CN114759867A - 一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，包括电池包、MPPT充放电控制电路、升压供电电路、降压供电电路、MOS管半桥驱动电路、MCU主控芯片、太阳角度寻迹电路和H桥全桥驱动电路；MCU主控芯片分别与降压供电电路、MOS管半桥驱动电路、太阳角度寻迹电路、H桥全桥驱动电路连接；MPPT充放电电路分别与电池包和驱动电路连接；电池包与升压供电电路连接，所述升压供电电路与降压供电电路连接；H桥全桥驱动电路与行星减速电机连接，MPPT充放电控制电路与太阳能板连接；行星减速电机与太阳能板传动连接，用于调整太阳能板的对光角度。本发明可让太阳能板在一天中一直保持最大受光角度以及最大功率点输出，采用低压工作，集成度高，安装调试简单。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电设备技术领域，特别是涉及一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器。
背景技术
传统的低压低成本太阳能路灯采用固定角度式支架，太阳能板的有效光照时间较短，因太阳早晨与下午时对太阳能板的照射角度变化非常大。导致太阳能板对阳光的接收效果差异较大，太阳能电池板受光效果无法一直保持最佳条件。控制器虽然有MPPT进行追踪，但只能得到所配的太阳能板所处受光条件下的最大功率，而不是太阳能板在该时间点的最大功率。市场上带追日控制的控制器一般都采用高压高成本方案，且追日系统与太阳能控制器一般都是分开的集成度较小，安装调试较复杂需要反复的匹配或测试两套系统的配合，使整体结构生产及安装变得复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，能够使太阳能板在某一时间点处于光照最佳的受光方位，得到该时间点的最大功率，采用低压工作，且集成度高，安装调试简单。
为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，包括电池包、MPPT充放电控制电路、升压供电电路、降压供电电路、MOS管半桥驱动电路、MCU主控芯片、太阳角度寻迹电路和H桥全桥驱动电路；所述MCU主控芯片分别与降压供电电路、MOS管半桥驱动电路、太阳角度寻迹电路、H桥全桥驱动电路连接；所述MPPT充放电控制电路分别与电池包和MOS管半桥驱动电路连接；所述电池包与升压供电电路连接，所述升压供电电路与降压供电电路连接；所述H桥全桥驱动电路与行星减速电机连接，所述MPPT充放电控制电路与太阳能板连接；所述行星减速电机与太阳能板传动连接，用于调整太阳能板的对光角度。
进一步地，所述升压供电电路用于将所述电池包电压进行升压，为MOS管半桥驱动电路及控制器各电路提供电源；所述降压供电电路用于将升压供电电路输出的电压进行降压，用于为MCU主控芯片和太阳角度寻迹电路提供电源。
进一步地，所述太阳角度寻迹电路包括光敏电阻R53、光敏电阻R54、电阻R55、电阻R56；所述电阻R55的第一引脚和电阻R56的第一引脚连接电源，所述电阻R55的第二引脚连接光敏电阻R53的第一引脚，所述电阻R56的第二引脚连接光敏电阻R54的第一引脚，所述光敏电阻R53的第二引脚和光敏电阻R54的第二引脚接地；所述光敏电阻R53的第一引脚和光敏电阻R54的第一引脚均连接至MCU主控芯片。
进一步地，所述光敏电阻R53和光敏电阻R54设置在所述太阳能板表面，并且关于太阳能板的转动中心轴对称。
进一步地，所述光敏电阻R53和光敏电阻R54均与太阳能板的表面呈45度角设置。
进一步地，所述MOS管半桥驱动电路包括型号为LM5109的驱动器及其外围电路，用于对MCU主控芯片输出的PWM信号进行信号增强。
进一步地，所述H桥全桥驱动电路包括型号为L9110S的电机驱动芯片及其外围电路；所述电机驱动芯片的第一引脚和第四引脚分别连接行星减速电机的正极和负极，其第六引脚和第七引脚分别与MCU主控芯片连接，用于控制行星减速电机的正转和反转。
进一步地，所述MPPT充放电控制电路用于接收MOS管半桥驱动电路和MCU主控芯片输入的信号，控制电池包的充放电，并控制电池包所供电的设备的打开和关闭。
进一步地，所述太阳能板通过转轴转动安装在安装架的顶部，所述转轴位于太阳能板侧壁和安装架侧壁之间套设有齿轮，所述U型安装架侧壁安装有行星减速电机，所述行星减速电机的输出轴竖直向上并传动连接有锥齿轮，所述锥齿轮与所述齿轮啮合连接。
进一步地，所述安装架的底部设置有控制装置，所述控制装置包括包括电池包、MPPT充放电控制电路、升压供电电路、降压供电电路、MOS管半桥驱动电路、MCU主控芯片、太阳角度寻迹电路和H桥全桥驱动电路。
有益效果
相较于现有技术，本发明至少包括以下优点：MCU主控芯片通过太阳角度寻迹电路检测太阳能板现在所处的照射角度，判断太阳能板所处角度是否为最佳。当判断所处角度并不是最佳情况下会控制电机驱动芯片驱动行星减速电机，通过行星减速电机驱动调整太阳能板的对光角度，使太阳能板始终正对太阳，处于光照最佳的受光方位，从而使太阳能板保持最佳的照射角度。控制器在对太阳角度进行追踪的同时又不会大量的消耗电池包保存的电能。同时与MPPT充放电控制电路结合，可达到让太阳能板在一天中一直保持最大受光角度以及最大功率点输出，使同样亮度需求的太阳能路灯可降低电池容量与太阳能板的功率，同时又可保证太阳能路灯在阴雨天亮灯率。控制装置包括包括电池包、MPPT充放电控制电路、升压供电电路、降压供电电路、MOS管半桥驱动电路、MCU主控芯片、太阳角度寻迹电路和H桥全桥驱动电路，各部分集成在一起，集成度高、安装调试简单，且采用低压工作，成本低。整套系统不止可以跟据太阳能板当前的输出功率点进行追踪，同时可以跟据太阳的照射角度进行追踪。采用时间性角度调整，可避免持续无效的角度调整浪费电池包电量又能追踪太阳最佳角度。
附图说明
图1为本发明的工作原理结构框图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明光敏电阻设置在太阳能板的结构示意图。
图4为图2为本发明实施例的结构示意图。
图5为本发明的电路原理图。
图6为本发明升压供电电路的电路原理图。
图7为本发明降压供电电路的电路原理图。
图8为本发明电压采样电路原理图。
图9为本发明MOS管半桥驱动电路的电路原理图。
图10为本发明充放电电流运算放大电路的电路原理图。
图11为本发明H桥全桥驱动电路的电路原理图。
图12为本发明太阳角度寻迹电路的电路原理图。
图13为本发明的状态指示电路的电路原理图。
图14为本发明MPPT充放电控制电路的电路原理图。
图15为本发明MCU主控芯片的电路原理图。
附图说明：1-安装架；2-转轴；3-太阳能板；4-齿轮；5-锥齿轮；6-行星减速电机；7-安装座；8-控制装置；9-光敏电阻；10-连接管；11-灯杆；12-LED光源。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参见图1-图15，一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，包括电池包、MPPT充放电控制电路、升压供电电路、降压供电电路、MOS管半桥驱动电路、MCU主控芯片、太阳角度寻迹电路和H桥全桥驱动电路；所述MCU主控芯片分别与降压供电电路、驱动电路、太阳角度寻迹电路、H桥全桥驱动电路连接；所述MPPT充放电控制电路分别与电池包和MOS管半桥驱动电路连接；所述电池包与升压供电电路连接，所述升压供电电路与降压供电电路连接；所述H桥全桥驱动电路与行星减速电机连接，所述太阳能板与MPPT充放电控制电路连接；所述行星减速电机与太阳能板传动连接，用于调整太阳能板的对光角度，实现对太阳能光源的跟踪，使太阳能板始终能正对太阳，最大化地接收太阳光照。
本发明技术方案中，如图2所示，所述太阳能板3通过转轴2转动安装在安装架1的顶部，所述转轴2位于太阳能板3侧壁和安装架1侧壁之间套设有齿轮4，所述安装架1侧壁安装有行星减速电机6，所述行星减速电机6的输出轴竖直向上并传动连接有锥齿轮5，所述锥齿轮5与所述齿轮4啮合连接。行星减速电机6侧壁可设置有安装座7，所述安装座7固定在安装架1的侧壁，使与行星减速电机6传动连接的锥齿轮5能够位于齿轮4的一侧，与齿轮4啮合连接。所述安装架1的底部设置有控制装置8，所述控制装置8包括包括电池包、MPPT充放电控制电路、升压供电电路、降压供电电路、MOS管半桥驱动电路、MCU主控芯片、太阳角度寻迹电路和H桥全桥驱动电路。
本发明可通过太阳能板对电池包进行充电，为本发明控制器提供工作所需的电源，且可以设置在各种设备上，为该设备提供太阳能供电，所应用设备不依赖市电进行独立供电，极大地降低电网的供电压力。如图4所示，本实施例，将本发明设置在路灯灯杆11的顶部，灯杆11上设置有LED光源12，本发明实施例为路灯灯杆11上的LED光源12供电。具体的，在本发明安装架1的底部设置有连接管10，所述连接管10固定在灯杆11的顶部。
本发明技术方案中，如图6-图7所示，升压供电电路用于将所述电池包电压2.7V-3.6V进行升压至9V电压，为驱动电路及控制器各电路提供电源；所述降压供电电路用于将所述升压供电电路输出的9V电压进行降压，降压为稳定的3.3V电压，用于为MCU主控芯片和太阳角度寻迹电路提供电源。
本发明技术方案中，如图12所示，所述太阳角度寻迹电路包括光敏电阻R53、光敏电阻R54、电阻R55、电阻R56；电阻R55的第一引脚和电阻R56的第一引脚连接电源3.3V，电阻R55的第二引脚连接光敏电阻R53的第一引脚，电阻R56的第二引脚连接光敏电阻R54的第一引脚，光敏电阻R53的第二引脚和光敏电阻R54的第二引脚接地；光敏电阻R53、光敏电阻R54、电阻R55、电阻R56组成分压取样电路，光敏电阻R53的第一引脚和光敏电阻R54的第一引脚分别连接至MCU主控芯片的第44引脚和第45引脚，分别向MCU主控芯片传送光敏电阻R53的电压RD数值和光敏电阻R54的电压RG数值。
本发明技术方案中，如图3所示，所述光敏电阻R53和光敏电阻R54设置在所述太阳能板表面，并且关于太阳能板的转动中心轴对称，太阳能板绕转轴2转动，以转轴的中心轴为太阳能板的转动中心轴。优选的，所述光敏电阻R53和光敏电阻R54均与太阳能板的表面呈45度角设置，光敏电阻R53和光敏电阻R54相互之间呈90度角。将光敏电阻R53的电压RD和光敏电阻R54的电压RG传送给MCU主控芯片，由MCU主控芯片根据RG和RD数值来进行计算，得到两个取样AD值，获取太阳能板与太阳的相对角度，当RG与RD相同时，判断此时太阳能板正对阳光，处于光照最佳的受光方位，照射角度为最佳，达到最佳受光角度。
本发明技术方案中，如图11所示，所述H桥全桥驱动电路包括型号为L9110S的电机驱动芯片及其外围电路；所述电机驱动芯片的第一引脚和第四引脚分别连接行星减速电机6的正极、负极，其第六引脚和第七引脚分别与MCU主控芯片连接，用于控制行星减速电机6的正转和反转，所述电机驱动芯片的第八引脚和第五引脚连接，所述电机驱动芯片的第五引脚通过电阻R57接地。
由L9110S的电机驱动芯片与行星减速电机组成角度调整驱动电路，用于调整太阳能板对光角度，使太阳能板始终正对太阳。本发明实施例中，行星减速电机为直流3-5V精密微型20mm行星减速电机，具有180低速大扭矩，使太阳能板的调整角度为180度。具体工作时，MCU主控芯片通过太阳角度寻迹电路检测太阳能板现在所处的照射角度，判断太阳能板所处角度是否为最佳。当判断所处角度并不是最佳的情况下，MCU主动芯片输出KZ1信号和KZ2信号至电机驱动芯片L9110S，通过KZ1和KZ2的高低电平来控制电机驱动芯片L9110S驱动行星减速电机6的正转和反转，行星减速电机6的转动，驱动锥齿轮5进行转动，锥齿轮5转动使齿轮4随之转动，从而带动转轴2进行转动，使太阳能板3的角度通过行星减速电机6驱动进行调整，从而便太阳能板追逐该时刻太阳光照，保持正对太阳，保持最佳的照射角度，实现最大化接收太阳光照。
MCU主控芯片通过电阻R57获取电机驱动取样电流数值，判断行星减速电机上下行程是否到位。当追日方向行星减速电机6转动角度达到上行行程终点，会有较大的遇阻电流值，MCU判断为上行限位点。同样的，下行限位点的也是采用获取遇阻电流值方式确认。需要说明的是，遇阻电流值由MCU主控芯片通过电阻R57获取。
本发明实施中，太阳能板调整角度的周期设置为每30分钟进行一次，减少频繁的无效角度调整对电池电量产生不必要的消耗。夜间，MCU主控芯片控制太阳能板自动恢复到日出角度。遇到台风预警，MCU主控芯片控制行星减速电机转动，会将太阳能板调至水平状态减少迎风面。
本发明技术方案中，如图9所示，MOS管半桥驱动电路用于驱动MPPT充放电控制电路进行工作，所述MOS管半桥驱动电路包括LM5109驱动器及其外围电路，用于对MCU主控芯片输出的PWM信号进行信号增强。具体的，LM5109驱动器的第2引脚和第3引脚分别与MCU主控芯片的第33引脚和第34引脚，接收MCU主控芯片输出的PWM1信号和PWM2信号，通过MOS管半桥驱动电路增强PWM信号的电压值，LM5109驱动器的第7脚和第5脚分别连接至MPPT充放电控制电路，分别输出增强电压后的PWM3信号和PWM4信号，用于驱动MPPT充放电控制电路的升降压MOS管进行工作。其中，PWM1信号和PWM2信号为一对拓扑信号，用于控制MPPT充放电控制电路寻找太阳能板的最大功率值。
本发明技术方案中，所述MPPT充放电控制电路用于接收MOS管半桥驱动电路和MCU主控芯片输入的信号，控制电池包的充放电，并控制电池包所供电的设备的开关。具体的，如图14所示，MPPT充放电控制电路包括第一供电电路、第二供电电路、背靠背防逆流电路、第一驱动电路、第二驱动电路、电池滤波电路、保护电路、MPPT降压充电及升压放电电路和设备开关电路。本实施例，设备为太阳能路灯。设备开关电路实际为LED开关电路。
电池包的正极与MPPT降压充电及升压放电电路相连接，以实现充放电时的升降压；电池包的负极与保护电路相连接，起到防逆流作用，避免器件被损坏；第二驱动电路与MOS管Q6的栅极连接，以驱动MOS管Q6开启或关闭；MOS管Q6的漏极与MPPT降压充电及升压放电电路连接；MOS管Q6的源极接地；设备开关电路用于控制LED灯源的打开和关闭；太阳能板与背靠背防逆流电路相连，起到防逆流作用，避免损坏器件；第一驱动电路与背靠背防逆流电路相连，用于控制背靠背防逆流电路的工作。具体应用中，MCU主控芯片控制MOS管半桥驱动电路驱动MOS管Q4和MOS管Q6进行工作，实现对MOS管Q4、MOS管Q6输出的PWM信号进行调整。
如图14所示，第一供电电路包括稳压芯片U1，稳压芯片U1的输出端连接共阴二极管D1的第一引脚，共阴二极管D1的第二引脚输出电压，第三引脚连接9V电压，稳压芯片U1的接地端和输出端之间连接电阻R5，稳压芯片U1的输出端通过一组并联电容C2和C4接地，稳压芯片U1的接地端通过电阻R6接地，稳压芯片U1的输入端通过电阻R51连接至太阳能板。工作时，稳压芯片U1将太阳能板输出的36V电压转换为9V电压电源，提供给MOS管半桥驱动电路使用。本实施例，稳压芯片U1的型号为BL9153。
第二供电电路包括稳压芯片U2、稳压芯片U2的输入端连接二极管D2的负极，二极管D2的正极连接9V电压，稳压芯片U2的输入端和输出端分别通过电容C45和电容C3接地。稳压芯片U2的输出端连接至MCU主控芯片的第47引脚，稳压芯片U2的接地端接地。工作时，稳压降压芯片U2将稳压芯片U1输出的9V电压转换为3.3V电压并供电给MCU主控芯片，用作辅助电源。本实施例，稳压芯片U2的型号为HT7133。
第一供电电路的输入端通过电阻R51连接有背靠背防逆流电路，该背靠背防逆流电路包括MOS管Q1和MOS管Q10，MOS管Q1和MOS管Q10的栅极相连，MOS管Q1和MOS管Q10的源极相连并通过电阻R42连接至MOS管Q1和MOS管Q10的栅极，MOS管Q1的漏极连接至太阳能板的电压输出端，MOS管Q10的漏极通过两个并联的电容C10、C11接地。电容C10、C11组成滤波电路。MOS管Q1和MOS管Q10的栅极相连并连接第一驱动电路，用于驱动MOS管Q1和MOS管Q10的开启和关闭。
第一驱动电路包括MOS管Q3和三级管Q2，MOS管Q3的栅极通过电阻R9连接至MCU主控芯片的第8引脚，其源极接地，其漏极通过电阻R4与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的集电极分别连接电阻R7的第一引脚、二极管D3的正极以及MOS管Q1和MOS管Q10的栅极，三极管Q2的发射机分别连接电阻R7的第二引脚、二极管D3的负极以及MOS管Q10的漏极，三极管Q2的基极连接电阻R1的第一引脚，电阻R1的第二引脚分别连接MOS管Q1的漏极和电阻R2的第一引脚，电阻R2的第二引脚接地，MOS管Q3的栅极通过电阻R52接地，其中，MOS管Q3为主驱动器件，用于拉低电压；三极管Q2为辅助驱动器件，用于拉高电压。
MPPT降压充电及升压放电电路包括MOS管Q4、三级管Q5以及电感L1，MOS管Q4的漏极连接MOS管Q10的漏极，MOS管Q4的栅极和源极分别连接三极管Q5的发射极和集电极，三极管Q5的基极连接二极管D5的正极，二极管D5的负极连接三极管Q5的发射极，三极管Q5的发射极连接二极管D4的负极，其集电极连接二极管D4的正极；MOS管Q4的源极通过电感L1与电池包BAT1的正极连接。MOS管Q4的源极连接电容C5的第一引脚，电容C5的第二引脚连接电阻R8的第一引脚，电阻R8的第二引脚和MOS管Q4的漏极连接。电容C5和电阻R8组成滤波网络。三极管Q5的基极连接MOS管半桥驱动电路LM5109的第7引脚，使PWM3信号从三极管Q9的基极输入。
电池包BAT1的负极连接有保护电路，用于防逆流。保护电路包括MOS管Q7，MOS管Q7的漏极连接电池包BAT1的负极,MOS管Q7的源极接地，MOS管Q7的栅极连接二极管D7的负极以及通过电阻R14连接9V电源，二极管D7的正极接地。其中，MOS管Q7可以起到防逆流作用，保证电子元器件不会被损坏；二极管D7也可以起到保护的作用。
电池包BAT1连接有电池滤波电路，电池滤波电路包括电容C7、C8、C9、C38，BAT1的正极分别连接电容电容C7、C8、C9、C38的第一引脚，电容电容C7、C8、C9、C38的第二引脚接地。
MPPT降压充电及升压放电电路中，MOS管Q4的漏极连接有灯杆的光源LED的正极L+，光源LED的负极L-连接有设备开关电路。LED1的正极L+连接有电阻R11的第一引脚，其负极连接有电阻R11的第二引脚。具体的，设备开关电路包括MOS管Q8,MOS管Q8的漏极连接光源LED的负极，MOS管Q8的源极通过电阻R19接地，MOS管Q8的栅极通过电阻R17连接至MCU主控芯片第25引脚，并通过电阻R20接地。MOS管Q8的栅极接收MCU主控芯片输出LED PWM信号，主要用于对LED光源进行打开和关闭，当LED光源电流调整达不到预设要求，MCU主控芯片控制LED PWM信号参与对电流进行调整。
MOS管Q4的源极连接MOS管Q6的漏极，MOS管Q6的源极接地，MOS管Q6的栅极连接有第二驱动电路，第二驱动电路用于驱动MOS管Q6的开启和关闭。第二驱动电路包括驱动元件三极管Q9，三极管Q9的基极通过电阻R21连接MOS管半桥驱动电路LM5109的第5引脚，使PWM4信号从三极管Q9的基极的输入。三极管Q9的基极连接二极管D6的正极，二极管D6的负极分别连接MOS管Q6的栅极、三极管Q9的发射极、电阻R18的第一引脚以及二极管D8的负极，电阻R18的第二引脚、二极管D8的正极以及三极管Q9的集电极接地。
MCU主控芯片通过MOS管Q8的源极所连接的电阻R19获得LED取样电流，通过MOS管Q7获得电池取样电流，由于该两个取样电流值过低，导致MCU主控芯片无法识别，进一步，所述MPPT充放电控制电路还包括充放电电流运算放大电路。
如图10所示，充放电电流运算放大电路包括双运放器U6,LED取样电流经电阻R24进入U6的第5引脚，U6的第7引脚连接电阻R27的第一引脚，电阻R27的第二引脚通过电容C28接地，U6的第5引脚通过电容C24接地；U6的第6引脚通过电阻R33接地，U6的第6引脚分别连接电阻R23的第一引脚、电容C14的第一引脚，电阻R23的第二引脚和电容C14的第二引脚分别连接U6的第7引脚，电阻R27的第二引脚输出负载电流，负载电流输入MCU主控芯片的第5引脚。电池取样电流经电阻R25进入U6的第3引脚，U6的第3引脚通过电容C25接地，U6的第1引脚连接电阻R28的第一引脚，电阻R28的第二引脚通过电容C23接地，U6的第2引脚通过电阻R34接地；U6的第2引脚分别连接电阻R22的第一引脚、电容C15的第一引脚，电阻R22的第二引脚和电容C15的第二引脚分别连接U6的第1引脚，电阻R28的第二引脚输出电池充电电流，电池充电电流输入MCU主控芯片的第7引脚。
本发明技术方案中，太阳能板3角度变化时充电电流会随着受光面大小变化，MCU主控芯片还会通过寻找最大电流值来确认是否达到最佳太阳能板角度。
本发明技术方案中，MPPT充放电控制电路能够实现利用太阳能板对电池包BAT1进行充电，且能够不依赖市电进行独立供电，可以极大地降低电网的供电压力；能够控制电池包在放电时对LED光源提供电源；还能够在太阳能板对电池包进行充电时，通过对MOS管Q4、MOS管Q6输出的PWM进行调整，找到输入太阳能板此刻的最大功率点，从而达到使太阳能板组件输出最大功率的目的，即实现最大功率追踪。具体的，MPPT充放电控制电路工作时，当太阳能板对电池包进行充电时，MCU主控芯片控制第一驱动电路驱动背靠背防逆流电路工作，MOS管Q1和Q10导通，太阳能板输入9-30V电压，进入MPPT降压充电及升压放电电路，实现将高电压小电流转换成低电压大电流对电池包进行充电；与此同时，MCU主控芯片采用MPPT算法对MOS管Q4、MOS管Q6输出的PWM进行调整，以便找到输入太阳能此刻的最大功率点，从而达到使太阳能板输出最大功率的目的。当电池包放电时，电池包输出3.2V的放电电压，放电电压经由MPPT降压充电及升压放电电路进行升压后进行恒流放电，为LED灯源提供电源。
本发明技术方案中，如图13所示，MUC主控芯片连接有状态指示电路，具体的，MCU主控芯片的第31引脚通过电阻R50连接有第一个发光二极管，第39引脚通过电阻R44连接有第二个发光二极管、第37引脚通过电阻R45连接有第三个发光二极管、第38引脚通过电阻R46连接有第四个发光二极管，用于显示控制器所连接的NB网络、LED光源、太阳能板、电池的状态。
本发明技术方案中，MCU主控芯片还连接有物联网模块接口电路，用于提供通讯模块所需的3.3V供电及串口通讯硬件连接。
本发明技术方案中，如图8所示，MCU主控芯片还连接有电压采样电路，所述电压采样电路分别与电池包、太阳能板和LED光源连接。LED光源通过R47、R48分压后提供LED保护电压至MCU主控芯片的第11引脚，用于监控LED光源是否突然损坏而产生开路。电池包通过R12、R15分压后送至MCU主控芯片的第3引脚，太阳能板通过R3、R10分压后送至MCU主控芯片的第4引脚，LED光源通过R13、R16分压后送至MCU主控芯片的第2引脚，从而分别提供LED保护电压、电池电压、太阳能板电压、LED电压并送至MCU主控芯片，MCU通过AD采样获取各项参数值。
工作原理：由L9110S的电机驱动芯片与MG1直流3-5V精密微型20mm行星减速电机组成的角度调整驱动电路。MCU主控芯片通过太阳角度寻迹电路检测太阳能板现在所处的照射角度，判断太阳能板所处角度是否为最佳，也就是判断太阳能板是否正对阳光。当判断所处角度并不是最佳情况下，会控制电机驱动芯片驱动行星减速电机，通过行星减速电机驱动调整太阳能板角度，使太阳能路灯配套的太阳能板保持最佳受光角度，也即是最佳的迎光照射角度，使太阳能板正对太阳光，最大化地接收太阳光照，实现对太阳光的跟踪。MCU主控芯片通过R57获取电机驱动采样电流数值，判断电机上下行程是否到位。当追日方向转动角度达到上行行程终点会有较大的遇阻电流值，MCU判断为上行限位点。下行限位点的也是采用获取遇阻电流值方式确认。MCU主控芯片采用MPPT算法对MOS管Q4、MOS管Q6输出的PWM进行调整，以便找到输入太阳能此刻的最大功率点，从而达到使太阳能板输出最大功率的目的。太阳能板调整角度的周期为每30分钟进行一次，减少频繁的无效角度调整对电池电量产生不必要的消耗。夜间，MCU主控芯片控制行星减速电机转动，驱动太阳能板自动恢复到日出角度，遇到台风预警，MCU主控芯片控制太阳能板调至水平状态减少迎风面。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，其特征在于，包括电池包、MPPT充放电控制电路、升压供电电路、降压供电电路、MOS管半桥驱动电路、MCU主控芯片、太阳角度寻迹电路和H桥全桥驱动电路；所述MCU主控芯片分别与降压供电电路、MOS管半桥驱动电路、太阳角度寻迹电路、H桥全桥驱动电路连接；所述MPPT充放电控制电路分别与电池包和MOS管半桥驱动电路连接；所述电池包与升压供电电路连接，所述升压供电电路与降压供电电路连接；所述H桥全桥驱动电路与行星减速电机连接，所述MPPT充放电控制电路与太阳能板连接；所述行星减速电机与太阳能板传动连接，用于调整太阳能板的对光角度。
2.根据权利要求1所述的一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，其特征在于，所述升压供电电路用于将电池包电压进行升压，为MOS管半桥驱动电路及控制器各电路提供电源；所述降压供电电路用于将升压供电电路输出的电压进行降压，用于为MCU主控芯片和太阳角度寻迹电路提供电源。
3.根据权利要求1所述的一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，其特征在于，所述太阳角度寻迹电路包括光敏电阻R53、光敏电阻R54、电阻R55、电阻R56；所述电阻R55的第一引脚和电阻R56的第一引脚连接电源，所述电阻R55的第二引脚连接光敏电阻R53的第一引脚，所述电阻R56的第二引脚连接光敏电阻R54的第一引脚，所述光敏电阻R53的第二引脚和光敏电阻R54的第二引脚接地；所述光敏电阻R53的第一引脚和光敏电阻R54的第一引脚均连接至MCU主控芯片。
4.根据权利要求3所述的一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，其特征在于，所述光敏电阻R53和光敏电阻R54设置在太阳能板表面，并且关于太阳能板的转动中心轴对称。
5.根据权利要求4所述的一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，其特征在于，所述光敏电阻R53和光敏电阻R54均与太阳能板的表面呈45度角设置。
6.根据权利要求1所述的一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，其特征在于，所述MOS管半桥驱动电路包括型号为LM5109的驱动器及其外围电路，用于对MCU主控芯片输出的PWM信号进行信号增强。
7.根据权利要求1所述的一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，其特征在于，所述H桥全桥驱动电路包括型号为L9110S的电机驱动芯片及其外围电路；所述电机驱动芯片的第一引脚和第四引脚分别连接行星减速电机的正极和负极，其第六引脚和第七引脚分别与MCU主控芯片连接，用于控制行星减速电机的正转和反转。
8.根据权利要求1所述的一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，其特征在于，所述MPPT充放电控制电路用于接收MOS管半桥驱动电路和MCU主控芯片输入的信号，控制电池包的充放电，并控制电池包所供电的设备的打开和关闭。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，其特征在于，所述太阳能板通过转轴转动安装在安装架的顶部，所述转轴位于太阳能板侧壁和安装架侧壁之间套设有齿轮，所述U型安装架侧壁安装有行星减速电机，所述行星减速电机的输出轴竖直向上并传动连接有锥齿轮，所述锥齿轮与所述齿轮啮合连接。
10.根据权利要求9所述的一种低压低成本太阳能追日充放电一体控制器，其特征在于，所述安装架的底部设置有控制装置，所述控制装置包括包括电池包、MPPT充放电控制电路、升压供电电路、降压供电电路、MOS管半桥驱动电路、MCU主控芯片、太阳角度寻迹电路和H桥全桥驱动电路。
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