CN201134958Y - 太阳能控制电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能控制电路，包括微处理器控制单元1、光电板电压A/D采样单元2、电池电压A/D采样单元3、温度补偿单元4、按键设置单元5、数码管显示单元6、PWM输出电路单元7、过流保护单元8、双路输出单元9、LED指示单元10。该太阳能控制电路通过微处理器控制单元对蓄电池的端电压、放电电流、环境温度等涉及蓄电池容量的参数进行采样，实现符合蓄电池特性的放电率，以及用温度补偿单元对电压进行修正，准确率高，易控制；并采用了高效PWM蓄电池的充电模式，保证蓄电池工作在最佳的状态，大大延长了蓄电池的使用寿命。本实用新型体积小，配置简单，外接配件少，还安全、节能，即插即用，能充分利用太阳能，可广泛应用于太阳能路灯工程方面。

Description

太阳能控制电路
技术领域
本实用新型属于离网型光伏发电系统中的最基本的控制电路领域，尤其涉及一种专为太阳能路灯所设计的太阳能控制电路。
背景技术
太阳能控制器(Solar Power Controller，简称SPC)是一种专为太阳能直流供电系统设计的控制器。
目前，太阳能控制器设计中常用的技术是采用集成运放构成的充放电控制电路，图1给出了采用集成运放构成的充放电控制电路的示意图，这类电路主要由控制电路a、蓄电池b、太阳能光电板c组成，控制电路a由集成运放LM358、CD4011、功率开关、可调电阻以及电阻、电容、二极管、三极管、发光管插座等组成，接上负载d后，脉冲频率较小，为0.5～5Hz，对蓄电池b的使用寿命不利；而且该电路不能精确控制蓄电池电压的采样精度，也不能很好的把握蓄电池放电率特性，充电回路的电压损失过大，电位器调整控制设定点的精度较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种为太阳能直流供电系统设计并使用了微处理器控制单元的太阳能控制电路。该太阳能控制电路运用微处理器控制单元进行控制，大大延长了蓄电池的使用寿命，具有多种工作模式、输出模式选择。
为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种太阳能控制电路，包括：
微处理器控制单元，含有能实现模/数转化、模拟噪声抑制和自动增益控制并为微处理器控制单元提供时时数据的高速A/D单元；存储器单元，用于为微处理器控制单元提供程序数据的存储并作为发送/接收数据的缓冲器；以及PWM单元，含有预分频功能、比较功能和捕捉功能的定时器/计数器，用于提供精确的PWM并保证恒压的精度；
光电板电压A/D采样单元，与微处理器控制单元的高速A/D单元连接，用于对太阳能光电板的电压进行采样；
电池电压A/D采样单元，与微处理器控制单元的高速A/D单元连接，用于对蓄电池的电压进行采样；
按键设置单元，与微处理器控制单元元连接，用于设置参数及操作，并将数据传回给微处理器控制单元；
数码管显示单元，与微处理器控制单元连接，用于将BCD码转换成十进制并实现十进制的显示；
PWM输出电路单元，与微处理器控制单元的PWM单元连接；
过流保护单元，与微处理器控制单元连接；
双路输出单元，与微处理器控制单元连接，用于连接外部负载；
LED指示单元，与微处理器控制单元连接，用于表征外部蓄电池、太阳能光电板、负载的工作状态。
所述太阳能控制电路还包括与微处理器控制单元连接的温度补偿单元，温度补偿单元通过其温度传感器把环境温度采样后传回给微处理器控制单元，用来校正电压设定点。
所述PWM单元的定时器/计数器是十六位的定时器/计数器。
所述微处理器控制单元采用的是高性能的Atmega48型微处理芯片。
所述按键设置单元采用的是一键式轻触开关。
所述数码管显示单元采用的是HEF4511型芯片。
所述数码管显示单元是采用七段数码管显示的。
所述PWM输出电路单元主要由三极管、开关MOS管以及稳压二极管组成。
所述过流保护单元主要由三极管、开关MOS管、稳压二极管、电阻以及比较器组成。
所述LED指示单元主要由三个发光二极管组成，三个发光二极管分别是蓄电池电压指示灯、太阳能光电板指示灯、负载指示灯，都通过电阻、三极管和电容与微处理器控制单元连接。
本太阳能控制电路是专为太阳能路灯设计的，通过微处理器控制单元对蓄电池的端电压、放电电流、环境温度等涉及蓄电池容量的参数进行采样，实现符合蓄电池特性的放电率，以及用温度补偿单元对电压进行修正，准确率高，易控制；并采用了高效PWM蓄电池的充电模式，保证蓄电池工作在最佳的状态，大大延长了蓄电池的使用寿命。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)由于采用高性能的微处理器控制单元，其具有的高速A/D单元、PWM单元以及自带的存储器单元，实现了数据的高速传送和高精度的PWM输出，实现了智能化控制；
(2)按键设置单元采用一键式轻触开关，完成所有操作及设置，具有短路、过载、独特的防反接保护，能对蓄电池的充满、过放进行自动关断，并且还有恢复功能保护措施，具有详细的充电指示、蓄电池状态、负载及各种故障指示，方便了操作；
(3)利用温度补偿单元把环境温度采样后传回给微处理器控制单元，用来校正电压设定点，并利用蓄电池放电率特性修正放电，消除了单纯的电压控制过放的不准确性，符合蓄电池固有的特性，即不同的放电率具有不同的终了电压，保证了蓄电池得到最有效的使用；
(4)采用PWM输出电路单元，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3％～6％，增加了用电时间，同时对过放恢复的提升充电、正常的直充、浮充自动控制有益，使系统有更长的使用寿命；
(5)取消了电位器调整控制设定点，利用微处理器控制单元自带的存储器单元记录各工作控制点，使设置数字化，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差而降低准确性、可靠性；
(6)具有双路输出单元，可用于连接外部负载，增加了输出线路，而且本实用新型体积小，配置简单，外接配件少，还安全和节能，可即插即用。
附图说明
图1是现有采用集成运放构成的充放电控制电路的示意图；
图2是本实用新型太阳能控制电路接上太阳能光电板、蓄电池及负载后的原理框图；
图3是本实用新型太阳能控制电路的电路控制示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地描述。
请参阅图2，本实用新型太阳能控制电路包括：微处理器控制单元1、光电板电压A/D采样单元2、电池电压A/D采样单元3、温度补偿单元4、按键设置单元5、数码管显示单元6、PWM输出电路单元7、过流保护单元8、双路输出单元9、LED指示单元10。微处理器控制单元1采用的是高性能的Atmega48型微处理芯片，在微处理器控制单元1内部含有高速A/D单元101、PWM单元102以及自带存储器单元103，高速A/D单元101用于实现模/数转化、模拟噪声抑制和自动增益控制，并为微处理器控制单元1提供时时数据；PWM单元102含有预分频功能、比较功能和捕捉功能的十六位定时器/计数器，用于提供精确的PWM并保证恒压的精度；存储器单元103用于为微处理器控制单元1提供程序数据的存储，并作为发送/接收数据的缓冲器。所述光电板电压A/D采样单元2与高速A/D单元101连接，用于对太阳能光电板11的电压进行采样；电池电压A/D采样单元3也与高速A/D单元101连接，用于对蓄电池12的电压进行采样；所述温度补偿单元4通过其温度传感器把环境温度采样后传回给微处理器控制单元1，用来校正电压设定点；按键设置单元5采用的是一键式轻触开关，用于设置参数及操作，并将数据传回给微处理器控制单元1；数码管显示单元6采用的是HEF4511型芯片，以七段数码管显示，与微处理器控制单元1连接，用于将BCD码转换成十进制并实现十进制的显示；PWM输出电路单元7与PWM单元102连接，主要由三极管、开关MOS管以及稳压二极管组成，用于输出PWM；过流保护单元8与微处理器控制单元1连接，主要由三极管、开关MOS管、稳压二极管、电阻以及比较器组成，可起到过流保护作用；双路输出单元9与微处理器控制单元1连接，用于连接外部负载；LED指示单元10主要由三个发光二极管组成，三个发光二极管分别是蓄电池电压指示灯、太阳能光电板指示灯、负载指示灯，都通过电阻、三极管和电容与微处理器控制单元1连接，用于表征蓄电池11、太阳能光电板12、负载13的工作状态。
请参阅图3，微处理器控制单元1采用高性能的Atmega48型微处理芯片，通过控制总线和数据总线得到相关单元的信息。系统上电后，微处理器控制单元1进行系统自检，进入待工作状态。内部高速A/D单元101通过光电板电压A/D采样单元2和电池电压A/D采样单元3采样到太阳能光电板11及蓄电池12的数字信息，传回给微处理器控制单元1进行处理，判断是白天还是晚上，然后输出信息控制双路输出单元9是否开关；温度补偿单元4通过其温度传感器把环境温度采样后传回给微处理器控制单元1，来校正电压设定点的常数，按照每℃调整-25mV的方式来校正，以25℃为参考温度，如果蓄电池12和本实用新型能放在同样温度环境下其校正效果更佳。按键设置单元5采用一键式轻触开关，完成所有操作及设置，通过对其操作，数据传回给微处理器控制单元1，经处理后，在数码管显示单元6上显示出来，一目了然。过流保护单元8是通过对电流读出电阻的采样，传回给微处理器控制单元1进行处理，当读出值大于设定值时，微处理器控制单元1做出关闭双路输出单元9，以保护整个系统的正常工作。LED指示单元10是用来表征系统工作状态的指示，由三个发光二极管组成，三个发光二极管分别是光电板电压指示灯、电池电压指示灯、负载输出指示灯。
本实用新型也可以在没有温度补偿单元4的情况下实现，只是效果比上述实施例稍差。
本实用新型可充分利用太阳能，可广泛应用于太阳能路灯工程方面，具有高效率、体积小、质量轻、安全、环保等特点。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，凡是本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能控制电路，其特征在于，包括：
微处理器控制单元，含有能实现模/数转化、模拟噪声抑制和自动增益控制并为微处理器控制单元提供时时数据的高速A/D单元；存储器单元，用于为微处理器控制单元提供程序数据的存储并作为发送/接收数据的缓冲器；以及PWM单元，含有预分频功能、比较功能和捕捉功能的定时器/计数器，用于提供精确的PWM并保证恒压的精度；
光电板电压A/D采样单元，与微处理器控制单元的高速A/D单元连接，用于对太阳能光电板的电压进行采样；
电池电压A/D采样单元，与微处理器控制单元的高速A/D单元连接，用于对蓄电池的电压进行采样；
按键设置单元，与微处理器控制单元元连接，用于设置参数及操作，并将数据传回给微处理器控制单元；
数码管显示单元，与微处理器控制单元连接，用于将BCD码转换成十进制并实现十进制的显示；
PWM输出电路单元，与微处理器控制单元的PWM单元连接；
过流保护单元，与微处理器控制单元连接；
双路输出单元，与微处理器控制单元连接，用于连接外部负载；
LED指示单元，与微处理器控制单元连接，用于表征外部蓄电池、太阳能光电板、负载的工作状态。
2.根据权利要求1所述的太阳能控制电路，其特征在于，所述太阳能控制电路还包括与微处理器控制单元连接的温度补偿单元，温度补偿单元通过其温度传感器把环境温度采样后传回给微处理器控制单元，用来校正电压设定点。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能控制电路，其特征在于，所述PWM单元的定时器/计数器是十六位的定时器/计数器。
4.根据权利要求3所述的太阳能控制电路，其特征在于，所述微处理器控制单元采用的是高性能的Atmega48型微处理芯片。
5.根据权利要求4所述的太阳能控制电路，其特征在于，所述按键设置单元采用的是一键式轻触开关。
6.根据权利要求5所述的太阳能控制电路，其特征在于，所述数码管显示单元采用的是HEF4511型芯片。
7.根据权利要求6所述的太阳能控制电路，其特征在于，所述数码管显示单元是采用七段数码管显示的。
8.根据权利要求7所述的太阳能控制电路，其特征在于，所述PWM输出电路单元主要由三极管、开关MOS管以及稳压二极管组成。
9.根据权利要求8所述的太阳能控制电路，其特征在于，所述过流保护单元主要由三极管、开关MOS管、稳压二极管、电阻以及比较器组成。
10.根据权利要求9所述的太阳能控制电路，其特征在于，所述LED指示单元主要由三个发光二极管组成，三个发光二极管分别是蓄电池电压指示灯、太阳能光电板指示灯、负载指示灯，都通过电阻、三极管和电容与微处理器控制单元连接。
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