太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式，在行业中光伏的主流使用形式是集中式发电，即将光伏模块(PV module)进行串联和并联得到光伏阵列(PVarray)，保证足够高的输出电压和电流后，由大功率集中式并网逆变器进行最大功率点跟踪(MPPT)和并网控制，但是这种方式优缺点也比较明显每块光伏电池的安装角度、局部阴影、电气参数等因素的影响，每个不同的光伏板的电压都不尽相同，长期运行会导致光伏板出现热斑，并缩短光伏板的使用寿命。
发明内容
为了克服传统的光伏板内部电压不稳定的问题，本发明提供了一种物联网智能光伏电路，本电路是基于BUCK电路的光伏电池最大功率点跟踪变换电路，将太阳能转换存储到蓄电池中，主芯片通过采集电路电压、电流值，从而对PWM端口进行控制，达到将光能储存为电能的目的，光伏电池电压较高，通过BUCK电路进行降压，然后再给蓄电池充电，电路中对最大功率跟踪控制，可以实现能量变换的功率最大化。
本发明采用如下技术方案：一种物联网智能光伏电路，包括主芯片，电源模块、按键电路、电流检测电路、电压检测电路、显示电路、报警模块、PWM输出电路、无线电路和IOT电路，所述按键电路、所述电流检测电路、所述电压检测电路组成输入模块为所述主芯片提供控制信号，所述无线电路和所述IOT电路组成的通信模块由所述主芯片控制，所述显示电路、所述报警电路和所述PWM输出电路组成的输出模块由所述主芯片控制。
所述电源模块由BUCK电路、12V辅助电源和5V辅助电源构成，所述BUCK电路由MOS管、电感L1、电容C1、C2和二极管VD2构成，所述MOS管的源极的第一引线经反接的二极管VD2接地，第二引线依次经电感L1和电容C2接地，所述12V辅助电源由LM2596/12V稳压芯片稳压，所述LM2596/12V稳压芯片的1管脚的第一引线经电感L1接所述MOS的源极，第二引线经电容C5接地，第三引线接锂电池P3的1管脚，2管脚的第一引线经反接的二极管VD4接地，第二引线经电感L2接12V电压且电压处设置去耦电容C6,4管脚接12V电压，3和5管脚接地，所述LM2596/5V稳压芯片的1管脚的第一引线经电感L1接所述MOS的源极，第二引线经电容C7接地，第三引线接锂电池P3的1管脚，2管脚的第一引线经反接的二极管VD5接地，第二引线经电感L3接5V电压且电压处设置去耦电容C8,4管脚接5V电压，3和5管脚接地。
所述主芯片的型号为STM32F105RB，所述主芯片的5和6管脚接无源晶振电路，所述主芯片的36管脚经电阻R3和正接的发光LED接地，所述主芯片的28和60管脚接BOOT电路，所述BOOT电路由Header 3X2组件和外部电路组成，所述主芯片的37管脚接报警电路，所述主芯片通过5V电源供电。
所述按键电路由3×3矩阵键盘构成，所述第一路按键电路接在所述主芯片的40和2管脚之间，所述第二路按键电路接在所述主芯片的59和2管脚之间，所述第三路按键电路接在所述主芯片的51管脚和2管脚之间，所述电流检测电路由ACS712/20A芯片构成，所述ACS712/20A芯片的7管脚接在所述主芯片的26端口，1管脚的第一引线接太阳能电池板P1的1管脚，第二引线接所述电压检测电路，2管脚的接法与1管脚的接法相同，3管脚接所述MOS管的漏极，4管脚的接法同3管脚，5管脚接地，6管脚经电容C9接地，8管脚接5V电压且电压处设置去耦电容C10，所述电压检测电路由放大器U1A组成，通过采样放大提供给所述主芯片，所述放大器U1A的1管脚接在所述主芯片的8管脚。
所述显示电路由OLED1屏幕加外围电路构成，13-15、18-19管脚为通信管脚依次逐一接所述主芯片的PA8、PA9、PA10、PB10和PB11管脚，1、8、10、11、12、21、22、23、24、25、29、30管脚接地，2和3管脚之间接电容C13,4和5管脚之间接电容C15，6管脚5V电压且电压处设置滤波电容C16、C17、C18和C19,7管脚的接法同6管脚，26和27管脚之间串联电阻R1和电容C12,28管脚经并联的电容C11和电容C14接地，所述报警电路由三极管Q1和蜂鸣器B1构成，所述三极管Q1的基极接所述主芯片的37管脚，集电极接5V电压，发射极接所述蜂鸣器B1的2管脚，所述蜂鸣器B1的1管脚接地，所述PWM输出电路由IR2104芯片构成，所述IR2104芯片的1管家接12V电压，2管脚接所述主芯片的PB1管脚，3管脚接地，4管脚经电容C3接12V电压，6管脚经电容C4接12V电压，7管脚接所述MOS管的栅极，8管脚经正接的二极管VD3接12V电压。
所述无线电路由NRF24L01芯片和外围电路构成，所述NRF24L01芯片的1、2、3、4、5、6管脚依次逐一接所述主芯片的PC1、PC2、PC3、PC4、PA11、PA12管脚，7管接5V电压且电压处设置去耦电容C23和C24，15和18管脚的接法同7管脚，8和14管脚接地，9和10管脚接16MHz时钟电路，11管脚为供电口，12和13管脚接天线，16管脚经电阻R6接地，17和20管脚接地，19管脚经电容C22接地，所述IOT电路由BC95物联网芯片和外围电路构成，所述BC95物联网芯片的1管脚接地，2管脚接VCC电压且电压处设置去耦电容C33、C34、C35、C36，所述去耦电容C33为极性电容，3管脚经1K的电阻R10接所述主芯片的PA3管脚，4管脚经1K的电阻R9接所述主芯片的PA2管脚，5、6、7、8管脚依次逐一接所述主芯片的PA4、PA5、PA6、PA7管脚，9管脚依次经天线接头SMA1和0R电阻R8接地，10管脚经0R电阻R8接地。
有益效果：本发明基于BUCK电路的光伏电池最大功率点跟踪变换电路，将太阳能转换存储到蓄电池中，主芯片通过采集电路电压、电流值，从而对PWM端口进行控制，达到将光能储存为电能的目的，光伏电池电压较高，通过BUCK电路进行降压，然后再给蓄电池充电，电路中对最大功率跟踪控制，可以实现能量变换的功率最大化；采用物联网技术和OLED显示设备对能够实时检测和反馈光伏板的运行状态；当光伏板异常运行以及损坏时，能够快速定位，实现及时维护。
附图说明
图1为电源模块；
图2为主芯片和无源晶振电路；
图3为按键电路、电流检测电路、电压检测电路；
图4为显示电路、报警电路和PWM输出电路；
图5为无线电路和IOT电路。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
如图1至图5所示，一种物联网智能光伏电路，包括主芯片，电源模块、按键电路、电流检测电路、电压检测电路、显示电路、报警模块、PWM输出电路、无线电路和IOT电路，所述按键电路、所述电流检测电路、所述电压检测电路组成输入模块为所述主芯片提供控制信号，所述无线电路和所述IOT电路组成的通信模块由所述主芯片控制，所述显示电路、所述报警电路和所述PWM输出电路组成的输出模块由所述主芯片控制。
如图1所示，所述电源模块由BUCK电路、12V辅助电源和5V辅助电源构成，所述BUCK电路由MOS管、电感L1、电容C1、C2和二极管VD2构成，所述MOS管的源极的第一引线经反接的二极管VD2接地，第二引线依次经电感L1和电容C2接地，所述12V辅助电源由LM2596/12V稳压芯片稳压，所述LM2596/12V稳压芯片的1管脚的第一引线经电感L1接所述MOS的源极，第二引线经电容C5接地，第三引线接锂电池P3的1管脚，2管脚的第一引线经反接的二极管VD4接地，第二引线经电感L2接12V电压且电压处设置去耦电容C6,4管脚接12V电压，3和5管脚接地，所述LM2596/5V稳压芯片的1管脚的第一引线经电感L1接所述MOS的源极，第二引线经电容C7接地，第三引线接锂电池P3的1管脚，2管脚的第一引线经反接的二极管VD5接地，第二引线经电感L3接5V电压且电压处设置去耦电容C8,4管脚接5V电压，3和5管脚接地。
如图2所示，所述主芯片的型号为STM32F105RB，所述主芯片的5和6管脚接无源晶振电路，所述主芯片的36管脚经电阻R3和正接的发光LED接地，所述主芯片的28和60管脚接BOOT电路，所述BOOT电路由Header 3X2组件和外部电路组成，所述主芯片的37管脚接报警电路，所述主芯片通过5V电源供电。
如图3所示，所述按键电路由3×3矩阵键盘构成，所述第一路按键电路接在所述主芯片的40和2管脚之间，所述第二路按键电路接在所述主芯片的59和2管脚之间，所述第三路按键电路接在所述主芯片的51管脚和2管脚之间，所述电流检测电路由ACS712/20A芯片构成，所述ACS712/20A芯片的7管脚接在所述主芯片的26端口，1管脚的第一引线接太阳能电池板P1的1管脚，第二引线接所述电压检测电路，2管脚的接法与1管脚的接法相同，3管脚接所述MOS管的漏极，4管脚的接法同3管脚，5管脚接地，6管脚经电容C9接地，8管脚接5V电压且电压处设置去耦电容C10，所述电压检测电路由放大器U1A组成，通过采样放大提供给所述主芯片，所述放大器U1A的1管脚接在所述主芯片的8管脚。
如图4所示，所述显示电路由OLED1屏幕加外围电路构成，13-15、18-19管脚为通信管脚依次逐一接所述主芯片的PA8、PA9、PA10、PB10和PB11管脚，1、8、10、11、12、21、22、23、24、25、29、30管脚接地，2和3管脚之间接电容C13,4和5管脚之间接电容C15，6管脚5V电压且电压处设置滤波电容C16、C17、C18和C19,7管脚的接法同6管脚，26和27管脚之间串联电阻R1和电容C12,28管脚经并联的电容C11和电容C14接地，所述报警电路由三极管Q1和蜂鸣器B1构成，所述三极管Q1的基极接所述主芯片的37管脚，集电极接5V电压，发射极接所述蜂鸣器B1的2管脚，所述蜂鸣器B1的1管脚接地，所述PWM输出电路由IR2104芯片构成，所述IR2104芯片的1管家接12V电压，2管脚接所述主芯片的PB1管脚，3管脚接地，4管脚经电容C3接12V电压，6管脚经电容C4接12V电压，7管脚接所述MOS管的栅极，8管脚经正接的二极管VD3接12V电压。
如图5所示，所述无线电路由NRF24L01芯片和外围电路构成，所述NRF24L01芯片的1、2、3、4、5、6管脚依次逐一接所述主芯片的PC1、PC2、PC3、PC4、PA11、PA12管脚，7管接5V电压且电压处设置去耦电容C23和C24，15和18管脚的接法同7管脚，8和14管脚接地，9和10管脚接16MHz时钟电路，11管脚为供电口，12和13管脚接天线，16管脚经电阻R6接地，17和20管脚接地，19管脚经电容C22接地，所述IOT电路由BC95物联网芯片和外围电路构成，所述BC95物联网芯片的1管脚接地，2管脚接VCC电压且电压处设置去耦电容C33、C34、C35、C36，所述去耦电容C33为极性电容，3管脚经1K的电阻R10接所述主芯片的PA3管脚，4管脚经1K的电阻R9接所述主芯片的PA2管脚，5、6、7、8管脚依次逐一接所述主芯片的PA4、PA5、PA6、PA7管脚，9管脚依次经天线接头SMA1和0R电阻R8接地，10管脚经0R电阻R8接地。
Claims (1)
1.一种物联网智能光伏电路，其特征在于，包括主芯片，电源模块、按键电路、电流检测电路、电压检测电路、显示电路、报警电路、PWM输出电路、无线电路和IOT电路，所述按键电路、所述电流检测电路、所述电压检测电路组成输入模块为所述主芯片提供控制信号，所述无线电路和所述IOT电路组成的通信模块由所述主芯片控制，所述显示电路、所述报警电路和所述PWM输出电路组成的输出模块由所述主芯片控制；
所述电源模块由BUCK电路、12V辅助电源和5V辅助电源构成，所述BUCK电路由MOS管、电感L1、电容C1、C2和二极管VD2构成，所述MOS管的源极的第一引线经反接的二极管VD2接地，第二引线依次经电感L1和电容C2接地；所述12V辅助电源由LM2596/12V稳压芯片稳压，所述5V辅助电源由LM2596/5V稳压芯片稳压，所述LM2596/12V稳压芯片的1管脚的第一引线经电感L1接所述MOS的源极，第二引线经电容C5接地，第三引线接锂电池P3的1管脚，2管脚的第一引线经反接的二极管VD4接地，第二引线经电感L2接12V电压且电压处设置去耦电容C6,4管脚接12V电压，3和5管脚接地；所述LM2596/5V稳压芯片的1管脚的第一引线经电感L1接所述MOS的源极，第二引线经电容C7接地，第三引线接锂电池P3的1管脚，2管脚的第一引线经反接的二极管VD5接地，第二引线经电感L3接5V电压且电压处设置去耦电容C8,4管脚接5V电压，3和5管脚接地；
所述主芯片的型号为STM32F105RB，所述主芯片的5和6管脚接无源晶振电路，所述主芯片的36管脚经电阻R3和正接的发光LED接地，所述主芯片的28和60管脚接BOOT电路，所述BOOT电路由Header 3X2组件和外部电路组成，所述主芯片的37管脚接报警电路，所述主芯片通过5V电源供电；
所述按键电路由3×3矩阵键盘构成，分别为第一路按键电路、第二路按键电路及第三路按键电路，所述第一路按键电路接在所述主芯片的40和2管脚之间，所述第二路按键电路接在所述主芯片的59和2管脚之间，所述第三路按键电路接在所述主芯片的51管脚和2管脚之间；所述电流检测电路由ACS712/20A芯片构成，所述ACS712/20A芯片的7管脚接在所述主芯片的26端口，1管脚的第一引线接太阳能电池板P1的1管脚，第二引线接所述电压检测电路，2管脚的接法与1管脚的接法相同，3管脚接所述MOS管的漏极，4管脚的接法同3管脚，5管脚接地，6管脚经电容C9接地，8管脚接5V电压且电压处设置去耦电容C10；所述电压检测电路由放大器U1A组成，通过采样放大提供给所述主芯片，所述放大器U1A的1管脚接在所述主芯片的8管脚；
所述显示电路由OLED1屏幕加外围电路构成，13-15、18-19管脚为通信管脚依次逐一接所述主芯片的PA8、PA9、PA10、PB10和PB11管脚，1、8、10、11、12、21、22、23、24、25、29、30管脚接地，2和3管脚之间接电容C13,4和5管脚之间接电容C15，6管脚5V电压且电压处设置滤波电容C16、C17、C18和C19,7管脚的接法同6管脚，26和27管脚之间串联电阻R1和电容C12,28管脚经并联的电容C11和电容C14接地；所述报警电路由三极管Q1和蜂鸣器B1构成，所述三极管Q1的基极接所述主芯片的37管脚，集电极接5V电压，发射极接所述蜂鸣器B1的2管脚，所述蜂鸣器B1的1管脚接地；所述PWM输出电路由IR2104芯片构成，所述IR2104芯片的1管家接12V电压，2管脚接所述主芯片的PB1管脚，3管脚接地，4管脚经电容C3接12V电压，6管脚经电容C4接12V电压，7管脚接所述MOS管的栅极，8管脚经正接的二极管VD3接12V电压；
所述无线电路由NRF24L01芯片和外围电路构成，所述NRF24L01芯片的1、2、3、4、5、6管脚依次逐一接所述主芯片的PC1、PC2、PC3、PC4、PA11、PA12管脚，7管接5V电压且电压处设置去耦电容C23和C24，15和18管脚的接法同7管脚，8和14管脚接地，9和10管脚接16MHz时钟电路，11管脚为供电口，12和13管脚接天线，16管脚经电阻R6接地，17和20管脚接地，19管脚经电容C22接地；所述IOT电路由BC95物联网芯片和外围电路构成，所述BC95物联网芯片的1管脚接地，2管脚接VCC电压且电压处设置去耦电容C33、C34、C35、C36，所述去耦电容C33为极性电容，3管脚经1K的电阻R10接所述主芯片的PA3管脚，4管脚经1K的电阻R9接所述主芯片的PA2管脚，5、6、7、8管脚依次逐一接所述主芯片的PA4、PA5、PA6、PA7管脚，9管脚依次经天线接头SMA1和电阻R8接地，10管脚经电阻R8接地。
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